Java中的面向对象的简单介绍（四）接口和多态

2018-07-30 本文已影响129人 DeeJay_Y

因为Java中继承具有单一性，只能继承一个父类，所以为了处理这种局限性，Java又提供了接口。

接口interface

是一个比抽象类还要抽象的类，因为其内部的所有方法全部都是抽象方法。
同时接口和类的关系也不再是继承(extends)而是实现(implements)

接口的特点：

只能有抽象方法
只能有常量，默认使用public static final修饰
方法默认就被public abstract修饰,并且也只能被public abstract修饰
一样的，接口也不能实例化
类和接口的关系不再是extends，而是implements，并且也要实现它所有的方法(@Override)

public class InterfaceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Cat c = new Cat();
        c.eat(); // 猫吃鱼
        System.out.println(Animal.num); // 3 可以直接访问接口内部的常量
    }
}

interface Animal { // 声明接口和声明类很相似
    public static final int num = 3; // 接口内部只支持使用常量，并且默认使用public static final来修饰  当然可以直接写出int num = 3;
    public abstract void eat(); // 内部的方法默认使用public abstract修饰，同时也只允许使用public abstract修饰，也可以直接写成void eat();
}

class Cat implements Animal { // 类和接口的关系是implements
    @Override
    public void eat() { // 必须要重写接口中的所有方法
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
}

梳理一下接口和类之间的各种关系：

类和类： extends, 单一继承，多层继承
类和接口： implements, 多实现(可以实现多个接口)
接口和接口： extends，接口之间不可以实现只可以继承，同时也是单一继承，多层继承

接口的优点:

一个类可以实现多个接口，解决了extends的单一性问题
接口的所有成员都是public，可以对外提供一套规范
降低了程序的耦合性

接口和抽象类的比较：

相似点：
- 都是不断的抽取出抽象的概念
不同点：
- 抽象类也是类，只能单一继承，而类可以实现多个接口
- 成员方面，抽象类可以有常量和成员变量，但是接口只能有变量。抽象类还可以有非抽象方法，接口必须都是抽象方法并且修饰符默认为public abstract
- 构造方法方面，抽象类是有构造函数的，但是接口没有构造函数

匿名对象

没有变量引用的对象

public class AnooymousObjDemo {
    public static void main(String[] args) {
        new Test("DeeJay").show(); // name: DeeJay
    }
}

class Test {
    String name;
    public Test(String name) {
        this.name = name;
    }
    public void show() {
        System.out.println("name: "+ name);
    }
}

一般当方法只调用一次的时候可以使用匿名对象。

final关键字

修饰符，可以修饰类，成员方法，以及成员变量

final修饰的类不可以被继承。
final修饰的成员方法不可以被重写
final修饰的成员变量不可以被赋值，哪怕赋的是原值。即是常量

另外自定义常量必须初始化，可以直接赋值，或者在构造方法中初始化都可。


public class FinalDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Animal3 a3 = new Animal3();
        // a3.num = 10; // the final fields cannot be assigned  final修饰的成员变量不可以被赋值，哪怕赋的是原值。即是常量,一般命名使用大写。
    }
}

final class Animal {
    public void eat(){
        System.out.println("eating");
    }
}

// class Dog extends Animal {} // cannot subclass the final class   final修饰的类不可以被继承

class Animal2 {
    final public void eat(){ // final修饰成员方法
        System.out.println("eating");
    }
}
class Dog2 extends Animal2 {
    // public void eat() {} // cannot Override the final method  final修饰的成员方法不可以被重写
}

class Animal3 {
    final int num = 3;
}

多态

多态的前提：

子父类的继承关系
方法的重写
父类引用指向子类对象 Dad d = new Child();

多态的成员特点：

成员变量：成员变量在继承时没有重写的概念，也没有动态绑定的概念，所以运行时指向的是父类的成员变量。
成员方法：成员方法运行时，指向的是子类中被重写的方法
静态方法：调用的静态方法是父类的静态方法，因为static是跟着类型走的。


public class PolymorphismDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Dad d = new Child();
        System.out.println(d.num); // 20 成员变量在继承时没有重写的概念，也没有动态绑定的概念。 所以这边的是父类的成员变量。
        d.show(); // child 成员方法运行时，指向的是子类中被重写的方法
        d.show2(); // dad static  d变量类型还是Dad型，所以调用的静态方法是Dad类的静态方法
    }
}

class Dad {
    int num = 20;
    public void show() {
        System.out.println("dad");
    }
    public static void show2() {
        System.out.println("dad static");
    }
}
class Child extends Dad {
    int num = 10;
    public void show() {
        System.out.println("child");
    }
    public static void show2() {
        System.out.println("child static");
    }
}

多态中的类型转换:

public class PolymorphismDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //向下转型
        Dad2 d2 = new Child2();
        Child2 c2 = (Child2)d2; // 强制的进行了类型转换  从Dad2类型到了Child2类型。 向下转型
        c2.show(); // child 向下转型了之后就可以调用子类的方法
    }
}

// 关于多态中引用类型的转换  向上转换Dad d = new Child(); 已经隐式的进行了转换，从小到大向上转换即从子类型到父类型
// 对于向下转换即从父类转到子类，一般是由于想访问子类中特有的成员才执行的，需要强制进行类型转换
class Dad2 {}
class Child2 extends Dad2{
    public void show() {
        System.out.println("child");
    }
}

多态的优缺点：

缺点：

无法直接访问子类特有的成员，如果非要访问，需要向下转型
优点：
提高可维护性和可扩展性

对于提高可扩展性，来写一个例子：

package com.polymorphism;

public class PolymorphismDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Factory f = new Factory();
        f.createPhone(new MiPhone());
        f.createPhone(new MeiZuPhone());
    }
}

class Factory {
    public void createPhone(MiPhone mp) { 
        System.out.println("create phone");
        mp.call();
    }
    
    public void createPhone(MeiZuPhone mzp) { // 随着手机类越来越多    Factory类中要一直新增createPhone的重载方法
        System.out.println("create phone");
        mzp.call();
    }
}

class MiPhone {
    public void call() {
        System.out.println("MI phone is calling");
    }
}

class MeiZuPhone {
    public void call () {
        System.out.println("MeiZuPhone is calling");
    }
}

上面这个例子中，Factory类中的方法随着手机类的增多，被迫要一次次的新增一个重载的方法。

我们可以使用多态来改写这个例子:

package com.polymorphism;

public class PolymorphismDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Factory2 f2 = new Factory2();
        f2.createPhone(new MiPhone2());
        f2.createPhone(new MeiZuPhone2());
    }
}

class Factory2 {
    public void createPhone(Phone p) {  // 不需要每新增一个手机类就实现一次重载 
        System.out.println("create phone");
        p.call();
    }
}

interface Phone { // 创建一个公共的接口  让其他的手机类来实现这个接口   在Factory2的方法中就可以只传人实现了这个Phone 类型的变量
    public abstract void call(); 
}

class MiPhone2 implements Phone { // 实现公共接口   具体的方法在类内部进行定义
    public void call() {
        System.out.println("MI phone is calling");
    }
}

class MeiZuPhone2 implements Phone { // 实现公共接口   具体的方法在类内部进行定义
    public void call () {
        System.out.println("MeiZuPhone is calling");
    }
}

在改进的例子中，我们写了一个公共的接口Phone，所有的手机类都来实现这个接口，最后在Factory2中的方法中，我们只需要传入Phone p的参数就可以了，不用关心它具体是什么类型，从而就避免了一直重载方法的尴尬。