Java基础-接口与多态

一、接口

1.1 接口的概念

接口是功能的集合，同样可看做是一种数据类型。
接口只描述所应该具备的方法，并没有具体实现，具体的实现由接口的实现类(相当于接口的子类)来完成。这样将功能的定义与实现分离，优化了程序设计。
请记住：一切事物均有功能，即一切事物均有接口。

1.2 接口的定义

       与定义类的class不同接口定义时需要使用interface关键字。定义接口所在的仍为.java文件，虽然声明时使用的为interface关键字的编译后仍然会产生.class文件。这点可以让我们将接口看做是一种只包含了功能声明的特殊类。
定义格式：

public interface 接口名 {
    抽象方法1;
    抽象方法2;
    抽象方法3;
}

注意： 

（1）接口中的方法均为公共访问的抽象方法
（2）接口中无法定义普通的成员变量，必须定义为常量。

public static final 数据类型 变量名 = 值；

1.3 类实现接口

    类与接口的关系为实现关系，类实现接口。实现的动作类似继承，只是关键字不同，实现使用implements。    其他类(实现类)实现接口后，就相当于声明：”我应该具备这个接口中的功能”。实现类仍然需要重写方法以实现具体的功能。
格式如下：

class 类 implements 接口 {
    重写接口中方法
} 

在类实现接口后，该类就会将接口中的抽象方法继承过来，此时该类需要重写该抽象方法，完成具体的逻辑。

1.4 接口中成员的特点

（1）接口中可以定义变量，但是变量必须有固定的修饰符修饰，public static final 所以接口中的变量也称之为常量，其值不能改变。
　注意：这三个修饰符，还可以选择性不写。
（2）接口中可以定义方法，方法也有固定的修饰符，public abstract。还可以选择性不写，但是写不写都有。
（3）接口不可以创建对象。
（4）子类必须覆盖掉接口中所有的抽象方法后，子类才可以实例化。否则子类是一个抽象类。

interface Demo { ///定义一个名称为Demo的接口。
    public static final int NUM = 3;// NUM的值不能改变
    public abstract void show1();
    public abstract void show2();
}

//定义子类去覆盖接口中的方法。类与接口之间的关系是 实现。通过 关键字 implements
class DemoImpl implements Demo { //子类实现Demo接口。
    //重写接口中的方法。
    public void show1(){}
    public void show2(){}
}

1.5 接口的多实现

    接口最重要的体现：解决多继承的弊端。将多继承这种机制在java中通过多实现完成了。

interface Fu1
{
    void show1();
}
interface Fu2
{
    void show2();
}
class Zi implements Fu1,Fu2// 多实现。同时实现多个接口。
{
    public void show1(){}
    public void show2(){}
}

怎么解决多继承的弊端呢？ 

弊端：多继承时，当多个父类中有相同功能时，子类调用会产生不确定性。
为什么多实现能解决了呢？
因为接口中的功能都没有方法体，由子类来明确。通俗点也就是说必须得实现。

1.6 继承类的同时实现接口

当一个类已经继承了一个父类，它又需要扩展额外的功能，这时接口就派上用场了。
子类通过继承父类扩展功能，通过继承扩展的功能都是子类应该具备的基础功能。如果子类想要继续扩展其他类中的功能呢？这时通过实现接口来完成。

class Fu {
    public void show(){}
}
interface Inter {
    pulbic abstract void show1();
}
class Zi extends Fu implements Inter {
    public void show1() {
    }
}

接口的出现避免了单继承的局限性。父类中定义的事物的基本功能。接口中定义的事物的扩展功能。

1.7 接口的多继承

多个接口之间可以使用extends进行继承。

interface Fu1{
    void show();
}
interface Fu2{
    void show1();
}
interface Fu3{
    void show2();
}
interface Zi extends Fu1,Fu2,Fu3{
    void show3();
}

1.8 接口的思想

举例：我们都知道电脑上留有很多个插口，而这些插口可以插入相应的设备，这些设备为什么能插在上面呢？主要原因是这些设备在生产的时候符合了这个插口的使用规则，否则将无法插入接口中，更无法使用。发现这个插口的出现让我们使用更多的设备。

1.9 接口和抽象类的区别

相同点：
（1）都不能直接实例化对象
（2）都包含抽象方法，其子类都必须覆写这些抽象方法
不同点：
（1）抽象类为部分方法提供实现,避免子类重复实现这些方法,提高代码重用性;接口只能包含抽象方法;
（2）一个类只能继承一个直接父类(可能是抽象类),却可以实现多个接口;(接口弥补了Java的单继承)
（3）接口是这个事物中的额外内容,继承体系是一种 like..a关系
（4）抽象类是这个事物中应该具备的你内容, 继承体系是一种 is..a关系

二、多态

2.1 多态的概念

   Java作为面向对象的语言，同样可以描述一个事物的多种形态。如Student类继承了Person类，一个Student的对象便既是Student，又是Person。
    最终多态体现为父类引用变量可以指向子类对象。多态的前提是必须有子父类关系或者类实现接口关系，否则无法完成多态。在使用多态后的父类引用变量调用方法时，会调用子类重写后的方法。

2.2 多态的定义和使用格式

（1）多态的定义格式：就是父类的引用变量指向子类对象

父类类型  变量名 = new 子类类型();
变量名.方法名();

（2）普通类多态定义的格式

父类 变量名 = new 子类();
如：  class Fu {}
    class Zi extends Fu {}
    //类的多态使用
    Fu f = new Zi();

（3）抽象类多态定义的格式

抽象类 变量名 = new 抽象类子类();
如：  abstract class Fu {
         public abstract void method();
    }
    class Zi extends Fu {
        public void method(){
              System.out.println(“重写父类抽象方法”);
    }
}
//类的多态使用
Fu fu= new Zi();

（4）接口多态定义的格式

接口 变量名 = new 接口实现类();
如： interface Fu {
        public abstract void method();
    }
    class Zi implements Fu {
            public void method(){
            System.out.println(“重写接口抽象方法”);
        }
    }
    //接口的多态使用
    Fu fu = new Zi();

注意事项： 

同一个父类的方法会被不同的子类重写。在调用方法时，调用的为各个子类重写后的方法。

  Person p1 = new Student();
   Person p2 = new Teacher();
   p1.work(); //p1会调用Student类中重写的work方法
   p2.work(); //p2会调用Teacher类中重写的work方法

当变量名指向不同的子类对象时，由于每个子类重写父类方法的内容不同，所以会调用不同的方法。

2.3 多态中成员的特点

class Fu {
    int num = 4;
}
class Zi extends Fu {
    int num = 5;
}
class Demo {
    public static void main(String[] args)  {
        Fu f = new Zi();
        System.out.println(f.num);  //4
        Zi z = new Zi();
        System.out.println(z.num);  //5
    }
}

（1）多态成员变量 

当子父类中出现同名的成员变量时，多态调用该变量时：
编译时期：参考的是引用型变量所属的类中是否有被调用的成员变量。没有，编译失败。
运行时期：也是调用引用型变量所属的类中的成员变量。
简单记：编译和运行都参考等号的左边。编译运行看左边。
（2）多态成员方法

class Fu {
    int num = 4;
    void show() {
        System.out.println("Fu show num");
    }
}
class Zi extends Fu {
    int num = 5;
    void show() {
        System.out.println("Zi show num");
    }
}
class Demo {
    public static void main(String[] args)  {
        Fu f = new Zi();
        f.show();  //输出Zi show num
    }
}

多态成员方法 

编译时期：参考引用变量所属的类，如果父类中没有调用的方法，编译失败。
运行时期：参考引用变量所指的对象所属的类，并运行对象所属类中的成员方法。如果子类没有，则运行父类方法。
简而言之：编译看左边，运行看右边。

2.4 instanceof关键字

   我们可以通过instanceof关键字来判断某个对象是否属于某种数据类型。如学生的对象属于学生类，学生的对象也属于人类。
使用格式：

boolean  b  = 对象  instanceof  数据类型;

例子：

Person p1 = new Student(); // 前提条件，学生类已经继承了人类
boolean flag = p1 instanceof Student; //flag结果为true
boolean flag2 = p2 instanceof Teacher; //flag结果为false

2.5 多态转型

（1）向上转型
当有子类对象赋值给一个父类引用时，便是向上转型，多态本身就是向上转型的过程。

父类类型  变量名 = new 子类类型();
如：Person p = new Student();

（2）向下转型 

一个已经向上转型的子类对象可以使用强制类型转换的格式，将父类引用转为子类引用，这个过程是向下转型。如果是直接创建父类对象，是无法向下转型的！

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类类型的变量;
如:Student stu = (Student) p;  //变量p 实际上指向Student对象

总结下封装、继承、多态的作用： 

封装：把对象的属性与方法的实现细节隐藏，仅对外提供一些公共的访问方式
继承：子类会自动拥有父类所有可继承的属性和方法。
多态：配合继承与方法重写提高了代码的复用性与扩展性；如果没有方法重写，则多态同样没有意义。