十六、JavaSE面向对象之多态&抽象类&接口

1.多态

1.1多态的概述（记忆）

• 什么是多态

  ​ 同一个对象，在不同时刻表现出来的不同形态

• 多态的前提

  • 要有继承或实现关系
  • 要有方法的重写
  • 要有父类引用指向子类对象

1.2多态中的成员访问特点（记忆）

• 成员访问特点

  • 成员变量

    ​ 编译看父类，运行看父类

  • 成员方法

    ​ 编译看父类，运行看子类

• 代码演示

  • 动物类

    public class Animal {
        public int age = 40;
    
        public void eat() {
            System.out.println("动物吃东西");
        }
    }
    

  • 猫类

    public class Cat extends Animal {
        public int age = 20;
        public int weight = 10;
    
        @Override
        public void eat() {
            System.out.println("猫吃鱼");
        }
    
        public void playGame() {
            System.out.println("猫捉迷藏");
        }
    }
    

  • 测试类

    public class AnimalDemo {
        public static void main(String[] args) {
            //有父类引用指向子类对象
            Animal a = new Cat();
    
            System.out.println(a.age);
    //        System.out.println(a.weight);
    
            a.eat();
    //        a.playGame();
        }
    }
    

1.3多态的好处和弊端（记忆）

• 好处

  ​ 提高程序的扩展性。定义方法时候，使用父类型作为参数，在使用的时候，使用具体的子类型参与操作

• 弊端

  ​ 不能使用子类的特有成员

1.4多态中的转型（应用）

• 向上转型

  ​ 父类引用指向子类对象就是向上转型

• 向下转型

  ​ 格式：子类型 对象名 = (子类型)父类引用;

• 代码演示

  • 动物类

  public class Animal {
      public void eat() {
          System.out.println("动物吃东西");
      }
  }
  

  • 猫类

  public class Cat extends Animal {
      @Override
      public void eat() {
          System.out.println("猫吃鱼");
      }
  
      public void playGame() {
          System.out.println("猫捉迷藏");
      }
  }
  

  • 测试类

  public class AnimalDemo {
      public static void main(String[] args) {
          //多态
          //向上转型
          Animal a = new Cat();
          a.eat();
  //      a.playGame();
  
  
          //向下转型
          Cat c = (Cat)a;
          c.eat();
          c.playGame();
      }
  }
  

1.5多态的案例（应用）

• 案例需求

  ​ 请采用多态的思想实现猫和狗的案例，并在测试类中进行测试

• 代码实现

  • 动物类

  public class Animal {
      private String name;
      private int age;
  
      public Animal() {
      }
  
      public Animal(String name, int age) {
          this.name = name;
          this.age = age;
      }
  
      public String getName() {
          return name;
      }
  
      public void setName(String name) {
          this.name = name;
      }
  
      public int getAge() {
          return age;
      }
  
      public void setAge(int age) {
          this.age = age;
      }
  
      public void eat() {
          System.out.println("动物吃东西");
      }
  }
  

  • 猫类

  public class Cat extends Animal {
  
      public Cat() {
      }
  
      public Cat(String name, int age) {
          super(name, age);
      }
  
      @Override
      public void eat() {
          System.out.println("猫吃鱼");
      }
  }
  

  • 狗类

  public class Dog extends Animal {
  
      public Dog() {
      }
  
      public Dog(String name, int age) {
          super(name, age);
      }
  
      @Override
      public void eat() {
          System.out.println("狗吃骨头");
      }
  }
  

  • 测试类

  public class AnimalDemo {
      public static void main(String[] args) {
          //创建猫类对象进行测试
          Animal a = new Cat();
          a.setName("加菲");
          a.setAge(5);
          System.out.println(a.getName() + "," + a.getAge());
          a.eat();
  
          a = new Cat("加菲", 5);
          System.out.println(a.getName() + "," + a.getAge());
          a.eat();
      }
  }
  

2.抽象类

2.1抽象类的概述（理解）

​ 当我们在做子类共性功能抽取时，有些方法在父类中并没有具体的体现，这个时候就需要抽象类了！

​ 在Java中，一个没有方法体的方法应该定义为抽象方法，而类中如果有抽象方法，该类必须定义为抽象类！
图解：

2.2抽象类的特点（记忆）

• 抽象类和抽象方法必须使用 abstract 关键字修饰

  //抽象类的定义
  public abstract class 类名 {}
  
  //抽象方法的定义
  public abstract void eat();
  

• 抽象类中不一定有抽象方法，有抽象方法的类一定是抽象类

• 抽象类不能实例化

  ​ 抽象类如何实例化呢？参照多态的方式，通过子类对象实例化，这叫抽象类多态

• 抽象类的子类

  ​ 要么重写抽象类中的所有抽象方法

  ​ 要么是抽象类

2.3抽象类的成员特点（记忆）

• 成员的特点

  • 成员变量
    • 既可以是变量
    • 也可以是常量
  • 构造方法
    • 空参构造
    • 有参构造
  • 成员方法
    • 抽象方法
    • 普通方法

• 代码演示

  • 动物类

  public abstract class Animal {
  
      private int age = 20;
      private final String city = "北京";
  
      public Animal() {}
  
      public Animal(int age) {
          this.age = age;
      }
  
  
      public void show() {
          age = 40;
          System.out.println(age);
  //        city = "上海";
          System.out.println(city);
      }
  
      public abstract void eat();
  
  }
  

  • 猫类

  public class Cat extends Animal {
      @Override
      public void eat() {
          System.out.println("猫吃鱼");
      }
  }
  

  • 测试类

  public class AnimalDemo {
      public static void main(String[] args) {
          Animal a = new Cat();
          a.eat();
          a.show();
      }
  }
  

2.4抽象类的案例（应用）

• 案例需求

  ​ 请采用抽象类的思想实现猫和狗的案例，并在测试类中进行测试

• 代码实现

  • 动物类

  public abstract class Animal {
      private String name;
      private int age;
  
      public Animal() {
      }
  
      public Animal(String name, int age) {
          this.name = name;
          this.age = age;
      }
  
      public String getName() {
          return name;
      }
  
      public void setName(String name) {
          this.name = name;
      }
  
      public int getAge() {
          return age;
      }
  
      public void setAge(int age) {
          this.age = age;
      }
  
      public abstract void eat();
  }
  

  • 猫类

  public class Cat extends Animal {
  
      public Cat() {
      }
  
      public Cat(String name, int age) {
          super(name, age);
      }
  
      @Override
      public void eat() {
          System.out.println("猫吃鱼");
      }
  }
  

  • 狗类

  public class Dog extends Animal {
  
      public Dog() {
      }
  
      public Dog(String name, int age) {
          super(name, age);
      }
  
      @Override
      public void eat() {
          System.out.println("狗吃骨头");
      }
  }
  

  • 测试类

  public class AnimalDemo {
      public static void main(String[] args) {
          //创建对象，按照多态的方式
          Animal a = new Cat();
          a.setName("加菲");
          a.setAge(5);
          System.out.println(a.getName()+","+a.getAge());
          a.eat();
          System.out.println("--------");
  
          a = new Cat("加菲",5);
          System.out.println(a.getName()+","+a.getAge());
          a.eat();
      }
  }
  

3.接口

3.1接口的概述（理解）

​ 接口就是一种公共的规范标准，只要符合规范标准，大家都可以通用。

​ Java中的接口更多的体现在对行为的抽象！

图解：

3.2接口的特点（记忆）

• 接口用关键字interface修饰

  public interface 接口名 {} 
  

• 类实现接口用implements表示

  public class 类名 implements 接口名 {}
  

• 接口不能实例化

  ​ 接口如何实例化呢？参照多态的方式，通过实现类对象实例化，这叫接口多态。

  ​ 多态的形式：具体类多态，抽象类多态，接口多态。

• 接口的子类

  ​ 要么重写接口中的所有抽象方法

  ​ 要么子类也是抽象类

3.3接口的成员特点（记忆）

• 成员特点

  • 成员变量

    ​ 只能是常量
    ​ 默认修饰符：public static final

  • 构造方法

    ​ 没有，因为接口主要是扩展功能的，而没有具体存在

  • 成员方法

    ​ 只能是抽象方法

    ​ 默认修饰符：public abstract

    ​ 关于接口中的方法，JDK8和JDK9中有一些新特性，在Java8版本开始，接口可以提供实现方法了，前提是要在方法前加上一个default修饰符

• 代码演示

  • 接口

  public interface Inter {
      public int num = 10;
      public final int num2 = 20;
  //    public static final int num3 = 30;
      int num3 = 30;
  
  //    public Inter() {}
  
  //    public void show() {}
  
      public abstract void method();
      void show();
  }
  

  • 实现类

  public class InterImpl extends Object implements Inter {
      public InterImpl() {
          super();
      }
  
      @Override
      public void method() {
          System.out.println("method");
      }
  
      @Override
      public void show() {
          System.out.println("show");
      }
  }
  

  • 测试类

  public class InterfaceDemo {
      public static void main(String[] args) {
          Inter i = new InterImpl();
  //        i.num = 20;
          System.out.println(i.num);
  //        i.num2 = 40;
          System.out.println(i.num2);
          System.out.println(Inter.num);
      }
  }
  

3.4接口的案例（应用）

• 案例需求

  ​ 对猫和狗进行训练，他们就可以跳高了，这里加入跳高功能。

  ​ 请采用抽象类和接口来实现猫狗案例，并在测试类中进行测试。

• 代码实现

  • 动物类

  public abstract class Animal {
      private String name;
      private int age;
  
      public Animal() {
      }
  
      public Animal(String name, int age) {
          this.name = name;
          this.age = age;
      }
  
      public String getName() {
          return name;
      }
  
      public void setName(String name) {
          this.name = name;
      }
  
      public int getAge() {
          return age;
      }
  
      public void setAge(int age) {
          this.age = age;
      }
  
      public abstract void eat();
  }
  

  • 跳高接口

  public interface Jumpping {
      public abstract void jump();
  }
  

  • 猫类

  public class Cat extends Animal implements Jumpping {
  
      public Cat() {
      }
  
      public Cat(String name, int age) {
          super(name, age);
      }
  
      @Override
      public void eat() {
          System.out.println("猫吃鱼");
      }
  
      @Override
      public void jump() {
          System.out.println("猫可以跳高了");
      }
  }
  

  • 测试类

  public class AnimalDemo {
      public static void main(String[] args) {
          //创建对象，调用方法
          Jumpping j = new Cat();
          j.jump();
          System.out.println("--------");
  
          Animal a = new Cat();
          a.setName("加菲");
          a.setAge(5);
          System.out.println(a.getName()+","+a.getAge());
          a.eat();
  //        a.jump();
  
          a = new Cat("加菲",5);
          System.out.println(a.getName()+","+a.getAge());
          a.eat();
          System.out.println("--------");
  
          Cat c = new Cat();
          c.setName("加菲");
          c.setAge(5);
          System.out.println(c.getName()+","+c.getAge());
          c.eat();
          c.jump();
      }
  }
  

3.5类和接口的关系（记忆）

• 类与类的关系

  ​ 继承关系，只能单继承，但是可以多层继承

• 类与接口的关系

  ​ 实现关系，可以单实现，也可以多实现，还可以在继承一个类的同时实现多个接口

• 接口与接口的关系

  ​ 继承关系，可以单继承，也可以多继承

3.6抽象类和接口的区别（记忆）

图解：

• 成员区别

  • 抽象类

    ​ 变量,常量；有构造方法；有抽象方法,也有非抽象方法

  • 接口

    ​ 常量；抽象方法；java8之后也可以有非抽象方法

• 关系区别

  • 类与类

    ​ 继承，单继承

  • 类与接口

    ​ 实现，可以单实现，也可以多实现

  • 接口与接口

    ​ 继承，单继承，多继承

• 设计理念区别

  • 抽象类

    ​ 对类抽象，包括属性、行为

  • 接口

    ​ 对行为抽象，主要是行为