JAVA入门基础进阶（四）—— 接口和多态

本文主要是介绍JAVA入门基础进阶（四）—— 接口和多态，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

文章目录

- 1.接口
- - 1.1信息管理系统集合改进 (应用)
  - 1.2信息管理系统抽取Dao (应用)
  - 1.3接口的概述（理解）
  - 1.4接口的特点（记忆）
  - 1.5接口的成员特点（记忆）
  - 1.6类和接口的关系（记忆）
  - 1.7信息管理系统使用接口改进 (应用)
  - 1.8信息管理系统解耦合改进 (应用)
- 2.接口组成更新
- - 2.1接口组成更新概述【理解】
  - 2.2接口中默认方法【应用】
  - 2.3接口中静态方法【应用】
  - 2.4接口中私有方法【应用】
- 3.多态
- - 3.1多态的概述（记忆）
  - 3.2多态中的成员访问特点（记忆）
  - 3.3多态的好处和弊端（记忆）
  - 3.4多态中的转型（应用）
  - 3.5多态中转型存在的风险和解决方案 (应用)
  - 3.6信息管理系统多态改进 (应用)

1.接口

1.1信息管理系统集合改进 (应用)

使用数组容器的弊端
1. 容器长度是固定的，不能根据添加功能自动增长
2. 没有提供用于赠删改查的方法
优化步骤
1. 创建新的StudentDao类，OtherStudentDao
2. 创建ArrayList集合容器对象
3. OtherStudentDao中的方法声明，需要跟StudentDao保持一致
  
  注意：如果不一致，StudentService中的代码就需要进行修改
4. 完善方法（添加、删除、修改、查看）
5. 替换StudentService中的Dao对象

代码实现

OtherStudentDao类

public class OtherStudentDao {
    // 集合容器
    private static ArrayList<Student> stus = new ArrayList<>();

    static {
        Student stu1 = new Student("heima001","张三","23","1999-11-11");
        Student stu2 = new Student("heima002","李四","24","2000-11-11");

        stus.add(stu1);
        stus.add(stu2);
    }

    // 添加学生方法
    public boolean addStudent(Student stu) {
       stus.add(stu);
       return true;
    }

    // 查看学生方法
    public Student[] findAllStudent() {

        Student[] students = new Student[stus.size()];

        for (int i = 0; i < students.length; i++) {
            students[i] = stus.get(i);
        }

        return students;
    }

    public void deleteStudentById(String delId) {
        // 1. 查找id在容器中所在的索引位置
        int index = getIndex(delId);
        stus.remove(index);
    }

    public int getIndex(String id){
        int index = -1;
        for (int i = 0; i < stus.size(); i++) {
            Student stu = stus.get(i);
            if(stu != null && stu.getId().equals(id)){
                index = i;
                break;
            }
        }
        return index;
    }

    public void updateStudent(String updateId, Student newStu) {
        // 1. 查找updateId, 在容器中的索引位置
        int index = getIndex(updateId);
        stus.set(index, newStu);
    }
}

StudentService类

public class StudentService {
    // 创建StudentDao (库管)
     private OtherStudentDao studentDao = new OtherStudentDao();
  	// 其他方法没有变化,此处省略...
}

1.2信息管理系统抽取Dao (应用)

优化步骤
1. 将方法向上抽取，抽取出一个父类（ BaseStudentDao ）
2. 方法的功能实现在父类中无法给出具体明确，定义为抽象方法
3. 让两个类分别继承 BaseStudentDao ，重写内部抽象方法

代码实现

BaseStudentDao类

public abstract class BaseStudentDao {
    // 添加学生方法
    public abstract boolean addStudent(Student stu);
    // 查看学生方法
    public abstract Student[] findAllStudent();
    // 删除学生方法
    public abstract void deleteStudentById(String delId);
    // 根据id找索引方法
    public abstract int getIndex(String id);
    // 修改学生方法
    public abstract void updateStudent(String updateId, Student newStu);
}

StudentDao类

public class StudentDao extends BaseStudentDao {
  // 其他内容不变,此处省略
}

OtherStudentDao类

public class OtherStudentDao extends BaseStudentDao {
  // 其他内容不变,此处省略
}

1.3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中接口存在的两个意义
1. 用来定义规范
2. 用来做功能的拓展

1.4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

我们可以创建接口的实现类对象使用
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

1.5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，后面再讲解

代码演示

接口

public interface Inter {
    public static final int NUM = 10;

    public abstract void show();
}

实现类

class InterImpl implements Inter{

    public void method(){
        // NUM = 20;
        System.out.println(NUM);
    }

    public void show(){

    }
}

测试类

public class TestInterface {
    /*
        成员变量: 只能是常量 系统会默认加入三个关键字
                    public static final
        构造方法: 没有
        成员方法: 只能是抽象方法, 系统会默认加入两个关键字
                    public abstract
     */
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Inter.NUM);
    }
  
}

1.6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

1.7信息管理系统使用接口改进 (应用)

实现步骤
1. 将 BaseStudentDao 改进为一个接口
2. 让 StudentDao 和 OtherStudentDao 去实现这个接口

代码实现

BaseStudentDao接口

public interface BaseStudentDao {
    // 添加学生方法
    public abstract boolean addStudent(Student stu);
    // 查看学生方法
    public abstract Student[] findAllStudent();
    // 删除学生方法
    public abstract void deleteStudentById(String delId);
    // 根据id找索引方法
    public abstract int getIndex(String id);
    // 修改学生方法
    public abstract void updateStudent(String updateId, Student newStu);
}

StudentDao类

public class StudentDao implements BaseStudentDao {
  // 其他内容不变,此处省略
}

OtherStudentDao类

public class OtherStudentDao implements BaseStudentDao {
  // 其他内容不变,此处省略
}

1.8信息管理系统解耦合改进 (应用)

实现步骤
1. 创建factory包，创建 StudentDaoFactory（工厂类）
2. 提供 static 修改的 getStudentDao 方法，该方法用于创建StudentDao对象并返回

代码实现

StudentDaoFactory类

public class StudentDaoFactory {
    public static OtherStudentDao getStudentDao(){
        return new OtherStudentDao();
    }
}

StudentService类

public class StudentService {
    // 创建StudentDao (库管)
    // private OtherStudentDao studentDao = new OtherStudentDao();

    // 通过学生库管工厂类, 获取库管对象
    private OtherStudentDao studentDao = StudentDaoFactory.getStudentDao();
}

2.接口组成更新

2.1接口组成更新概述【理解】

常量

public static final
抽象方法

public abstract
默认方法(Java 8)
静态方法(Java 8)
私有方法(Java 9)

2.2接口中默认方法【应用】

格式

public default 返回值类型方法名(参数列表) { }
作用

解决接口升级的问题
范例
```
public default void show3() { 
}
```
注意事项
- 默认方法不是抽象方法，所以不强制被重写。但是可以被重写，重写的时候去掉default关键字
- public可以省略，default不能省略
- 如果实现了多个接口，多个接口中存在相同的方法声明，子类就必须对该方法进行重写

2.3接口中静态方法【应用】

格式

public static 返回值类型方法名(参数列表) { }
范例
```
public static void show() {
}
```
注意事项
- 静态方法只能通过接口名调用，不能通过实现类名或者对象名调用
- public可以省略，static不能省略

2.4接口中私有方法【应用】

私有方法产生原因

Java 9中新增了带方法体的私有方法，这其实在Java 8中就埋下了伏笔：Java 8允许在接口中定义带方法体的默认方法和静态方法。这样可能就会引发一个问题：当两个默认方法或者静态方法中包含一段相同的代码实现时，程序必然考虑将这段实现代码抽取成一个共性方法，而这个共性方法是不需要让别人使用的，因此用私有给隐藏起来，这就是Java 9增加私有方法的必然性
定义格式
- 格式1
  
  private 返回值类型方法名(参数列表) { }
- 范例1
```
private void show() {  
}
```
- 格式2
  
  private static 返回值类型方法名(参数列表) { }
- 范例2
```
private static void method() {  
}
```
注意事项
- 默认方法可以调用私有的静态方法和非静态方法
- 静态方法只能调用私有的静态方法

3.多态

3.1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

代码演示

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

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

public class Test1Polymorphic {
    /*
        多态的前提:

            1. 要有(继承 \ 实现)关系
            2. 要有方法重写
            3. 要有父类引用, 指向子类对象
     */
    public static void main(String[] args) {
        // 当前事物, 是一只猫
        Cat c = new Cat();
        // 当前事物, 是一只动物
        Animal a = new Cat();
        a.eat();

    }
}

3.2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

class Fu {
    int num = 10;

    public void method(){
        System.out.println("Fu.. method");
    }
}

class Zi extends Fu {
    int num = 20;

    public void method(){
        System.out.println("Zi.. method");
    }
}

public class Test2Polymorpic {
    /*
         多态的成员访问特点:

                成员变量: 编译看左边 (父类), 运行看左边 (父类)

                成员方法: 编译看左边 (父类), 运行看右边 (子类)
     */
    public static void main(String[] args) {
        Fu f = new Zi();
        System.out.println(f.num);
        f.method();
    }
}

3.3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

3.4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

class Fu {
    public void show(){
        System.out.println("Fu..show...");
    }
}

class Zi extends Fu {
    @Override
    public void show() {
        System.out.println("Zi..show...");
    }

    public void method(){
        System.out.println("我是子类特有的方法, method");
    }
}

public class Test3Polymorpic {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 向上转型 : 父类引用指向子类对象
        Fu f = new Zi();
        f.show();
        // 多态的弊端: 不能调用子类特有的成员
        // f.method();

        // A: 直接创建子类对象
        // B: 向下转型

        // 2. 向下转型 : 从父类类型, 转换回子类类型
        Zi z = (Zi) f;
        z.method();
    }
}

3.5多态中转型存在的风险和解决方案 (应用)

风险

如果被转的引用类型变量,对应的实际类型和目标类型不是同一种类型,那么在转换的时候就会出现ClassCastException
解决方案
- 关键字
  
  instanceof
- 使用格式
  
  变量名 instanceof 类型
  
  通俗的理解：判断关键字左边的变量，是否是右边的类型，返回boolean类型结果

代码演示

abstract class Animal {
    public abstract void eat();
}

class Dog extends Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("狗吃肉");
    }

    public void watchHome(){
        System.out.println("看家");
    }
}

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

public class Test4Polymorpic {
    public static void main(String[] args) {
        useAnimal(new Dog());
        useAnimal(new Cat());
    }

    public static void useAnimal(Animal a){  // Animal a = new Dog();
                                             // Animal a = new Cat();
        a.eat();
        //a.watchHome();

//        Dog dog = (Dog) a;
//        dog.watchHome();  // ClassCastException  类型转换异常
      
        // 判断a变量记录的类型, 是否是Dog
        if(a instanceof Dog){
            Dog dog = (Dog) a;
            dog.watchHome();
        }
    }

}

3.6信息管理系统多态改进 (应用)

实现步骤
1. StudentDaoFactory类中方法的返回值定义成父类类型BaseStudentDao
2. StudentService中接收方法返回值的类型定义成父类类型BaseStudentDao

代码实现

StudentDaoFactory类

public class StudentDaoFactory {
    public static BaseStudentDao getStudentDao(){
        return new OtherStudentDao();
    }
}

StudentService类

public class StudentService {
    // 创建StudentDao (库管)
    // private OtherStudentDao studentDao = new OtherStudentDao();

    // 通过学生库管工厂类, 获取库管对象
    private BaseStudentDao studentDao = StudentDaoFactory.getStudentDao();
}

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JAVA入门基础进阶（四）—— 接口和多态

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1.接口

1.1信息管理系统集合改进 (应用)

1.2信息管理系统抽取Dao (应用)

1.3接口的概述（理解）

1.4接口的特点（记忆）

1.5接口的成员特点（记忆）

1.6类和接口的关系（记忆）

1.7信息管理系统使用接口改进 (应用)

1.8信息管理系统解耦合改进 (应用)

2.接口组成更新

2.1接口组成更新概述【理解】

2.2接口中默认方法【应用】

2.3接口中静态方法【应用】

2.4接口中私有方法【应用】

3.多态

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