Java学习笔记之多态&抽象类&接口

0x00 概述

本文涉及Java知识点为多态，抽象类，接口

0x01 多态

1.1 多态的概述

• 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

　　　　要有继承或者实现关系

　　　　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

• 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

示例

package com.molyTest1;

public class Animal {
    public int age = 40;

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

package com.molyTest1;

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");
    }
}

package com.molyTest1;



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();


    }
}

输出

40
猫吃鱼

1.3 多态的好处和弊端

•  好处：

　　　　提供程序的扩展性，定义方法的时候，使用父类型作为参数，在使用的时候，使用具体的子类行参与操作

• 弊端：

　　　　不能使用子类的特有成员

1.4 多态中的转型

• 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： 子类行 对象名 = （子类行）父类引用；

示例

package com.molyTest2;

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

package com.molyTest2;

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");
    }
}

package com.molyTest2;

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

        Cat c = (Cat)a;
        c.eat();
        c.playGame();
    }
}

1.5 多态的案例

• 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

示例

package com.molyTest3;

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");
    }
}

package com.molyTest3;

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");
    }

    public void playGame() {
        System.out.println("猫捉迷藏");
    }
}

package com.molyTest3;

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");
    }
}

package com.molyTest3;

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("Garfileds");
        a.setAge(3);
        System.out.println(a.getName()+", "+a.getAge());
        a.eat();

        a = new Dog("Echo",5);
        System.out.println(a.getName()+", "+a.getAge());
        a.eat();
    }
}

0x02 抽象类

2.1 抽象类的概述

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实现，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，这个类一定为抽象类。

2.2 抽象类的特点

•  抽象类和抽象方法必须是使用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？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

　　　　要么抽象类

2.3 抽象类的成员特点

•  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

示例

package com.abstractTest1;

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);
        System.out.println(city);
    }

    public abstract void eat();

}

package com.abstractTest1;

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

package com.abstractTest1;

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

输出

package com.abstractTest1;

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

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

示例

package com.abstractTest2;

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();

}

package com.abstractTest2;

public class Cat extends Animal {
    public Cat() {
    }

    public Cat(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    @Override
    public void eat() {
        System.err.println("猫吃鱼");
    }
}

package com.abstractTest2;

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");
    }
}

package com.abstractTest2;

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("Garfields");
        a.setAge(5);
        System.out.println(a.getName()+","+a.getAge());
        a.eat();
        System.out.println("-------------");

        a = new Cat("Garfields", 5);
        System.out.println(a.getName()+", "+a.getAge());
        a.eat();
    }
}

0x03 接口

3.1 接口的概述

 接口就是一种公共的规范标识，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

3.2 接口的特点

•  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？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

•  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9中有些新特性，此处不再讲解

 示例

package com.interfaceTest1;

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();
}

package com.interfaceTest1;

public class InterImpl implements Inter {
    public InterImpl() {
        super();
    }

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

    @Override
    public void show() {
        System.out.println("show");
    }
}

package com.interfaceTest1;

public class InterfactDemo {
    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);
    }
}

输出

10
20
10

3.4 接口的案例

 案例需求：

对猫和狗进行训练，它们都可以跳高了，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

示例

package com.interfaceTest2;

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();
}

package com.interfaceTest2;

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

package com.interfaceTest2;

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("猫可以调高了");
    }
}

package com.interfaceTest2;

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("Garfields");
        a.setAge(3);
        System.out.println(a.getName()+", "+a.getAge());
        a.eat();
        // a.jump();

        a = new Cat("Aria", 6);
        System.out.println(a.getName()+", "+a.getAge());
        a.eat();
        // a.jump();
        System.out.println("----------");

        Cat c1 = new Cat();
        c1.setName("加菲");
        c1.setAge(7);
        System.out.println(a.getName()+", "+a.getAge());
        c1.eat();
        c1.jump();

    }
}

输出

猫可以调高了
----------
Garfields, 3
猫吃鱼
Aria, 6
猫吃鱼
----------
Aria, 6
猫吃鱼
猫可以调高了

3.5 类和接口的关系

•  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

• 接口和接口的关系

　　　　继承关系，可以单继承，也可以多继承

3.6 抽象类的接口的区别

•  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

• 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

　　　　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

0x04 综合案例

4.1 案例需求

我们先有乒乓球运动员和篮球运动员，乒乓球教练和篮球教练。

为了出国交流，跟乒乓球相关的人员都需要学习英语。

请用所学知识，分析这个案例中有哪些具体类，哪些抽象类，哪些接口，并用代码实现。

4.2 代码实现

package com.intergratedPractise;

public abstract class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
    }

    public Person(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();
}

package com.intergratedPractise;

public abstract class Player extends Person {
    public Player() {
    }

    public Player(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    public abstract void study();
}

package com.intergratedPractise;

public abstract class Coach extends Person {
    public Coach() {
    }

    public Coach(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    public abstract void teach();
}

package com.intergratedPractise;

public interface speakEnglish {
    public abstract void speak();
}

package com.intergratedPractise;

public class basketBallCoach extends Coach{
    public basketBallCoach() {
    }

    public basketBallCoach(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("篮球教练教如何运球和投篮");
    }

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("篮球教练吃羊肉，喝羊奶");
    }
}

package com.intergratedPractise;

public class pingPongCoach extends Coach implements speakEnglish{
    public pingPongCoach() {
    }

    public pingPongCoach(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    @Override
    public void teach() {
        System.out.println("乒乓球教练教如何发球和接球");
    }

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("乒乓教练吃牛肉，喝牛奶");
    }

    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("乒乓教练说英语");
    }
}

package com.intergratedPractise;

public class BasketBallPlayer extends Player{
    public BasketBallPlayer() {
    }

    public BasketBallPlayer(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    @Override
    public void study() {
        System.out.println("篮球运动员学习如何运球和投篮");
    }

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("篮球运动员吃羊肉，喝羊奶");
    }
}

package com.intergratedPractise;

public class PingPongPlayer extends Player implements speakEnglish{
    public PingPongPlayer() {
    }

    public PingPongPlayer(String name, int age) {
        super(name, age);
    }

    @Override
    public void study() {
        System.out.println("乒乓球运动员学习如何发球和接球");
    }

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("乒乓运动员吃牛肉，喝牛奶");
    }

    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("乒乓运动员说英语");
    }
}