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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");
    }
}

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