今日内容

接口

三大特征——多态

引用类型转换

教学目标

写出定义接口的格式

写出实现接口的格式

说出接口中成员的特点

能够说出使用多态的前提条件

理解多态的向上转型

理解多态的向下转型

能够完成笔记本电脑案例（方法参数为接口）

第一章 接口

1.1概述

接口，是Java语言中一种引用类型，是方法的集合，如果说类的内部封装了成员变量、构造方法和成员方法，那么 接口的内部主要就是封装了方法，包含抽象方法（JDK 7及以前），默认方法和静态方法（JDK 8），私有方法

（JDK 9）。

接口的定义，它与定义类方式相似，但是使用interface关键字。它也会被编译成.class文件，但一定要明确它并不是类，而是另外一种引用数据类型。

引用数据类型：数组，类，接口。

接口的使用，它不能创建对象，但是可以被实现（implements，类似于被继承）。一个实现接口的类（可以看做是接口的子类），需要实现接口中所有的抽象方法，创建该类对象，就可以调用方法了，否则它必须是一个抽象 类。

1.2定义格式

public interface 接口名称 {// 抽象方法// 默认方法// 静态方法// 私有方法}

含有抽象方法

抽象方法：使用abstract关键字修饰，可以省略，没有方法体。该方法供子类实现使用。

使用代码如下：

public interface InterFaceName { public abstract void method();}

默认方法：使用 default 修饰，不可省略，供子类调用或者子类重写。

静态方法：使用 static 修饰，供接口直接调用。

代码如下：

public interface InterFaceName { public default void method() {// 执行语句}public static void method2() {// 执行语句}}

含有私有方法和私有静态方法

私有方法：使用 private 修饰，供接口中的默认方法或者静态方法调用。

代码如下：

public interface InterFaceName { private void method() {// 执行语句}}

1.3基本的实现

实现的概述

类与接口的关系为实现关系，即类实现接口，该类可以称为接口的实现类，也可以称为接口的子类。实现的动作类似继承，格式相仿，只是关键字不同，实现使用implements关键字。

非抽象子类实现接口：

1.必须重写接口中所有抽象方法。

2.继承了接口的默认方法，即可以直接调用，也可以重写。

实现格式：

class 类名 implements 接口名 {// 重写接口中抽象方法【必须】// 重写接口中默认方法【可选】}

抽象方法的使用

必须全部实现，代码如下：

定义接口：

public interface LiveAble {// 定义抽象方法public abstract void eat(); public abstract void sleep();}

定义实现类：

public class Animal implements LiveAble { @Overridepublic void eat() { System.out.println("吃东西");}@Overridepublic void sleep() { System.out.println("晚上睡");}}

定义测试类：

public class InterfaceDemo {public static void main(String[] args) {// 创建子类对象Animal a = new Animal();// 调用实现后的方法a.eat();a.sleep();}}输出结果： 吃东西晚上睡

默认方法的使用

可以继承，可以重写，二选一，但是只能通过实现类的对象来调用。

1.继承默认方法，代码如下：

定义接口：

public interface LiveAble { public default void fly(){System.out.println("天上飞");}}

定义实现类：

public class Animal implements LiveAble {// 继承，什么都不用写，直接调用}

定义测试类：

public class InterfaceDemo {public static void main(String[] args) {// 创建子类对象Animal a = new Animal();// 调用默认方法a.fly();}}输出结果： 天上飞

2.重写默认方法，代码如下：

定义接口：

public interface LiveAble { public default void fly(){System.out.println("天上飞");}}

定义实现类：

public class Animal implements LiveAble { @Overridepublic void fly() { System.out.println("自由自在的飞");}}

定义测试类：

public class InterfaceDemo {public static void main(String[] args) {// 创建子类对象Animal a = new Animal();// 调用重写方法a.fly();}}输出结果： 自由自在的飞

静态方法的使用

静态与.class 文件相关，只能使用接口名调用，不可以通过实现类的类名或者实现类的对象调用，代码如下： 定义接口：

public interface LiveAble { public static void run(){System.out.println("跑起来~~~");}}

定义实现类：

public class Animal implements LiveAble {// 无法重写静态方法}

定义测试类：

public class InterfaceDemo {public static void main(String[] args) {// Animal.run(); // 【错误】无法继承方法,也无法调用LiveAble.run(); //}}输出结果： 跑起来~~~

私有方法的使用

私有方法：只有默认方法可以调用。

私有静态方法：默认方法和静态方法可以调用。

如果一个接口中有多个默认方法，并且方法中有重复的内容，那么可以抽取出来，封装到私有方法中，供默认方法 去调用。从设计的角度讲，私有的方法是对默认方法和静态方法的辅助。同学们在已学技术的基础上，可以自行测 试。

定义接口：

public interface LiveAble { default void func(){func1();func2();}private void func1(){ System.out.println("跑起来~~~");}private void func2(){ System.out.println("跑起来~~~");}}

1.4接口的多实现

之前学过，在继承体系中，一个类只能继承一个父类。而对于接口而言，一个类是可以实现多个接口的，这叫做接 口的多实现。并且，一个类能继承一个父类，同时实现多个接口。

实现格式：

class 类名 [extends 父类名] implements 接口名1,接口名2,接口名3... {// 重写接口中抽象方法【必须】// 重写接口中默认方法【不重名时可选】}

[ ]： 表示可选操作。

抽象方法

接口中，有多个抽象方法时，实现类必须重写所有抽象方法。如果抽象方法有重名的，只需要重写一次。代码如 下：

定义多个接口：

interface A {public abstract void showA(); public abstract void show();}interface B {public abstract void showB(); public abstract void show();}

定义实现类：

public class C implements A,B{@Overridepublic void showA() { System.out.println("showA");}@Overridepublic void showB() { System.out.println("showB");}@Overridepublic void show() { System.out.println("show");}}

默认方法

接口中，有多个默认方法时，实现类都可继承使用。如果默认方法有重名的，必须重写一次。代码如下： 定义多个接口：

interface A {public default void methodA(){} public default void method(){}}interface B {public default void methodB(){}public default void method(){}}

定义实现类：

public class C implements A,B{ @Overridepublic void method() { System.out.println("method");}}

静态方法

接口中，存在同名的静态方法并不会冲突，原因是只能通过各自接口名访问静态方法。

优先级的问题

当一个类，既继承一个父类，又实现若干个接口时，父类中的成员方法与接口中的默认方法重名，子类就近选择执 行父类的成员方法。代码如下：

定义接口：

interface A {public default void methodA(){ System.out.println("AAAAAAAAAAAA");}}

定义父类：

class D {public void methodA(){ System.out.println("DDDDDDDDDDDD");}}

定义子类：

class C extends D implements A {// 未重写methodA方法}

定义测试类：

public class Test {public static void main(String[] args) { C c = new C();c.methodA();}}输 出 结 果 : DDDDDDDDDDDD

1.5接口的多继承【了解】

一个接口能继承另一个或者多个接口，这和类之间的继承比较相似。接口的继承使用

承父接口的方法。如果父接口中的默认方法有重名的，那么子接口需要重写一次。代码如下：

定义父接口：

interface A {public default void method(){ System.out.println("AAAAAAAAAAAAAAAAAAA");}}interface B {public default void method(){ System.out.println("BBBBBBBBBBBBBBBBBBB");}}

定义子接口：

interface D extends A,B{ @Overridepublic default void method() { System.out.println("DDDDDDDDDDDDDD");}}

小贴士：

子接口重写默认方法时，default关键字可以保留。子类重写默认方法时，default关键字不可以保留。

1.6其他成员特点

接口中，无法定义成员变量，但是可以定义常量，其值不可以改变，默认使用public static final修饰。

接口中，没有构造方法，不能创建对象。

接口中，没有静态代码块。

第二章 多态

2.1概述

引入

多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。

生活中，比如跑的动作，小猫、小狗和大象，跑起来是不一样的。再比如飞的动作，昆虫、鸟类和飞机，飞起来也 是不一样的。可见，同一行为，通过不同的事物，可以体现出来的不同的形态。多态，描述的就是这样的状态。

定义

多态： 是指同一行为，具有多个不同表现形式。

前提【重点】

1.继承或者实现【二选一】

2.方法的重写【意义体现：不重写，无意义】

3.父类引用指向子类对象【格式体现】

2.2多态的体现

多态体现的格式：

父类类型 变量名 = new 子类对象； 变量名.方法名();

父类类型：指子类对象继承的父类类型，或者实现的父接口类型。

代码如下：

Fu f = new Zi(); f.method();

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，执行的是子类重写 后方法。

代码如下： 定义父类：

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

定义子类：

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

定义测试类：

public class Test {public static void main(String[] args) {// 多态形式，创建对象Animal a1 = new Cat();// 调用的是 Cat 的 eat a1.eat();// 多态形式，创建对象Animal a2 = new Dog();// 调用的是 Dog 的 eat a2.eat();}}

2.3多态的好处

实际开发的过程中，父类类型作为方法形式参数，传递子类对象给方法，进行方法的调用，更能体现出多态的扩展 性与便利。代码如下：

定义父类：

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

定义子类：

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

定义测试类：

public class Test {public static void main(String[] args) {// 多态形式，创建对象Cat c = new Cat(); Dog d = new Dog();// 调用showCatEat showCatEat(c);// 调用showDogEatshowDogEat(d);/*以上两个方法, 均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所替代而执行效果一致*/ showAnimalEat(c); showAnimalEat(d);}public static void showCatEat (Cat c){ c.eat();}public static void showDogEat (Dog d){ d.eat();}public static void showAnimalEat (Animal a){ a.eat();}}

然可以把Cat对象和Dog对象，传递给方法。

当eat方法执行时，多态规定，执行的是子类重写的方法，那么效果自然与showCatEat、showDogEat方法一致， 所以showAnimalEat完全可以替代以上两方法。

不仅仅是替代，在扩展性方面，无论之后再多的子类出现，我们都不需要编写showXxxEat方法了，直接使用

showAnimalEat都可以完成。

所以，多态的好处，体现在，可以使程序编写的更简单，并有良好的扩展。

2.4引用类型转换

多态的转型分为向上转型与向下转型两种：

向上转型

向上转型：多态本身是子类类型向父类类型向上转换的过程，这个过程是默认的。 当父类引用指向一个子类对象时，便是向上转型。

使用格式：

父类类型 变量名 = new 子类类型(); 如：Animal a = new Cat();

向下转型

向下转型：父类类型向子类类型向下转换的过程，这个过程是强制的。

一个已经向上转型的子类对象，将父类引用转为子类引用，可以使用强制类型转换的格式，便是向下转型。 使用格式：

子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名; 如 :Cat c =(Cat) a;

为什么要转型

当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误。也就是说，不能调用子类拥 有，而父类没有的方法。编译都错误，更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点"小麻烦"。所以，想要调用子 类特有的方法，必须做向下转型。

转型演示，代码如下： 定义类：、

abstract class Animal { abstract void eat();}class Cat extends Animal { public void eat() {System.out.println("吃鱼");}public void catchMouse() { System.out.println("抓老鼠");}}class Dog extends Animal { public void eat() {System.out.println("吃骨头");}public void watchHouse() { System.out.println("看家");}}

定义测试类：

public class Test {public static void main(String[] args) {// 向上转型Animal a = new Cat();a.eat();	// 调用的是 Cat 的 eat// 向下转型Cat c = (Cat)a;c.catchMouse(); // 调用的是 Cat 的 catchMouse}}

转型的异常

转型的过程中，一不小心就会遇到这样的问题，请看如下代码：

public class Test {public static void main(String[] args) {// 向上转型Animal a = new Cat();a.eat();	// 调用的是 Cat 的 eat// 向下转型Dog d = (Dog)a;d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse 【运行报错】}

这段代码可以通过编译，但是运行时，却报出了 ClassCastException ，类型转换异常！这是因为，明明创建了 Cat类型对象，运行时，当然不能转换成Dog对象的。这两个类型并没有任何继承关系，不符合类型转换的定义。 为了避免ClassCastException的发生，Java提供了 instanceof 关键字，给引用变量做类型的校验，格式如下：

变量名 instanceof 数据类型如果变量属于该数据类型，返回true。如果变量不属于该数据类型，返回false。

所以，转换前，我们最好先做一个判断，代码如下：

public class Test {public static void main(String[] args) {// 向上转型Animal a = new Cat();a.eat();	// 调用的是 Cat 的 eat// 向下转型if (a instanceof Cat){ Cat c = (Cat)a;c.catchMouse();// 调用的是 Cat 的 catchMouse} else if (a instanceof Dog){Dog d = (Dog)a;d.watchHouse();// 调用的是 Dog 的 watchHouse}}}

3.1笔记本电脑

笔记本电脑（laptop）通常具备使用USB设备的功能。在生产时，笔记本都预留了可以插入USB设备的USB接口， 但具体是什么USB设备，笔记本厂商并不关心，只要符合USB规格的设备都可以。

定义USB接口，具备最基本的开启功能和关闭功能。鼠标和键盘要想能在电脑上使用，那么鼠标和键盘也必须遵守USB规范，实现USB接口，否则鼠标和键盘的生产出来也无法使用。

3.2案例分析

进行描述笔记本类，实现笔记本使用USB鼠标、USB键盘

USB接口，包含开启功能、关闭功能

笔记本类，包含运行功能、关机功能、使用USB设备功能鼠标类，要实现USB接口，并具备点击的方法

键盘类，要实现USB接口，具备敲击的方法

3.3案例实现

定义USB接口：

interface USB {void open();// 开启功能void close();// 关闭功能}

定义鼠标类：

class Mouse implements USB { public void open() {System.out.println("鼠标开启，红灯闪一闪");}public void close() {System.out.println("鼠标关闭，红灯熄灭");}public void click(){ System.out.println("鼠标单击");}}

定义键盘类：

class KeyBoard implements USB { public void open() {System.out.println("键盘开启，绿灯闪一闪");}public void close() {System.out.println("键盘关闭，绿灯熄灭");}public void type(){ System.out.println("键盘打字");}}

定义笔记本类：

class Laptop {// 笔记本开启运行功能public void run() { System.out.println("笔记本运行");}// 笔记本使用usb设备，这时当笔记本对象调用这个功能时，必须给其传递一个符合USB规则的USB设备public void useUSB(USB usb) {// 判断是否有USB设备if (usb != null) { usb.open();// 类型转换,调用特有方法if(usb instanceof Mouse){Mouse m = （Mouse）usb；m.click();}else if (usb instanceof KeyBoard){ KeyBoard kb = (KeyBoard)usb; kb.type();}usb.close();}}public void shutDown() { System.out.println("笔记本关闭");}}

测试类，代码如下：

public class Test {public static void main(String[] args) {// 创建笔记本实体对象Laptop lt = new Laptop();// 笔记本开启lt.run();// 创建鼠标实体对象Usb u = new Mouse();// 笔记本使用鼠标lt.useUSB(u);// 创建键盘实体对象KeyBoard kb = new KeyBoard();// 笔记本使用键盘lt.useUSB(kb);// 笔记本关闭lt.shutDown();}}