六、java面型对象高级——接口和多态

1.接口

1.1黑马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黑马信息管理系统抽取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黑马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黑马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 {@Overridepublic 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 {@Overridepublic 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Dogif(a instanceof Dog){Dog dog = (Dog) a;dog.watchHome();}}}

3.6黑马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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