【java】抽象类和接口(了解,进阶,到全部掌握)
郑州吴彦祖772 2024-10-25 12:35:02 阅读 73
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大家好我们今天来学习Java面向对象的的抽象类和接口,我们大家庭已经来啦~
一:抽象类
1.1:抽象类概念
在面向对象的概念中,所有的对象都是通过类来描绘的,但是反过来,并不是所有的类都是用来描绘对象的,
如果
一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象,这样的类就是抽象类
。 比如
在打印图形例子中
,
我们发现
,
父类
Shape
中的
draw
方法好像并没有什么实际工作
,
主要的绘制图形都是由
Shape的各种子类的 draw
方法来完成的
.
像这种没有实际工作的方法
,
我们可以把它设计成一个
抽象方
(abstract
method)
,
包含抽象方法的类我们称为
抽象类(abstract class)
1.2:抽象类语法
//
抽象类:被
abstract修饰的类,
抽象类也是类,也可以增加普通方法和属性
public abstract class
Shape
{
public int a;
// 抽象方法:被abstract修饰的方法,没有方法体
abstract public
void
draw
();
}
1.3 抽象类特性
1. 抽象类不能直接实例化对象
2. 抽象方法不能被 private,final,static修饰,因为抽象方法要被子类重写;private(只能在自己的类里面使用,密封方法) ,final(不能被继承)和static(静态方法,不依赖对象)
3:抽象类必须被继承,并且继承后子类要重写父类中的抽象方法,否则子类也是抽象类,必须要使用 abstract 修饰(子类的子类要重写你俩的抽象方法(出来混,迟早都要还的))
4:被重写的方法不能比父类的访问权限更低(这是重写的要求)
4.
抽象类中不一定包含抽象方法,但是有抽象方法的类一定是抽象类
5.
抽象类中可以有构造方法,供子类创建对象时,初始化父类的成员变量
第三条我说明一下:
<code>abstract class Shape{
public int a;
public abstract void draw();
}
abstract class A extends Shape{
public abstract void test();
}
class B extends A{
@Override
public void test() {
}
@Override
public void draw() {
}
}
只单独一个抽象方法也可以:(不过这继承毫无意义呀)
abstract class A extends Shape{
}
1.4:抽象类的作用:
(抽象类就是为了被继承,多了一层校验)
抽象类本身不能被实例化, 要想使用, 只能创建该抽象类的子类. 然后让子类重写抽象类中的抽象方法.
有些同学可能会说了, 普通的类也可以被继承呀, 普通的方法也可以被重写呀, 为啥非得用抽象类和抽象方法呢?
确实如此. 但是使用抽象类相当于多了一重编译器的校验
使用抽象类的场景就如上面的代码
,
实际工作不应该由父类完成
,
而应由子类完成
.
那么此时如果不小心误用成父类 了,
使用普通类编译器是不会报错的
.
但是父类是抽象类就会在实例化的时候提示错误
,
让我们尽早发现问题
.
很多语法存在的意义都是为了 "预防出错", 例如我们曾经用过的 final 也是类似
.
创建的变量用户不去修改
,
不就相当于常量嘛?
但是加上
final
能够在不小心误修改的时候
,
让编译器及时提醒我们
.
充分利用编译器的校验, 在实际开发中是非常有意义的.
二:接口
2.1 接口的概念
(抽象类是特别类,接口是特殊的抽象类(限制更多)(就是利用向上转型,向下转型,动态绑定))
在现实生活中,接口的例子比比皆是,比如:笔记本上的
USB
口,电源插座等。
2.2:接口的语法
接口的定义格式与定义类的格式基本相同,将
class
关键字换成
interface
关键字,就定义了一个接口
public interface
接口名称
{
// 抽象方法
public abstract
void
method1
();
// public abstract
是固定搭配,可以不写(一般都不写,但是默认有)
成员变量默认被public static final 修饰
public
void
method2
();
abstract
void
method3
();
这两种真不好
void
method4
();
// 注意:在接口中上述写法都是抽象方法,跟推荐方式4,代码更简洁
}
2.3 接口使用
注意:子类和父类之间是
extends
继承关系,类与接口之间是
implements
实现关系。
我们一般说实现接口,继承父类
接口不能直接使用,必须要有一个
"
实现类
"
来
"
实现
"
该接口,实现接口中的所有抽象方法
public class
类名称
implements
接口名称
{
// ...
}
接下来我们利用接口实现一个操作:
请实现笔记本电脑使用
USB
鼠标、
USB
键盘的例子
1. USB
接口:包含打开设备、关闭设备功能
2.
笔记本类:包含开机功能、关机功能、使用
USB
设备功能
3.
鼠标类:实现
USB
接口,并具备点击功能
4.
键盘类:实现
USB
接口,并具备输入功能
// USB接口
//
interface USB {
void openDevice();//默认被 public abstract修饰
void closeDevice();
}
// 鼠标类,实现USB接口
class Mouse implements USB {
@Override
public void openDevice() {
System.out.println("打开鼠标");
}
@Override
public void closeDevice() {
System.out.println("关闭鼠标");
}
public void click(){
System.out.println("鼠标点击");
}
}
// 键盘类,实现USB接口
class KeyBoard implements USB {
@Override
public void openDevice() {
System.out.println("打开键盘");
}
@Override
public void closeDevice() {
System.out.println("关闭键盘");
}
public void inPut(){
System.out.println("键盘输入");
}
}
// 笔记本类:使用USB设备
class Computer {
public void powerOn(){
System.out.println("打开笔记本电脑");
}
public void powerOff(){
System.out.println("关闭笔记本电脑");
}
public void useDevice(USB usb){//传鼠标或者键盘的引用,向上转型
usb.openDevice();
if(usb instanceof Mouse){//
Mouse mouse = (Mouse)usb;//向下转型
mouse.click();//实现鼠标特有的功能
}else if(usb instanceof KeyBoard){
KeyBoard keyBoard = (KeyBoard)usb;//向下转型
keyBoard.inPut();//实现键盘特有的功能
}
usb.closeDevice();
}
}
// 测试类:
public class TestUSB {
public static void main(String[] args) {
Computer computer = new Computer();
computer.powerOn();//打开笔记本电脑
// 使用鼠标设备
computer.useDevice(new Mouse());//
// 使用键盘设备
computer.useDevice(new KeyBoard());
computer.powerOff();//关闭笔记本电脑
}
}
2.4.接口特点:
抽象类前4条她都有(但是接口有更多的特点,不然怎么是特殊的抽象类呢(小编自己说的))
前四条(差不多)
1.
接口类型是一种引用类型,但是不能直接
new
接口的对象(不能实例化对象)
2.
如果类没有实现接口中的所有的抽象方法,则类必须设置为抽象类(和抽象类差不多)
3:
抽象方法不能被 private,final,static修饰
4:.
重写接口中方法时,不能使用默认的访问权限(不能比接口里面的方法的访问权限更低)
5:接口中的方法默认被public abstract 修饰,成员变量默认被 public static final 修饰(不加也默认),其他修饰符会报错
6. 接口中不能有静态代码块和构造方法(这一点抽象类可以有这些)
7.
接口虽然不是类,但是接口编译完成后字节码文件的后缀格式也是
.class
USB接口
8. jdk8中:接口中还可以包含
default
方法。
2.5:实现多个接口
在
Java
中,类和类之间是单继承的,一个类只能有一个父类,即
Java中不支持多继承,但是一个类可以实现多个接口
。下面通过类来表示一组动物
首先我定义一个动物类(就只定义变量(大家公用嘛),活动让子类通过实现接口来重写)
<code>class Animal {
protected String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
}
然后我定义游泳,跑步,飞的接口(方法我没有方法体,让动物们来实现)
interface IFlying {
void fly();
}
interface IRunning {
void run();
}
interface ISwimming {
void swim();
}
接下来我要定义几个动物:猫, 是会跑的
class Cat extends Animal implements IRunning {
public Cat(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
System.out.println(this.name + "正在用猫腿跑");
}
}
鱼, 是会游的.
class Fish extends Animal implements ISwimming {
public Fish(String name) {
super(name);
}
@Override
public void swim() {
System.out.println(this.name + "正在用尾巴游泳");
}
}
青蛙还是两栖的呢:既会跑又会游泳(那就实现两个接口)
class Frog extends Animal implements IRunning, ISwimming {
public Frog(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
System.out.println(this.name + "正在蛙跳");
}
@Override
public void swim() {
System.out.println(this.name + "正在蹬腿游泳");
}
}
鸭子:会跑,会游泳,会飞(实现三个接口)
class Duck extends Animal implements IRunning, ISwimming, IFlying {
public Duck(String name) {
super(name);
}
@Override
public void fly() {
System.out.println(this.name + "正在用鸭翅膀飞");
}
@Override
public void run() {
System.out.println(this.name + "正在用鸭腿跑");
}
@Override
public void swim() {
System.out.println(this.name + "正在漂在水上");
}
}
上面的代码展示了
Java
面向对象编程中最常见的用法
:
一个类继承一个父类, 同时实现多种接口
超级重要!!!!!!
接下来就是向上转型
(只要是你实现了这个IRunning接口,就可以被IRunning引用你的对象,你只需要把你的引用传过来,就发生了向上转型)
然后我传过去猫猫,青蛙,鸭子这些对象的引用(利用向上转型),
一个引用,传递过来的对象不同,所表现的行为不同,这就是多态的思想
public class TestInterface {
public static void running(IRunning iRunning){
iRunning.run();
}
public static void main(String[] args) {
Cat cat = new Cat("猫猫");
running(cat);
Duck duck = new Duck("鸭子");
running(duck);
Frog frog = new Frog("青蛙");
running(frog);
}
}
甚至机器人只要实现了这个接口,他也可以通过这个引用实现这个动作(只要实现了这个接口和是不是动物没关系)
<code> Robot robot = new Robot();
running(robot);
class Robot implements IRunning{
@Override
public void run(){
System.out.println("正在用机器腿跑");
}
}
这样设计有什么好处呢
?
时刻牢记多态的好处
,
让程序猿
忘记类型
.
有了接口之后, 类的使用者就不必关注具体类型, 而只关注某个类是否具备某种能力
2.6 接口间的继承
类与类之间的继承只能单继承,但是接口之间的继承可以多继承(相当于把多个接口合并在了一起)(一个类也能继承多个接口)
说到合并(静态代码块也是合并)
接口可以继承一个接口, 达到复用的效果. 使用 extends 关键字
<code>interface IRunning {
void run();
}
interface ISwimming {
void swim();
}
// 两栖的动物, 既能跑, 也能游
interface IAmphibious extends IRunning, ISwimming {
}
class Frog implements IAmphibious {
...
}
2.7抽象类和接口的区别
抽象类和接口都是 Java 中多态的常见使用方式,
二者的区别前面我也讲述了一下(下面呢)
通过表格再说一下
核心区别
:
抽象类中可以包含普通方法和普通字段,这样的普通方法和字段可以被子类直接使用
(
不必重写
)而且抽象类里面有构造方法
而接口中不能包含普通方法,
子类必须重写所有的抽象方法,(而且成员
变量都是全局常量)接口里面没有构造方法
如之前写的
Animal
例子
.
此处的
Animal
中包含一个
name
这样的属性
,
这个属性在任何子类中都是存在的
.
因此 此处的 Animal
只能作为一个抽象类
,
而不应该成为一个接口
class Animal {
protected String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
}
三:object类
Object
是
Java
默认提供的一个类。
Java里面除了Object
类,所有的类都是存在继承关系的。默认会继承
Object类
。即所有类的对象都可以使用Object
的引用进行接收。
例如:
所以在开发之中,
Object
类是参数的最高统一类型。但是
Object
类也存在有定义好的一些方法。如下:
我们先了解这几种方法
3.1:equals方法
首先我们看一下object类里面实现的equals方法(很显然就是两个引用在比较,就是比较两个地址是否一样)
既然是这样那么这个equals方法就和普通的比较没什么区别了(所以只要我们要用的话就只能重写这个方法(除非你就想这么用))
<code> public static void main(String[] args) {
Person person1 = new Person("zhangsan",18);
Person person2 = new Person("zhangsan",18);
Person person3 = person1;
System.out.println(person1 == person2);//其实就是两个引用在比较
//那我们换equals方法来比较呢?
System.out.println(person1.equals(person2));//false
System.out.println(person1.equals(person3));地址相等才相等(你来指向一个对象)
}
那么我们就重新写一下这个方法:
<code> @Override
public boolean equals(Object obj) {//返回true或者false
if (obj == null) {
return false ;
}
if(this == obj) {
return true ;
}
// 不是Person类对象
if (!(obj instanceof Person)) {//判断obj是否是Person的实例(obj这个引用是否指向了Person类的对象)
return false ;
}
Person person = (Person) obj ; // 向下转型,比较属性值
return this.name.equals(person.name) && this.age==person.age ;
}
}
接下来再运行一下:
显然就可以了
3.2.hascode方法:
回忆刚刚的toString方法的源码:
public
String
toString
() {
return
getClass
().
getName
()
+
"@"
+
Integer
.
toHexString
(
hashCode
());(进化过处理的地址)
}
hashCode()
这个方法,帮我们算了一个具体的
对象位置
,这里面涉及数据结构,但是我们还没学数据结构,没法讲述,所以我们只能说它是个内存地址。然后调用Integer.toHexString()
方法,将这个地址以
16
进制输出
hashcode方法源码:(该方法是一个
native
方法,底层是由
C/C++
代码写的。我们看不到)
示例:
<code> Person person1 = new Person("zhangsan",18);
Person person2 = new Person("zhangsan",18);
System.out.println(person1.hashCode());
System.out.println(person2.hashCode());
但是我们想要把两个名字相同,年龄相同的对象,存储在同一个位置,这个时候我们就要重写hashcode()方法了
结果:
总结:
hashcode方法用来确定对象在内存中存储的位置是否相同,equals方法用来确定该对象的内容是否一样(我们重写的)
四:比较两个对象的大小以及排序对象数组:
4.1:比价两个对象的大小
引用类型不能直接这么比较
public class Test{
public static void main(String[] args) {
Student student1 = new Student("zhangsan",18);
Student student2 = new Student("zhangsan",18);
//System.out.println(student1 > student2);//引用类型不能这样比较
}
}
如果要比较的话:要实现一个接口(并且重写它的比较方法)
<code>class Student implements Comparable<Student> {
String name;
int age;
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public int compareTo(Student o) {
return this.age - o.age;
}
}
Student student1 = new Student("zhangsan",18);
Student student2 = new Student("zhangsan",12);
System.out.println(student1.compareTo(student2));
//结果为6
比较名字大小的时候我们直接可以用String类的CompareTo进行比较(String类已经对它进行重写了(后面在认识String类的时候我会讲到))
System.out.println(student1.name.compareTo(student2.name));
4.2:排序对象数组
我们就用数组排序的方法Arrays.sort排序
public static void main(String[] args) {
Student []students = new Student[3];
students[0] = new Student("zhangsan",18);
students[1] = new Student("wangwu",20);
students[2] = new Student("lisi",17);
Arrays.sort(students);
System.out.println(Arrays.toString(students));
}
但是编译器报错了,你要排序但是你要按照什么排序呢?年龄?还是名字?
这里我们可以看到他要把数组里边的元素类型强转为Comparable类型(所以我们就要去建立这个联系,实现这个接口)
在 sort 方法中会自动调用 compareTo 方法. compareTo 的参数是 Object , 其实传入的就是 Student 类型的对象.
<code>package Demo1;
import java.util.Arrays;
class Student implements Comparable<Student> {
String name;
int age;
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +code>
", age=" + age +
'}';
}
@Override
public int compareTo(Student o) {
return this.age - o.age;
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Student[] students = new Student[3];
students[0] = new Student("zhangsan", 18);code>
students[1] = new Student("wangwu", 20);
students[2] = new Student("lisi", 17);
Arrays.sort(students);
System.out.println(Arrays.toString(students));
}
}
结果:
在 sort 方法中会自动调用 compareTo 方法. compareTo 的参数是 Object , 其实传入的就是 Student 类型的对象.
4.3:我们自己实现一个(模拟实现一个)冒泡排序呢
注意,单独比较年龄或者姓名之后,这个类整体会被交换(而不是单独交换年龄或者姓名)(你们一起被交换)
public static void bubbleSort(Comparable []comparables){
for (int i = 0; i < comparables.length-1; i++) {
int flag = 1;
for (int j = 0; j < comparables.length-1-i; j++) {
//这个明显是错误的(要去全部转换啊,)(Comparable 类型没有age这个变量,这个就是一个向上转型)
/*int tmp = 0;
tmp = comparables[i].age;
comparables[i].age = comparables[i+1].age;
comparables[i+1].age = tmp;
flag = -1;*/
if( comparables[i].compareTo(comparables[i+1]) > 0){
Comparable tmp = comparables[i];
comparables[i+1] = comparables[i];
comparables[i] = tmp;
flag = -1;
}
}
if(flag ==1){
break;
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Student[] students = new Student[3];
students[0] = new Student("zhangsan", 18);
students[1] = new Student("wangwu", 20);
students[2] = new Student("lisi", 17);
bubbleSort(students);
System.out.println(Arrays.toString(students));
/*Arrays.sort(students);
System.out.println(Arrays.toString(students));*/
}
}
或者我们根本就不用实现接口呢(其实是因为String类帮我们实现过了)
用String类的compareTo方法
public static void bubbleSort1(Student[]students){
for (int i = 0; i <students.length-1; i++) {
int flag = 1;
for (int j = 0; j < students.length - 1 - i; j++) {
if (students[j].name.compareTo(students[j + 1].name) > 0) {
Student tmp = students[j];
students[j] = students[j + 1];
students[j + 1] = tmp;
flag = -1;
}
}
if(flag ==1){
break;
}
}
}
Comparable接口的耦合性是比较强的
当一个类实现了 Comparable 接口,它的比较逻辑就被硬编码在了类的定义中。这意味着如果需要改变比较逻辑,你必须修改这个类的源代码。这种实现方式的耦合性较强
目前我理解的是因为:Comparable的里的方法是compareTo,但是要比较名字的时候,Student实现Comparable接口,重写compareTo方法,你怎么在这个方法里面去比较字符串大小?(字符串大小比较需要String类重写的 compareTo方法去比较)
总不能compareTo里面嵌套compareTo吧?
这个时候我们就需要一个实现
另一个接口:Comparator接口(提供了更大的灵活性和解耦能力)
具体实现:
class NameComparator implements Comparator<Student>{
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o1.name.compareTo(o2.name);
}
}
class AgeComparator implements Comparator<Student>{
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o1.age - o2.age;
}
}
public static void main(String[] args) {
Student[] students = new Student[3];
students[0] = new Student("zhangsan", 18);
students[1] = new Student("wangwu", 20);
students[2] = new Student("lisi", 17);
AgeComparator ageComparator = new AgeComparator();
System.out.println(ageComparator.compare(students[0], students[1]));
NameComparator nameComparator = new NameComparator();
System.out.println(nameComparator.compare(students[0], students[1]));
}
}
冒泡呢?(就改了比较大小的呗,交换的步骤都不变)
<code> public static void bubbleSort2(Student[]students){
for (int i = 0; i <students.length-1; i++) {
int flag = 1;
for (int j = 0; j < students.length - 1 - i; j++) {
NameComparator nameComparator= new NameComparator();
if (nameComparator.compare(students[j],students[j+1]) > 0) {
Student tmp = students[j];
students[j] = students[j + 1];
students[j + 1] = tmp;
flag = -1;
}
}
if(flag ==1){
break;
}
}
}
五:克隆:
浅拷贝:
深拷贝:
class Money implements Cloneable{
int m;
public Money(int m) {
this.m =m ;
}
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
public class clonePreviousTest {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Person person1 = new Person("liHua", 18,new Money(10));
Person person2 = (Person) person1.clone();
person1.money.m = 100;
System.out.println(person1.money.m);
System.out.println(person2.money.m);
}
}
class Person implements Cloneable {
String name;
int age;
Money money;
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
Person tmp = (Person) super.clone();
tmp.money = (Money) this.money.clone();
return tmp;
}
public Person(String name, int age,Money money) {
this.name = name;
this.age = age;
this.money = money;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +code>
", age=" + age +
'}';
}
}
深拷贝这里就是全部都进行了拷贝,包括我们自定义的类型的值,由于异常我们现在还没有学习,具体的克隆我们放在异常的那一节进行讲解~~~
上述就是 Java面向对象之多态的全部内容了,能看到这里相信您一定对小编的文章有了一定的认可,接口的出现,其实也是一个老大带几个小弟的过程,我们的大家庭就这么水灵灵的又增加啦~
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