Java多態(tài)性抽象類與接口細致詳解

更新時間：2021年08月23日 16:16:10 作者：zsr6135

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Java中方法使用的相關(guān)資料,文中通過示例代碼介紹的非常詳細,對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

1、多態(tài)性

多態(tài)性是面向?qū)ο蟮淖詈笠粋€特征，它本身主要分為兩個方面：

方法的多態(tài)性：重載與覆寫

1 重載：同一個方法名稱，根據(jù)參數(shù)類型以及個數(shù)完成不同功能；

2 覆寫：通一個方法，根據(jù)操作的子類不同，所完成的功能也不同。

對象的多態(tài)性：父子類對象的轉(zhuǎn)換。

1 向上轉(zhuǎn)型：子類對象變?yōu)楦割悓ο?，父?父類對象 = 子類子類對象自動；

2 向上轉(zhuǎn)型：父類對象變?yōu)樽宇悓ο?，格式：子?子類對象 = （子類）父類實例，強制；

class A{
	public void print(){
		System.out.println("A輸出");
	}
}
class B extends A{
	public void print(){
		System.out.println("B輸出");
	}
}
public class TestDemo1{
	public static void main(String args[]){
		B b = new B();
		//B輸出
		b.print();
	}
}

這種操作主要觀察兩點：

1 看實例化的是哪一類（new）；

2 看new的這個類之中是否被覆寫了父類調(diào)用的方法。

1.1 向上轉(zhuǎn)型

public class TestDemo1{
	public static void main(String args[]){
		A a = new B();  //向上轉(zhuǎn)型
        //B輸出
		a.print();
	}
}

1.2 向下轉(zhuǎn)型

public class TestDemo1{
	public static void main(String args[]){
		A a = new B();  //向上轉(zhuǎn)型
        B b = (B) a;    //向下轉(zhuǎn)型
		b.print();
	}
}

public class TestDemo1{
	public static void main(String args[]){
		A a = new A();  //沒有轉(zhuǎn)型
        B b = (B) a;     //向下轉(zhuǎn)型
		b.print();
	}
}
/*
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: A cannot be cast to B
        at DuoTaiXing.main(TestDemo1.java:14)
*/

以上的程序在編譯的時候沒有發(fā)生任何錯誤信息，但是在執(zhí)行的時候出現(xiàn)了“ClassCastException”錯誤提示，表示的是類轉(zhuǎn)換異常，即：兩個沒有關(guān)系的類互相發(fā)生了對象的強制轉(zhuǎn)型。

轉(zhuǎn)型的因素：

1 在實際工作之中，對象的向上轉(zhuǎn)型為主要使用，向上轉(zhuǎn)型之后，多有方法以父類的方法為主，但是具體的實現(xiàn)，還是要看子類是否覆寫了此方法；。

2 向下轉(zhuǎn)型，因為在進行向下轉(zhuǎn)型操作之前，一定要首先發(fā)生向上轉(zhuǎn)型，以建立兩個對象之間的聯(lián)系，如果沒有這種聯(lián)系，是不可能發(fā)生向下轉(zhuǎn)型的，一旦發(fā)生了運行中就會出現(xiàn)“ClassCastException”當(dāng)需要調(diào)用子類自己特殊定義方法的時候，菜需要向下轉(zhuǎn)型。

3 不轉(zhuǎn)型，在一些資源較少的時候，如：移動開發(fā)。

class A{
	public void print(){
		System.out.println("A輸出");
	}
}
class B extends A{
	public void print(){
		System.out.println("B輸出");
	}
	public void funB(){
		System.out.println("funB");
	}
}
public class TestDemo1{
	public static void main(String args[]){
		A a = new B();    //向上轉(zhuǎn)型
		System.out.println(a instanceof A);
		System.out.println(a instanceof B);
		if (a instanceof B){
			B b = (B) a;
			b.funB();
		}
	}
}
/*
true
true
funB
*/

為了日后的操作方便，在編寫代碼的時候，盡量不要去執(zhí)行向下的轉(zhuǎn)型操作，子類盡量不要去擴充新的方法名稱（父類沒有的方法名稱），依據(jù)父類定義的操作完善方法。

例題：利用對象向上轉(zhuǎn)型完成

class A{
	public void print(){
		System.out.println("A輸出");
	}
}
class B extends A{
	public void print(){
		System.out.println("B輸出");
	}
}
class C extends A{
	public void print(){
		System.out.println("C輸出");
	}
}
public class TestDemo2{
	public static void main(String args[]){
		fun(new B());
		fun(new C());
	}
	public static void fun(A a){
		a.print();
	}
}

這樣以來就得到了類型的統(tǒng)一，就算有再多的子類出現(xiàn)，方法或者是類也不需要進行修改了，但是在這塊必須強調(diào)的是：子類操作的過程之中，盡量向父類靠攏。

以后所有的代碼之中，都會存在對象的轉(zhuǎn)型問題，并且向上轉(zhuǎn)型居多。

在日后的所有開發(fā)之中，像之前程序那樣，一個類去繼承另外一個已經(jīng)實現(xiàn)好的類的情況，是不可能出現(xiàn)的。即：一個類不能去繼承一個已經(jīng)實現(xiàn)好的類，只能繼承抽象類或?qū)崿F(xiàn)接口。

2、抽象類

在以后你進行的項目開發(fā)中，絕對不要出現(xiàn)一個類繼承一個已經(jīng)實現(xiàn)好的類。

對象多態(tài)性的核心本質(zhì)在于方法的覆寫，這樣的操作有些不合要求，所以要對子類的方法進行強制的要求就必須采用我們的抽象類進行實現(xiàn)。

2.1 抽象類的基本概念

普通類就是一個完善的功能類，可以直接產(chǎn)生對象并且可以使用，里面的方法都是帶有方法體的，而抽象類之中最大的特點是包含了抽象方法，而抽象方法是只聲明而未實現(xiàn)（沒有方法體）的方法，而抽象方法定義的時候要使用abstract關(guān)鍵字完成，而抽象方法一定要在抽象類之中，抽象類要使用是用abstract聲明。

abstract class A{
	private String msg = "www.baidu.com";//屬性
	public void print(){	//普通方法
		System.out.println(msg);
	}
	//{}為方法體，所有的抽象方法上是不包含有方法體的
	public abstract void fun() ; //抽象方法
}

public class ChouXiang{
	public static void main(String args[]){
	/*
	ChouXiang.java:12: 錯誤: A是抽象的; 無法實例化
                A a =new A();
                     ^
		1 個錯誤

	*/
		A a =new A();
	}
}

抽象類比普通類多了抽象方法而已，沒有上面特殊的。

抽象方法為什么不能實例化對象？

抽象類中包含抽象方法，而抽象方法與普通方法最大的區(qū)別就是沒有方法體，不知道具體的實現(xiàn)，而如果產(chǎn)生了實例化就意味著以可以調(diào)用類中的所有操作。

抽象類的使用原則：

所有抽象類必須要含有子類
抽象類的子類必須覆寫抽象中的全部抽象方法——方法覆寫一定要考慮到權(quán)限問題，抽象方法可以使用任意權(quán)限，要求權(quán)限盡量public
抽象對象可以通過對象多態(tài)性，利用子類為其實現(xiàn)實例化

abstract class A{
	private String msg = "www.baidu.com";//屬性
	public void print(){	//普通方法
		System.out.println(msg);
	}
	//{}為方法體，所有的抽象方法上是不包含有方法體的
	public abstract void fun() ; //抽象方法
}
//一個子類只能夠利用extends來繼續(xù)繼承抽象類，所以依然存在單繼承局限 
class B extends A{//定義抽象類的子類
	public void fun(){
		System.out.println("Hello");
	}
}
public class ChouXiang{
	public static void main(String args[]){
		A a =new B();//向上轉(zhuǎn)型
		a.print();
		a.fun();
	}
}

通過以上的一個程序，現(xiàn)在就可以清楚的發(fā)現(xiàn)，與之前類不一樣的是，抽象類定義出了子類必須要覆寫的方法，而之前的類子類可以有選擇性的來決定是否覆寫。而且可以發(fā)現(xiàn)，抽象類實際上就比普通類多了一些抽象方法而已，其他的定義和普通類完全一樣。如果把普通類比喻成一盤炒熟的菜，那么抽象類就是一盤半成品。

關(guān)于抽象類的若干中疑問？

1、抽象類能否使用final定義？

不能，因為final定義的類不能有子類，而抽象類必須有子類。

2、抽象類之中能否包含構(gòu)造方法？

可以，因為抽象類之中除了包含抽象方法之外，還包含了普通方法和屬性，而屬性一定要在構(gòu)造方法執(zhí)行完畢之后才可以進行初始化操作；

3、抽象類之中能否不包含抽象方法？

可以，抽象類之中可以沒有抽象方法，但是反過來來講，如果有抽象，則一定是抽象類。即使抽象類之中沒有抽象方法也不能被直接實例化。

4、抽象類能否使用static聲明？

如過定義的是外部抽象類，則不能夠使用static聲明，可是如果定義的是內(nèi)部類，那么這個內(nèi)部的抽象類使用了static聲明之后，就表示一個外部的抽象類。

abstract class A{
	private String str = "Hello,China";
	static abstract class B{
		public abstract void print();
	}	
}
class C extends A.B{
	public void print(){
		System.out.println("你好,中國");
	}
}
public class ChouXiang{
	public static void main(String args[]){
		A a =new B();//向上轉(zhuǎn)型
		a.print();
	}
}

結(jié)論：如果構(gòu)造方法沒有執(zhí)行，類中對象中屬性一定都是其對應(yīng)數(shù)據(jù)類型的默認值。

抽象類的最大特點在于強制規(guī)定了子類的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。

3、接口

抽象類和普通類最大的特點就是約定了子類的實現(xiàn)要求：但是抽象類有一個缺點——單繼承局限，如果要想要求以及避免單繼承局限，就需要使用接口。在以后的開發(fā)中，接口優(yōu)先，在一個操作中既可以使用抽象類又可以使用我們的接口，優(yōu)先考慮接口。

3.1 接口的基本概念

接口就是一個抽象方法和全局常量的集合，屬于一種特殊的類，如果一個類定義的時候全部由抽象方法和全局常量所組成的話，那么這種類就稱為接口，但是接口是使用interface關(guān)鍵字定義的。

interface A{//定義接口
	public static final String INFO="Hello,World";
	public abstract void print();
}
interface B{
	public abstract void get();
}

那么在接口之中，也同樣存在了抽象方法，很明顯，接口對象無法進行對象的實例化操作，那么接口的使用原則如下：

1、每一個接口必須定義子類，子類使用implement關(guān)鍵字實現(xiàn)接口；

2、接口的子類（如果不是抽象類）則必須覆寫接口之中所定義的全部抽象方法；

3、利用接口的子類，采用對象的向上轉(zhuǎn)型方式，進行接口對象的實例化操作。

在Java之中每一個抽象類都可以實現(xiàn)多個接口,但是反過來講,一個接口卻不能繼承抽象類,可是Java之中,一個接口卻可以同時繼承多個接口，以實現(xiàn)接口的多繼承操作。

//因為接口和類的定義命名要求相同，所以為了區(qū)分接口和類
//建議在所以的接口前面追加一個字母I
interface IMessage{
	public static final String MSG = "www.baidu.com";
	public abstract void print();//抽象方法
}
interface INews{
	public abstract String get();
}
class MessageImpl implements IMessage,INews{
	public void print(){
		System.out.println("IMessage中print方法：" +IMessage.MSG);
	}
	public String get(){
		return "INews中g(shù)et方法：" + IMessage.MSG;
	}
}
class NewsImpl implements INews{
	public String get(){
		return null;
	}
}
public class InFa{
	public static void main(String args[]){
		IMessage ms = new MessageImpl();
		//InFa
		ms.print();
		INews m = new MessageImpl();
		//INews中g(shù)et方法：www.baidu.com
		System.out.println(m.get());
		
		/*
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: NewsImpl cannot be cast to IMessage
at InFa.main(InFa.java:33)
轉(zhuǎn)換異常
		*/
		INews mn = new NewsImpl();
		IMessage m1 = (IMessage) mn;
		System.out.println(mn.get());
	}
}

但是需要說明的是:接口之中的全部組成就是抽象方法和全局常量,那么在開發(fā)之中一下的兩種定義接口的最終效果是完全一樣的:

3.2 接口的使用限制

完整定義：

interface A{ 
	public static final String INFO="接口A";
	public abstract void print();
}

簡化定義：

interface A{//定義接口
	 public String INFO="接口A";
	 public void print();
}

接口之中所有訪問權(quán)限只有一種:public,即:定義接口方法的時候就算沒寫上public,最終也是public.

在以后的編寫接口的時候，大部分的接口里面只會提供抽象方法，很少在接口里面看見許多的全局常量。很多時候防止避免開發(fā)者出現(xiàn)混亂，所以接口的方法都會加上public。
當(dāng)一個子類需要實現(xiàn)接口又需要繼承抽象類的時候，請先使用extends繼承一個抽象類，再使用implements實現(xiàn)多個接口。

//因為接口和類的定義命名要求相同，所以為了區(qū)分接口和類
//建議在所以的接口前面追加一個字母I
interface INews{
	public String get();//抽象方法
}
//可以再類上進行明確描述，在以后的開發(fā)之中也經(jīng)常出現(xiàn)以下的命名習(xí)慣
abstract class AbstractMessage{
//只有接口中的abstract中才可以省略，抽象類中的不能省略
	public abstract void print();
}
class NewsImpl extends AbstractMessage implements INews{
	public String get(){
		return "www.baidu.com";
	}
	public void print(){}	//有方法體就叫覆寫
}
public class InFa1{
	public static void main(String args[]){
		INews news = new NewsImpl();
		System.out.println(news.get());
		//NewsImpl是抽象類和接口的共同子類
		AbstractMessage am = (AbstractMessage) news;
		am.print();
	}
}

3.一個抽象類可以使用implements實現(xiàn)多個接口，但是接口不能夠去繼承抽象類；

//因為接口和類的定義命名要求相同，所以為了區(qū)分接口和類
//建議在所以的接口前面追加一個字母I
interface INews{
	public String get();//抽象方法
}
//可以再類上進行明確描述，在以后的開發(fā)之中也經(jīng)常出現(xiàn)以下的命名習(xí)慣
abstract class AbstractMessage implements INews{
//只有接口中的abstract中才可以省略，抽象類中的不能省略
	public abstract void print();
}
class NewsImpl extends AbstractMessage{
	public String get(){
		return "www.baidu.com";
	}
	public void print(){}	//有方法體就叫覆寫
}
/*
該類的調(diào)用相當(dāng)于孫子實例化爺爺對象 將 爺爺對象轉(zhuǎn)換為兒子對象
*/
public class InFa1{
	public static void main(String args[]){
		INews news = new NewsImpl();
		System.out.println(news.get());
		//NewsImpl是抽象類和接口的共同子類
		AbstractMessage am = (AbstractMessage) news;
		am.print();
	}
}

實際上此時關(guān)系屬于三層繼承。

接口與抽象類

//因為接口和類的定義命名要求相同，所以為了區(qū)分接口和類
//建議在所以的接口前面追加一個字母I
interface INews{
	public String get();//抽象方法
	public void pirnt();  
}
//假設(shè)一個接口可能有無數(shù)個子類，但是對于一個方法的實現(xiàn)是一樣的
abstract class AbstractMessage implements INews{

	public  void print(){
		System.out.println("www.baidu.com");
	}
}
//生怕別人不知道NewsImpl是INews接口的子類，做一個重復(fù)標(biāo)記而已
class NewsImpl extends AbstractMessage implements INews{
	public String get(){
		return "www.baidu.com";
	}
	public void print(){}	//有方法體就叫覆寫
}
/*
該類的調(diào)用相當(dāng)于孫子實例化爺爺對象 將 爺爺對象轉(zhuǎn)換為兒子對象
*/
public class InFa1{
	public static void main(String args[]){
		INews news = new NewsImpl();
		System.out.println(news.get());
		//NewsImpl是抽象類和接口的共同子類
		AbstractMessage am = (AbstractMessage) news;
		am.print();
	}
}

4.一個接口可以使用extends來繼承多個父接口。

interface A{
	public void pirntA();  
}
interface B{
	public void pirntB();  
}
interface C extends A,B{
	public void pirntC();
}
class Impl implements C{
	public void pirntA();  
	public void pirntB();  
	public void pirntC();  
}

public class InFa1{
	public static void main(String args[]){
	}
}

5.接口可以定義一系列的內(nèi)部接口，包括：內(nèi)部普通類、內(nèi)部抽象類、內(nèi)部接口，其中使用static定義的內(nèi)部接口就相當(dāng)于是一個外部接口

而在開發(fā)之中,內(nèi)部類是永遠不會受到概念限制的,在一個類中可以定義內(nèi)部類,在一個抽象類之中也可以抽象內(nèi)部類,在一個接口里面也可以定義內(nèi)部抽象類或內(nèi)部接口.但是從實際的開發(fā)來講用戶去定義內(nèi)部抽象類或內(nèi)部接口的時候是比較少見的(android開發(fā)中見過)，而且在定義內(nèi)部接口的時候如果使用了static，表示一個外部接口。

interface A{
	public void printA();
static interface B{  //外部接口
		public void printB();
	}
}
class X implements A.B{
	public void printA(){
		System.out.println("A");
	}
	public void printB(){
		System.out.println("B");
	}
}
public class Inter{
	public static void main(String args[]){
		A.B ab = new X();
		ab.printB();
	}
}

3.3 使用接口定義標(biāo)準(zhǔn)

以上對于接口的概念并不是很難理解，但是需要強調(diào)的是，在實際開發(fā)之中，接口有三大主要功能：

制定操作標(biāo)準(zhǔn)；
表示一種能力；
將服務(wù)器端的遠程方法試圖暴露給客戶端。

定義USB接口：

interface USB{
	public void install();	//進行安裝
	public void work();	//進行工作
}

定義USB的子類：

class Computer{
	public void plugin(USB usb){
		usb.install();
		usb.work();
	}
}
class Flash implements USB{
	public void install(){
		System.out.println("安裝U盤驅(qū)動");
	}
	public void work(){
		System.out.println("U盤進行工作");
	}
}
class Printer implements USB{
	public void install(){
		System.out.println("安裝打印機驅(qū)動");
	}
	public void work(){
		System.out.println("打印機進行工作");
	}
}

源代碼：

interface USB{
	public void install();	//進行安裝
	public void work();	//進行工作
}
class Computer{
	public void plugin(USB usb){
		usb.install();
		usb.work();
	}
}
class Flash implements USB{
	public void install(){
		System.out.println("安裝U盤驅(qū)動");
	}
	public void work(){
		System.out.println("U盤進行工作");
	}
}
class Printer implements USB{
	public void install(){
		System.out.println("安裝打印機驅(qū)動");
	}
	public void work(){
		System.out.println("打印機進行工作");
	}
}
public class InFa3{
	public static void main(String args[]){
	/*
安裝U盤驅(qū)動
U盤進行工作
安裝打印機驅(qū)動
打印機進行工作
	*/
		Computer cm = new Computer();
		cm.plugin(new Flash());
		cm.plugin(new Printer());
	}
}

發(fā)現(xiàn)使用接口和對象多態(tài)性結(jié)合，對于參數(shù)的統(tǒng)一更加明確。而且可以發(fā)現(xiàn)接口時再類之上的設(shè)計。

3.4 抽象類與接口的區(qū)別

區(qū)別	抽象類	接口
定義關(guān)鍵字	使用abstract class進行聲明	使用interface進行聲明
組成	全局常量、全局變量、構(gòu)造方法、抽象方法、普通方法	全局變量、抽象方法
權(quán)限	可以使用任何權(quán)限	只能使用public權(quán)限
關(guān)系	一個抽象類可以實現(xiàn)多個接口	接口不能繼承抽象類，卻可以繼承多個接口
使用	子類使用extends	子類使用implements
設(shè)計模式	模板設(shè)計模式	工廠模式、代理模式
局限	一個子類只能繼承一個抽象方法	一個子類可以實現(xiàn)多個接口

通過上面的分析可以得出結(jié)論：在開發(fā)之中，抽象類和接口實際上都是可以使用的，并且使用哪一個都沒有明確的限制，可是抽象類有一個最大的缺點—一個子類只能夠繼承一個抽象類，存在單繼承的局限，所以當(dāng)遇到抽象類和接口都可以實現(xiàn)的情況下，優(yōu)先考慮接口，避免單繼承局限。

除了單繼承的局限之外，實際上使用抽象類和接口都是類似的，但是在實際的開發(fā)中，抽象類的設(shè)計比接口的復(fù)雜。