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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: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)
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)
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
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))
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:
@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: 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
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)
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.
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 + '\'' + ", 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); 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 class Test { 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 class Test { 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)
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 + '\'' + ", 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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