接口与多态教案.docx
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接口与多态教案
第5章接口与多态教案
1.教学内容
●接口作用及语法
●塑型的概念及应用
●多态的概念及引用
●构造方法的调用顺序及其中的多态方法
2.教学要求
●理解接口、塑型、多态的概念并能熟练应用
●熟练掌握构造方法的调用顺序，理解编写时需要注意的问题
●自学内部类的语法结构及其应用场合
3.授课时间：
4学时
4.授课方式：
讲授+案例讲解与演示
5.课堂组织：
（1）每次课用5分钟时间回顾上次讲课内容
（2）每次课用5分钟时间总结本次课内容
（3）在讲课过程中注意案例分析，调动学生积极性
6.授课内容：
5.1接口
●接口
●与抽象类一样都是定义多个类的共同属性
●使抽象的概念更深入了一层，是一个“纯”抽象类，它只提供一种形式，并不提供实现
●允许创建者规定方法的基本形式：
方法名、参数列表以及返回类型，但不规定方法主体
●也可以包含基本数据类型的数据成员，但它们都默认为static和final
5.1.1接口的作用及语法
接口
●接口的作用
●是面向对象的一个重要机制
●实现多继承，同时免除C++中的多继承那样的复杂性
●建立类和类之间的“协议”
●把类根据其实现的功能来分别代表，而不必顾虑它所在的类继承层次；这样可以最大限度地利用动态绑定，隐藏实现细节
●实现不同类之间的常量共享
5.1.1接口的作用及语法
——与抽象类的不同
接口
●接口允许我们在看起来不相干的对象之间定义共同行为
5.1.1接口的作用及语法
——例5_1
接口
●保险公司的例子
●具有车辆保险、人员保险、公司保险等多种保险业务，在对外提供服务方面具有相似性，如都需要计算保险费（premium）等，因此可声明一个Insurable接口
●在UML图中，实现接口用带有空三角形的虚线表示
5.1.1接口的作用及语法
接口
●接口的语法
●声明格式为
●[接口修饰符]interface接口名称[extends父接口名]{
●…//方法的原型声明或静态常量
●}
●接口的数据成员一定要赋初值，且此值将不能再更改，允许省略final关键字
●接口中的方法必须是“抽象方法”，不能有方法体，允许省略public及abstract关键字
5.1.1接口的作用及语法
——例5_1保险接口的声明
接口
●例5.1中的Insurable接口声明如下，可见其中的方法都是抽象方法
●publicinterfaceInsurable{
●publicintgetNumber（）;
●publicintgetCoverageAmount（）;
●publicdoublecalculatePremium（）;
●publicDategetExpiryDate（）;
●}
5.1.1接口的作用及语法
——例5_2
接口
●声明一个接口Shape2D，可利用它来实现二维的几何形状类Circle和Rectangle
●把计算面积的方法声明在接口里
●pi值是常量，把它声明在接口的数据成员里
●interfaceShape2D{ //声明Shape2D接口
●finaldoublepi=3.14; //数据成员一定要初始化
●publicabstractdoublearea（）; //抽象方法
●}
●在接口的声明中，允许省略一些关键字，也可声明如下
●interfaceShape2D{
●doublepi=3.14;
●doublearea（）;
●}
5.1.2实现接口
接口
●接口的实现
●接口不能用new运算符直接产生对象，必须利用其特性设计新的类，再用新类来创建对象
●利用接口设计类的过程，称为接口的实现，使用implements关键字
●语法如下
●publicclass类名称implements接口名称{
●/*Bodiesfortheinterfacemethods*/
●/*Owndataandmethods.*/
●}
●必须实现接口中的所有方法
●来自接口的方法必须声明成public
5.1.2实现接口——例5_3
接口
●实现接口Insurable，声明汽车类实现例5.1中的Insurable接口，实现接口中的所有抽象方法
●publicclassCarimplementsInsurable{
●publicintgetPolicyNumber（）{
●//writecodehere
●}
●publicdoublecalculatePremium（）{
●//writecodehere
●}
●publicDategetExpiryDate（）{
●//writecodehere
●}
●publicintgetCoverageAmount（）{
●//writecodehere
●}
●publicintgetMileage（）{//新添加的方法
●//writecodehere
●}
●}
5.1.2实现接口——对象转型
接口
●对象可以被转型为其所属类实现的接口类型
●getPolicyNumber、calculatePremium是Insurable接口中声明的方法
●getMileage是Car类新添加的方法，Insurable接口中没有声明此方法
●Car jetta=newCar（）;
●Insurable item=（Insurable）jetta;//对象转型为接口类型
●item.getPolicyNumber（）;
●item.calculatePremium（）;
●item.getMileage（）; //接口中没有声明此方法，不可以
●jetta.getMileage（）; //类中有此方法，可以
●（（Car）item）.getMileage（）;//转型回原类，可调用此方法了
5.1.2实现接口——例5_4
接口
●声明Circle与Rectangle两个类实现Shape2D接口
classCircleimplementsShape2D
{
doubleradius;
publicCircle（doubler）
{
radius=r;
}
publicdoublearea（）
{
return（pi*radius*radius）;
}
}
classRectangleimplementsShape2D
{
intwidth,height;
publicRectangle（intw,inth）
{
width=w;
height=h;
}
publicdoublearea（）
{
return（width*height）;
}
}
5.1.2实现接口——例5_4运行结果
接口
●测试类
●publicclassInterfaceTester{
●publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
●Rectanglerect=newRectangle（5,6）;
●System.out.println（"Areaofrect="+rect.area（））;
●Circlecir=newCircle（2.0）;
●System.out.println（"Areaofcir="+cir.area（））;
●}
●}
●运行结果
●Areaofrect=30.0
●Areaofcir=12.56
5.1.2实现接口——例5_5
接口
●声明接口类型的变量，并用它来访问对象
●publicclassVariableTester{
●publicstaticvoidmain（String[]args）
●{
●Shape2Dvar1,var2;
●var1=newRectangle（5,6）;
●System.out.println（"Areaofvar1="+var1.area（））;
●var2=newCircle（2.0）;
●System.out.println（"Areaofvar2="+var2.area（））;
●}
●}
●输出结果
●Areaofvar1=30.0
●Areaofvar2=12.56
5.1.2实现接口——MovableObject接口
接口
●MovableObject接口定义了所有“可移动对象”能做的事情
●publicinterface MovableObject{
●publicboolean start（）;
publicvoid stop（）;
publicboolean turn（intdegrees）;
publicdouble fuelRemaining（）;
publicvoid changeSpeed（doublekmPerHour）;
●}
5.1.2实现接口——MovableObject接口的实现
接口
●Plane、Car、Train、Boat分别实现MovableObject接口
●publicclassPlaneimplements MovableObject{
●publicint seatCapacity;
●publicCompany owner;
●publicDate lastRepairDate;
●//实现MovalbelObject接口的所有方法
●publicbooleanstart（）{//启动飞机，成功则返回true}
●publicvoidstop（）{//停止}
●publicbooleanturn（intdegrees）{//转向，成功则返回true}
●publicdoublefuelRemaining（）{//返回燃料剩余量}
●publicvoidchangeSpeed（doublekmPerHour）{//改变速度}
●//plane类自己的方法：
●publicDategetLastRepairDate（）{//...}
●publicdoublecalculateWindResistance（）{//....}
●}
5.1.2实现接口——RemoteControl类
接口
●为MovableObjects安装遥控器（remotecontrol）
●publicclassRemoteControl{
privateMovableObject machine;
●RemoteControl（MovableObjectm）{machine=m;}
//按下“启动”按钮：
publicvoidstart（）
●{
● booleanokay=machine.start（）;
if（!
okay）display（"NoResponseonstart"）;
//...
}
●}
●remotecontrol构造方法的形参类型为MovableObject，它可以是Plane,Car,Train,Boat,等等
5.1.3多重继承
接口
●多重继承
●Java的设计以简单实用为导向，不允许一个类有多个父类
●但允许一个类可以实现多个接口，通过这种机制可实现多重继承
●一个类实现多个接口的语法如下
●[类修饰符]class类名称implements接口1,接口2,…
●{
●……
●}
5.1.3多重继承——Car的例子
接口
●Car类可以实现接口Insurable，Drivable，Sellable
●publicclassCarimplementsInsurable,Drivable,Sellable
●{
....
●}
5.1.3多重继承——例5_6
接口
●声明Circle类实现接口Shape2D和Color
●Shape2D具有pi与area（）方法，用来计算面积
●Color则具有setColor方法，可用来赋值颜色
●通过实现这两个接口，Circle类得以同时拥有这两个接口的成员，达到了多重继承的目的
●interfaceShape2D{//声明Shape2D接口
●finaldoublepi=3.14;//数据成员一定要初始化
●publicabstractdoublearea（）;//抽象方法
●}
●interfaceColor{
●voidsetColor（Stringstr）;//抽象方法
●}
5.1.3多重继承——例5_6
接口
classCircleimplementsShape2D,Color//实现Circle类
{
doubleradius;
Stringcolor;
publicCircle（doubler）//构造方法
{
radius=r;
}
publicdoublearea（）//定义area（）的处理方式
{
return（pi*radius*radius）;
}
publicvoidsetColor（Stringstr）//定义setColor（）的处理方式
{
color=str;
System.out.println（"color="+color）;
}
}
5.1.3多重继承——例5_6运行结果
接口
●测试类
●publicclassMultiInterfaceTester{
●publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
●Circlecir;
●cir=newCircle（2.0）;
●cir.setColor（"blue"）;
●System.out.println（"Area="+cir.area（））;
●}
●}
●输出结果
●color=blue
●Area=12.56
5.1.4接口的扩展
接口
●接口的扩展
●接口可通过扩展的技术派生出新的接口
●原来的接口称为基本接口（baseinterface）或父接口（superinterface）
●派生出的接口称为派生接口（derivedinterface）或子接口（subinterface）
●派生接口不仅可以保有父接口的成员，同时也可加入新成员以满足实际问题的需要
●实现接口的类也必须实现此接口的父接口
●接口扩展的语法
●interface子接口的名称extends父接口的名称1，父接口的名称2，…
●{
●……
●}
5.1.4接口的扩展——例5_7
接口
●Shape是父接口，Shape2D与Shape3D是其子接口。
Circle类及Rectangle类实现接口Shape2D，而Box类及Sphere类实现接口Shape3D
5.1.4接口的扩展——例5_7
接口
●部分代码如下
●//声明Shape接口
●interfaceShape{
●doublepi=3.14;
●voidsetColor（Stringstr）;
●}
●//声明Shape2D接口扩展了Shape接口
●interfaceShape2DextendsShape{
●doublearea（）;
●}
5.1.4接口的扩展——例5_7
接口
classCircleimplementsShape2D{
doubleradius;
Stringcolor;
publicCircle（doubler）{radius=r;}
publicdoublearea（）{
return（pi*radius*radius）;
}
publicvoidsetColor（Stringstr）{
color=str;
System.out.println（"color="+color）;
}
}
publicclassExtendsInterfaceTester{//测试类
publicstaticvoidmain（String[]args）{
Circlecir;
cir=newCircle（2.0）;
cir.setColor（"blue"）;
System.out.println（"Area="+cir.area（））;
}
}
5.1.4接口的扩展——例5_7运行结果
接口
●运行结果
●color=blue
●Area=12.56
●说明
●首先声明了父接口Shape，然后声明其子接口Shape2D
●之后声明类Circle实现Shape2D子接口，因而在此类内必须明确定义setColor（）与area（）方法的处理方式
●最后在主类中我们声明了Circle类型的变量cir并创建新的对象，最后通过cir对象调用setColor（）与area（）方法
5.1.4接口的扩展——Insurable接口的例子
接口
●FixedInsurable和DepreciatingInsurable接口
●都继承了Insurable接口
●实现它们类也必须实现Insurable接口中的所有方法
●publicinterfaceDepreciatingInsurableextends Insurable{
publicdoublecomputeFairMarketValue（）;
●}
●publicinterfaceFixedInsurableextends Insurable{
publicintgetEvaluationPeriod（）;
●}
5.2塑型
●塑型（type-casting）
●又称为类型转换
●方式
●隐式（自动）的类型转换
●显式（强制）的类型转换
5.2.1塑型的概念
塑型
●塑型的对象包括
●基本数据类型
●将值从一种形式转换成另一种形式
●引用变量
●将对象暂时当成更一般的对象来对待，并不改变其类型
●只能被塑型为
●任何一个父类类型
●对象所属的类实现的一个接口
●被塑型为父类或接口后，再被塑型回其本身所在的类
5.2.1塑型的概念——一个例子
塑型
●Manager对象
●可以被塑型为Employee、Person、Object或Insurable，
●不能被塑型为Customer、Company或Car
5.2.1塑型的概念——隐式（自动）的类型转换
塑型
●基本数据类型
●相容类型之间存储容量低的自动向存储容量高的类型转换
●引用变量
●被塑型成更一般的类
●Employeeemp;
●emp=newManager（）;//将Manager类型的对象直接赋给
●//Employee类的引用变量，系统会
●//自动将Manage对象塑型为Employee类
●被塑型为对象所属类实现的接口类型
●Carjetta=newCar（）;
●Insurableitem=jetta;
5.2.1塑型的概念——显式（强制）的类型转换
塑型
●基本数据类型
●（int）871.34354;//结果为871
●（char）65;//结果为‘A’
●（long）453;//结果为453L
●引用变量：
还原为本来的类型
●Employeeemp;
●Managerman;
●emp=newManager（）;
●man=（Manager）emp;//将emp强制塑型为本来的类型
5.2.2塑型的应用
塑型
●塑型应用的场合包括
●赋值转换
●赋值号右边的表达式类型或对象转换为左边的类型
●方法调用转换
●实参的类型转换为形参的类型
●算数表达式转换
●算数混合运算时，不同类型的项转换为相同的类型再进行运算
●字符串转换
●字符串连接运算时，如果一个操作数为字符串，一个操作数为数值型，则会自动将数值型转换为字符串
5.2.2塑型的应用
塑型
●当一个类对象被塑型为其父类后，它提供的方法会减少
●当Manager对象被塑型为Employee之后，它只能接收getName（）及getEmployeeNumber（）方法，不能接收getSalary（）方法
●将其塑型为本来的类型后，又能接收getSalary（）方法了
5.2.3方法的查找
塑型
●如果在塑型前和塑型后的类中都提供了相同的方法，如果将此方法发送给塑型后的对象，那么系统将会调用哪一个类中的方法？
●实例方法的查找
●类方法的查找
5.2.3方法的查找——实例方法的查找
塑型
●从对象创建时的类开始，沿类层次向上查找
Manager man=newManager（）;
Employee emp1=newEmployee（）;
Employee emp2=（Employee）man;
putePay（）;//调用Employee类中的computePay（）方法
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