接口和多态详解，还不快点学？

一、接口和多态基础知识

1. 抽象类

1.1 子类调用父类

现在有IDEA集成开发环境，可以给大家实时提醒哪个地方编译错误，但假如要大家用.txt文件编写程序呢。胡广问：现在这段代码错在了哪？

class Base {
    public Base(String s) {
        System.out.print("B");
    }
}

public class Derived extends Base {
    public Derived (String s) {
        System.out.print("D");
    }
    public static void main(String[] args) {
        new Derived("C");
    }
}

假如父类和子类同时拥有有参构造方法，子类的构造方法必须显性地调用父类的构造方法，否则会编译错误。所以正常的写法应该是这样。

    public Derived (String s) {
        super(s);  
        System.out.print("D");
    }

另外大家还需要注意一点，调用父类的构造方法必须在子类构造方法的第一行，调用父类的构造方法也只能出现在子类的构造方法上，否则也会是编译报错。

1.2 子类访问父类

如下代码，一共有两处编译错误。提示：错误在Child类里，能快速找出来吗？

class Parent {
    public static String staticVar = "Static Variable from Parent";
    private static String privateStaticVar = "Private Static Variable from Parent";

    public static void staticMethod() {
        System.out.println(staticVar);
    }

    private static void privateStaticMethod() {
        System.out.println(privateStaticVar);
    }
}

class Child extends Parent {
    public void staticMethod() {
        System.out.println("Static method in Child");
    }

    public void display() {
        System.out.println(staticVar);

        System.out.println(privateStaticVar);
        privateStaticMethod();
        
        staticMethod();
}

（1）父类的私有变量、私有方法，子类是有继承的，但是不能访问。所以Child.display()里的以下调用是编译错误的。

System.out.println(privateStaticVar);
privateStaticMethod();

（2）子类可以继承，同时也可以访问父类的static变量、方法。但父类的static方法大家需要注意，子类是不能直接覆盖的，所以以下代码会编译错误。

    public void staticMethod() {
        System.out.println("Static method in Child");
    }

正确的做法是为该方法添加一个static修饰符，代表这是子类的一个新方法。这种写法叫做方法隐藏，子类和父类中都有一个相同名称和参数的静态方法时，子类的方法将隐藏父类的方法。

    public static void staticMethod() {
        System.out.println("Static method in Child");
    }

另外如果父类的方法使用final修饰，子类也是不能覆盖的。

1.3 父类不可访问的方法

紧跟着上文代码的例子，父类的方法同样使用static修饰，子类的privateStaticMethod方法算不算覆盖父类的方法呢？有没有编译报错？

class Parent {
    public static String staticVar = "Static Variable from Parent";
    private static String privateStaticVar = "Private Static Variable from Parent";

    private static void privateStaticMethod() {
        System.out.println(privateStaticVar);
    }
}

class Child extends Parent {
    public void privateStaticMethod() {
        System.out.println(staticVar);
    }
}

答案是编译正常。

父类中不可访问的方法，子类编写相同名称和参数的方法并不算覆盖。父类的方法都不能访问了，也就没有覆盖这一说法了。。。

2. 接口

2.1 访问修饰符的区别

接口和抽象类有三个方面的区别，分布是类的修饰、方法的修饰、变量的修饰。我们往下看看。

（1）类

接口使用interface修饰，而抽象类使用abstract修饰。当它们作为外部类时，只能使用public、default修饰，不能使用private修饰。

（2）方法

普通接口方法只能由public abstract、default、static修饰。

抽象接口方法可以由所有修饰符修饰，除了final。

总结下，它们两者也有共同点，就是都不能使用final修饰。

（3）变量

普通接口变量只能由public static final修饰。

抽象接口变量可以由所有修饰符修饰。

2.2 静态分派

这算是一个很偏的知识点了，如下代码有三个名为getType的重载方法，它们的返回类型相同、方法名也相同，只有入参类型不同。

胡广问：程序执行结果是什么？

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        for(Collection<?> collection: collections) {
            System.out.println(getType(collection));
        }
    }
    
    public static final Collection<?>[] collections = {new HashSet<String>(), new ArrayList<String>()};

    public static String getType(Collection<?> collection) {
        return "Super:collection";
    }
    public static String getType(List<?> list) {
        return "Super:list";
    }
    public String getType(ArrayList<?> list) {
        return "Super:arrayList";
    }
}

胡广给大家这么一行代码：Collection<?> collection = new ArrayList<Integer>()，左边的Collection<?>其实是静态类型，右边的new ArrayList<Integer>()其实是动态类型。

而编译器在处理重载方法时，是根据参数的静态类型作为判断依据，而不是根据动态类型。collections数组里面的所有实例的静态类型都是Collection<?>，getType方法也都是执行上文的第一个重载方法。

# 程序执行结果
Super:collection
Super:collection

你学会（fei）了吗？学fei之后就开始看看面试题把，看看自己是否能过关呢？

二、接口和多态常见面试题

1. 什么是 Java 接口？接口的主要用途是什么？

回答: Java 接口是一种特殊的引用数据类型，用于定义类必须实现的一组方法。接口只能包含方法的声明，而不能包含方法的实现。接口的主要用途是提供一种机制，使得不同的类可以以一致的方式进行交互。接口支持多继承，可以让类实现多个接口，提供了灵活的设计方式。

2. 接口和抽象类的区别是什么？

回答: 接口和抽象类都是用于定义规范的工具，但有以下主要区别：

接口: 只能包含方法的声明（从 Java 8 起，可以有默认方法和静态方法），不能有构造函数、实例变量。一个类可以实现多个接口。
抽象类: 可以包含方法的实现、构造函数和实例变量。一个类只能继承一个抽象类（Java 语言只支持单继承）。

3. Java 8 中接口有什么新特性？

回答: Java 8 引入了几个接口的新特性：

默认方法: 可以在接口中定义具有默认实现的方法，使用 default 关键字。
静态方法: 可以在接口中定义静态方法。
函数式接口: 使用 @FunctionalInterface 注解来标记一个接口为函数式接口，确保接口只有一个抽象方法。

4. 如何在 Java 中实现多态？

回答: 多态是在 Java 中实现灵活、可扩展的对象行为的一种机制。主要有两种实现方式：

方法重载: 同一个类中方法名相同但参数不同。
方法重写: 子类重写父类的非静态方法。多态通过方法重写和引用类型的向上转型实现，即使用父类引用指向子类对象，可以调用子类重写的方法。

5. 什么是方法重载？方法重载和方法重写的区别是什么？

回答:

方法重载: 在同一个类中，方法名相同但参数列表不同（参数类型、个数或顺序不同），且方法的返回类型可以不同。
方法重写: 子类重新实现父类的已存在方法，方法名、参数列表和返回类型必须完全相同。

6. 什么是抽象方法？如何定义抽象方法？

回答: 抽象方法是没有实现的方法，只包含方法的声明。定义抽象方法时，使用 abstract 关键字，且方法体为空。抽象方法只能在抽象类或接口中定义，子类必须实现抽象方法，除非子类也是抽象类。

7. 如何使用 Java 中的接口进行回调？

回答: 接口可以用于实现回调机制。例如：

public interface Callback {
    void onComplete(String result);
}

public class Task {
    private Callback callback;

    public Task(Callback callback) {
        this.callback = callback;
    }

    public void doWork() {
        // 执行一些工作
        callback.onComplete("任务完成");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Task task = new Task(result -> System.out.println(result));
        task.doWork();
    }
}

在这个例子中，Callback 接口用于回调机制，Task 类接受一个 Callback 实例，并在完成工作后调用 onComplete 方法。

8. 什么是接口的默认方法？你能给一个示例吗？

回答: 接口的默认方法是在接口中定义的具有默认实现的方法，使用 default 关键字。例如：

public interface MyInterface {
    default void defaultMethod() {
        System.out.println("这是一个默认方法");
    }
}

public class MyClass implements MyInterface {
    // 可以选择重写默认方法，也可以使用默认实现
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass myClass = new MyClass();
        myClass.defaultMethod(); // 输出：这是一个默认方法
    }
}

9. 如果一个类实现了多个接口，其中包含相同的方法名但有不同的默认实现，如何解决冲突？

回答: 如果一个类实现了多个接口，并且这些接口有相同的方法名但不同的默认实现，编译器会报错。解决这个问题的方法是，在实现类中显式地重写这个方法，并提供一个新的实现。例如：

public interface InterfaceA {
    default void method() {
        System.out.println("InterfaceA 的实现");
    }
}

public interface InterfaceB {
    default void method() {
        System.out.println("InterfaceB 的实现");
    }
}

public class MyClass implements InterfaceA, InterfaceB {
    @Override
    public void method() {
        System.out.println("MyClass 的实现");
    }
}

10. 如何判断一个类是否实现了某个接口？

回答: 可以使用 instanceof 操作符来判断一个对象是否实现了某个接口。例如：

if (obj instanceof MyInterface) {
    // obj 实现了 MyInterface 接口
}

11. 你能解释一下“鸭子类型”在多态中的作用吗？

回答: “鸭子类型”是一种编程范式，基于对象的行为而非对象的实际类型。在 Java 中，这种类型的实现方式就是接口。如果一个对象实现了某个接口的方法，我们可以说这个对象是该接口的实现类型。通过这种方式，我们可以在不关心具体实现的情况下，利用对象的行为特性来进行编程。

12. 如何在接口中定义常量？

回答: 在接口中定义的常量使用 `public static final` 修饰符。例如： java public interface MyInterface { int CONSTANT_VALUE = 42; } 接口中的常量默认是 `public static final`，并且必须初始化。

13. Java 接口的继承和实现有什么区别？

回答: 接口的继承使用 `extends` 关键字，可以继承多个接口，并且可以继承其他接口的方法声明。而实现接口的类使用 `implements` 关键字，必须实现接口中定义的所有抽象方法。接口之间的继承是为了扩展接口的功能，而类的实现则是提供具体的实现。

14. 接口的多个继承会导致冲突吗？如何解决？

回答: 接口的多重继承不会导致问题，因为接口只定义方法的签名，不包含实现。如果多个接口中有相同的方法名但不同的默认实现，冲突会在实现类中解决。实现类需要重写这个方法，提供一个新的实现。

15. 什么是函数式接口？如何创建一个函数式接口？

回答: 函数式接口是只包含一个抽象方法的接口，可以用来作为 lambda 表达式或方法引用的目标。使用 `@FunctionalInterface` 注解来标记一个接口为函数式接口。例如： java @FunctionalInterface public interface MyFunctionalInterface { void doSomething(); }

16. 什么是接口的多继承？这与类的多继承有何不同？

回答: 接口的多继承指的是一个接口可以继承多个接口，这种继承方式是合法的且支持的。接口之间的多继承是允许的，因为接口只定义方法签名，不包含实现。与此不同的是，Java 不支持类的多继承，以避免复杂的继承关系和潜在的冲突。

17. 在 Java 中，如何实现接口的动态代理？

回答: 可以使用 `java.lang.reflect.Proxy` 类来创建接口的动态代理。例如：


public interface MyInterface {
    void doSomething();
}

public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("调用方法：" + method.getName());
        return null;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyInterface proxyInstance = (MyInterface) Proxy.newProxyInstance(
                MyInterface.class.getClassLoader(),
                new Class[]{MyInterface.class},
                new MyInvocationHandler()
        );
        proxyInstance.doSomething();
    }
}

18. Java 中如何使用接口来实现策略模式？

回答: 策略模式是一种行为设计模式，用于定义一系列算法，并使它们可以互换。通过接口来定义这些算法，然后在上下文中使用。示例：

public interface Strategy {
    int execute(int a, int b);
}

public class AdditionStrategy implements Strategy {
    @Override
    public int execute(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

public class Context {
    private Strategy strategy;

    public Context(Strategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public int executeStrategy(int a, int b) {
        return strategy.execute(a, b);
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Strategy strategy = new AdditionStrategy();
        Context context = new Context(strategy);
        System.out.println(context.executeStrategy(5, 3)); // 输出：8
    }
}

19. Java 接口是否支持静态方法？如何定义和使用？

回答: 是的，Java 接口支持静态方法，从 Java 8 开始，可以在接口中定义静态方法。静态方法不能被实现类重写，只能通过接口名调用。例如：

public interface MyInterface {
    static void staticMethod() {
        System.out.println("接口的静态方法");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyInterface.staticMethod(); // 输出：接口的静态方法
    }
}

20. 如何在接口中定义默认方法，并让实现类选择是否重写？

回答: 默认方法在接口中使用 `default` 关键字定义，可以为接口中的方法提供默认实现。实现类可以选择是否重写默认方法。如果实现类不重写默认方法，类将使用接口提供的默认实现。例如：

public interface MyInterface {
    default void defaultMethod() {
        System.out.println("默认实现");
    }
}

public class MyClass implements MyInterface {
    @Override
    public void defaultMethod() {
        System.out.println("重写后的实现");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass myClass = new MyClass();
        myClass.defaultMethod(); // 输出：重写后的实现
    }
}

让我们一起学习，一起进步！期待在评论区与你们见面。

祝学习愉快！