接口与多态

接口与多态

目标：掌握多态的三条件与动态绑定；理解接口的本质是「制定标准/契约」；会声明 interface、用 implements 实现（含多接口）；会用接口变量做回调、用接口类型作方法参数——这正是接口实现多态的方式；能辨析接口与抽象类的取舍。

一、多态：同一消息，不同行为

多态（Polymorphism） = 「多种形态」：同一条消息（方法调用），发给不同对象，产生不同的行为。

Animal a = new Dog();   // 向上转型：父类引用指向子类对象
a.speak();              // 运行期执行 Dog 的 speak()，而不是 Animal 的

• 子类对象可以被视为父类对象（Animal a = new Dog();）——只能访问父类声明的成员；
• 父类对象不能被当作某个具体子类的对象（向下强转需显式、可能抛 ClassCastException）；
• 上转型后调用被重写的方法，执行的是实际对象的版本——这就是动态绑定。

动手：看多态分派

多态的三个条件

1. 继承（或实现）：子类与父类（实现类与接口）存在 is-a 关系；
2. 方法重写：子类重写了父类的同名同参方法；
3. 向上转型：用父类/接口类型的引用指向子类对象。

注意：重载（Overload）与多态分派无关——重载是同一个类里同名不同参，编译期就确定了调哪个。

二、接口 = 制定标准

万能充电器、主板的 USB/HDMI 口、墙上的插座——它们的共同点：制定统一标准，让「使用者」与「被使用者」按标准对接，彼此不必关心对方内部实现。

Java 的 interface 正是如此：调用方只依赖接口（标准），不依赖具体类——解耦、可替换、可扩展。

三、声明与实现

public interface IUsb {
    void connect();      // 默认 public abstract
    void disconnect();
}

public class Phone implements IUsb {
    public void connect()    { System.out.println("手机通过USB连接"); }
    public void disconnect() { System.out.println("手机断开USB"); }
}

规则要点：

• 接口方法默认 public abstract（只有声明、没有实现）；接口变量默认 public static final（只能是常量）；
• 类用 implements 实现接口，可以同时实现多个（多继承效果）；接口也可以继承多个接口；
• 非抽象类实现接口必须把所有抽象方法具体化；
• ⚠️ 高频错误：接口方法默认 public，实现类里也必须写 public——漏写会被视为「缩小访问权限」而编译报错。

四、用接口实现多态：回调与接口参数

继承是多态的一条路，接口是另一条——不相关的类只要实现了同一接口，就能被统一对待：

IUsb dev = new Phone();   // 接口变量引用实现类对象（向上转型到接口）
dev.connect();            // 实际执行 Phone 的 connect()

void use(IUsb dev) {      // 形参是接口类型：手机、U盘、相机都能传入
    dev.connect();
}

• 接口回调：实现类对象的引用赋给接口变量，经接口变量调方法——与「父类引用指向子类对象」同理；
• 接口作参数：任何实现该接口的对象都可传入，方法内部按实际对象动态绑定；
• 对比继承版多态：Animal a = new Dog() 要求 is-a 血缘；IUsb dev = new Phone() 只要求「实现了标准」——手机和宠物这类毫无血缘的类也能共享同一套调用代码。

五、接口 vs 抽象类

思考题

1. 写出多态的三个条件，并说明为什么「重载」不算在内。
2. 用「万能充电器 / 主板接口」类比，说明接口「制定标准」的作用。
3. Animal a = new Dog() 与 IUsb dev = new Phone() 两种多态写法各适用于什么场景？

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