【Java】实验三 抽象类与接口

实验名称??? 实验三 抽象类与接口

实验目的??

1. 深刻理解抽象类、接口的意义。

2. 熟练掌握抽象类和接口的定义、继承抽象类以及实现接口的方法。

3. 理解和掌握多态。??

实验内容

（一）抽象类实验：项目源码中新建一个ahpu.shape的包，以下类放在这个包内

1. 定义一个抽象类Shape，包括：

（1）属性：颜色color（可用字符串类型用于输出模拟）

（2）方法：绘制图形的抽象方法draw()；对color操作的set方法和get方法。

2. 继承Shape类，设计抽象类RingShape，RingShape无需定义属性与方法。

3. 继承RingShape类，设计Circle类，实现具体的draw方法：可以用print方法模拟绘图，如

System.out.println("Draw a circle with color: " + this.getColor() );

4. 继承RingShape类，设计Ellipse类，实现具体的draw方法：可以用print方法模拟绘图。

5. 继承Shape类，设计Triangle类，实现具体的draw方法：可以用print方法模拟绘图。

6. 设计用于演示的类Demo，对Circle、Ellipse的draw方法进行功能测试。（或者使用JUnit进行测试

7. 定义一个用于求面积的接口IGeometry，求面积的方法为getArea()。

8. 继承Shape类，实现IGeometry接口，设计一个矩形类Rectangle。Rectangle有length、width两个属性。实现具体的draw方法，实现具体的求面积getArea方法。

9. 在Demo类中，或者使用JUnit测试Rectangle类的功能。

// ahpu.shape 包

package ahpu.shape;



// 抽象类 Shape

public abstract class Shape {

??? private String color;



??? public Shape(String color) {

??????? this.color = color;

??? }



??? public String getColor() {

??????? return color;

??? }



??? public void setColor(String color) {

??????? this.color = color;

??? }



??? public abstract void draw();

}



// 抽象类 RingShape

public abstract class RingShape extends Shape {

??? public RingShape(String color) {

??????? super(color);

??? }

}



// 类 Circle

public class Circle extends RingShape {

??? public Circle(String color) {

??????? super(color);

??? }



??? @Override

??? public void draw() {

??????? System.out.println("Draw a circle with color: " + getColor());

??? }

}



// 类 Ellipse

public class Ellipse extends RingShape {

??? public Ellipse(String color) {

??????? super(color);

??? }



??? @Override

??? public void draw() {

??????? System.out.println("Draw an ellipse with color: " + getColor());

??? }

}



// 类 Triangle

public class Triangle extends Shape {

??? public Triangle(String color) {

??????? super(color);

??? }



??? @Override

??? public void draw() {

??????? System.out.println("Draw a triangle with color: " + getColor());

??? }

}



// 接口 IGeometry

public interface IGeometry {

??? double getArea();

}



// 类 Rectangle

public class Rectangle extends Shape implements IGeometry {

??? private double length;

??? private double width;



??? public Rectangle(String color, double length, double width) {

??????? super(color);

??????? this.length = length;

??????? this.width = width;

??? }



??? @Override

??? public void draw() {

??????? System.out.println("Draw a rectangle with color: " + getColor());

??? }



??? @Override

??? public double getArea() {

??????? return length * width;

??? }

}



// 类 Demo

public class Demo {

??? public static void main(String[] args) {

??????? Circle circle = new Circle("Red");

??????? Ellipse ellipse = new Ellipse("Blue");



??????? circle.draw();

??????? ellipse.draw();



??????? Rectangle rectangle = new Rectangle("Green", 4, 5);

??????? System.out.println("Rectangle Area: " + rectangle.getArea());

??? }

}

（二）多态演示实验：项目源码中新建一个ahpu.vehicle的包，以下类放在这个包内

1. 设计抽象类Vehicle，类中定义了一个抽象方法transport( )表示运输。

2. 继承抽象类Vehicle，设计普通Java类Bus，Bus类中实现了transport( )，可以用print输出来模拟功能，如：

System.out.println("A bus is driving......");

3. 类似2，继承抽象类Vehicle，设计普通Java类Aircraft，Aircraft类中实现了transport( )，可以用print输出来模拟功能。

4. 设计驾驶员类Driver，

（1）类中有一个Vehicle类对象成员vehicle，并有set和get方法；

（2）类中有一个方法drive( )，调用了vehicle对象的transport方法，如：

public void drive() {

??????? vehicle.transport();

}

5. 设计功能演示类Demo，对于Driver类对象driver，分别设置不同的交通工具类对象bus（Bus类对象）和aircraft（Aircraft类对象），演示不同交通工具对象的不同运输功能（transport方法的多态）。

// ahpu.vehicle 包

package ahpu.vehicle;



// 抽象类 Vehicle

public abstract class Vehicle {

??? public abstract void transport();

}



// 类 Bus

public class Bus extends Vehicle {

??? @Override

??? public void transport() {

??????? System.out.println("A bus is driving......");

??? }

}



// 类 Aircraft

public class Aircraft extends Vehicle {

??? @Override

??? public void transport() {

??????? System.out.println("An aircraft is flying......");

??? }

}



// 类 Driver

public class Driver {

??? private Vehicle vehicle;



??? public Vehicle getVehicle() {

??????? return vehicle;

??? }



??? public void setVehicle(Vehicle vehicle) {

??????? this.vehicle = vehicle;

??? }



??? public void drive() {

??????? vehicle.transport();

??? }

}



// 类 Demo

public class Demo {

??? public static void main(String[] args) {

??????? Driver driver = new Driver();



??????? Vehicle bus = new Bus();

??????? Vehicle aircraft = new Aircraft();



??????? driver.setVehicle(bus);

??????? driver.drive();



??????? driver.setVehicle(aircraft);

??????? driver.drive();

??? }

}

（三）接口及匿名内部类实验：项目源码中新建一个ahpu.innerclass的包，以下类放在这个包内

1. 设计接口（interface）Car，Car接口中定义三个方法：start()，accelerate()，brake()。

2. 设计智能机器人（即Car的驾驶员）类SmartRobot，类中定义

（1）属性：Car接口的对象car，以及相应的set方法和get方法；

（2）方法：drive()，模拟智能机器人的驾驶功能，具体代码可参考：

public void drive() {

??????? car.start();

??????? car.accelerate();

??????? car.brake();

??? }

3. 设计功能演示类Demo，对于SmartRobot类对象robot，设置一个基于接口Car的匿名内部类对象，内部类中覆盖实现start()，accelerate()，brake()三个方法。

4. 演示robot对象的drive方法。

// ahpu.innerclass 包

package ahpu.innerclass;



// 接口 Car

public interface Car {

??? void start();



??? void accelerate();



??? void brake();

}



// 类 SmartRobot

public class SmartRobot {

??? private Car car;



??? public Car getCar() {

??????? return car;

??? }



??? public void setCar(Car car) {

??????? this.car = car;

??? }



??? public void drive() {

??????? car.start();

??????? car.accelerate();

??????? car.brake();

??? }

}



// 类 Demo

public class Demo {

??? public static void main(String[] args) {

??????? SmartRobot robot = new SmartRobot();



??????? Car car = new Car() {

??????????? @Override

??????????? public void start() {

??????????????? System.out.println("Car is starting...");

??????????? }



??????????? @Override

??????????? public void accelerate() {

??????????????? System.out.println("Car is accelerating...");

??????????? }



??????????? @Override

??????????? public void brake() {

??????????????? System.out.println("Car is braking...");

??????????? }

??????? };



??????? robot.setCar(car);

??????? robot.drive();

??? }

}

实验程序及结果（附录）

思考

如何理解编译时多态与运行时多态？分别举一个例子。

关于编译时多态和运行时多态的理解：

编译时多态（也称为静态多态）是指在编译阶段确定使用哪个方法或类。它与静态类型有关，即编译器使用的类型信息。例如，通过编译时多态，编译器可以确定方法的签名，但无法确定实际调用的方法的具体实现。

Shape shape = new Circle("Red"); // 编译时多态，shape的静态类型是Shape

shape.draw(); // 在编译时确定使用Shape的draw方法

运行时多态（也称为动态多态）是指在程序运行时确定使用哪个方法或类。它与实际对象的类型有关，而不是静态类型。在运行时，Java会动态查找方法的实际实现。

Shape shape = new Circle("Red"); // 运行时多态，shape的实际类型是Circle

shape.draw(); // 在运行时确定使用Circle的draw方法

编译时多态主要涉及编译器的类型检查和方法签名确定，而运行时多态允许根据对象的实际类型调用相应的方法。