【Java作业】接口与多态

一、实验名称

实验六　接口与多态

二、实验内容

1.实验内容1

本实验的任务是设计和实现一个Soundable接口，该接口具有发声功能，同时还能调节声音大小（playSound( )、decreaseVolume( )、stopSound( )）。Soundable接口的这些功能将会由3种声音设备来实现，它们分别是：Radio，Walkman和Mobilephone。最后还需设计一个应用程序类来使用这些实现了Soundable接口的声音设备。程序运行时，先询问用户想听哪知设备，然后程序按照该设备的工作方式来输出发音。程序运行效果如下：

2.实验内容2

货车要装载一批货物，货物由三种商品组成：电视、计算机、洗衣机。卡车需要计算出整批货物的重量。

• 要求有一个ComputeWeight接口，该接口中有一个方法：
  public double computeWeight()
• 有三个实现该接口的类：Television、Computer和WashMachine. 这三个类通过实现接口给出自重。
• 有一个Truck类，该类用ComputeWeight接口类型的数组作为成员（Truck类面向接口），那么该数组的单元就可以存放Television对象的引用、Computer对象的引用或WashMachine对象的引用。
• 程序要求：①Truck中这三种物品的总量范围为30～50，随机生成；②用对象数组来管理；③根据随机数生成Television、Computer和WashMachine三类对象；④输出Truck对象所装载的货物的总重量。

三、 实验目的

1.学习如何定义接口
2.掌握接口的实现方式
3.使用实现了接口的类
4.掌握接口回调
5.理解接口与抽象类的区别

四、类图/类关系图/交互图等

五、程序及思路算法分析

实验内容1

思路分析：

实验内容1是一个简单接口实现练习。思路就是定义一个接口Soundable，然后有三个类去实现这个接口，其中这三个自然要实现接口中的方法。同时，在测试类Test1中定义一个死循环来监听程序的输入，当输入0,1,2时会创建相应的对象并将这个对象引用赋值给开始声明的soundable。然后调用其方法。

Soundable接口类

package com.dreamchaser.work7;

/**
 * 具有发声功能的接口
 */
public interface Soundable {
    void playSound();
    void decreaseVolume();
    void stopSound();
}

Radio类

package com.dreamchaser.work7;

public class Radio implements Soundable{
    @Override
    public void playSound() {
        System.out.println("收音机播放广播：*人民广播电台");
    }

    @Override
    public void decreaseVolume() {
        System.out.println("增大收音机音量");
    }

    @Override
    public void stopSound() {
        System.out.println("关闭收音机");
    }
}

Walkman类

package com.dreamchaser.work7;

public class Walkman implements Soundable{
    @Override
    public void playSound() {
        System.out.println("随身听发出音乐：1234567");
    }

    @Override
    public void decreaseVolume() {
        System.out.println("增大随身听音量");
    }

    @Override
    public void stopSound() {
        System.out.println("关闭随身听");
    }
}

Mobilephone类

package com.dreamchaser.work7;


public class Mobilephone implements Soundable{
    @Override
    public void playSound() {
        System.out.println("手机发出来电铃声：叮当，叮当");
    }

    @Override
    public void decreaseVolume() {
        System.out.println("增大手机音量");
    }

    @Override
    public void stopSound() {
        System.out.println("关闭手机");
    }
}

Test1测试类

package com.dreamchaser.work7;

import java.util.Scanner;

/**
 * 测试类
 */
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        Soundable soundable=null;
        while(true){
            System.out.println("你想听什么？请输入选择：0-收音机 1-随声听 2-手机");
            int i=scanner.nextInt();
            if (i==0){
                soundable=new Radio();
            }else if (i==1){
                soundable=new Walkman();
            }else {
                soundable=new Mobilephone();
            }
            soundable.playSound();
            soundable.decreaseVolume();
            soundable.stopSound();
            System.out.println("----------------------------");
        }
    }
}

实验内容2

思路分析：

同实验内容2一样都是三个类实现一个接口，值得一提的是Truck类。这个类由题目可知，有一个ComputeWeight数组。而数组的内容，也就是其中的对象引用是随机的，只要保证总质量在30-50之间即可。此时我在这个类中写了一个initialize方法来初始化computeWeights数组，并返回其总质量，其思路将在算法分析中讲述。而测试类Test2中就是创建了Truck对象来。

算法分析：

Truck类外层已经创建了这三个类的对象，在initialize方法中，外层是个死循环，内部先对a，b，c三个数做0-10的随机，然后判断总质量是否在30-50之间，如果在这之间则利用clone方法克隆相应数量的相应对象放在数组中，并break出循环返回总质量total，否则继续循环。
PS：clone方法的实现：1.相应的类实现cloneable标记接口（其内部什么也没有，仅做标记使用，程序在运行过程中会检查这个类是否实现了这个接口，如果没有则会抛出CloneNotSupportedException异常）
2.重写Object类的clone方法，将访问修饰符改为public（其实Object类中已经帮我们实现了clone方法，但是其访问修饰符为protected，所以我们只需重写该方法，将访问修饰符改成public即可，当然这个浅克隆的做法）

ComputeWeight 接口类

package com.dreamchaser.work7;

public interface ComputeWeight {
    double computeWeight();
}

Computer 类

package com.dreamchaser.work7;

public class Computer implements ComputeWeight,Cloneable{
    @Override
    public double computeWeight() {
        return 1;
    }
    //覆盖Object类中clone方法，将其提升为public
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

Television类

package com.dreamchaser.work7;

public class Television implements ComputeWeight,Cloneable{
    @Override
    public double computeWeight() {
        return 2;
    }
    //覆盖Object类中clone方法，将其提升为public
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

WashMachine类

package com.dreamchaser.work7;

public class WashMachine implements ComputeWeight,Cloneable{
    @Override
    public double computeWeight() {
        return 3;
    }

    //覆盖Object类中clone方法，将其提升为public
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

Truck类

package com.dreamchaser.work7;

public class Truck {
    ComputeWeight[] computeWeights;
    Computer computer=new Computer();
    Television television=new Television();
    WashMachine washMachine=new WashMachine();

    /**
     * 初始化货车上的货物，返回总重量
     * @return
     */
    public double initialize(){
        double total=0;
        while (true){
            int a= (int) (Math.random()*10);
            int b= (int) (Math.random()*10);
            int c= (int) (Math.random()*10);
            total=a*computer.computeWeight()+b*television.computeWeight()+c*washMachine.computeWeight();
            if (total>30 && total<50){
                computeWeights =new ComputeWeight[a+b+c];
                for (int i=0;i<a;i++){
                    try {
                        computeWeights[i]= (ComputeWeight) computer.clone();
                    } catch (CloneNotSupportedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                for (int i=a;i<a+b;i++){
                    try {
                        computeWeights[i]= (ComputeWeight) television.clone();
                    } catch (CloneNotSupportedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                for (int i=a+b;i<a+b+c;i++){
                    try {
                        computeWeights[i]= (ComputeWeight) washMachine.clone();
                    } catch (CloneNotSupportedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                break;
            }
        }
        return total;
    }
}

Test2测试类

package com.dreamchaser.work7;

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        Truck truck=new Truck();
        //初始化truck的货物
        double total=truck.initialize();
        System.out.println("货车上总质量为"+total+"kg");
    }
}

六、测试

实验内容1测试结果

实验内容2测试结果

七、实验心得

对于接口和clone机制的理解更加深刻了。
Java的interface中，成员变量的默认修饰符为：public static final；方法的默认修饰符是：public abstract。
接口只是对一类事物属性和行为的更高次抽象；对修改关闭，对扩展开放，可以说是java中开闭原则的一种体现。
其它：本章相关知识点程序与测试
注：实验心得可结合大纲规定相关任务