实验六 接口的定义与使用
实验时间 2018-10-18
1、实验目的与要求
(1) 掌握接口定义方法
JAVA中通过interface关键字定义接口；
接口中只能定义public static final（也可以在定义时不写，系统是默认的）修饰的变量以及抽象方法
接口中定义的变量必须有初始值
(2) 掌握实现接口类的定义要求；
接口体中包含常量定义和方法定义，接口中只进行方法的声明，不提供方法的实现；且接口中的任何方法都自动是public，字段也总是public static final的。
(3) 掌握实现了接口类的使用要求；
接口不能构造接口对象，但可以声明接口变量以指向一个实现了该接口的类的对象。
可以用instanceof来检查对象是否实现了某个接口。
通常接口的名字以able或ible结尾；
可以使用extends来继承接口的常量和抽象方法，扩展形成新的接口；
接口中的所有常量必须是public static final，方法必须是public abstract，这是系统默认的，不管你在定义接口时，写不写修饰符都是一样的。
在类声明时用implements关键字声明使用一个或多个接口
一个类使用了某个接口，那么这个类必须实现该接口的所有方法，即为这些方法提供方法体。
一个类可以实现多个接口，接口间应该用逗号分隔开。
若实现接口的类不是抽象类，则必须实现所有接口的所有方法，即为所有的抽象方法定义方法体。
一个类在实现某接口抽象方法时，必须使用完全相同的方法名，参数列表，返回值类型。
接口的抽象方法的访问控制符已指定为public，所以类在实现时，必须显示的使用public修饰符，否则被警告缩小了接口中定义的方法的访问控制范围。
区分重载与覆盖。
(4) 掌握程序回调设计模式；
回调(callback)是一种常见的程序设计模式，在这种模式中，可以指出某个特定事件发生时应该采取的动作。
在java.swing包中有一个Timer类，可以使用它在到达给定的时间间隔是触发一个事件
(5) 掌握Comparator接口用法；
Comparable接口与Comparator接口主要区别:
前者（强烈推荐）是强行对是实现它的每个类的对象进行整体排序，此类被称为该类的自然排序，类的compareTo方法被称为它的自然比较方法，实现此接口的对象列表和（数组）可以通过Collections.sort()或者Arrays.sort()进行自动排序。
Comparator位于包java.util下，而Comparable位于包java.lang下，Comparable接口将比较代码嵌入自身类中，而后者在一个独立的类中实现比较。 如果类的设计师没有考虑到Compare的问题而没有实现Comparable接口，可以通过 Comparator来实现比较算法进行排序，并且为了使用不同的排序标准做准备，比如：升序、降序。
实现方法int compareTo(T o) 比较对象之间的关系，< >=分别返回负数，正数，零。
(x.compareTo(y)==0)==(x.equals(y))。
(6) 掌握对象浅层拷贝与深层拷贝方法；
浅层拷贝： 被拷贝的对象的所有成员属性都有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用仍然指向原来的对象。换言之，浅层拷贝仅仅拷贝所考虑的对象，而不拷贝它所引用的对象。（概念不好理解，请结合下文的示例去理解）
深层拷贝：被拷贝对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，除去那些引用其他对象的变量。那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象，而不是原有的那些被引用的对象。换言之，深层拷贝要拷贝的对象引用的对象都拷贝一遍
(7) 掌握Lambda表达式语法；
lambda表达式由如下几个部分组成：
在圆括号中以逗号分隔的形参列表。在CheckPerson.test方法中包含一个参数p，代表了一个Person类的实例。
注意：lambda表达式中的参数的类型是可以省略的；
此外，如果只有一个参数的话连括号也是可以省略的。
(8) 了解内部类的用途及语法要求。
内部类(inner class)是定义在另一个类内部的类。
使用内部类的原因有以下三个：
内部类方法可以访问该类定义所在的作用域中的数据，包括私有数据。
内部类能够隐藏起来，不为同一包中的其他类所见。
想要定义一个回调函数且不想编写大量代码时，使用匿名内部类比较便捷。
内部类可以直接访问外部类的成员，包括private成员，但是内部类的成员却不能被外部类直接访问。
局部内部类
在内部类对象保存了一个对外部类对象的引用，当内部类的成员方法中访问某一变量时，如果在该方法和内部类中都没有定义过这个变量，内部类中对this的引用会被传递给那个外部类对象的引用。
内部类并非只能在类里定义，也可以在几个程序块的范围之内定义局部内部类。例如，在方法中，或甚至在for循环体内部，都可以定义内部类 。
局部内部类不能用public或private访问修饰符进行声明，它的作用域被限定在声明这个局部类的块中。
局部内部类不仅能够访问包含它们的外部类，还可以访问方法中的final类型的局部变量，用final定义的局部变量相当于是一个常量，它的生命周期超出方法运行的生命周期。
匿名内部类
将局部内部类的使用再深入一步，假如只创建这个类的一个对象，就不必命名，将这种类称为匿名内部类(anonymous inner class)。
由于构造器的名字必须与类名相同，而匿名类没有类名，所以匿名类不能有构造器，取而代之的是将构造器参数传递给超类的构造器。尤其是在内部类实现接口的时候，不能有任何构造参数。
如果构造参数的闭圆括号跟一个开花括号，正在定义的就是匿名内部类。
静态内部类
如果用static修饰一个内部类，这个类就相当于是一个外部定义的类，所以static的内部类中可声明static成员，但是，非static的内部类中的成员是不能声明为static的。static的内部类不能再使用外部类的非static的成员变量，这个道理不难想象！所以static内部类很少使用。
2、实验内容和步骤
实验1： 导入第6章示例程序，测试程序并进行代码注释。
测试程序1：
l 编辑、编译、调试运行阅读教材214页-215页程序6-1、6-2，理解程序并分析程序运行结果；
l 在程序中相关代码处添加新知识的注释。
l 掌握接口的实现用法；
l 掌握内置接口Compareable的用法
1 package interfaces;
2
3 public class Employee implements Comparable<Employee>
4 {
5 private String name;
6 private double salary;
7
8 public Employee(String name, double salary)
9 {
10 this.name = name;
11 this.salary = salary;
12 }
13
14 public String getName()
15 {
16 return name;
17 }
18
19 public double getSalary()
20 {
21 return salary;
22 }
23
24 public void raiseSalary(double byPercent)
25 {
26 double raise = salary * byPercent / 100;
27 salary += raise;
28 }
29
30 /**
31 * Compares employees by salary
32 * @param other another Employee object
33 * @return a negative value if this employee has a lower salary than
34 * otherObject, 0 if the salaries are the same, a positive value otherwise
35 */
36 public int compareTo(Employee other)
37 {
38 return Double.compare(salary, other.salary);
39 }
40 } 
1 package interfaces;
2
3 import java.util.*;
4
5 /**
6 * This program demonstrates the use of the Comparable interface.
7 * @version 1.30 2004-02-27
8 * @author Cay Horstmann
9 */
10 public class EmployeeSortTest
11 {
12 public static void main(String[] args)
13 {
14 Employee[] staff = new Employee[3];
15
16 staff[0] = new Employee("Harry Hacker", 35000);
17 staff[1] = new Employee("Carl Cracker", 75000);
18 staff[2] = new Employee("Tony Tester", 38000);
19
20 Arrays.sort(staff);
21
22 // print out information about all Employee objects
23 for (Employee e : staff)
24 System.out.println("name=" + e.getName() + ",salary=" + e.getSalary());
25 }
26 }
测试程序2：
l 编辑、编译、调试以下程序，结合程序运行结果理解程序；
| interface A { double g=9.8; void show( ); } class C implements A { public void show( ) {System.out.println("g="+g);} }
class InterfaceTest { public static void main(String[ ] args) { A a=new C( ); a.show( ); System.out.println("g="+C.g); } } |
测试程序3：
l 在elipse IDE中调试运行教材223页6-3，结合程序运行结果理解程序；
l 26行、36行代码参阅224页，详细内容涉及教材12章。
l 在程序中相关代码处添加新知识的注释。
l 掌握回调程序设计模式；
1 package timer;
2
3 /**
4 @version 1.01 2015-05-12
5 @author Cay Horstmann
6 */
7
8 import java.awt.*;
9 import java.awt.event.*;
10 import java.util.*;
11 import javax.swing.*;
12 import javax.swing.Timer;
13 // to resolve conflict with java.util.Timer
14
15 public class TimerTest
16 {
17 public static void main(String[] args)
18 {
19 ActionListener listener = new TimePrinter();
20
21 // construct a timer that calls the listener
22 // once every 10 seconds
23 Timer t = new Timer(10000, listener);
24 t.start();
25
26 JOptionPane.showMessageDialog(null, "Quit program?");
27 System.exit(0);
28 }
29 }
30
31 class TimePrinter implements ActionListener
32 {
33 public void actionPerformed(ActionEvent event)
34 {
35 System.out.println("At the tone, the time is " + new Date());
36 Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
37 }
38 }
测试程序4：
l 调试运行教材229页-231页程序6-4、6-5，结合程序运行结果理解程序；
l 在程序中相关代码处添加新知识的注释。
l 掌握对象克隆实现技术；
l 掌握浅拷贝和深拷贝的差别。
1 package clone;
2
3 import java.util.Date;
4 import java.util.GregorianCalendar;
5
6 public class Employee implements Cloneable
7 {
8 private String name;
9 private double salary;
10 private Date hireDay;
11
12 public Employee(String name, double salary)
13 {
14 this.name = name;
15 this.salary = salary;
16 hireDay = new Date();
17 }
18
19 public Employee clone() throws CloneNotSupportedException
20 {
21 // call Object.clone()
22 Employee cloned = (Employee) super.clone();
23
24 // clone mutable fields
25 cloned.hireDay = (Date) hireDay.clone();
26
27 return cloned;
28 }
29
30 /**
31 * Set the hire day to a given date.
32 * @param year the year of the hire day
33 * @param month the month of the hire day
34 * @param day the day of the hire day
35 */
36 public void setHireDay(int year, int month, int day)
37 {
38 Date newHireDay = new GregorianCalendar(year, month - 1, day).getTime();
39
40 // Example of instance field mutation
41 hireDay.setTime(newHireDay.getTime());
42 }
43
44 public void raiseSalary(double byPercent)
45 {
46 double raise = salary * byPercent / 100;
47 salary += raise;
48 }
49
50 public String toString()
51 {
52 return "Employee[name=" + name + ",salary=" + salary + ",hireDay=" + hireDay + "]";
53 }
54 }
1 package clone;
2
3 /**
4 * This program demonstrates cloning.
5 * @version 1.10 2002-07-01
6 * @author Cay Horstmann
7 */
8 public class CloneTest
9 {
10 public static void main(String[] args)
11 {
12 try
13 {
14 Employee original = new Employee("John Q. Public", 50000);
15 original.setHireDay(2000, 1, 1);
16 Employee copy = original.clone();
17 copy.raiseSalary(10);
18 copy.setHireDay(2002, 12, 31);
19 System.out.println("original=" + original);
20 System.out.println("copy=" + copy);
21 }
22 catch (CloneNotSupportedException e)
23 {
24 e.printStackTrace();
25 }
26 }
27 }
实验2： 导入第6章示例程序6-6，学习Lambda表达式用法。
l 调试运行教材233页-234页程序6-6，结合程序运行结果理解程序；
l 在程序中相关代码处添加新知识的注释。
l 将27-29行代码与教材223页程序对比，将27-29行代码与此程序对比，体会Lambda表达式的优点。
1 package lambda;
2
3 import java.util.*;
4
5 import javax.swing.*;
6 import javax.swing.Timer;
7
8 /**
9 * This program demonstrates the use of lambda expressions.
10 * @version 1.0 2015-05-12
11 * @author Cay Horstmann
12 */
13 public class LambdaTest
14 {
15 public static void main(String[] args)
16 {
17 String[] planets = new String[] { "Mercury", "Venus", "Earth", "Mars",
18 "Jupiter", "Saturn", "Uranus", "Neptune" };
19 System.out.println(Arrays.toString(planets));
20 System.out.println("Sorted in dictionary order:");
21 Arrays.sort(planets);
22 System.out.println(Arrays.toString(planets));
23 System.out.println("Sorted by length:");
24 Arrays.sort(planets, (first, second) -> first.length() - second.length());
25 System.out.println(Arrays.toString(planets));
26
27 Timer t = new Timer(1000, event ->
28 System.out.println("The time is " + new Date()));
29 t.start();
30
31 // keep program running until user selects "Ok"
32 JOptionPane.showMessageDialog(null, "Quit program?");
33 System.exit(0);
34 }
35 }
注：以下实验课后完成
实验3: 编程练习
l 编制一个程序，将身份证号.txt 中的信息读入到内存中；
l 按姓名字典序输出人员信息；
l 查询最大年龄的人员信息；
l 查询最小年龄人员信息；
l 输入你的年龄，查询身份证号.txt中年龄与你最近人的姓名、身份证号、年龄、性别和出生地；
l 查询人员中是否有你的同乡
1 import java.io.BufferedReader;
2 import java.io.File;
3 import java.io.FileInputStream;
4 import java.io.FileNotFoundException;
5 import java.io.IOException;
6 import java.io.InputStreamReader;
7 import java.util.ArrayList;
8 import java.util.Arrays;
9 import java.util.Collections;
10 import java.util.Scanner;
11
12 public class Check{
13 private static ArrayList<Student> studentlist;
14 public static void main(String[] args) {
15 studentlist = new ArrayList<>();
16 Scanner scanner = new Scanner(System.in);
17 File file = new File("C:\\下载\\身份证号.txt");
18 try {
19 FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
20 BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis));
21 String temp = null;
22 while ((temp = in.readLine()) != null) {
23
24 Scanner linescanner = new Scanner(temp);
25
26 linescanner.useDelimiter(" ");
27 String name = linescanner.next();
28 String number = linescanner.next();
29 String sex = linescanner.next();
30 String age = linescanner.next();
31 String province =linescanner.nextLine();
32 Student student = new Student();
33 student.setName(name);
34 student.setnumber(number);
35 student.setsex(sex);
36 int a = Integer.parseInt(age);
37 student.setage(a);
38 student.setprovince(province);
39 studentlist.add(student);
40
41 }
42 } catch (FileNotFoundException e) {
43 System.out.println("学生信息文件找不到");
44 e.printStackTrace();
45 } catch (IOException e) {
46 System.out.println("学生信息文件读取错误");
47 e.printStackTrace();
48 }
49 boolean isTrue = true;
50 while (isTrue) {
51 System.out.println("选择你的操作，输入正确格式的选项");
52 System.out.println("1.按姓名字典序输出人员信息");
53 System.out.println("2.输出年龄最大和年龄最小的人");
54 System.out.println("3.查找老乡");
55 System.out.println("4.查找年龄相近的人");
56 System.out.println("5.退出");
57 String m = scanner.next();
58 switch (m) {
59 case "1":
60 Collections.sort(studentlist);
61 System.out.println(studentlist.toString());
62 break;
63 case "2":
64 int max=0,min=100;
65 int j,k1 = 0,k2=0;
66 for(int i=1;i<studentlist.size();i++)
67 {
68 j=studentlist.get(i).getage();
69 if(j>max)
70 {
71 max=j;
72 k1=i;
73 }
74 if(j<min)
75 {
76 min=j;
77 k2=i;
78 }
79
80 }
81 System.out.println("年龄最大："+studentlist.get(k1));
82 System.out.println("年龄最小："+studentlist.get(k2));
83 break;
84 case "3":
85 System.out.println("输入省份");
86 String find = scanner.next();
87 String place=find.substring(0,3);
88 for (int i = 0; i <studentlist.size(); i++)
89 {
90 if(studentlist.get(i).getprovince().substring(1,4).equals(place))
91 System.out.println("老乡"+studentlist.get(i));
92 }
93 break;
94
95 case "4":
96 System.out.println("年龄：");
97 int yourage = scanner.nextInt();
98 int near=agenear(yourage);
99 int value=yourage-studentlist.get(near).getage();
100 System.out.println(""+studentlist.get(near));
101 break;
102 case "5":
103 isTrue = false;
104 System.out.println("退出程序!");
105 break;
106 default:
107 System.out.println("输入有误");
108
109 }
110 }
111 }
112 public static int agenear(int age) {
113 int j=0,min=53,value=0,k=0;
114 for (int i = 0; i < studentlist.size(); i++)
115 {
116 value=studentlist.get(i).getage()-age;
117 if(value<0) value=-value;
118 if (value<min)
119 {
120 min=value;
121 k=i;
122 }
123 }
124 return k;
125 }
126
127 } 1 public class Student implements Comparable<Student> {
2
3 private String name;
4 private String number ;
5 private String sex ;
6 private int age;
7 private String province;
8
9 public String getName() {
10 return name;
11 }
12 public void setName(String name) {
13 this.name = name;
14 }
15 public String getnumber() {
16 return number;
17 }
18 public void setnumber(String number) {
19 this.number = number;
20 }
21 public String getsex() {
22 return sex ;
23 }
24 public void setsex(String sex ) {
25 this.sex =sex ;
26 }
27 public int getage() {
28
29 return age;
30 }
31 public void setage(int age) {
32 // int a = Integer.parseInt(age);
33 this.age= age;
34 }
35
36 public String getprovince() {
37 return province;
38 }
39 public void setprovince(String province) {
40 this.province=province ;
41 }
42
43 public int compareTo(Student o) {
44 return this.name.compareTo(o.getName());
45 }
46
47 public String toString() {
48 return name+"\t"+sex+"\t"+age+"\t"+number+"\t"+province+"\n";
49 }
50 }
实验4：内部类语法验证实验
实验程序1：
l 编辑、调试运行教材246页-247页程序6-7，结合程序运行结果理解程序；
l 了解内部类的基本用法。
1 package innerClass;
2
3 import java.awt.*;
4 import java.awt.event.*;
5 import java.util.*;
6 import javax.swing.*;
7 import javax.swing.Timer;
8
9 /**
10 * This program demonstrates the use of inner classes.
11 * @version 1.11 2015-05-12
12 * @author Cay Horstmann
13 */
14 public class InnerClassTest
15 {
16 public static void main(String[] args)
17 {
18 TalkingClock clock = new TalkingClock(1000, true);
19 clock.start();
20
21 // keep program running until user selects "Ok"
22 JOptionPane.showMessageDialog(null, "Quit program?");
23 System.exit(0);
24 }
25 }
26
27 /**
28 * A clock that prints the time in regular intervals.
29 */
30 class TalkingClock
31 {
32 private int interval;
33 private boolean beep;
34
35 /**
36 * Constructs a talking clock
37 * @param interval the interval between messages (in milliseconds)
38 * @param beep true if the clock should beep
39 */
40 public TalkingClock(int interval, boolean beep)
41 {
42 this.interval = interval;
43 this.beep = beep;
44 }
45
46 /**
47 * Starts the clock.
48 */
49 public void start()
50 {
51 ActionListener listener = new TimePrinter();
52 Timer t = new Timer(interval, listener);
53 t.start();
54 }
55
56 public class TimePrinter implements ActionListener
57 {
58 public void actionPerformed(ActionEvent event)
59 {
60 System.out.println("At the tone, the time is " + new Date());
61 if (beep) Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
62 }
63 }
64 }
实验程序2：
l 编辑、调试运行教材254页程序6-8，结合程序运行结果理解程序；
l 了解匿名内部类的用法。
1 package anonymousInnerClass;
2
3 import java.awt.*;
4 import java.awt.event.*;
5 import java.util.*;
6 import javax.swing.*;
7 import javax.swing.Timer;
8
9 /**
10 * This program demonstrates anonymous inner classes.
11 * @version 1.11 2015-05-12
12 * @author Cay Horstmann
13 */
14 public class AnonymousInnerClassTest
15 {
16 public static void main(String[] args)
17 {
18 TalkingClock clock = new TalkingClock();
19 clock.start(1000, true);
20
21 // keep program running until user selects "Ok"
22 JOptionPane.showMessageDialog(null, "Quit program?");
23 System.exit(0);
24 }
25 }
26
27 /**
28 * A clock that prints the time in regular intervals.
29 */
30 class TalkingClock
31 {
32 /**
33 * Starts the clock.
34 * @param interval the interval between messages (in milliseconds)
35 * @param beep true if the clock should beep
36 */
37 public void start(int interval, boolean beep)
38 {
39 ActionListener listener = new ActionListener()
40 {
41 public void actionPerformed(ActionEvent event)
42 {
43 System.out.println("At the tone, the time is " + new Date());
44 if (beep) Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
45 }
46 };
47 Timer t = new Timer(interval, listener);
48 t.start();
49 }
50 }
实验程序3：
l 在elipse IDE中调试运行教材257页-258页程序6-9，结合程序运行结果理解程序；
l 了解静态内部类的用法。
1 package staticInnerClass;
2
3 /**
4 * This program demonstrates the use of static inner classes.
5 * @version 1.02 2015-05-12
6 * @author Cay Horstmann
7 */
8 public class StaticInnerClassTest
9 {
10 public static void main(String[] args)
11 {
12 double[] d = new double[20];
13 for (int i = 0; i < d.length; i++)
14 d[i] = 100 * Math.random();
15 ArrayAlg.Pair p = ArrayAlg.minmax(d);
16 System.out.println("min = " + p.getFirst());
17 System.out.println("max = " + p.getSecond());
18 }
19 }
20
21 class ArrayAlg
22 {
23 /**
24 * A pair of floating-point numbers
25 */
26 public static class Pair
27 {
28 private double first;
29 private double second;
30
31 /**
32 * Constructs a pair from two floating-point numbers
33 * @param f the first number
34 * @param s the second number
35 */
36 public Pair(double f, double s)
37 {
38 first = f;
39 second = s;
40 }
41
42 /**
43 * Returns the first number of the pair
44 * @return the first number
45 */
46 public double getFirst()
47 {
48 return first;
49 }
50
51 /**
52 * Returns the second number of the pair
53 * @return the second number
54 */
55 public double getSecond()
56 {
57 return second;
58 }
59 }
60
61 /**
62 * Computes both the minimum and the maximum of an array
63 * @param values an array of floating-point numbers
64 * @return a pair whose first element is the minimum and whose second element
65 * is the maximum
66 */
67 public static Pair minmax(double[] values)
68 {
69 double min = Double.POSITIVE_INFINITY;
70 double max = Double.NEGATIVE_INFINITY;
71 for (double v : values)
72 {
73 if (min > v) min = v;
74 if (max < v) max = v;
75 }
76 return new Pair(min, max);
77 }
78 }
实验总结：
通过第六章的学习，明白了继承与接口实现的区别，两者最大的区别就是，类只能继承一个父类，一个类可以实现多个借口，类通过使用关键字implements声明自己实现一个或多个类，如果一个非抽象类实现了某个借口，那么这个非抽象类必须重写该接口的所有方法。使用clone的方法，可以有别于直接复制，可以对复制的内容重新定义方法等，通过对示例代码的测试，对第六章内容有了进一步的理解。
来源：oschina
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