Java面向对象程序设计第2版第8章_几个重要的设计模式

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《Java设计模式大全》

Java语言是当今非常流行的编程语言，在Web开发、大数据处理、机器学习等领域都有广泛的应用。Java设计模式是Java开发中非常重要的一部分，它可以帮助开发者更好地组织和管理代码，提高代码的可重用性和可维护性。本文将为大家介绍Java设计模式的各种类型，以及如何在实际

开发中应用这些设计模式。

一、什么是设计模式

设计模式是指在软件设计过程中经过反复验证，被广泛应用并被认同的一种解决特定问题的方案。设计模式是对软件设计经验的总结和提炼，它可以指导开发者在特定情境下进行面向对象的软件设计和编程。

设计模式在软件开发中的作用是非常重要的，它可以提高软件的可扩展性、可维护性和可复用性，减少软件开发过程中的重复工作，同时还可以让开发者更好地进行沟通和协作。

二、Java设计模式的分类

Java设计模式按照其目的和形式可以分为以下三种类型。

1、创建型模式

创建型模式是一种用于创建对象的模式，它主要是处理对象的实例化、初始化和组合等问题。这种模式在需要对对象的具体实现进行隔离时非常有用，它可以让代码更加灵活和可维护。

常见的创建型模式有：简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式和原型模式。

2、结构型模式

结构型模式是一种用于描述对象之间组合方式的模式，它关注的是对象的组合和协作方式。结构型模式可以允许开发者通过某些方式，将对象组织起来以满足特定需求。

常见的结构型模式有：适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰器模式、外观模式、享元模式和代理模式。

3、行为型模式

行为型模式是一种用于描述对象之间消息传递和流程控制的模式，它关注

java程序设计使用教程(第2版)答案

第一章习题答案

一、简答题

1．Java语言有哪些特点？主要用于能够哪些方面的软件开发？

特点：（1）面向对象，（2）平台无关性，（3）分布式，（4）可靠性和安全性，（5）多线程，（6）简单性，（7）健壮性，（8）高性能，（9）灵活性。

适用范围：（1）所有面向对象的应用开发，包括面向对象的事件描述、处理、综合等。（2）计算过程的可视化、可操作化的软件的开发。（3）动态画面的设计，包括图形图象的调用。（4）交互操作的设计。（5）Internet 的系统管理功能模块的设计，包括 Web 页面的动态设计、管理和交互操作设计等。（6）Intranet上的软件开发（直接面向企业内部用户的软件）。（7）与各类数据库连接查询的 SQL 语句实现。（8）网络通信与移动通信，网络集成方面。

2．Java程序分为哪两类？各有什么特点？如何区分它们？

Java语言程序分为两类：应用程序Application和小程序Applet，它们是利用Java语言生成的可运行代码中最常用的两种，两者都必须在Java虚拟机上运行。

Application更象我们平常用VB，VC等编写的桌面程序，多以控制台（CONSOLE）方式运行，当然也很容易实现窗口应用。

Applet则需要嵌入Web页面中，在支持Java虚拟机的浏览器上运行。

区分办法：应用程序Application中一定包括一个主方法main，而小程序Applet没有这个方法。

3．简述Java程序的运行过程。

一个Java源的运行需要经过三个步骤：

（1）编辑源程序，产生.Java的源程序文件

面向对象23种设计模式

在面向对象的编程中，设计模式是一种解决问题的通用方案。设

计模式可以帮助开发人员在开发过程中减少代码的冗余和复杂性，并

提高代码的可维护性和可重用性。本文将介绍23种面向对象的设计模式。

1. 工厂方法模式

工厂方法模式是一种创建型设计模式，它定义了一个用于创建对

象的接口，但是让子类决定实例化哪个类。在工厂方法模式中，客户

端不需要知道具体的创建逻辑，只需要知道工厂类中定义的接口即可。

2. 抽象工厂模式

抽象工厂模式是一种创建型设计模式，它提供了一个接口，用于

创建相关或依赖对象的家族，而不需要指定它们的具体类。在抽象工

厂模式中，客户端不需要知道具体的创建逻辑，只需要知道工厂类中

定义的接口即可。

3. 单例模式

单例模式是一种创建型设计模式，它保证一个类只有一个实例，

并提供一个访问该实例的全局点。

4. 原型模式

原型模式是一种创建型设计模式，它允许复制或克隆一个现有的

对象，而不必知道其具体实现。

5. 建造者模式

建造者模式是一种创建型设计模式，它允许逐步创建复杂的对象，而不必知道其内部实现细节。

6. 适配器模式

适配器模式是一种结构型设计模式，它将一个或多个不兼容的类

或接口转换为客户端所需的接口。

7. 桥接模式

桥接模式是一种结构型设计模式，它将抽象部分与其实现部分分离开来，以便独立地进行修改。

8. 组合模式

组合模式是一种结构型设计模式，它将一组对象作为单个对象处理，以便客户端可以以相同的方式处理单个对象和组合对象。

9. 装饰器模式

装饰器模式是一种结构型设计模式，它允许向现有对象添加额外的功能，同时不改变其现有的结构。

Java面向对象程序设计(第2版)第18章

模式分类表目的创建型类
Factory Method Abstract Factory Builder Prototype Singleton
结构型
Adapter 类 Adapter 对象 Bridge Composite Decorator Facade Flyweight Proxy
行为型
3、效果优点：保证一个类仅有一个实例；提供对某个对象的全局访问点（在程序的任意地方，通过类的静态方法得到对象引用）。缺点：只考虑了对象创建的管理，没有考虑销毁的管理，另外也不支持对象序列化。
结构型模式
Adapter模式
1、问题：已经编码完成的系统需要同其他系统进行协作，替换现有系统的部分功能，但现有系统被替换功能的使用端代码不能更换，需要协作的系统调用接口也不能更换，从而造成协作困难。 2、解决方案
2、解决方案
3、效果。
优点：将命令发送者和接收者解耦，记录它们
之间的行为交互；有新的命令对象时，扩展抽象类Command具体子类，且Invoker不用进行任何改动就可和新的Receiver对象进行耦合；如果和 Composite模式结合，则可装配成为一个复合命令，可以与更多的接收者进行动态耦合。缺点：可能会产生数量较大的命令类。
Factory Method
1、问题：希望对不同类型的创建对象拥有共同的使用方式。

java面向对象程序设计第2版第4章_类与对象

class 类名 { 类体源自文库内容
}
整理课件
§4.2.1 类声明
◆类声明：class 类名
如：class People”和“class 动物”称作类声明；“People”和 “动物”分别是类名。
◆ 给类命名时，遵守下列编程风格（这不是语法要求的，但应当遵守）：
1．如果类名使用拉丁字母，那么名字的首字母使用大写字母，如。
2．变量的有效范围：成员变量在整个类内都有效，局部变量只在声明它
的方法内有效。方法参数在整个方法内有效，方法内的局部变量从声明它的位置之后开始有效。
3．实例变量与类变量：在声明成员变量时，用关键字static给予修饰的
称作类变量，否则称作实例变量（类变量也称为static变量，静态变量）。
4．成员变量的隐藏：如果局部变量的名字与成员变量的名字相同，则成
整理课件
§4.4 参数传值
§4.4.1 基本数据类型参数的传值
对于基本数据类型的参数，向该参数传递的值的级别不可以高于该参数的级别。
例4-4
整理课件
§4.4.2 引用类型参数的传值
当参数是引用类型时，“传值”传递的是变量中存放的“引用”，而不是变量所引用的实体。
例4-5
整理课件
§4.4.3 可变参数
我们在任何一个类中用类Tom 创建了一个对象后，该对象能访问自己的 public 变量和类中的 public方法（也可以通过类名来操作成员变量、方法）。

UML2面向对象分析与设计(第2版)

抽象（Abstraction）的过程就是揭示事物区别于其他事物的本质特征的过程，是一个分析和理解问题的过程，这个过程取决于使用者的目的，它应该包括使用者所感兴趣的那些职责问题，而忽略掉其他不相关的部分。
类（Class）就是这一系列对象的抽象描述，这些对象共享相同的属性、操作、关系和语义封装（Encapsulation）是指对象对其访问者隐藏具体的实现，它是软件模块化思想的体现。多态（Polymorphism）是在同一外表（接口）下表现出多种行为的能力，它是对象技术的根本特征，是将对象技术称为面向对象的原因所在。因此在面向对象的思维方法中，我们并不是**算法本身，而需要**为了完成这个算法，需要什么样的“人” 和“物”（即对象），再定义“人”和“物”之间的关系，从而明确两者是如何“打交道”（即交互）的。分解（Decomposition）是指将单个大规模复杂系统划分为多个不同的小构件。
作者介绍
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这是《UML2面向对象分析与设计（第2版）》的读书笔记模板，暂无该书作者的介绍。
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目录分析
组织结构
本书目标
致谢
1.1从素数问题看面向对象
1.2面向对象技术基础
1.3对象和类
1.4面向对象技术的相关原则
1.5建立面向对象思维
1.6练习题
2.1可视化建模基础 2.2统一建模语言

java 面向对象的常用设计模式

java 面向对象的常用设计模式有：

1、观察者模式

观察者模式又称为发布-订阅模式，定义了对象之间一对多依赖关系，当目标对象(被观察者)的状态发生改变时，它的所有依赖者(观察者)都会收到通知。

2、抽象工厂模式

抽象工厂模式主要用于创建相关对象的家族。当一个产品族中需要被设计在一起工作时，通过抽象工厂模式，能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象；并且通过隔离具体类的生成，使得客户端不需要明确指定具体生成类；所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的公共接口，因此只需要改变具体工厂的实例，就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。

3、单例设计模式

单例设计模式可以确保系统中某个类只有一个实例，该类自行实例化并向整个系统提供这个实例的公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例。

4、策略模式

将类中经常改变或者可能改变的部分提取为作为一个抽象策略接口类，然后在类中包含这个对象的实例，这样类实例在运行时就可以随意调用实现了这个接口的类的行为。比如定义一系列的算法，把每一个算法封装起来，并且使它们可相互替换，使得算法可独立于使用它的客户而变化，这就是策略模式。

5、适配器模式

适配器模式主要用于将一个类或者接口转化成客户端希望的格式，使得原本不兼容的类可以在一起工作，将目标类和适配者类解耦；同时也符合“开闭原则”，可以在不修改原代码的基础上增加新的适配器类；将具体的实现封装在适配者类中，对于客户端类来说是透明的，而且提高了适配者的复用性，但是缺点在于更换适配器的实现过程比较复杂。

第8章设计模式及其应用

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但OOPL并非面向对象的全部

OOPL没有回答面向对象的根本性问题——我们为什么要使用面向对象？我们应该怎样使用三大机制来实现“好的面向对象”？我们应该遵循什么样的面向对象原则？任何一个严肃的面向对象程序员，都需要系统地学习面向对象的知识，单纯从编程语言上获得的面向对象知识，不能够胜任面向对象设计与开发。
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里氏代换原则
里氏代换原则分析
里氏代换原则由2008年图灵奖得主、美国第一位计算机
科学女博士、麻省理工学院Barbara Liskov教授和卡内
基-梅隆大学Jeannette Wing教授于1994年提出。
芭芭拉· 利斯科夫（Barbara Liskov），美国计算机科学家，2008年图灵奖（计算机领域的诺贝尔奖）得主，2004年约翰· 冯诺依曼奖得主。美国工程院院士，美国艺术与科学院院士，美国计算机协会会士。现任麻省理工学院电子电气与计算机科学系教授。她是美国第一个计算机科学女博士，第二位获得图灵奖的女科学家。
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里氏代换原则
里氏代换原则分析
喜欢动物喜欢猫因为猫是动物
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里氏代换原则
里氏代换原则实例
实例说明
某系统需要实现对重要数据（如用户密码）的加密处
理，在数据操作类(DataOperator)中需要调用加密类中定义的加密算法，系统提供了两个不同的加密类， CipherA和CipherB，它们实现不同的加密方法，在 DataOperator中可以选择其中的一个实现加密操作。如图所示：

Java中常用的设计模式23种JAVA设计模式项目实战教程java数据结构算法

Java中常⽤的设计模式23种JAVA设计模式项⽬实战教程java数据结构算法

Java中常⽤的设计模式 23种JAVA设计模式项⽬实战教程java数据结构算法58套Java⾼级架构师视频教程，微服务，⾼并发，分布式，⾼可⽤，⾼性能，集群架构，设计模式，数据结构，中间件，并发编程，虚拟机，⾼可扩展，服务器，数据库，性能调优，负载均衡，安全架构，全⽂检索，权限管理Spring Boot，Spring Cloud⼤型分布式综合电商项⽬实战等视频教程

JAVA⾼级架构师技术包含：JAVA架构设计，系统架构，缓存架构，分布式架构，安全架构，微服务，⾼并发，⾼可⽤，⾼可扩展，⾼性能，集群搭建，设计模式，数据结构，中间件，并发编程，JVM虚拟机，性能调优，负载均衡，单点登录，⽇志分析，全⽂检索，任务调度，权限管理，⼯作流，⽹络编程，脚本编程，分布式事务，分库分表，团队协作，持续集成，⾃动化部署，服务器，数据库，图形数据库，项⽬实战，SSM框架，SpringBoot，SpringCloud，Maven，Mybatis，Docker，K8S，Devops

，Jenkins，Elasticsearch，Nginx，Tomcat，RabbitMQ，RocketMQ，ActiveMQ，Kafka，Dubbo，Solr，SSO，CAS，OA，Ehcache，Memcached，Activiti，Quartz，Shiro ，Git，Netty ，NIO，Linux，Shell，IDEA，Spring，Springmvc，SpringSecurity，SpringData

Python-第八章面向对象编程

• 管理的数据类型无法满足需要。当前的软件应用领域已从传统的科学计
算和事务处理扩展到了其它的很多方面，如人工智能、计算机辅助设计和辅助制造等，所需处理的数据也已从简单的数字和字符串发展为记录在各种介质上并且有多种格式的多媒体数据，如数字、正文、图形、声音和影像等。数据量和数据类型的空前激增导致了许多程序的规模和复杂性均接近或达到了用结构化程序设计方法无法管理的程度。
③ 向此对象发送一条消息——获取投射体的高度。反复进行此步骤，直到投射体高度为零（即已落地）；
④ 再向此对象发送一条消息——显示出投射距离。
2020/3/16
20
投射体类定义：
2020/3/16
21
引入对象，程序模块化：
2020/3/16
22
程序执行：
• 选手1技术强 • 铅球的出手角度41度 • 出手速度14米/秒 • 初始高度1.8米 • 仿真间隔0.3秒 • 铅球最远飞行距离22.2.米
• 可重用性差。只能以函数的方式实现代码重用，效率低，是手工作坊式的
编程模式。作为软件公司，都希望设计的程序具有可重用性，即能否建立一些具有已知特性的部件，应用程序通过部件组装即可得到一个新的系统。
2020/3/16
8
例8-1：铅球飞行计算问题（使用面向过程方法）
• 功能要求：在给定不同的投掷角度和初始速度下，求解计算铅球的飞行距离。

面向对象程序设计教案完整版

。
02
提高可维护性和可扩展性
多态性使得程序更加灵活，易于维护和扩展。当需要添加新的功能时，
只需要添加新的子类并实现相应的方法即可。
03
实现接口和抽象类的多态性
通过实现接口或继承抽象类，可以定义一组规范的方法，并由不同的子
类实现具体的业务逻辑。这使得程序更加模块化、可重用和易于维护。
06
异常处理机制与文件操作
安全性
多线程支持
Java提供了丰富的安全特性，包括访问控制、加密、代码签名等，确保应用程序的安全性。
Java内置对多线程的支持，可以方便地编写并发程序，提高程序执行效率。
基本数据类型及运算符
基本数据类型
Java提供了8种基本数据类型，包括整型（byte、short、int、long）、浮点型（float、double）、字符型（ char）和布尔型（boolean）。
多态性体现和应用场景
方法重载
在同一个类中，可以定义多个名称相同但参数列表不同的方法，实现不同的功能。
方法重写
在子类中重写父类的方法，实现自己的业务逻辑。
多态性体现和应用场景
• 对象的多态性：通过父类类型的引用指向子类的对象，并调用该对象的方法。
多态性体现和应用场景
01
简化代码
通过使用多态性，可以编写更加简洁、易读的代码，减少重复的代码量

(完整版)面向对象程序设计教案(2024)

面向对象程序设计的基本概念
编程语言的语法和特性
包括对象、类、封装、继承、多态等核心概念的讲解和实践。
详细介绍了Java等面向对象编程语言的语法、数据类型、控制流等基础知识。
面向对象的设计原则
常用设计模式和架构
讲解了单一职责原则、开放封闭原则、里氏替换原则等面向对象设计的基本原则。
2024/1/30
应用场景
日志记录器、数据库连接、图形界面中的按钮和文本框等。
21
观察者模式
优点
目标和观察者之间的抽象耦合最小；支持广播通信。
2024/1/30
缺点
如果一个观察者对象有很多直接和间接的依赖，那么通知所有观察者会花费很多时间；如果在观察者和观察目标之间有循环依赖的话，观察目标会触发它们之间进行循环调用，可能导致系统崩溃。
9
访问控制修饰符
访问控制修饰符的作用
private修饰符
protected修饰符
public修饰符
访问控制修饰符用于限制类、属性、方法的访问权限，确保数据的安全性和代码的合理性。常见的访问控制修饰符有 private、protected、public 等。
2024/1/30
private修饰符表示被修饰的属性或方法只能在当前类中访问，其他类无法直接访问。
应用场景
GUI系统、订阅-发布系统、事件多级触发场景等。

软件设计模式(Java版)

• 外观(Facade)模式：为多个复杂的子系统提供一个一致的接口，使这些子系统更加容易被访问。
软件设计模式（Java版）、
1.1 软件设计模式概述(续)
• 1.1.4 GoF的23种设计模式简介（续） 3.GoF的23种设计模式的功能（续）
• 享元(Flyweight)模式：运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用。
软件设计模式（Java版）、
1.1 软件设计模式概述(续)
• 1.1.4 GoF的23种设计模式简介（续） 1.根据作用范围来分 ⑴ 类模式：用于处理类与子类之间的继承关系，这些关系是静态的。 ⑵ 对象模式：用于处理对象之间的组合或聚合关系，具动态性。
软件设计模式（Java版）、
1.1 软件设计模式概述(续)
• 1.2.3 类之间的关系 1.依赖（Dependency）关系依赖关系是一种使用关系，它是对象之间耦合度最弱的一种关联方式。在代码中，某个类的方法通过局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用来访问另一个类（被依赖类）中的某些方法来完成一些职责。
软件设计模式（Java版）、
1.2 UML中的类图（续）
• 组合(Composite)模式：将对象组合成树状层次结构，使用户对单个对象和组合对象具有一致的访问性。 • 模板方法（Template Method）模式：定义一个操作中的算法骨架，而将算法的一些步骤延迟到子类中，使得子类可以不改变该算法结构的情况下重定义该算法的某些特定步骤。

Java IO库的两个设计模式

Java I/O库的两个设计模式： Java的I/O库总体设计是符合装饰者模式（Decorator）跟适配器模式（Adapter）的。如前所述，这个库中处理流的类叫做流类。引子里所谈到的 FileInputStream，FileOutputStream，DataInputStream及DataOutputStream都是流处理器的例子。１　装饰者模式：在由 InputStream，OutputStream，Reader和Writer代表的等级结构内部，有一些流处理器可以对另一些流处理器起到装饰作用，形成新的，具有改善了的功能的流处理器。装饰者模式是Java I/O库的整体设计模式。这样的一个原则是符合装饰者模式的。２　适配器模式：在由InputStream，OutputStream，Reader和Writer代表的等级结构内部，有一些流处理器是对其它类型的流源的适配。这就是适配器模式的应用。适配器模式应用到了原始流处理器的设计上面，构成了I/O库所有流处理器的起点。 JDK为程序员提供了大量的类库，而为了保持类库的可重用性，可扩展性和灵活性，其中使用到了大量的设计模式，本文将介绍JDK的I/O包中使用到的Decorator模式，并运用此模式，实现一个新的输出流类。 Decorator模式简介 Decorator模式又名包装器（Wrapper），它的主要用途在于给一个对象动态的添加一些额外的职责。与生成子类相比，它更具有灵活性。有时候，我们需要为一个对象而不是整个类添加一些新的功能，比如，给一个文本区添加一个滚动条的功能。我们可以使用继承机制来实现这一功能，但是这种方法不够灵活，我们无法控制文本区加滚动条的方式和时机。而且当文本区需要添加更多的功能时，比如边框等，需要创建新的类，而当需要组合使用这些功能时无疑将会引起类的爆炸。我们可以使用一种更为灵活的方法，就是把文本区嵌入到滚动条中。而这个滚动条的类就相当于对文本区的一个装饰。这个装饰（滚动条）必须与被装饰的组件（文本区）继承自同一个接口，这样，用户就不必关心装饰的实现，因为这对他们来说是透明的。装饰会将用户的请求转发给相应的组件（即调用相关的方法），并可能在转发的前后做一些额外的动作（如添加滚动条）。通过这种方法，我们可以根据组合对文本区嵌套不同的装饰，从而添加任意多的功能。这种动态的对对象添加功能的方法不会引起类的爆炸，也具有了更多的灵活性。以上的方法就是Decorator模式，它通过给对象添加装饰来动态的添加新的功能。 Component为组件和装饰的公共父类，它定义了子类必须实现的方法。 ConcreteComponent是一个具体的组件类，可以通过给它添加装饰来增加新的

java面向对象程序设计第五章

《Java面向对象程序设计第五章：深入探讨面向对象编程》

在 Java 编程语言中，面向对象程序设计是一种重要的编程范式，它将现实世界中的问题建模为对象，并通过定义对象之间的关系和交互来解决问题。第五章是深入学习 Java 面向对象程序设计的重要阶段，本文将围绕第五章的内容展开深入探讨，帮助读者更好地理解面向对象编程的核心概念和技术。

1. 对象和类

第五章主要介绍了对象和类的概念，对象是具体的实体，类则是对象的模板，定义了对象的属性和行为。在 Java 中，类是面向对象程序设计的基本单元，通过定义类可以创建对象，并对对象进行操作。对象和类是面向对象程序设计的核心，理解对象和类的概念对于掌握面向对象编程至关重要。

2. 继承和多态

继承是面向对象程序设计中的重要特性，它允许一个类继承另一个类的属性和行为，并可以扩展和修改这些属性和行为。多态则是面向对象编程的另一个重要概念，它允许不同的对象对同一消息做出不同的响应，提高了代码的灵活性和复用性。第五章详细介绍了继承和多态的原理和用法，帮助读者更好地理解和应用这些特性。

3. 封装和抽象

封装和抽象是面向对象程序设计的两大基本原则，它们分别强调了信

息隐藏和接口分离的重要性。封装通过将数据和行为封装在类的内部，隐藏了对象的实现细节，提高了代码的安全性和可维护性。抽象则通

过接口和抽象类，定义了对象的行为和属性，帮助程序员更好地理解

和使用对象。第五章对封装和抽象进行了详细讲解，读者可以从中学

习到如何正确地应用封装和抽象。

面向对象程序设计是一种强大的编程范式，它提供了丰富的工具和技

Java2教程ppt第八章

Java 2 实用教程
Java 2: A Beginner’s Guide
甘朝华
第八章包和接口
※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ 是用包理解包如何影响访问应用protected protected访问指示符应用protected访问指示符导入包了解Java Java的标准包了解Java的标准包理解接口的基础知识实现接口应用接口引用了解接口变量扩展接口
8.10 接口能够扩展通过使用关键字extends，通过使用关键字 extends，一个接口可以继承另一个 extends 接口。接口。扩展接口的语法与继承类的语法一样。扩展接口的语法与继承类的语法一样。当一个类实现继承了其他接口的接口时，它必须为在当一个类实现继承了其他接口的接口时，接口继承链中定义的全部方法提供实现方式。接口继承链中定义的全部方法提供实现方式。
8.6 接口一般形式：一般形式： access interface name { retmethod-name1 paramret-type method-name1( param-list ); retmethod-name2 paramret-type method-name2( param-list ); var1 value; type var1 = value; var2 value; type var2 = value; //… // retmethodparamret-type method-nameN( param-list ); value; type varN = value; }