接口

接口

接口,英文称作 interface,在软件工程中,接口泛指供别人调用的方法或者函数。从这里,我们可以体会到 Java 语言设计者的初衷,它是对行为的抽象。在 Java 中,定一个接口的形式如下:

[public] interface InterfaceName {
}

接口中可以含有 变量和方法。但是要注意,接口中的变量会被隐式地指定为 public static final 变量(并且只能是 public static final 变量,用 private 修饰会报编译错误),而方法会被隐式地指定为 public abstract 方法且只能是 public abstract 方法(用其他关键字,比如 private、protected、static、final 等修饰会报编译错误),并且接口中所有的方法不能有具体的实现,也就是说,接口中的方法必须都是抽象方法。从这里可以隐约看出接口和抽象类的区别,接口是一种极度抽象的类型,它比抽象类更加"抽象",并且一般情况下不在接口中定义变量。

在 Java 中,你只能继承一个类,但可以实现多个接口。所以一旦你继承了一个类,你就失去了继承其他类的机会了。接口通常被用来表示附属描述或行为如:Runnable、Clonable、Serializable 等等,因此当你使用抽象类来表示行为时,你的类就不能同时是 Runnable 和 Clonable(译者注:这里的意思是指如果把 Runnable 等实现为抽象类的情况),因为在 Java 中你不能继承两个类,但当你使用接口时,你的类就可以同时拥有多个不同的行为。

接口使用

接口的声明语法格式如下:

[可见度] interface 接口名称 [extends 其他的接口名] {
        // 声明变量
        // 抽象方法
}

Interface 关键字用来声明一个接口。下面是接口声明的一个简单例子。

/* 文件名 : NameOfInterface.java */
import java.lang.*;
//引入包

public interface NameOfInterface
{
   //任何类型 final, static 字段
   //抽象方法
}

接口有以下特性:

  • 接口是隐式抽象的,当声明一个接口的时候,不必使用 abstract 关键字。
  • 接口中每一个方法也是隐式抽象的,声明时同样不需要 abstract 关键字。
  • 接口中的方法都是公有的。

在 JDK1.8,允许我们给接口添加两种非抽象的方法实现:

  • 默认方法,添加 default 修饰即可;
  • 静态方法,使用 static 修饰;
interface Test{
    //这个是默认方法
    default String get(String aa){
        System.out.println("我是jdk1.8默认实现方法...");
        return "";
    }
    //这个是静态方法
    static void staticmethod(){
        System.out.println("我是静态方法");
    }
}

调用得话,静态方法只能通过接口名调用,不可以通过实现类的类名或者实现类的对象调用,default 方法只能通过接口实现类的对象来调用。

接口的实现

要让一个类遵循某组特地的接口需要使用 implements 关键字,具体格式如下:

class ClassName implements Interface1,Interface2,[....]{
}

可以看出,允许一个类遵循多个特定的接口。如果一个非抽象类遵循了某个接口,就必须实现该接口中的所有方法。对于遵循某个接口的抽象类,可以不实现该接口中的抽象方法。

/* 文件名 : Animal.java */
interface Animal {
   public void eat();
   public void travel();
}

/* 文件名 : MammalInt.java */
public class MammalInt implements Animal{

   public void eat(){
      System.out.println("Mammal eats");
   }

   public void travel(){
      System.out.println("Mammal travels");
   }

   public int noOfLegs(){
      return 0;
   }

   public static void main(String args[]){
      MammalInt m = new MammalInt();
      m.eat();
      m.travel();
   }
}

重写接口中声明的方法时,需要注意以下规则:

  • 类在实现接口的方法时,不能抛出强制性异常,只能在接口中,或者继承接口的抽象类中抛出该强制性异常。
  • 类在重写方法时要保持一致的方法名,并且应该保持相同或者相兼容的返回值类型。
  • 如果实现接口的类是抽象类,那么就没必要实现该接口的方法。

在实现接口的时候,也要注意一些规则:

  • 一个类可以同时实现多个接口。
  • 一个类只能继承一个类,但是能实现多个接口。
  • 一个接口能继承另一个接口,这和类之间的继承比较相似。

接口的继承

一个接口能继承另一个接口,和类之间的继承方式比较相似。接口的继承使用 extends 关键字,子接口继承父接口的方法。下面的 Sports 接口被 Hockey 和 Football 接口继承:

// 文件名: Sports.java
public interface Sports
{
   public void setHomeTeam(String name);
   public void setVisitingTeam(String name);
}

// 文件名: Football.java
public interface Football extends Sports
{
   public void homeTeamScored(int points);
   public void visitingTeamScored(int points);
   public void endOfQuarter(int quarter);
}

// 文件名: Hockey.java
public interface Hockey extends Sports
{
   public void homeGoalScored();
   public void visitingGoalScored();
   public void endOfPeriod(int period);
   public void overtimePeriod(int ot);
}

Hockey 接口自己声明了四个方法,从 Sports 接口继承了两个方法,这样,实现 Hockey 接口的类需要实现六个方法。相似的,实现 Football 接口的类需要实现五个方法,其中两个来自于 Sports 接口。在 Java 中,类的多继承是不合法,但接口允许多继承。在接口的多继承中 extends 关键字只需要使用一次,在其后跟着继承接口。如下所示:

public interface Hockey extends Sports, Event

以上的程序片段是合法定义的子接口,与类不同的是,接口允许多继承,而 Sports 及 Event 可能定义或是继承相同的方法

标记接口

最常用的继承接口是没有包含任何方法的接口。标记接口是没有任何方法和属性的接口.它仅仅表明它的类属于一个特定的类型,供其他代码来测试允许做一些事情。标记接口作用:简单形象的说就是给某个对象打个标(盖个戳),使对象拥有某个或某些特权。

例如:java.awt.event 包中的 MouseListener 接口继承的 java.util.EventListener 接口定义如下:

package java.util;
public interface EventListener{}

没有任何方法的接口被称为标记接口。标记接口主要用于以下两种目的:

  • 建立一个公共的父接口:正如 EventListener 接口,这是由几十个其他接口扩展的 Java API,你可以使用一个标记接口来建立一组接口的父接口。例如:当一个接口继承了 EventListener 接口,Java 虚拟机(JVM)就知道该接口将要被用于一个事件的代理方案。

  • 向一个类添加数据类型:这种情况是标记接口最初的目的,实现标记接口的类不需要定义任何接口方法(因为标记接口根本就没有方法),但是该类通过多态性变成一个接口类型。if(obj instanceof Cloneable) {………}

一些容器例如 Ejb 容器,servlet 容器或运行时环境依赖标记接口识别类是否需要进行某种处理,比如 serialialbe 接口标记类需要进行序列化操作。

  • java.io.Serializable:未实现此接口的类将无法使其任何状态序列化或反序列化。为保证 serialVersionUID 值跨不同 java 编译器实现的一致性,序列化类必须声明一个明确的 serialVersionUID 值。

  • java.lang.Cloneable:表明 Object.clone() 方法可以合法地对该类实例进行按字段复制.实现此接口的类应该使用公共方法重写 Object.clone(它是受保护的)。如果在没有实现 Cloneable 接口的实例上调用 Object 的 clone 方法,则会导致抛出 CloneNotSupportedException 异常。

  • java.util.RandomAccess:用来表明其支持快速(通常是固定时间)随机访问。此接口的主要目的是允许一般的算法更改其行为,从而在将其应用到随机或连续访问列表时能提供良好的性能。

  • java.rmi.Remote:Remote 接口用于标识其方法可以从非本地虚拟机上调用的接口。任何远程对象都必须直接或间接实现此接口。只有在“远程接口”(扩展 java.rmi.Remote 的接口)中指定的这些方法才可远程使用。

抽象类与接口对比

抽象类和接口在语法层面上的区别如下:

1)抽象类可以提供成员方法的实现细节,而接口中只能存在 public abstract 方法; 2)抽象类中的成员变量可以是各种类型的,而接口中的成员变量只能是 public static final 类型的; 3)接口中不能含有静态代码块以及静态方法,而抽象类可以有静态代码块和静态方法; 4)一个类只能继承一个抽象类,而一个类却可以实现多个接口。

抽象类是对一种事物的抽象,即对类抽象,而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类整体进行抽象,包括属性、行为,但是接口却是对类局部(行为)进行抽象。举个简单的例子,飞机和鸟是不同类的事物,但是它们都有一个共性,就是都会飞。那么在设计的时候,可以将飞机设计为一个类 Airplane,将鸟设计为一个类 Bird,但是不能将 飞行 这个特性也设计为类,因此它只是一个行为特性,并不是对一类事物的抽象描述。此时可以将 飞行 设计为一个接口 Fly,包含方法 fly(),然后 Airplane 和 Bird 分别根据自己的需要实现 Fly 这个接口。然后至于有不同种类的飞机,比如战斗机、民用飞机等直接继承 Airplane 即可,对于鸟也是类似的,不同种类的鸟直接继承 Bird 类即可。从这里可以看出,继承是一个 “是不是"的关系,而 接口 实现则是 “有没有"的关系。如果一个类继承了某个抽象类,则子类必定是抽象类的种类,而接口实现则是有没有、具备不具备的关系,比如鸟是否能飞(或者是否具备飞行这个特点),能飞行则可以实现这个接口,不能飞行就不实现这个接口。

设计层面不同,抽象类作为很多子类的父类,它是一种模板式设计。而接口是一种行为规范,它是一种辐射式设计。什么是模板式设计?最简单例子,大家都用过 ppt 里面的模板,如果用模板 A 设计了 ppt B 和 ppt C,ppt B 和 ppt C 公共的部分就是模板 A 了,如果它们的公共部分需要改动,则只需要改动模板 A 就可以了,不需要重新对 ppt B 和 ppt C 进行改动。而辐射式设计,比如某个电梯都装了某种报警器,一旦要更新报警器,就必须全部更新。也就是说对于抽象类,如果需要添加新的方法,可以直接在抽象类中添加具体的实现,子类可以不进行变更;而对于接口则不行,如果接口进行了变更,则所有实现这个接口的类都必须进行相应的改动。

门和警报的例子:门都有 open() 和 close() 两个动作,此时我们可以定义通过抽象类和接口来定义这个抽象概念:

abstract class Door {
    public abstract void open();
    public abstract void close();
}

或者:

interface Door {
    public abstract void open();
    public abstract void close();
}

但是现在如果我们需要门具有报警 的功能,那么该如何实现?下面提供两种思路:

1)将这三个功能都放在抽象类里面,但是这样一来所有继承于这个抽象类的子类都具备了报警功能,但是有的门并不一定具备报警功能;

2)将这三个功能都放在接口里面,需要用到报警功能的类就需要实现这个接口中的 open() 和 close(),也许这个类根本就不具备 open() 和 close() 这两个功能,比如火灾报警器。

从这里可以看出,Door 的 open()、close() 和 alarm() 根本就属于两个不同范畴内的行为,open() 和 close() 属于门本身固有的行为特性,而 alarm() 属于延伸的附加行为。因此最好的解决办法是单独将报警设计为一个接口,包含 alarm() 行为,Door 设计为单独的一个抽象类,包含 open 和 close 两种行为。再设计一个报警门继承 Door 类和实现 Alarm 接口。

interface Alram {
    void alarm();
}

abstract class Door {
    void open();
    void close();
}

class AlarmDoor extends Door implements Alarm {
    void oepn() {
      //....
    }
    void close() {
      //....
    }
    void alarm() {
      //....
    }
}
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