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Java接口(interface)的概念及使用

发表于 2018-6-13 13:14:48
在抽象类中,可以包含一个或多个抽象方法;但在接口(interface)中,所有的方法必须都是抽象的,不能有方法体,它比抽象类更加“抽象”。

接口使用 interface 关键字来声明,可以看做是一种特殊的抽象类,可以指定一个类必须做什么,而不是规定它如何去做。

现实中也有很多接口的实例,比如说串口电脑硬盘,Serial ATA委员会指定了Serial ATA 2.0规范,这种规范就是接口。Serial ATA委员会不负责生产硬盘,只是指定通用的规范。

希捷、日立、三星等生产厂家会按照规范生产符合接口的硬盘,这些硬盘就可以实现通用化,如果正在用一块160G日立的串口硬盘,现在要升级了,可以购买一块320G的希捷串口硬盘,安装上去就可以继续使用了。

下面的代码可以模拟Serial ATA委员会定义以下串口硬盘接口:
1. //串行硬盘接口
2. public interface SataHdd{
3.     //连接线的数量
4.     public static final int CONNECT_LINE=4;
5.     //写数据
6.     public void writeData(String data);
7.     //读数据
8.     public String readData();
9. }
注意:接口中声明的成员变量默认都是 public static final 的,必须显示的初始化。因而在常量声明时可以省略这些修饰符。

接口是若干常量和抽象方法的集合,目前看来和抽象类差不多。确实如此,接口本就是从抽象类中演化而来的,因而除特别规定,接口享有和类同样的“待遇”。比如,源程序中可以定义多个类或接口,但最多只能有一个public 的类或接口,如果有则源文件必须取和public的类和接口相同的名字。和类的继承格式一样,接口之间也可以继承,子接口可以继承父接口中的常量和抽象方法并添加新的抽象方法等。

但接口有其自身的一些特性,归纳如下。

1) 接口中只能定义抽象方法,这些方法默认为 public abstract 的,因而在声明方法时可以省略这些修饰符。试图在接口中定义实例变量、非抽象的实例方法及静态方法,都是非法的。例如:
1. public interface SataHdd{
2.     //连接线的数量
3.     public int connectLine; //编译出错,connectLine被看做静态常量,必须显式初始化
4.     //写数据
5.     protected void writeData(String data); //编译出错,必须是public类型
6.     //读数据
7.     public static String readData(){ //编译出错,接口中不能包含静态方法
8.         return "数据"; //编译出错,接口中只能包含抽象方法,
9.     }
10. }

3) 接口中没有构造方法,不能被实例化。

4) 一个接口不实现另一个接口,但可以继承多个其他接口。接口的多继承特点弥补了类的单继承。例如:
1. //串行硬盘接口
2. public interface SataHdd extends A,B{
3.     // 连接线的数量
4.     public static final int CONNECT_LINE = 4;
5.     // 写数据
6.     public void writeData(String data);
7.     // 读数据
8.     public String readData();
9. }
10. interface A{
11.     public void a();
12. }
13. interface B{
14.     public void b();
15. }
为什么使用接口
大型项目开发中,可能需要从继承链的中间插入一个类,让它的子类具备某些功能而不影响它们的父类。例如 A -> B -> C -> D -> E,A 是祖先类,如果需要为C、D、E类添加某些通用的功能,最简单的方法是让C类再继承另外一个类。但是问题来了,Java 是一种单继承的语言,不能再让C继承另外一个父类了,只到移动到继承链的最顶端,让A再继承一个父类。这样一来,对C、D、E类的修改,影响到了整个继承链,不具备可插入性的设计。

接口是可插入性的保证。在一个继承链中的任何一个类都可以实现一个接口,这个接口会影响到此类的所有子类,但不会影响到此类的任何父类。此类将不得不实现这个接口所规定的方法,而子类可以从此类自动继承这些方法,这时候,这些子类具有了可插入性。

我们关心的不是哪一个具体的类,而是这个类是否实现了我们需要的接口。

接口提供了关联以及方法调用上的可插入性,软件系统的规模越大,生命周期越长,接口使得软件系统的灵活性和可扩展性,可插入性方面得到保证。

接口在面向对象的 Java 程序设计中占有举足轻重的地位。事实上在设计阶段最重要的任务之一就是设计出各部分的接口,然后通过接口的组合,形成程序的基本框架结构。
接口的使用
接口的使用与类的使用有些不同。在需要使用类的地方,会直接使用new关键字来构建一个类的实例,但接口不可以这样使用,因为接口不能直接使用 new 关键字来构建实例。

接口必须通过类来实现(implements)它的抽象方法,然后再实例化类。类实现接口的关键字为implements。

如果一个类不能实现该接口的所有抽象方法,那么这个类必须被定义为抽象方法。

不允许创建接口的实例,但允许定义接口类型的引用变量,该变量指向了实现接口的类的实例。

一个类只能继承一个父类,但却可以实现多个接口。

实现接口的格式如下:
修饰符 class 类名 extends 父类 implements 多个接口 {
    实现方法
}

请看下面的例子:
1. import static java.lang.System.*;
2.
3. public class Demo{
4.   public static void main(String[] args) {
5.       SataHdd sh1=new SeagateHdd(); //初始化希捷硬盘
6.       SataHdd sh2=new SamsungHdd(); //初始化三星硬盘
7.   }
8. }
9.
10. //串行硬盘接口
11. interface SataHdd{
12.     //连接线的数量
13.     public static final int CONNECT_LINE=4;
14.     //写数据
15.     public void writeData(String data);
16.     //读数据
17.     public String readData();
18. }
19.
20. // 维修硬盘接口
21. interface fixHdd{
22.     // 维修地址
23.     String address = "北京市海淀区";
24.     // 开始维修
25.     boolean doFix();
26. }
27.
28. //希捷硬盘
29. class SeagateHdd implements SataHdd, fixHdd{
30.     //希捷硬盘读取数据
31.     public String readData(){
32.         return "数据";
33.     }
34.     //希捷硬盘写入数据
35.     public void writeData(String data) {
36.         out.println("写入成功");
37.     }
38.     // 维修希捷硬盘
39.     public boolean doFix(){
40.         return true;
41.     }
42. }
43. //三星硬盘
44. class SamsungHdd implements SataHdd{
45.     //三星硬盘读取数据
46.     public String readData(){
47.         return "数据";
48.     }
49.     //三星硬盘写入数据
50.     public void writeData(String data){
51.         out.println("写入成功");
52.     }
53. }
54. //某劣质硬盘,不能写数据
55. abstract class XXHdd implements SataHdd{
56.     //硬盘读取数据
57.     public String readData() {
58.         return "数据";
59.     }
60. }
接口作为类型使用
接口作为引用类型来使用,任何实现该接口的类的实例都可以存储在该接口类型的变量中,通过这些变量可以访问类中所实现的接口中的方法,Java 运行时系统会动态地确定应该使用哪个类中的方法,实际上是调用相应的实现类的方法。

示例如下:
1. public class Demo{
2.     public void test1(A a) {
3.         a.doSth();
4.     }
5.     public static void main(String[] args) {
6.         Demo d = new Demo();
7.         A a = new B();
8.         d.test1(a);
9.     }
10. }
11. interface A {
12.     public int doSth();
13. }
14. class B implements A {
15.     public int doSth() {
16.         System.out.println("now in B");
17.         return 123;
18.     }
19. }
运行结果:
now in B

大家看到接口可以作为一个类型来使用,把接口作为方法的参数和返回类型。
参考资料:http://www.makeru.com.cn/
java学习交流群:587131012



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