如何理解Java編程接口

本篇內(nèi)容介紹了“如何理解Java編程接口”的有關(guān)知識，在實(shí)際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

目錄

• 一、抽象類和抽象方法

• 二、接口

• 三、Java中的多重繼承

• 四、通過繼承來擴(kuò)展接口

• 1、組合接口時的名字沖突

• 五、適配接口

• 六、接口中的域

• 七、嵌套接口

• 1.類中的接口

• 2.接口中的接口

• 八、接口與工廠

一、抽象類和抽象方法

抽象：從具體事物抽出、概括出它們共同的方面、本質(zhì)屬性與關(guān)系等，而將個別的、非本質(zhì)的方面、屬性與關(guān)系舍棄，這種思維過程，稱為抽象。

這句話概括了抽象的概念，而在Java中，你可以只給出方法的定義不去實(shí)現(xiàn)方法的具體事物，由子類去根據(jù)具體需求來具體實(shí)現(xiàn)。

抽象類除了包含抽象方法外，還可以包含具體的變量和具體的方法。類即使不包含抽象方法，也可以被聲明為抽象類，防止被實(shí)例化。

抽象類不能被實(shí)例化，也就是不能使用new關(guān)鍵字來得到一個抽象類的實(shí)例，抽象方法必須在子類中被實(shí)現(xiàn)。

抽象類總結(jié)規(guī)定：

1. 抽象類不能被實(shí)例化，如果被實(shí)例化，就會報錯，編譯無法通過。只有抽象類的非抽象子類可以創(chuàng)建對象。

2. 抽象類中不一定包含抽象方法，但是有抽象方法的類必定是抽象類。

3. 抽象類中的抽象方法只是聲明，不包含方法體，就是不給出方法的具體實(shí)現(xiàn)也就是方法的具體功能。

4. 構(gòu)造方法，類方法（用 static 修飾的方法）不能聲明為抽象方法。

5. 抽象類的子類必須給出抽象類中的抽象方法的具體實(shí)現(xiàn)，除非該子類也是抽象類。

二、接口

interface關(guān)鍵字使得抽象的概念更加向前邁進(jìn)了一步，abstract關(guān)鍵字允許人們在類中創(chuàng)建一個或多個沒有任何定義的方法---提供了接口部分。但是沒有提供任何相應(yīng)的具體實(shí)現(xiàn)，這些實(shí)現(xiàn)是由此類的繼承者實(shí)現(xiàn)的。

在抽象類中，可以包含一個或多個抽象方法；但在接口(interface)中，所有的方法必須都是抽象的，不能有方法體，它比抽象類更加“抽象”。

接口使用 interface 關(guān)鍵字來聲明，可以看做是一種特殊的抽象類，可以指定一個類必須做什么，而不是規(guī)定它如何去做。

與抽象類相比，接口有其自身的一些特性：

• 接口中只能定義抽象方法，這些方法默認(rèn)為 public abstract 的，因而在聲明方法時可以省略這些修飾符。試圖在接口中定義實(shí)例變量、非抽象的實(shí)例方法及靜態(tài)方法，都是非法的

• 接口中沒有構(gòu)造方法，不能被實(shí)例化

• 一個接口不實(shí)現(xiàn)另一個接口，但可以繼承多個其他接口。接口的多繼承特點(diǎn)彌補(bǔ)了類的單繼承
  

接口與抽象類的區(qū)別：

接口作為系統(tǒng)和外界交互的窗口，接口體現(xiàn)的是一種規(guī)范。對于接口的實(shí)現(xiàn)者而言，接口規(guī)定了實(shí)現(xiàn)者必須向外提供哪些服務(wù)（以方法的形式來提供）；對于接口的調(diào)用者而言，接口規(guī)定了調(diào)用者可以調(diào)用哪些服務(wù)，以及如何調(diào)用這些服務(wù)（就是如何來調(diào)用方法）。當(dāng)在一個程序中使用接口時，接口是多個模塊間的耦合標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)在多個應(yīng)用程序之間使用接口時，接口是多個程序之間的通信標(biāo)準(zhǔn)。

從某種角度上來看，接口類似于整個系統(tǒng)的“總綱”，它制定了系統(tǒng)各模塊之間應(yīng)該遵循的標(biāo)準(zhǔn)，因此一個系統(tǒng)中的接口不應(yīng)該經(jīng)常改變。一旦接口改變，對整個系統(tǒng)而言甚至其他系統(tǒng)的影響將是輻射式的，導(dǎo)致系統(tǒng)中的大部分類都需要改寫。所以，在一般的應(yīng)用里，最頂級的是接口，然后是抽象類實(shí)現(xiàn)接口，最后才到具體類實(shí)現(xiàn)。

抽象類則不一樣，抽象類作為系統(tǒng)中多個子類的共同父類，它所體現(xiàn)的是模板式設(shè)計。抽象類作為多個子類的的抽象父類，可以被當(dāng)成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中的中間產(chǎn)品，這個產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的部分功能（那些在抽象類中已經(jīng)提供實(shí)現(xiàn)的方法），但這個產(chǎn)品依然不能當(dāng)成最終產(chǎn)品，必須有更進(jìn)一步的完善。

除此之外，接口和抽象類在用法上也存在如下區(qū)別：

• 接口里只能包含抽象方法，抽象類則可以包含普通方法。

• 接口里不能定義靜態(tài)方法，抽象類里可以定義靜態(tài)方法。

• 接口里不包含構(gòu)造器，抽象類可以包含構(gòu)造器。抽象類里的構(gòu)造器并不是用于創(chuàng)建對象，而是讓其子類調(diào)用這些構(gòu)造器來完成屬于抽象類的初始化操作。

• 接口里不能包含初始化塊，但抽象類可以包含初始化塊。

• 接口里只能定義靜態(tài)常量，抽象類既可以定義普通變量，也可以定義靜態(tài)常量。

• 接口可以可以繼承多個接口，類只能繼承一個類。

• 抽象類主要是用來抽象類別，接口主要是用來抽象方法功能。當(dāng)關(guān)注事物的本質(zhì)時，使用抽象類，當(dāng)關(guān)注一種操作時，使用接口。

三、Java中的多重繼承

接口不僅僅是一種更加純粹的抽象類，它的目標(biāo)比這更高。因?yàn)榻涌谥懈緵]有任何具體實(shí)現(xiàn)，所以沒有任何與接口相關(guān)的存儲，因此也就無法阻止多個接口的組合。在C++中，組合多個類的接口的行為叫做多重繼承，但這可能會帶來很多副作用，因?yàn)槊總€類都有一個具體實(shí)現(xiàn)。在Java中，可以執(zhí)行一樣的行為，但是只有一個類可以有具體實(shí)現(xiàn)，所以通過組合多個接口，C++的問題不會在Java中發(fā)生。

表達(dá)這樣一個意思：“ x 從屬于 a，也從屬于 b，也從屬于 c ”

使用接口的核心原因：

1).為了能夠向上轉(zhuǎn)型為多個基類型(以及由此帶來的靈活性)；

2).防止客戶端程序員創(chuàng)建該類的對象，并確保這僅僅是建立一個接口(這與使用抽象基類原因相同)

這帶來的一個問題是，應(yīng)該使用接口還是抽象類？

如果要創(chuàng)建不帶任何方法定義和成員變量的基類，那么就應(yīng)該選擇接口而不是抽象類。事實(shí)上，若知道某事物應(yīng)該成為一個基類，那么第一選擇應(yīng)該是接口。

四、通過繼承來擴(kuò)展接口

1、組合接口時的名字沖突

在實(shí)現(xiàn)多重繼承時，會碰到一個小陷阱，在前面的例子中，CanFight和ActionCharacter都有一個相同的void fight()方法。問題不是它們方法相同，問題是，如果它們的簽名(參數(shù))或返回類型不同，會怎么樣呢？

//: interfaces/InterfaceCollision.java
package object;

interface I1 { void f(); }
interface I2 { int f(int i); }
interface I3 { int f(); }
class C { public int f() { return 1; } }

class C2 implements I1, I2 {
  public void f() {}
  public int f(int i) { return 1; } // overloaded
}

class C3 extends C implements I2 {
  public int f(int i) { return 1; } // overloaded
}

class C4 extends C implements I3 {
  // Identical, no problem:
  public int f() { return 1; }
}

// Methods differ only by return type:
//!class C5 extends C implements I1 {}            --23
//! interface I4 extends I1, I3 {} ///:~          --24      I1, I3中f()返回值類型不一致

//class C5 extends C  implements I1{  //實(shí)現(xiàn)的方法和積累方法命名相同，但方法的返回值不一樣。
//    int f(){
//        return 0;
//    }
//}
//
//interface I4 extends I1 , I3{  //重寫的方法名相同，但是返回值不同。
//
//    @Override
//    void f();
//}

因?yàn)樗麄兊姆椒枷嗤?，但是返回值不同，并不能?shí)現(xiàn)方法重載。所以不能實(shí)現(xiàn)多重繼承和組合接口。

五、適配接口

接口最吸引人的原因之一就是允許同一個接口具有多種不同的實(shí)現(xiàn)。

接口最常見的用法就是使用策略設(shè)計模式。此時你編寫一個執(zhí)行某些操作的方法，而該方法將接受一個你指定的接口。你主要就是聲明：“ 你可以用任何你想要的對象來調(diào)用我的方法，只要你的對象遵循我的接口?！?/p>

比如Java SE5的Scanner類，它的構(gòu)造器接收的是一個Readable接口。

public Scanner(Readable source) {
    this(Objects.requireNonNull(source, "source"), WHITESPACE_PATTERN);
}


// Readable 是一個字符源。read方法的調(diào)用方能夠通過 CharBuffer 使用 Readable 中的字符。
public interface Readable {
    // 將輸入內(nèi)容添加到CharBuffer參數(shù)中。
    public int read(java.nio.CharBuffer cb) throws IOException;
}

example1 : 實(shí)現(xiàn)Readable接口。

import java.io.IOException;
import java.nio.CharBuffer;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner;

public class RandomWords implements Readable {

 private int count;

 public RandomWords(int count) {
  this.count = count;
 }

 private static Random random = new Random(47);
 private static final char[] capitals = "ABCDEFTHIGKLMNOPQRSTUVWXYZ".toCharArray();
 private static final char[] lowers = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz".toCharArray();
 private static final char[] vowerls = "aeiou".toCharArray();

 @Override
 public int read(CharBuffer cb) throws IOException {
  if (count-- == 0) {
   return -1;
  }
  cb.append(capitals[random.nextInt(capitals.length)]);

  for (int i = 0; i < 4; i++) {
   cb.append(vowerls[random.nextInt(vowerls.length)]);
   cb.append(lowers[random.nextInt(lowers.length)]);
  }
  cb.append(" ");
  return 10;
 }

 public static void main(String[] args) {
  @SuppressWarnings("resource")
  Scanner scanner = new Scanner(new RandomWords(10));
  while (scanner.hasNext()) {
   System.out.println(scanner.next());
  }
 }
}
/*output:
Yazeruyac
Fowenucor
Toeazimom
Raeuuacio
Nuoadesiw
Hageaikux
Ruqicibui
Numasetih
Kuuuuozog
Waqizeyoy
*/

example2 ： 未實(shí)現(xiàn)Readable的類，就可以使用適配器+代理的方式

class RandomDoubles{
    private static Random rand =new Random(47);
    public double next(){
        return rand.nextDouble();
    }
}

// ---------------------------------------------------

import java.io.IOException;
import java.nio.CharBuffer;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner s=new Scanner(new AdaptedRandomDoubles(7));
        while(s.hasNext()){
            System.out.println(s.next());
        }
    }
}
class AdaptedRandomDoubles extends RandomDoubles implements Readable {
    private int count;
    public AdaptedRandomDoubles(int count){
        this.count=count;
    }
    public int read(CharBuffer cb) throws IOException {
        if(count--==0){
            return -1;
        }
        String result=Double.toString(this.next());
        cb.append(result);
        return result.length();
    }

}

六、接口中的域

實(shí)例變量都是static final

七、嵌套接口

在類中嵌套接口的語法是相當(dāng)顯而易見的，就像非嵌套接口一樣，可以擁有public和“包訪問”兩種可視性。

1.類中的接口

 {
        void f();
    }

class A {
    interface B {
        void f();
    }

    public class BImp implements B {
        public void f() {
        }
    }

    private class BImp2 implements B {
        public void f() {
        }
    }

    public interface C {
        void f();
    }

    class CImp implements C {
        public void f() {
        }
    }

    private class CImp2 implements C {
        public void f() {
        }
    }

    private interface D

    private class DImp implements D {
        public void f() {
        }
    }

    public class DImpl2 implements D {
        public void f() {
        }
    }

    public D getD() {
        return new DImpl2();
    }

    private D dRef;

    public void receive(D d) {
        dRef = d;
        dRef.f();
    }
}

interface E {
    interface G {
        void f();
    }

    //Redundant "public"
    public interface H {
        void f();
    }

    void g();
    //cannot be private within an interface
}

public class NestingInterface {
    public class BImpl implements A.B {
        public void f() {
        }
    }

    class CImpl implements A.C {
        public void f() {
        }
    }
    
    // cannot implement a private interface
    // class DImpl implements A.D {
    //     public void f() {
    //    }
    // }

    class EImpl implements E {
        public void g() {
        }
    }

    class EImpl2 implements E.G {
        public void f() {
        }

        class EG implements E.G {
            public void f() {
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        A a2 = new A();
        //Can't access A.D:   不能訪問私有接口A.D
        //! A.D ad = a.getD();
        //Doesn't return anything but A.D:  除了私有接口A.D,不能返回任何東西 
        //! A.DImp2 di2 = a.getD();   //返回回來的私有接口A.D, 不能向下轉(zhuǎn)型為A.DImp2
        //Cannot access a member of the interface:  不能訪問私有接口A.D中的成員
        //! a.getD().f();  
        //Only another A can do anything with getD():  只有另一個A才能使用getD()做任何事
        a2.receive(a.getD());
    }
}

1. A.DImp2只能被其自身所使用。你無法說它實(shí)現(xiàn)了一個private接口D，因此，實(shí)現(xiàn)一個private接口只是一種方式，它可以強(qiáng)制該接口中的方法定義不要添加任何類型信息（也就是說，不允許向上轉(zhuǎn)型），即A.DImp2不能轉(zhuǎn)型為 private接口D;

2. 接口也可以被實(shí)現(xiàn)為private的，就像在A.D中看到的那樣; private接口不能在定義它的類之外被實(shí)現(xiàn)

3. 將返回值交給有權(quán)使用它的對象。在本例中，是另一個A通過receiveD()方法來實(shí)現(xiàn)的;

4. 嵌套在另一個接口中的接口自動是public的，而不能聲明為private的;

2.接口中的接口

interface E{
    // 只能是默認(rèn)或者public
    interface G {
        //默認(rèn)為public
        void f();
    }
    
    // Cannot be private within an interface:
    //! private interface I {}
    
}
class t2 implements E.G{
    public void f() {
    }
}

八、接口與工廠

接口時實(shí)現(xiàn)多重繼承的途徑，而生成遵循某個接口的對象的典型方式就是工廠方法設(shè)計模式

通過工廠方法，接口和實(shí)現(xiàn)完全分離，可以非常方便的更改實(shí)現(xiàn)。

interface Service // Service接口，可以有多種實(shí)現(xiàn)
{
   void method1();
   void method2();
}

interface ServiceFactory // 工廠接口，可以由多種實(shí)現(xiàn)
{
   Service getService();
}

class Implementation1 implements Service {  //Service接口的實(shí)現(xiàn)1
   public Implementation1() {  }
   public void method1() {
      System.out.println("Implementation1 method1");
   }
   public void method2() {
      System.out.println("Implementation1 method2");
   }
}

class Implementation1Factory implements ServiceFactory{ //生成對象1的工廠1
   public Service getService() {
      return new Implementation1();
   }
}

class Implementation2 implements Service {  // Service接口的實(shí)現(xiàn)2
   public Implementation2() {  }
   public void method1() {
      System.out.println("Implementation2 method1");
   }
   public void method2() {
      System.out.println("Implementation2 method2");
   }
}

class Implementation2Factory implements ServiceFactory{//生成對象2的工廠2
   public Service getService() {
      return new Implementation1();
   }
}

public class Factories { //使用service的模塊
   public static void serviceConsumer(ServiceFactory fact) {
      Service s = fact.getService(); //向上造型，工廠將生成某類實(shí)現(xiàn)接口的對象
      s.method1();
      s.method2();
   }
   public static void main(String[] args) {
      serviceConsumer(new Implementation1Factory());
      //serviceConsumer(new Implementation2Factory());很方便就可以更改實(shí)現(xiàn)
   }
}

/*output:
Implementation1 method1
Implementation1 method2
Implementation2 method1
Implementation2 method2
*/

匿名內(nèi)部類改進(jìn)

interface Service {
    void method1();

    void method2();
}

interface ServiceFactory {
    Service getService();
}

class Implementation1 implements Service {
    private Implementation1() {
    }

    public void method1() {
        System.out.println("Implementation1 method1");
    }

    public void method2() {
        System.out.println("Implementation1 method2");
    }

    public static ServiceFactory factory = new ServiceFactory() { 
        public Service getService() {
            return new Implementation1();
        }
    }; 
}

class Implementation2 implements Service {
    private Implementation2() {
    }

    public void method1() {
        System.out.println("Implementation1 method1");
    }

    public void method2() {
        System.out.println("Implementation1 method2");
    }

    public static ServiceFactory factory = new ServiceFactory() {
        public Service getService() {
            return new Implementation2();
        }
    }; 
}

public class Factories {
    public static void serviceConsumer(ServiceFactory fact) { 
        Service s = fact.getService(); 
        s.method1();
        s.method2();
    }

    public static void main(String[] args) {
        serviceConsumer(Implementation1.factory);
        serviceConsumer(Implementation2.factory);
    }
}

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