一、基本概念
接口(Interface),在JAVA编程语言中是一个抽象类型,是抽象方法的集合。接口通常以interface来声明。一个类通过继承接口的方式,从而来继承接口的抽象方法。
如果一个类只由抽象方法和全局常量组成,那么这种情况下不会将其定义为一个抽象类。只会定义为一个接口,所以接口严格的来讲属于一个特殊的类,而这个类里面只有抽象方法和全局常量,就连构造方法也没有。
范例:定义一个接口
interface A{//定义一个接口
public static final String MSG = "hello";//全局常量
public abstract void print();//抽象方法
}
二、接口的使用
1、由于接口里面存在抽象方法,所以接口对象不能直接使用关键字new进行实例化。接口的使用原则如下:
(1)接口必须要有子类,但此时一个子类可以使用implements关键字实现多个接口;
(2)接口的子类(如果不是抽象类),那么必须要覆写接口中的全部抽象方法;
(3)接口的对象可以利用子类对象的向上转型进行实例化。
范例:
package com.wz.interfacedemo;
interface A{//定义一个接口A
public static final String MSG = "hello";//全局常量
public abstract void print();//抽象方法
}
interface B{//定义一个接口B
public abstract void get();
}
class X implements A,B{//X类实现了A和B两个接口
@Override
public void print() {
System.out.println("接口A的抽象方法print()");
}
@Override
public void get() {
System.out.println("接口B的抽象方法get()");
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args){
X x = new X();//实例化子类对象
A a = x;//向上转型
B b = x;//向上转型
a.print();
b.get();
}
}
运行结果:
接口A的抽象方法print()
接口B的抽象方法get()
以上的代码实例化了X类的对象,由于X类是A和B的子类,那么X类的对象可以变为A接口或者B接口对象。我们把测试主类代码改一下:
public class TestDemo {
public static void main(String[] args){
A a = new X();
B b = (B) a;
b.get();
}
}
运行结果:
接口B的抽象方法get()
好,没任何问题,我们再来做个验证:
public class TestDemo {
public static void main(String[] args){
A a = new X();
B b = (B) a;
b.get();
System.out.println(a instanceof A);
System.out.println(a instanceof B);
}
运行结果:
接口B的抽象方法get()
true
true
我们发现,从定义结构来讲,A和B两个接口没有任何直接联系,但这两个接口却拥有同一个子类。我们不要被类型和名称所迷惑,因为实例化的是X子类,而这个类对象属于B类的对象,所以以上代码可行,只不过从代码的编写规范来讲,并不是很好。
2、对于子类而言,除了实现接口外,还可以继承抽象类。若既要继承抽象类,同时还要实现接口的话,使用一下语法格式:
class 子类 [extends 父类] [implemetns 接口1,接口2,...] {}
范例:
interface A{//定义一个接口A
public static final String MSG = "hello";//全局常量
public abstract void print();//抽象方法
}
interface B{//定义一个接口B
public abstract void get();
}
abstract class C{//定义一个抽象类C
public abstract void change();
}
class X extends C implements A,B{//X类继承C类,并实现了A和B两个接口
@Override
public void print() {
System.out.println("接口A的抽象方法print()");
}
@Override
public void get() {
System.out.println("接口B的抽象方法get()");
}
@Override
public void change() {
System.out.println("抽象类C的抽象方法change()");
}
}
对于接口,里面的组成只有抽象方法和全局常量,所以很多时候为了书写简单,可以不用写public abstract 或者public static final。并且,接口中的访问权限只有一种:public,即:定义接口方法和全局常量的时候就算没有写上public,那么最终的访问权限也是public,注意不是default。以下两种写法是完全等价的:
interface A{
public static final String MSG = "hello";
public abstract void print();
}
等价于
interface A{
String MSG = "hello";
void print();
}
但是,这样会不会带来什么问题呢?如果子类子类中的覆写方法也不是public,我们来看:
package com.wz.interfacedemo;
interface A{
String MSG = "hello";
void print();
}
class X implements A{
void print() {
System.out.println("接口A的抽象方法print()");
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args){
A a = new X();
a.print();
}
}
运行结果:
Exception in thread "main" java.lang.IllegalAccessError: com.wz.interfacedemo.X.print()V
at com.wz.interfacedemo.TestDemo.main(TestDemo.java:22)
这是因为接口中默认是public修饰,若子类中没用public修饰,则访问权限变严格了,给子类分配的是更低的访问权限。所以,在定义接口的时候强烈建议在抽象方法前加上public ,子类也加上:
interface A{
String MSG = "hello";
public void print();
}
class X implements A{
public void print() {
System.out.println("接口A的抽象方法print()");
}
}
3、在Java中,一个抽象类只能继承一个抽象类,但一个接口却可以使用extends关键字同时继承多个接口(但接口不能继承抽象类)。
范例:
interface A{
public void funA();
}
interface B{
public void funB();
}
//C接口同时继承了A和B两个接口
interface C extends A,B{//使用的是extends
public void funC();
}
class X implements C{
@Override
public void funA() {
}
@Override
public void funB() {
}
@Override
public void funC() {
}
}
由此可见,从继承关系来说接口的限制比抽象类少:
(1)一个抽象类只能继承一个抽象父类,而接口可以继承多个接口;
(2)一个子类只能继承一个抽象类,却可以实现多个接口(在Java中,接口的主要功能是解决单继承局限问题)
4、从接口的概念上来讲,接口只能由抽象方法和全局常量组成,但是内部结构是不受概念限制的,正如抽象类中可以定义抽象内部类一样,在接口中也可以定义普通内部类、抽象内部类和内部接口(但从实际的开发来讲,用户自己去定义内部抽象类或内部接口的时候是比较少见的),范例如下,在接口中定义一个抽象内部类:
interface A{
public void funA();
abstract class B{//定义一个抽象内部类
public abstract void funB();
}
}
在接口中如果使用了static去定义一个内接口,它表示一个外部接口:
interface A{
public void funA();
static interface B{//使用了static,是一个外部接口
public void funB();
}
}
class X implements A.B{
@Override
public void funB() {
}
}
三、接口的实际应用(标准定义)
在日常的生活之中,接口这一名词经常听到的,例如:USB接口、打印接口、充电接口等等。
如果要进行开发,要先开发出USB接口标准,然后设备厂商才可以设计出USB设备。
现在假设每一个USB设备只有两个功能:安装驱动程序、工作。
定义一个USB的标准:
interface USB { // 操作标准
public void install() ;
public void work() ;
}
在电脑上应用此接口:
class Computer {
public void plugin(USB usb) {
usb.install() ;
usb.work() ;
}
}
定义USB设备—手机:
class Phone implements USB {
public void install() {
System.out.println("安装手机驱动程序。") ;
}
public void work() {
System.out.println("手机与电脑进行工作。") ;
}
}
定义USB设备—打印机:
class Print implements USB {
public void install() {
System.out.println("安装打印机驱动程序。") ;
}
public void work() {
System.out.println("进行文件打印。") ;
}
}
定义USB设备—MP3:
class MP3 implements USB {
public void install() {
System.out.println("安装MP3驱动程序。") ;
}
public void work() {
System.out.println("进行MP3拷贝。") ;
}
}
测试主类:
public class TestDemo {
public static void main(String args[]) {
Computer c = new Computer() ;
c.plugin(new Phone()) ;
c.plugin(new Print()) ;
c.plugin(new MP3());
}
}
运行结果:
安装手机驱动程序。
手机与电脑进行工作。
安装打印机驱动程序。
进行文件打印。
安装MP3驱动程序。
进行MP3拷贝。
可以看出,不管有多少个USB接口的子类,都可以在电脑上使用。
在现实生活中,标准的概念随处可见,而在程序里标准使用接口定义的。
四、接口的应用—工厂设计模式(Factory)
我们先看一个范例:
package com.wz.factoryDemo;
interface Fruit{
public void eat();
}
class Apple implements Fruit{
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃苹果。。。");
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Fruit f = new Apple();
f.eat();
}
}
运行结果:
吃苹果。。。
以上程序非常简单,就是通过接口的子类为接口对象实例化,但这样操作会存在什么样的问题呢?在软件开发中,我们强调以下两点:
(1)主方法或主类是一个客户端,客户端的操作应该越简单越好;
(2)客户端之外的代码修改,不影响用户的使用。也就是说,用户可以不用去关心代码是否由变更。
确实,以上范例没有任何语法错误,但关键的问题是客户端中出现的new关键字上。因为,一个接口会有多个子类,对于上面的Furit接口,也可能出现多个子类对象。
来看范例,我们多加上一个接口子类:
class Orange implements Fruit{
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃橘子。。。");
}
}
客户端是若要得到这个新的子类对象,需要修改代码为:
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//Fruit f = new Apple();
Fruit f = new Orange();
f.eat();
}
}
从上面我们发现,如果直接在客户端上产生一个实例化对象,那么我们每次要更换对象时,都需要修改客户端代码,这样的做法明显是不好的。而在整个代码中,我们最关心的是如何取得一个Fruit接口对象,然后进行方法的调用,至于这个接口对象时被谁实例化的,不是客户端关心的。这个问题就是代码耦合度太高!耦合度太高的产生的直接问题是代码不方便维护。
在本程序之中,最大的问题在于耦合上,发现在主方法中,一个接口和一个子类紧密耦合在一起,这种方式比较直接,可以简单的理解为由A —>B,但是这种紧密的方式不方便于维护,所以我们可以这样改:A—> C—>B,中间经历了一个过渡,这样一来,B改变,然后C去改变,但是A不需要改变。这可以参考Java中JVM的设计思想:程序—> JVM—>适应不同的操作系统。
于是,本程序我们这么修改,加上一个工厂类:
class Factory{
public static Fruit getInstance(String className){
if("apple".equals(className)){
return new Apple();
}else if("orange".equals(className)){
return new Orange();
}else{
return null;
}
}
}
然后修改客户端:
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Fruit f = Factory.getInstance("apple");
f.eat();
}
}
运行结果:
吃苹果。。。
这样的话,客户端不会看见具体的子类,客户端不再和一个具体的子类耦合在一起了,就算以后增加了新的子类,那么只需要修改Factory类即可实现,客户端的调用不会改变。
工厂模式的关系图如下:
从工厂模式关系图看出,客户端不和具体的子类耦合在一起,若要增加新的子类,只需要修改Factory类即可实现。
五、接口的应用—代理设计模式(Proxy)
Java代理设计模式单独讲解,请移步到 Java设计模式之代理模式
所谓代理,就是一个人或者机构代表另一个人或者机构采取行动。在一些情况下,一个客户不想或者不能够直接引用一个对象,而代理对象可以在客户端和目标对象之间起到中介的作用。
关系图如下:
代理设计模式的核心精髓就在于:有一个主题操作接口(接口中可能有多个方法),而核心业务主题只完成核心功能,而代理主题负责完成所有与核心主题有关的辅助性操作。
六、Java抽象类和接口的区别
通过上面的分析可以得出结论:在开发之中,抽象类和接口实际上都是可以使用的,并且使用那一个都没有明确的限制,可是抽象类有一个最大的缺点 : 一个子类只能够继承一个抽象类,存在单继承的局限。所以当遇到抽象类和接口都可以使用的情况下,优先考虑接口,避免单继承局限。
一些参考原则(根据自身情况参考):
(1)在进行某些公共操作的时候一定要定义出接口;
(2)有了接口就需要利用子类完善方法;
(3)如果是我们自己写的接口,尽量不要使用关键字new去直接实例化接口子类,要使用工厂类完成。