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資料型別的侷限
之前我們一直在說，程式主要就是資料以及對資料的操作，而為了方便運算元據，高階語言引入了資料型別的概念，Java定義了八種基本資料型別，而類相當於是自定義資料型別，通過類的組合和繼承可以表示和操作各種事物或者說物件。
但，這種只是將物件看做屬於某種資料型別，並按該型別進行操作，在一些情況下，並不能反映物件以及對物件操作的本質。
為什麼這麼說呢？很多時候，我們實際上關心的，並不是物件的型別，而是物件的能力，只要能提供這個能力，型別並不重要。我們來看一些生活中的例子。
要拍個照片，很多時候，只要能拍出符合需求的照片就行，至於是用手機拍，還是用Pad拍，或者是用單反相機拍，並不重要，關心的是物件是否有拍出照片的能力，而並不關心物件到底是什麼型別，手機、Pad或單反相機都可以。
要計算一組數字，只要能計算出正確結果即可，至於是由人心算，用算盤算，用計算器算，用電腦軟體算，並不重要，關心的是物件是否有計算的能力，而並不關心物件到底是算盤還是計算器。
要將冷水加熱，只要能得到熱水即可，至於是用電磁爐加熱，用燃氣灶加熱，還是用電熱水壺，並不重要，重要的是物件是否有加熱水的能力，而並不關心物件到底是什麼型別。
在這些情況中，型別並不重要，重要的是能力。那如何表示能力呢？
介面的概念
Java使用介面這個概念來表示能力。
介面這個概念在生活中並不陌生，電子世界中一個常見的介面就是USB介面。電腦往往有多個USB介面，可以插各種USB裝置，可以是鍵盤、滑鼠、U盤、攝像頭、手機等等。
介面宣告瞭一組能力，但它自己並沒有實現這個能力，它只是一個約定，它涉及互動兩方物件，一方需要實現這個介面，另一方使用這個介面，但雙方物件並不直接互相依賴，它們只是通過介面間接互動。圖示如下：
拿上面的USB介面來說，USB協議約定了USB裝置需要實現的能力，每個USB裝置都需要實現這些能力，電腦使用USB協議與USB裝置互動，電腦和USB裝置互不依賴，但可以通過USB介面相互互動。
下面我們來看Java中的介面。
定義介面
我們通過一個例子來說明Java中介面的概念。
這個例子是"比較"，很多物件都可以比較，對於求最大值、求最小值、排序的程式而言，它們其實並不關心物件的型別是什麼，只要物件可以比較就可以了，或者說，它們關心的是物件有沒有可比較的能力。Java API中提供了Comparable介面，以表示可比較的能力，但它使用了泛型，而我們還沒有介紹泛型，所以本節，我們自己定義一個Comparable介面，叫MyComparable。
現在，首先，我們來定義這個介面，程式碼如下：
public interface MyComparable {
int compareTo(Object other);
}
複製程式碼解釋一下：
- Java使用interface這個關鍵字來宣告介面，修飾符一般都是public。
- interface後面就是介面的名字MyComparable。
- 介面定義裡面，宣告瞭一個方法compareTo，但沒有定義方法體，介面都不實現方法。介面方法不需要加修飾符，加與不加都是public的，不能是別的修飾符。
再來解釋一下compareTo方法：
- 方法的引數是一個Object型別的變數other，表示另一個參與比較的物件。
- 第一個參與比較的物件是自己
- 返回結果是int型別，-1表示自己小於引數物件，0表示相同，1表示大於引數物件
介面與類不同，它的方法沒有實現程式碼。定義一個介面本身並沒有做什麼，也沒有太大的用處，它還需要至少兩個參與者，一個需要實現介面，另一個使用介面，我們先來實現介面。
實現介面
類可以實現介面，表示類的物件具有介面所表示的能力。我們來看一個例子，以前面介紹過的Point類來說明，我們讓Point具備可以比較的能力，Point之間怎麼比較呢？我們假設按照與原點的距離進行比較，下面是Point類的程式碼：
public class Point implements MyComparable {
private int x;
private int y;
public Point(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
public double distance(){
return Math.sqrt(x*x+y*y);
}
@Override
public int compareTo(Object other) {
if(!(other instanceof Point)){
throw new IllegalArgumentException();
}
Point otherPoint = (Point)other;
double delta = distance() - otherPoint.distance();
if(delta<0){
return -1;
}else if(delta>0){
return 1;
}else{
return 0;
}
}
@Override
public String toString() {
return "("+x+","+y+")";
}
}
複製程式碼我們解釋一下：
- Java使用implements這個關鍵字表示實現介面，前面是類名，後面是介面名。
- 實現介面必須要實現介面中宣告的方法，Point實現了compareTo方法。
我們再來解釋一下Point的compareTo實現：
- Point不能與其他型別的物件進行比較，它首先檢查要比較的物件是否是Point型別，如果不是，使用throw丟擲一個異常，異常我們還沒提到，後續文章講解，此處可以忽略。
- 如果是Point型別，使用強制型別轉換將Object型別的引數other轉換為Point型別的引數otherPoint。
- 這種顯式的型別檢查和強制轉換是可以使用泛型機制避免的，後續文章我們再介紹泛型。
一個類可以實現多個介面，表明類的物件具備多種能力，各個介面之間以逗號分隔，語法如下所示：
public class Test implements Interface1, Interface2 {
....
}
複製程式碼定義和實現了介面，接下來我們來看怎麼使用介面。
使用介面
與類不同，介面不能new，不能直接建立一個介面物件，物件只能通過類來建立。但可以宣告介面型別的變數，引用實現了介面的類物件。比如說，可以這樣：
MyComparable p1 = new Point(2,3);
MyComparable p2 = new Point(1,2);
System.out.println(p1.compareTo(p2));
複製程式碼p1和p2是MyComparable型別的變數，但引用了Point型別的物件，之所以能賦值是因為Point實現了MyComparable介面。如果一個型別實現了多個介面，那這種型別的物件就可以被賦值給任一介面型別的變數。
p1和p2可以呼叫MyComparable介面的方法，也只能呼叫MyComparable介面的方法，實際執行時，執行的是具體實現類的程式碼。
為什麼Point型別的物件非要賦值給MyComparable型別的變數呢？在以上程式碼中，確實沒必要。但在一些程式中，程式碼並不知道具體的型別，這才是介面發揮威力的地方，我們來看下面使用MyComparable介面的例子。
public class CompUtil {
public static Object max(MyComparable[] objs){
if(objs==null||objs.length==0){
return null;
}
MyComparable max = objs[0];
for(int i=1;i<objs.length;i++){
if(max.compareTo(objs[i])<0){
max = objs[i];
}
}
return max;
}
public static void sort(Comparable[] objs){
for(int i=0;i<objs.length;i++){
int min = i;
for(int j=i+1;j<objs.length;j++){
if(objs[j].compareTo(objs[min])<0){
min = j;
}
}
if(min!=i){
Comparable temp = objs[i];
objs[i] = objs[min];
objs[min] = temp;
}
}
}
}
複製程式碼類CompUtil提供了兩個方法，max獲取傳入陣列中的最大值，sort對陣列升序排序，引數都是MyComparable型別的陣列。sort使用的是簡單選擇排序。
可以看出，這個類是針對MyComparable介面程式設計，它並不知道具體的型別是什麼，也並不關心，但卻可以對任意實現了MyComparable介面的型別進行操作。我們來看下對Point型別進行操作，程式碼如下：
Point[] points = new Point[]{
new Point(2,3),
new Point(3,4),
new Point(1,2)
};
System.out.println("max: " + CompUtil.max(points));
CompUtil.sort(points);
System.out.println("sort: "+ Arrays.toString(points));
複製程式碼建立了一個Point型別的陣列points，然後使用CompUtil的max方法獲取最大值，使用sort排序，並輸出結果，輸出如下：
max: (3,4)
sort: [(1,2), (2,3), (3,4)]
複製程式碼這裡演示的是對Point陣列操作，實際上可以針對任何實現了MyComparable介面的型別陣列進行操作。
這就是介面的威力，可以說，針對介面而非具體型別進行程式設計，是計算機程式的一種重要思維方式。針對介面，很多時候反映了物件以及對物件操作的本質。它的優點有很多，首先是程式碼複用，同一套程式碼可以處理多種不同型別的物件，只要這些物件都有相同的能力，如CompUtil。
更重要的是降低了耦合，提高了靈活性，使用介面的程式碼依賴的是介面本身，而非實現介面的具體型別，程式可以根據情況替換介面的實現，而不影響介面使用者。解決複雜問題的關鍵是分而治之，分解為小問題，但小問題之間不可能一點關係沒有，分解的核心就是要降低耦合，提高靈活性，介面為恰當分解，提供了有力的工具。
介面的細節
上面我們介紹了介面的基本內容，介面還有一些細節，包括：
- 介面中的變數
- 介面的繼承
- 類的繼承與介面
- instanceof
我們逐個來介紹下。
介面中的變數
介面中可以定義變數，語法如下所示：
public interface Interface1 {
public static final int a = 0;
}
複製程式碼這裡定義了一個變數int a，修飾符是public static final，但這個修飾符是可選的，即使不寫，也是public static final。這個變數可以通過"介面名.變數名"的方式使用，如Interface1.a。
介面的繼承
介面也可以繼承，一個介面可以繼承別的介面，繼承的基本概念與類一樣，但與類不同，介面可以有多個父介面，程式碼如下所示：
public interface IBase1 {
void method1();
}
public interface IBase2 {
void method2();
}
public interface IChild extends IBase1, IBase2 {
}
複製程式碼介面的繼承同樣使用extends關鍵字，多個父介面之間以逗號分隔。
類的繼承與介面
類的繼承與介面可以共存，換句話說，類可以在繼承基類的情況下，同時實現一個或多個介面，語法如下所示：
public class Child extends Base implements IChild {
//...
}
複製程式碼extends要放在implements之前。
instanceof
與類一樣，介面也可以使用instanceof關鍵字，用來判斷一個物件是否實現了某介面，例如：
Point p = new Point(2,3);
if(p instanceof MyComparable){
System.out.println("comparable");
}
複製程式碼使用介面替代繼承
上節我們提到，可以使用介面替代繼承。怎麼替代呢？
我們說繼承至少有兩個好處，一個是複用程式碼，另一個是利用多型和動態繫結統一處理多種不同子類的物件。
使用組合替代繼承，可以複用程式碼，但不能統一處理。使用介面，針對介面程式設計，可以實現統一處理不同型別的物件，但介面沒有程式碼實現，無法複用程式碼。將組合和介面結合起來，就既可以統一處理，也可以複用程式碼了。我們還是以上節的例子來說明。
我們先增加一個介面IAdd，程式碼如下：
public interface IAdd {
void add(int number);
void addAll(int[] numbers);
}
複製程式碼修改Base程式碼，讓他實現IAdd介面，程式碼基本不變：
public class Base implements IAdd {
//...
}
複製程式碼修改Child程式碼，也是實現IAdd介面，程式碼基本不變：
public class Child implements IAdd {
//...
}
複製程式碼這樣，就既可以複用程式碼，也可以統一處理，而且不用擔心破壞封裝了。
小結
本節我們談了資料型別思維的侷限，提到了很多時候關心的是能力，而非型別，所以引入了介面，介紹了Java中介面的概念和細節，針對介面程式設計是一種重要的程式思維方式，這種方式不僅可以複用程式碼，還可以降低耦合，提高靈活性，是分解複雜問題的一種重要工具。
介面沒有任何實現程式碼，而之前介紹的類都有完整的實現，都可以建立物件，Java中還有一個介於介面和類之間的概念，抽象類，它有什麼用呢？
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