第九章 介面
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、本質屬性與關係等，而將個別的、非本質的方面、屬性與關係捨棄，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現方法的具體事物，由子類去根據具體需求來具體實現。
抽象類除了包含抽象方法外，還可以包含具體的變數和具體的方法。類即使不包含抽象方法，也可以被宣告為抽象類，防止被例項化。
抽象類不能被例項化，也就是不能使用new關鍵字來得到一個抽象類的例項，抽象方法必須在子類中被實現。
抽象類總結規定：
- 抽象類不能被例項化，如果被例項化，就會報錯，編譯無法通過。只有抽象類的非抽象子類可以建立物件。
- 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。
- 抽象類中的抽象方法只是宣告，不包含方法體，就是不給出方法的具體實現也就是方法的具體功能。
- 構造方法，類方法（用 static 修飾的方法）不能宣告為抽象方法。
- 抽象類的子類必須給出抽象類中的抽象方法的具體實現，除非該子類也是抽象類。
介面
interface關鍵字使得抽象的概念更加向前邁進了一步，abstract關鍵字允許人們在類中建立一個或多個沒有任何定義的方法---提供了介面部分。但是沒有提供任何相應的具體實現，這些實現是由此類的繼承者實現的。
在抽象類中，可以包含一個或多個抽象方法；但在介面(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”。
介面使用 interface 關鍵字來宣告，可以看做是一種特殊的抽象類，可以指定一個類必須做什麼，而不是規定它如何去做。
與抽象類相比，介面有其自身的一些特性：
- 介面中只能定義抽象方法，這些方法預設為
public abstract的，因而在宣告方法時可以省略這些修飾符。試圖在介面中定義例項變數、非抽象的例項方法及靜態方法，都是非法的 - 介面中沒有構造方法，不能被例項化
- 一個介面不實現另一個介面，但可以繼承多個其他介面。介面的多繼承特點彌補了類的單繼承
介面與抽象類的區別：
介面作為系統和外界互動的視窗，介面體現的是一種規範。對於介面的實現者而言，介面規定了實現者必須向外提供哪些服務（以方法的形式來提供）；對於介面的呼叫者而言，介面規定了呼叫者可以呼叫哪些服務，以及如何呼叫這些服務（就是如何來呼叫方法）。當在一個程式中使用介面時，介面是多個模組間的耦合標準；當在多個應用程式之間使用介面時，介面是多個程式之間的通訊標準。
從某種角度上來看，介面類似於整個系統的“總綱”，它制定了系統各模組之間應該遵循的標準，因此一個系統中的介面不應該經常改變。一旦介面改變，對整個系統而言甚至其他系統的影響將是輻射式的，導致系統中的大部分類都需要改寫。所以，在一般的應用裡，最頂級的是介面，然後是抽象類實現介面，最後才到具體類實現。
抽象類則不一樣，抽象類作為系統中多個子類的共同父類，它所體現的是模板式設計。抽象類作為多個子類的的抽象父類，可以被當成系統實現過程中的中間產品，這個產品已經實現了系統的部分功能（那些在抽象類中已經提供實現的方法），但這個產品依然不能當成最終產品，必須有更進一步的完善。
除此之外，介面和抽象類在用法上也存在如下區別：
-
介面裡只能包含抽象方法，抽象類則可以包含普通方法。
-
介面裡不能定義靜態方法，抽象類裡可以定義靜態方法。
-
介面裡不包含構造器，抽象類可以包含構造器。抽象類裡的構造器並不是用於建立物件，而是讓其子類呼叫這些構造器來完成屬於抽象類的初始化操作。
-
介面裡不能包含初始化塊，但抽象類可以包含初始化塊。
-
介面裡只能定義靜態常量，抽象類既可以定義普通變數，也可以定義靜態常量。
-
介面可以可以繼承多個介面，類只能繼承一個類。
-
抽象類主要是用來抽象類別，介面主要是用來抽象方法功能。當關注事物的本質時，使用抽象類，當關注一種操作時，使用介面。
Java中的多重繼承
介面不僅僅是一種更加純粹的抽象類，它的目標比這更高。因為介面中根本沒有任何具體實現，所以沒有任何與介面相關的儲存，因此也就無法阻止多個介面的組合。在C++中，組合多個類的介面的行為叫做多重繼承，但這可能會帶來很多副作用，因為每個類都有一個具體實現。在Java中，可以執行一樣的行為，但是隻有一個類可以有具體實現，所以通過組合多個介面，C++的問題不會在Java中發生。
表達這樣一個意思：“ x 從屬於 a，也從屬於 b，也從屬於 c ”
使用介面的核心原因：
1).為了能夠向上轉型為多個基型別(以及由此帶來的靈活性)；
2).防止客戶端程式設計師建立該類的物件，並確保這僅僅是建立一個介面(這與使用抽象基類原因相同)
這帶來的一個問題是，應該使用介面還是抽象類？
如果要建立不帶任何方法定義和成員變數的基類，那麼就應該選擇介面而不是抽象類。事實上，若知道某事物應該成為一個基類，那麼第一選擇應該是介面。
通過繼承來擴充套件介面
組合介面時的名字衝突
在實現多重繼承時，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(引數)或返回型別不同，會怎麼樣呢？
//: 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()返回值型別不一致
//class C5 extends C implements I1{ //實現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();
//}
因為他們的方法名都相同，但是返回值不同，並不能實現方法過載。所以不能實現多重繼承和組合介面。
適配介面
介面最吸引人的原因之一就是允許同一個介面具有多種不同的實現。
介面最常見的用法就是使用策略設計模式。此時你編寫一個執行某些操作的方法，而該方法將接受一個你指定的介面。你主要就是宣告：“ 你可以用任何你想要的物件來呼叫我的方法，只要你的物件遵循我的介面。”
比如Java SE5的Scanner類，它的構造器接收的是一個Readable介面。
public Scanner(Readable source) {
this(Objects.requireNonNull(source, "source"), WHITESPACE_PATTERN);
}
// Readable 是一個字元源。read方法的呼叫方能夠通過 CharBuffer 使用 Readable 中的字元。
public interface Readable {
// 將輸入內容新增到CharBuffer引數中。
public int read(java.nio.CharBuffer cb) throws IOException;
}
example1 : 實現Readable介面。
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 ： 未實現Readable的類，就可以使用介面卡+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();
}
}
介面中的域
例項變數都是static final
巢狀介面
在類中巢狀介面的語法是相當顯而易見的，就像非巢狀介面一樣，可以擁有public和“包訪問”兩種可視性。
1.類中的介面
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 {
void f();
}
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: 不能訪問私有介面A.D
//! A.D ad = a.getD();
//Doesn't return anything but A.D: 除了私有介面A.D,不能返回任何東西
//! A.DImp2 di2 = a.getD(); //返回回來的私有介面A.D, 不能向下轉型為A.DImp2
//Cannot access a member of the interface: 不能訪問私有介面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());
}
}
- A.DImp2只能被其自身所使用。你無法說它實現了一個private介面D，因此，實現一個private介面只是一種方式，它可以強制該介面中的方法定義不要新增任何型別資訊（也就是說，不允許向上轉型），即A.DImp2不能轉型為 private介面D;
- 介面也可以被實現為private的，就像在A.D中看到的那樣; private介面不能在定義它的類之外被實現
- 將返回值交給有權使用它的物件。在本例中，是另一個A通過receiveD()方法來實現的;
- 巢狀在另一個介面中的介面自動是public的，而不能宣告為private的;
2.介面中的介面
interface E{
// 只能是預設或者public
interface G {
//預設為public
void f();
}
// Cannot be private within an interface:
//! private interface I {}
}
class t2 implements E.G{
public void f() {
}
}
介面與工廠
介面時實現多重繼承的途徑，而生成遵循某個介面的物件的典型方式就是工廠方法設計模式
通過工廠方法，介面和實現完全分離，可以非常方便的更改實現。
interface Service // Service介面，可以有多種實現
{
void method1();
void method2();
}
interface ServiceFactory // 工廠介面，可以由多種實現
{
Service getService();
}
class Implementation1 implements Service { //Service介面的實現1
public Implementation1() { }
public void method1() {
System.out.println("Implementation1 method1");
}
public void method2() {
System.out.println("Implementation1 method2");
}
}
class Implementation1Factory implements ServiceFactory{ //生成物件1的工廠1
public Service getService() {
return new Implementation1();
}
}
class Implementation2 implements Service { // Service介面的實現2
public Implementation2() { }
public void method1() {
System.out.println("Implementation2 method1");
}
public void method2() {
System.out.println("Implementation2 method2");
}
}
class Implementation2Factory implements ServiceFactory{//生成物件2的工廠2
public Service getService() {
return new Implementation1();
}
}
public class Factories { //使用service的模組
public static void serviceConsumer(ServiceFactory fact) {
Service s = fact.getService(); //向上造型，工廠將生成某類實現介面的物件
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現
}
}
/*output:
Implementation1 method1
Implementation1 method2
Implementation2 method1
Implementation2 method2
*/
匿名內部類改進
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);
}
}
總結
優先選擇類而不是介面。從類開始，如果介面的必需性變得非常明確，那麼就進行重構。