Java介面(interface)的概念及使用

1013497067發表於2017-08-22
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。

現實中也有很多介面的例項,比如說串列埠電腦硬碟,Serial ATA委員會指定了Serial ATA 2.0規範,這種規範就是介面。Serial ATA委員會不負責生產硬碟,只是指定通用的規範。

希捷、日立、三星等生產廠家會按照規範生產符合介面的硬碟,這些硬碟就可以實現通用化,如果正在用一塊160G日立的串列埠硬碟,現在要升級了,可以購買一塊320G的希捷串列埠硬碟,安裝上去就可以繼續使用了。

下面的程式碼可以模擬Serial ATA委員會定義以下串列埠硬碟介面:
		
//序列硬碟介面  public interface SataHdd{  //連線線的數量  public static final int CONNECT_LINE=4;  //寫資料  public void writeData(String data);  //讀資料  public String readData();  } 


注意:介面中宣告的成員變數預設都是 public static final 的,必須顯示的初始化。因而在常量宣告時可以省略這些修飾符。

介面是若干常量和抽象方法的集合,目前看來和抽象類差不多。確實如此,介面本就是從抽象類中演化而來的,因而除特別規定,介面享有和類同樣的“待遇”。比如,源程式中可以定義多個類或介面,但最多隻能有一個public 的類或介面,如果有則原始檔必須取和public的類和介面相同的名字。和類的繼承格式一樣,介面之間也可以繼承,子介面可以繼承父介面中的常量和抽象方法並新增新的抽象方法等。

但介面有其自身的一些特性,歸納如下。

1) 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。例如:
		
	
	
  1. public interface SataHdd{
  2. //連線線的數量
  3. public int connectLine; //編譯出錯,connectLine被看做靜態常量,必須顯式初始化
  4. //寫資料
  5. protected void writeData(String data); //編譯出錯,必須是public型別
  6. //讀資料
  7. public static String readData(){ //編譯出錯,介面中不能包含靜態方法
  8. return "資料"; //編譯出錯,介面中只能包含抽象方法,
  9. }
  10. }

3) 介面中沒有構造方法,不能被例項化。

4) 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。例如:
		
		
		
  1. //序列硬碟介面
  2. public interface SataHdd extends A,B{
  3. // 連線線的數量
  4. public static final int CONNECT_LINE = 4;
  5. // 寫資料
  6. public void writeData(String data);
  7. // 讀資料
  8. public String readData();
  9. }
  10. interface A{
  11. public void a();
  12. }
  13. interface B{
  14. public void b();
  15. }

為什麼使用介面

大型專案開發中,可能需要從繼承鏈的中間插入一個類,讓它的子類具備某些功能而不影響它們的父類。例如 A -> B -> C -> D -> E,A 是祖先類,如果需要為C、D、E類新增某些通用的功能,最簡單的方法是讓C類再繼承另外一個類。但是問題來了,Java 是一種單繼承的語言,不能再讓C繼承另外一個父類了,只到移動到繼承鏈的最頂端,讓A再繼承一個父類。這樣一來,對C、D、E類的修改,影響到了整個繼承鏈,不具備可插入性的設計。

介面是可插入性的保證。在一個繼承鏈中的任何一個類都可以實現一個介面,這個介面會影響到此類的所有子類,但不會影響到此類的任何父類。此類將不得不實現這個介面所規定的方法,而子類可以從此類自動繼承這些方法,這時候,這些子類具有了可插入性。

我們關心的不是哪一個具體的類,而是這個類是否實現了我們需要的介面。

介面提供了關聯以及方法呼叫上的可插入性,軟體系統的規模越大,生命週期越長,介面使得軟體系統的靈活性和可擴充套件性,可插入性方面得到保證。

介面在物件導向的 Java 程式設計中佔有舉足輕重的地位。事實上在設計階段最重要的任務之一就是設計出各部分的介面,然後透過介面的組合,形成程式的基本框架結構。

介面的使用

介面的使用與類的使用有些不同。在需要使用類的地方,會直接使用new關鍵字來構建一個類的例項,但介面不可以這樣使用,因為介面不能直接使用 new 關鍵字來構建例項。

介面必須透過類來實現(implements)它的抽象方法,然後再例項化類。類實現介面的關鍵字為implements。

如果一個類不能實現該介面的所有抽象方法,那麼這個類必須被定義為抽象方法。

不允許建立介面的例項,但允許定義介面型別的引用變數,該變數指向了實現介面的類的例項。

一個類只能繼承一個父類,但卻可以實現多個介面。

實現介面的格式如下:
修飾符 class 類名 extends 父類 implements 多個介面 {
    實現方法
}

請看下面的例子:
		
	
	
  1. import static java.lang.System.*;
  2. public class Demo{
  3. public static void main(String[] args) {
  4. SataHdd sh1=new SeagateHdd(); //初始化希捷硬碟
  5. SataHdd sh2=new SamsungHdd(); //初始化三星硬碟
  6. }
  7. }
  8. //序列硬碟介面
  9. interface SataHdd{
  10. //連線線的數量
  11. public static final int CONNECT_LINE=4;
  12. //寫資料
  13. public void writeData(String data);
  14. //讀資料
  15. public String readData();
  16. }
  17. // 維修硬碟介面
  18. interface fixHdd{
  19. // 維修地址
  20. String address = "北京市海淀區";
  21. // 開始維修
  22. boolean doFix();
  23. }
  24. //希捷硬碟
  25. class SeagateHdd implements SataHdd, fixHdd{
  26. //希捷硬碟讀取資料
  27. public String readData(){
  28. return "資料";
  29. }
  30. //希捷硬碟寫入資料
  31. public void writeData(String data) {
  32. out.println("寫入成功");
  33. }
  34. // 維修希捷硬碟
  35. public boolean doFix(){
  36. return true;
  37. }
  38. }
  39. //三星硬碟
  40. class SamsungHdd implements SataHdd{
  41. //三星硬碟讀取資料
  42. public String readData(){
  43. return "資料";
  44. }
  45. //三星硬碟寫入資料
  46. public void writeData(String data){
  47. out.println("寫入成功");
  48. }
  49. }
  50. //某劣質硬碟,不能寫資料
  51. abstract class XXHdd implements SataHdd{
  52. //硬碟讀取資料
  53. public String readData() {
  54. return "資料";
  55. }
  56. }

介面作為型別使用

介面作為引用型別來使用,任何實現該介面的類的例項都可以儲存在該介面型別的變數中,透過這些變數可以訪問類中所實現的介面中的方法,Java 執行時系統會動態地確定應該使用哪個類中的方法,實際上是呼叫相應的實現類的方法。

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. }
執行結果:
now in B

大家看到介面可以作為一個型別來使用,把介面作為方法的引數和返回型別。


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