07
4 月
2021

Java接口(interface)的概念及使用

在抽象类中，可以包含一个或多个抽象方法；但在接口(interface)中，所有的方法必须都是抽象的，不能有方法体，它比抽象类更加“抽象”。

接口使用 interface 关键字来声明，可以看做是一种特殊的抽象类，可以指定一个类必须做什么，而不是规定它如何去做。

现实中也有很多接口的实例，比如说串口电脑硬盘，Serial ATA委员会指定了Serial ATA 2.0规范，这种规范就是接口。Serial ATA委员会不负责生产硬盘，只是指定通用的规范。

希捷、日立、三星等生产厂家会按照规范生产符合接口的硬盘，这些硬盘就可以实现通用化，如果正在用一块160G日立的串口硬盘，现在要升级了，可以购买一块320G的希捷串口硬盘，安装上去就可以继续使用了。

下面的代码可以模拟Serial ATA委员会定义以下串口硬盘接口：

  1. //串行硬盘接口
  2. public interface SataHdd{
  3. //连接线的数量
  4. public static final int CONNECT_LINE=4;
  5. //写数据
  6. public void writeData(String data);
  7. //读数据
  8. public String readData();
  9. }

注意：接口中声明的成员变量默认都是 public static final 的，必须显示的初始化。因而在常量声明时可以省略这些修饰符。

接口是若干常量和抽象方法的集合，目前看来和抽象类差不多。确实如此，接口本就是从抽象类中演化而来的，因而除特别规定，接口享有和类同样的“待遇”。比如，源程序中可以定义多个类或接口，但最多只能有一个public 的类或接口，如果有则源文件必须取和public的类和接口相同的名字。和类的继承格式一样，接口之间也可以继承，子接口可以继承父接口中的常量和抽象方法并添加新的抽象方法等。

但接口有其自身的一些特性，归纳如下。

1) 接口中只能定义抽象方法，这些方法默认为 public abstract 的，因而在声明方法时可以省略这些修饰符。试图在接口中定义实例变量、非抽象的实例方法及静态方法，都是非法的。例如：

  1. public interface SataHdd{
  2. //连接线的数量
  3. public int connectLine; //编译出错，connectLine被看做静态常量，必须显式初始化
  4. //写数据
  5. protected void writeData(String data); //编译出错，必须是public类型
  6. //读数据
  7. public static String readData(){ //编译出错，接口中不能包含静态方法
  8. return “数据”; //编译出错，接口中只能包含抽象方法，
  9. }
  10. }

3) 接口中没有构造方法，不能被实例化。

4) 一个接口不实现另一个接口，但可以继承多个其他接口。接口的多继承特点弥补了类的单继承。例如：

  1. //串行硬盘接口
  2. public interface SataHdd extends A,B{
  3. // 连接线的数量
  4. public static final int CONNECT_LINE = 4;
  5. // 写数据
  6. public void writeData(String data);
  7. // 读数据
  8. public String readData();
  9. }
  10. interface A{
  11. public void a();
  12. }
  13. interface B{
  14. public void b();
  15. }

为什么使用接口

大型项目开发中，可能需要从继承链的中间插入一个类，让它的子类具备某些功能而不影响它们的父类。例如 A -> B -> C -> D -> E，A 是祖先类，如果需要为C、D、E类添加某些通用的功能，最简单的方法是让C类再继承另外一个类。但是问题来了，Java 是一种单继承的语言，不能再让C继承另外一个父类了，只到移动到继承链的最顶端，让A再继承一个父类。这样一来，对C、D、E类的修改，影响到了整个继承链，不具备可插入性的设计。

接口是可插入性的保证。在一个继承链中的任何一个类都可以实现一个接口，这个接口会影响到此类的所有子类，但不会影响到此类的任何父类。此类将不得不实现这个接口所规定的方法，而子类可以从此类自动继承这些方法，这时候，这些子类具有了可插入性。

我们关心的不是哪一个具体的类，而是这个类是否实现了我们需要的接口。

接口提供了关联以及方法调用上的可插入性，软件系统的规模越大，生命周期越长，接口使得软件系统的灵活性和可扩展性，可插入性方面得到保证。

接口在面向对象的 Java 程序设计中占有举足轻重的地位。事实上在设计阶段最重要的任务之一就是设计出各部分的接口，然后通过接口的组合，形成程序的基本框架结构。

接口的使用

接口的使用与类的使用有些不同。在需要使用类的地方，会直接使用new关键字来构建一个类的实例，但接口不可以这样使用，因为接口不能直接使用 new 关键字来构建实例。

接口必须通过类来实现(implements)它的抽象方法，然后再实例化类。类实现接口的关键字为implements。

如果一个类不能实现该接口的所有抽象方法，那么这个类必须被定义为抽象方法。

不允许创建接口的实例，但允许定义接口类型的引用变量，该变量指向了实现接口的类的实例。

一个类只能继承一个父类，但却可以实现多个接口。

实现接口的格式如下：
修饰符 class 类名 extends 父类 implements 多个接口 {
实现方法
}

请看下面的例子：

  1. import static java.lang.System.*;
  3. public class Demo{
  4. public static void main(String[] args) {
  5. SataHdd sh1=new SeagateHdd(); //初始化希捷硬盘
  6. SataHdd sh2=new SamsungHdd(); //初始化三星硬盘
  7. }
  8. }
  10. //串行硬盘接口
  11. interface SataHdd{
  12. //连接线的数量
  13. public static final int CONNECT_LINE=4;
  14. //写数据
  15. public void writeData(String data);
  16. //读数据
  17. public String readData();
  18. }
  20. // 维修硬盘接口
  21. interface fixHdd{
  22. // 维修地址
  23. String address = “北京市海淀区”;
  24. // 开始维修
  25. boolean doFix();
  26. }
  28. //希捷硬盘
  29. class SeagateHdd implements SataHdd, fixHdd{
  30. //希捷硬盘读取数据
  31. public String readData(){
  32. return “数据”;
  33. }
  34. //希捷硬盘写入数据
  35. public void writeData(String data) {
  36. out.println(“写入成功”);
  37. }
  38. // 维修希捷硬盘
  39. public boolean doFix(){
  40. return true;
  41. }
  42. }
  43. //三星硬盘
  44. class SamsungHdd implements SataHdd{
  45. //三星硬盘读取数据
  46. public String readData(){
  47. return “数据”;
  48. }
  49. //三星硬盘写入数据
  50. public void writeData(String data){
  51. out.println(“写入成功”);
  52. }
  53. }
  54. //某劣质硬盘，不能写数据
  55. abstract class XXHdd implements SataHdd{
  56. //硬盘读取数据
  57. public String readData() {
  58. return “数据”;
  59. }
  60. }

接口作为类型使用

接口作为引用类型来使用，任何实现该接口的类的实例都可以存储在该接口类型的变量中，通过这些变量可以访问类中所实现的接口中的方法，Java 运行时系统会动态地确定应该使用哪个类中的方法，实际上是调用相应的实现类的方法。

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. }

运行结果：
now in B

大家看到接口可以作为一个类型来使用，把接口作为方法的参数和返回类型。

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