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Java超詳細透徹講解介面

2022-05-17 13:02:05

一、引入

一方面,有時必須從幾個類中派生出一個子類,繼承它們所有的屬性和方法。但是,Java不支援多重繼承。有了介面,就可以得到多重繼承的效果。

另一方面,有時必須從幾個類中抽取出一些共同的行為特徵,而它們之間又沒有is-a的關係,僅僅是具有相同的行為特徵而已。例如:滑鼠、鍵盤、印表機、掃描器、攝像頭、充電器、MP3機、手機、數碼相機、行動硬碟等都支援USB連線。

二、理解

介面就是規範,定義的是一組規則,體現了現實世界中“如果你是/要…則必須能…”的思想。繼承是一個"是不是"的關係,而介面實現則是"能不能"的關係。

介面的本質是契約,標準,規範,就像我們的法律一樣。制定好後大家都要遵守。

三、使用

介面使用關鍵字interface來定義。

Java中,介面和類是並列關係,或者介面可以理解為一種特殊的類。從本質上講,介面是一種特殊的抽象類,這種抽象類中只包含常數和方法的定義(JDK7.0及之前),而沒有變數和方法的實現。

定義Java類的語法格式:先寫extends,後寫implements

class SubClass extends SuperClass implements InterfaceA{ }

介面(interface)是抽象方法和常數值定義的集合。

如何定義介面:

JDK7及以前:只能定義全域性常數和抽象方法

  1. 介面中的所有成員變數都預設是由public static final修飾的,可以省略不寫。
  2. 介面中的所有抽象方法都預設是由public abstract修飾的。

程式碼演示:

public interface Runner {
  int ID = 1;//<=>public static final int ID = 1;
  void start();//<=>public abstract void start();
  public void run();//<=>public abstract void run();
  void stop();//<=>public abstract void stop();
}

JDK8:除了定義全域性常數和抽象方法之外,還可以定義靜態方法、預設方法。

1.靜態方法:使用 static 關鍵字修飾。

介面中定義的靜態方法,只能通過介面來呼叫,並執行其方法體。我們經常在相互一起使用的類中使用靜態方法。你可以在標準庫中找到像Collection/Collections或者Path/Paths這樣成對的介面和類。

2.預設方法:預設方法使用 default 關鍵字修飾。可以通過實現類物件來呼叫。我們在已有的介面中提供新方法的同時,還保持了與舊版本程式碼的相容性。比如:java 8 API中對CollectionListComparator等介面提供了豐富的預設方法。

  • 若一個介面中定義了一個預設方法,而另外一個介面中也定義了一個同名同引數的方法(不管此方法是否是預設方法),在實現類同時實現了這兩個介面時,會出現:介面衝突。 解決辦法:實現類必須覆蓋介面中同名同引數的方法,來解決衝突。
  • 若一個介面中定義了一個預設方法,而父類別中也定義了一個同名同引數的非抽象方法,那麼子類在沒有重寫此方法的情況下,預設呼叫的是父類別中的同名同引數的方法,不會出現衝突問題。因為此時遵守:類優先原則。介面中具有相同名稱和引數的預設方法會被忽略。
  • 如何在子類(或實現類)的方法中呼叫父類別、介面中被重寫的方法?

程式碼演示1:

public void myMethod(){
		method3();//呼叫自己定義的重寫的方法
		super.method3();//呼叫的是父類別中宣告的
		//呼叫介面中的預設方法
		CompareA.super.method3();
		CompareB.super.method3();
	}

程式碼演示2:

interface Filial {// 孝順的
	default void help() {
		System.out.println("老媽,我來救你了");
	}
}
interface Spoony {// 痴情的
	default void help() {
		System.out.println("媳婦,別怕,我來了");
	}
}
class Father{
	public void help(){
		System.out.println("兒子,就我媳婦!");
	}
}
class Man extends Father implements Filial, Spoony {
	@Override
	public void help() {
		System.out.println("我該就誰呢?");
		Filial.super.help();
		Spoony.super.help();
	}	
}

介面中不能定義構造器的!意味著介面不可以範例化。

介面採用多繼承機制。可以實現多個介面 ,彌補了Java單繼承性的侷限性。

格式:class AA extends BB implements CC,DD,EE;

Java開發中,介面通過讓類去實現(implements)的方式來使用。

  • 如果實現類覆蓋了介面中的所有抽象方法,則此實現類就可以範例化 。
  • 如果實現類沒有覆蓋介面中所有的抽象方法,則此實現類仍為一個抽象類。

程式碼演示:

/*
實現類SubAdapter必須給出介面SubInterface以及父介面MyInterface
中所有方法的實現。否則,SubAdapter仍需宣告為abstract的。
*/
interface MyInterface{
    String s=「MyInterface」;
    public void absM1();
    }
interface SubInterface extends MyInterface{
    public void absM2();
    }
public class SubAdapter implements SubInterface{
    public void absM1(){System.out.println(「absM1」);}
    public void absM2(){System.out.println(「absM2」);}
}

介面與介面之間可以繼承,而且可以多繼承。

一個類可以實現多個無關的介面。

程式碼演示:

interface Runner { public void run();}
interface Swimmer {public double swim();}
class Creator{public int eat(){…}} 
class Man extends Creator implements Runner ,Swimmer{
    public void run() {……}
    public double swim() {……}
    public int eat() {……}
}

與繼承關係類似,介面與實現類之間存在多型性

程式碼演示:

public class Test{
  public static void main(String args[]){
    Test t = new Test();
    Man m = new Man();
    t.m1(m);
    t.m2(m);
    t.m3(m);
  }
  public String m1(Runner f) { f.run(); }
  public void m2(Swimmer s) {s.swim();}
  public void m3(Creator a) {a.eat();}
}

介面的匿名實現類匿名物件

程式碼演示:

public class USBTest {
	public static void main(String[] args) {
		Computer com = new Computer();
		//1.建立了介面的非匿名實現類的非匿名物件
		Flash flash = new Flash();
		com.transferData(flash);
		//2. 建立了介面的非匿名實現類的匿名物件
		com.transferData(new Printer());
		//3. 建立了介面的匿名實現類的非匿名物件
		USB phone = new USB(){
			@Override
			public void start() {
				System.out.println("手機開始工作");
			}
			@Override
			public void stop() {
				System.out.println("手機結束工作");
			}			
		};
		com.transferData(phone);
		//4. 建立了介面的匿名實現類的匿名物件
		com.transferData(new USB(){
			@Override
			public void start() {
				System.out.println("mp3開始工作");
			}
			@Override
			public void stop() {
				System.out.println("mp3結束工作");
			}
		});
	}
}
class Computer{	
	public void transferData(USB usb){//USB usb = new Flash();
		usb.start();		
		System.out.println("具體傳輸資料的細節");		
		usb.stop();
	}		
}
interface USB{
	//常數:定義了長、寬、最大最小的傳輸速度等	
	void start();	
	void stop();	
}
class Flash implements USB{
	@Override
	public void start() {
		System.out.println("U盤開啟工作");
	}
	@Override
	public void stop() {
		System.out.println("U盤結束工作");
	}	
}
class Printer implements USB{
	@Override
	public void start() {
		System.out.println("印表機開啟工作");
	}
	@Override
	public void stop() {
		System.out.println("印表機結束工作");
	}	
}

四、應用-代理模式(Proxy)

1. 應用場景

  • 安全代理:遮蔽對真實角色的直接存取。
  • 遠端代理:通過代理類處理遠端方法呼叫(RMI)。
  • 延遲載入:先載入輕量級的代理物件,真正需要再載入真實物件,比如你要開發一個大檔案檢視軟體,大檔案中有大的圖片,有可能一個圖片有100MB,在開啟檔案時,不可能將所有的圖片都顯示出來,這樣就可以使用代理模式,當需要檢檢視片時,用proxy來進行大圖片的開啟。

2. 分類

  • 靜態代理(靜態定義代理類)
  • 動態代理(動態生成代理類)

3. 程式碼演示

//舉例一:
interface Network {
    public void browse();
    }
// 被代理類
class RealServer implements Network { @Override
    public void browse() {
    System.out.println("真實伺服器上
    網瀏覽資訊");
    } 
}
// 代理類
class ProxyServer implements Network {
    private Network network;
    public ProxyServer(Network network) {
    this.network = network; }
    public void check() {
    System.out.println("檢查網路連線等操作");
}
    public void browse() {
    check();
    network.browse();
    } 
}
public class ProxyDemo {
    public static void main(String[] args) {
    Network net = new ProxyServer(new
    RealServer());
    net.browse();
    } 
}
//舉例二:
public class StaticProxyTest {
	public static void main(String[] args) {
		Proxy s = new Proxy(new RealStar());
		s.confer();
		s.signContract();
		s.bookTicket();
		s.sing();
		s.collectMoney();
	}
}
interface Star {
	void confer();// 面談
	void signContract();// 籤合同
	void bookTicket();// 訂票
	void sing();// 唱歌
	void collectMoney();// 收錢
}
//被代理類
class RealStar implements Star {
	public void confer() {
	}
	public void signContract() {
	}
	public void bookTicket() {
	}
	public void sing() {
		System.out.println("明星:歌唱~~~");
	}
	public void collectMoney() {
	}
}
//代理類
class Proxy implements Star {
	private Star real;
	public Proxy(Star real) {
		this.real = real;
	}
	public void confer() {
		System.out.println("經紀人面談");
	}
	public void signContract() {
		System.out.println("經紀人籤合同");
	}
	public void bookTicket() {
		System.out.println("經紀人訂票");
	}
	public void sing() {
		real.sing();
	}
	public void collectMoney() {
		System.out.println("經紀人收錢");
	}
}

五、介面和抽象類之間的對比

No.區別點抽象類介面
1定義包含抽象方法的類主要是抽象方法和全域性常數的集合
2組成構造方法、抽象方法、普通方法、常數、變數常數、抽象方法、(jdk8.0:預設方法、靜態方法)
3使用子類繼承抽象類(extends)子類實現介面(implements)
4關係抽象類可以實現多個介面介面不能繼承抽象類,但允許繼承多個介面
5常見設計模式模板方法簡單工廠、工廠方法、代理模式
6物件都通過物件的多型性產生範例化物件都通過物件的多型性產生範例化物件
7侷限抽象類有單繼承的侷限介面沒有此侷限
8實際作為一個模板是作為一個標準或是表示一種能力
9選擇如果抽象類和介面都可以使用的話,優先使用介面,因為避免單繼承的侷限如果抽象類和介面都可以使用的話,優先使用介面,因為避免單繼承的侷限

六、經典題目(排錯)

//題目一:
interface A {
    int x = 0;
    }
class B {
    int x = 1;
    }
class C extends B implements A {
    public void pX() {
    System.out.println(x);
    }
public static void main(String[] args) {
    new C().pX();
    } 
}
//題目二:
interface Playable {
    void play();
    }
interface Bounceable {
    void play();
}
interface Rollable extends Playable, Bounceable {
    Ball ball = new Ball("PingPang");
}
class Ball implements Rollable {
    private String name;
    public String getName() {
    return name; 
    }
    public Ball(String name) {
    this.name = name; 
    }
    public void play() {
    ball = new Ball("Football");
    System.out.println(ball.getName());
    } 
}

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