五. 面向对象高级特性4. 接口的概念和使用
在抽象類中,可以包含一個(gè)或多個(gè)抽象方法;但在接口(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”。
接口使用 interface 關(guān)鍵字來(lái)聲明,可以看做是一種特殊的抽象類,可以指定一個(gè)類必須做什么,而不是規(guī)定它如何去做。
現(xiàn)實(shí)中也有很多接口的實(shí)例,比如說(shuō)串口電腦硬盤,Serial ATA委員會(huì)指定了Serial?ATA 2.0規(guī)范,這種規(guī)范就是接口。Serial ATA委員會(huì)不負(fù)責(zé)生產(chǎn)硬盤,只是指定通用的規(guī)范。
希捷、日立、三星等生產(chǎn)廠家會(huì)按照規(guī)范生產(chǎn)符合接口的硬盤,這些硬盤就可以實(shí)現(xiàn)通用化,如果正在用一塊160G日立的串口硬盤,現(xiàn)在要升級(jí)了,可以購(gòu)買一塊320G的希捷串口硬盤,安裝上去就可以繼續(xù)使用了。
下面的代碼可以模擬Serial ATA委員會(huì)定義以下串口硬盤接口:
注意:接口中聲明的成員變量默認(rèn)都是 public static final 的,必須顯示的初始化。因而在常量聲明時(shí)可以省略這些修飾符。
接口是若干常量和抽象方法的集合,目前看來(lái)和抽象類差不多。確實(shí)如此,接口本就是從抽象類中演化而來(lái)的,因而除特別規(guī)定,接口享有和類同樣的“待遇”。比如,源程序中可以定義多個(gè)類或接口,但最多只能有一個(gè)public 的類或接口,如果有則源文件必須取和public的類和接口相同的名字。和類的繼承格式一樣,接口之間也可以繼承,子接口可以繼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,歸納如下。
1) 接口中只能定義抽象方法,這些方法默認(rèn)為 public abstract 的,因而在聲明方法時(shí)可以省略這些修飾符。試圖在接口中定義實(shí)例變量、非抽象的實(shí)例方法及靜態(tài)方法,都是非法的。例如:
3) 接口中沒(méi)有構(gòu)造方法,不能被實(shí)例化。
4) 一個(gè)接口不實(shí)現(xiàn)另一個(gè)接口,但可以繼承多個(gè)其他接口。接口的多繼承特點(diǎn)彌補(bǔ)了類的單繼承。例如:
為什么使用接口
大型項(xiàng)目開發(fā)中,可能需要從繼承鏈的中間插入一個(gè)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類添加某些通用的功能,最簡(jiǎn)單的方法是讓C類再繼承另外一個(gè)類。但是問(wèn)題來(lái)了,Java 是一種單繼承的語(yǔ)言,不能再讓C繼承另外一個(gè)父類了,只到移動(dòng)到繼承鏈的最頂端,讓A再繼承一個(gè)父類。這樣一來(lái),對(duì)C、D、E類的修改,影響到了整個(gè)繼承鏈,不具備可插入性的設(shè)計(jì)。
接口是可插入性的保證。在一個(gè)繼承鏈中的任何一個(gè)類都可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口,這個(gè)接口會(huì)影響到此類的所有子類,但不會(huì)影響到此類的任何父類。此類將不得不實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口所規(guī)定的方法,而子類可以從此類自動(dòng)繼承這些方法,這時(shí)候,這些子類具有了可插入性。
我們關(guān)心的不是哪一個(gè)具體的類,而是這個(gè)類是否實(shí)現(xiàn)了我們需要的接口。
接口提供了關(guān)聯(lián)以及方法調(diào)用上的可插入性,軟件系統(tǒng)的規(guī)模越大,生命周期越長(zhǎng),接口使得軟件系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性,可插入性方面得到保證。
接口在面向?qū)ο蟮?Java 程序設(shè)計(jì)中占有舉足輕重的地位。事實(shí)上在設(shè)計(jì)階段最重要的任務(wù)之一就是設(shè)計(jì)出各部分的接口,然后通過(guò)接口的組合,形成程序的基本框架結(jié)構(gòu)。
接口的使用
接口的使用與類的使用有些不同。在需要使用類的地方,會(huì)直接使用new關(guān)鍵字來(lái)構(gòu)建一個(gè)類的實(shí)例,但接口不可以這樣使用,因?yàn)榻涌诓荒苤苯邮褂?new 關(guān)鍵字來(lái)構(gòu)建實(shí)例。
接口必須通過(guò)類來(lái)實(shí)現(xiàn)(implements)它的抽象方法,然后再實(shí)例化類。類實(shí)現(xiàn)接口的關(guān)鍵字為implements。
如果一個(gè)類不能實(shí)現(xiàn)該接口的所有抽象方法,那么這個(gè)類必須被定義為抽象方法。
不允許創(chuàng)建接口的實(shí)例,但允許定義接口類型的引用變量,該變量指向了實(shí)現(xiàn)接口的類的實(shí)例。
一個(gè)類只能繼承一個(gè)父類,但卻可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口。
實(shí)現(xiàn)接口的格式如下:
修飾符 class 類名 extends 父類 implements 多個(gè)接口 {
? ? 實(shí)現(xiàn)方法
}
請(qǐng)看下面的例子:
接口作為類型使用
接口作為引用類型來(lái)使用,任何實(shí)現(xiàn)該接口的類的實(shí)例都可以存儲(chǔ)在該接口類型的變量中,通過(guò)這些變量可以訪問(wèn)類中所實(shí)現(xiàn)的接口中的方法,Java 運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)會(huì)動(dòng)態(tài)地確定應(yīng)該使用哪個(gè)類中的方法,實(shí)際上是調(diào)用相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)類的方法。
示例如下:
運(yùn)行結(jié)果:
now in B
大家看到接口可以作為一個(gè)類型來(lái)使用,把接口作為方法的參數(shù)和返回類型。
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