java学习笔记8--接口总结
接着前面的学习:
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生活中的接口：
什么是接口?
一个Java接口是一些方法特征的集合，但没有方法的实现。
在类中实现接口可以使用关键字implements，其基本格式如下：
[修饰符] class <类名> [extends 父类名] [implements 接口列表]{
}
修饰符：可选参数，用于指定类的访问权限，可选值为public、abstract和final。
类名：必选参数，用于指定类的名称，类名必须是合法的Java标识符。一般情况下，要求首字母大写。
extends 父类名：可选参数，用于指定要定义的类继承于哪个父类。当使用extends关键字时，父类名为必选参数。
implements 接口列表：可选参数，用于指定该类实现的是哪些接口。当使用implements关键字时，接口列表为必选参数。当接口列表中存在多个接口名时，各个接口名之间使用逗号分隔。
实现上面例子中的接口：
public interface PCI { //java接口，相当于主板上的PCI插槽的规范 public void start(); public void stop(); }
Java接口中定义的方法在不同的地方被实现，可以具有完全不同的行为：
//声卡、网卡都实现了PCI插槽的规范，但行为完全不同 class SoundCard implements PCI { public void start() { System.out.println("SoundCard start..."); } public void stop() { System.out.println("Sound stop!"); } } class NetworkCard implements PCI { public void start() { System.out.println("NetworkCard send..."); } public void stop() { System.out.println("Send stop!"); } }
可以使用Java接口标识类型。运行时，根据实际创建的对象类型调用相应的方法实现：
public class javatest { public static void main(String[] args) { PCI nc = new NetworkCard(); PCI sc = new SoundCard(); nc.start(); sc.start(); } }
运行结果：
NetworkCard send...
SoundCard start...
为什么需要Java接口？
例子：为学校各中心开发这样一个小系统，包含类型：教员、中心、打印机，具体要求如下：
1、教员、以及中心都具有方法：输出详细信息
2、中心具有属性：打印机，能够通过中心的打印机打印教员或中心的详细信息
3、系统要具备良好的可扩展性与可维护性
先看方案1：
public class Teacher { //输出教员的详细信息 public String detail() { return “I am a teacher!"; } } public class Printer { public void print(String content) { System.out.println("start printing："); System.out.println(content); } } public class ggSchool { private Printer printer = new Printer(); //输出学校的详细信息 public String detail() { return “this is ggSchool"; } //使用打印机打印教员信息 public void print(Teacher t){ printer.print(t.detail()); } //使用打印机打印学院信息 public void print(ggSchool s){ printer.print(s.detail()); } }
那么，问题来了：
每增加一种新类型，都需要增加相应的print方法，程序的可扩展性及可维护性极差，这不符合系统的要求
先看方案2（使用接口）：
教师、中心都存在一个共同的方法特征：detail，它们对detail方法有各自不同的实现——这完全符合Java接口的定义
代码如下：
public interface Introduceable { public String detail(); } public class Teacher implements Introduceable { //输出教员的详细信息 public String detail() { return “I am a teacher!"; } } public class ggSchool implements Introduceable { private Printer printer = new Printer(); //输出学校的详细信息 public String detail() { return “this is ggSchool"; } public void print(Introduceable intro) { //使用print方法时，参数可以是任何Introduceable接口的实现类的对象， //不必再为不同的类型建立不同的print方法了 printer.print(intro.detail()); } } public class Printer { public void print(String content) { System.out.println("start printing："); System.out.println(content); } }
通过Java接口，我们同样可以享受到多态性的好处，大大提高了程序的可扩展性及可维护性
什么是面向接口编程？
开发系统时，主体构架使用接口，接口构成系统的骨架，这样就可以通过更换接口的实现类来更换系统的实现
打印机有多种类型，比如：黑白打印机、彩色打印机等
学院可能配备其中任意一款打印机，负责打印教员、或者学院的详细信息
系统要具备良好的可扩展性与可维护性
第一步：抽象出Java接口
1、分析：
黑白、彩色打印机都存在一个共同的方法特征：print
黑白、彩色打印机对print方法有各自不同的实现
2、结论：
抽象出Java接口PrinterFace，在其中定义方法print
3、具体实现：
public interface PrinterFace { public void print(String content); }
1、分析：
已经抽象出Java接口PrinterFace，并在其中定义了print方法黑白、彩色打印机对print方法有各自不同的实现
2、结论：黑白、彩色打印机都实现PrinterFace接口，各自实现print方法
3、具体实现：
public class ColorPrinter implements PrinterFace { public void print(String content) { System.out.println("彩色打印："); System.out.println(content); } } public class BlackPrinter implements PrinterFace { public void print(String content) { System.out.println("黑白打印："); System.out.println(content); } }
第三步：使用Java接口
1、分析：主体构架使用接口, 让接口构成系统的骨架
2、结论：更换实现接口的类就可以更换系统的实现
3、具体实现：
public class ggSchool implements Introduceable{ private PrinterFace printer; //打印机 public void setPrinter(PrinterFace p) { this.printer = p; } public String detail() { return "this is ggSchool!"; } public void print(Introduceable intro){ printer.print(intro.detail()); } } public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建学院实例 ggSchool school=new ggSchool(); //为该学院配备黑白打印机 school.setPrinter(new BlackPrinter()); school.print(school); //为该学院配备彩色打印机 school.setPrinter(new ColorPrinter()); school.print(school); } }
抽象类与接口
抽象类的子类必须覆盖所有的抽象方法后才能被实例化，否则这个子类还是个抽象类。
如果一个抽象类中的所有方法都是抽象的，就可以将这个类用另外一种方式来定义，也就是接口定义。
抽象方法只需声明，不需实现。
接口是抽象方法和常量值的定义的集合。
从本质上讲，接口是一种特殊的抽象类。这种抽象类中包含常量和方法的定义，而没有变量和方法的实现。例如
注意：在接口的定义中，所有的成员都是public访问类型的，而不论是否用public关键字修饰；接口里的变量都是用public static final标识的，所以，接口中定义的变量就是全局静
态常量。
我们可以定义一个新的接口，用extends关键字去继承一个已有的接口。注意：只能接口继承接口，类不能继承接口。
一个类只能用implements关键字去实现一个接口中的所有方法
一个类可以在继承一个父类的同时，实现一个或多个接口，extends关键字必须位于implements关键字之前，如我们可以这样定义：
class classA { //... } public interface Interface1{ //... } public interface Interface2{ //... } class classB extends classA implements Interface1 Interface2{ //... }
抽象类和接口的区别
1.语法层面上的区别
1）抽象类可以提供成员方法的实现细节，而接口中只能存在public abstract 方法；
2）抽象类中的成员变量可以是各种类型的，而接口中的成员变量只能是public static final类型的；
3）接口中不能含有静态代码块以及静态方法，而抽象类可以有静态代码块和静态方法；
4）一个类只能继承一个抽象类，而一个类却可以实现多个接口。
2.设计层面上的区别
1）抽象类是对一种事物的抽象，即对类抽象，而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类整体进行抽象，包括属性、行为，但是接口却是对类局部（行为）进行抽象。举个简单的例子，飞机和鸟是不同类的事物，但是它们都有一个共性，就是都会飞。那么在设计的时候，可以将飞机设计为一个类Airplane，将鸟设计为一个类Bird，但是不能将 飞行 这个特性也设计为类，因此它只是一个行为特性，并不是对一类事物的抽象描述。此时可以将 飞行 设计为一个接口Fly，包含方法fly( )，然后Airplane和Bird分别根据自己的需要实现Fly这个接口。然后至于有不同种类的飞机，比如战斗机、民用飞机等直接继承Airplane即可，对于鸟也是类似的，不同种类的鸟直接继承Bird类即可。从这里可以看出，继承是一个 "是不是"的关系，而接口实现则是 "有没有"的关系。如果一个类继承了某个抽象类，则子类必定是抽象类的种类，而接口实现则是有没有、具备不具备的关系，比如鸟是否能飞（或者是否具备飞行这个特点），能飞行则可以实现这个接口，不能飞行就不实现这个接口。
2）设计层面不同，抽象类作为很多子类的父类，它是一种模板式设计。而接口是一种行为规范，它是一种辐射式设计。什么是模板式设计？最简单例子，大家都用过ppt里面的模板，如果用模板A设计了ppt B和ppt C，ppt B和ppt C公共的部分就是模板A了，如果它们的公共部分需要改动，则只需要改动模板A就可以了，不需要重新对ppt B和ppt C进行改动。而辐射式设计，比如某个电梯都装了某种报警器，一旦要更新报警器，就必须全部更新。也就是说对于抽象类，如果需要添加新的方法，可以直接在抽象类中添加具体的实现，子类可以不进行变更；而对于接口则不行，如果接口进行了变更，则所有实现这个接口的类都必须进行相应的改动。
下面看一个网上流传最广泛的例子：门和警报的例子：门都有open( )和close( )两个动作，此时我们可以定义通过抽象类和接口来定义这个抽象概念：
abstract class Door { public abstract void open(); public abstract void close(); }
或者：
interface Door { public abstract void open(); public abstract void close(); }
但是现在如果我们需要门具有报警alarm( )的功能，那么该如何实现？下面提供两种思路：
1）将这三个功能都放在抽象类里面，但是这样一来所有继承于这个抽象类的子类都具备了报警功能，但是有的门并不一定具备报警功能；
2）将这三个功能都放在接口里，需要用到报警功能的类就需要实现这个接口中的open( )和close( )，也许这个类根本就不具备open( )和close( )这两个功能，比如火灾报警器。
从这里可以看出， Door的open() 、close()和alarm()根本就属于两个不同范畴内的行为，open()和close()属于门本身固有的行为特性，而alarm()属于延伸的附加行为。因此最好的解决办法是单独将报警设计为一个接口，包含alarm()行为,Door设计为单独的一个抽象类，包含open和close两种行为。再设计一个报警门继承Door类和实现Alarm接口。
interface Alram { void alarm(); } abstract class Door { void open(); void close(); } class AlarmDoor extends Door implements Alarm { void oepn() { //.... } void close() { //.... } void alarm() { //.... } }
抽象类和接口在Java中的应用
例子：假设有若干 (如1000）个Circle，Rectangle以及若干个其他形状，希望计算它们的总面积，直截了当的做法是将它们分别放到多个数组中，分别循环求出各形状的面积，然后累加，这种做法是不漂亮的。如果还有其它形状：triangle，ellipses等，上述方法显得“累赘”。希望有一种统一的表示，例如用一个数组shape[]，接受所有的形状，然后用：
for (i=0; i<shape.length; i++) area_total += shape[i].area();
用抽象类实现多种形状面积的累加：
首先看看Circle和Rectangle两个类，如何完成相关参数的计算 ：
class Circle { public float r; Circle(float r) { this.r = r; } public float area() { return 3.14 * r * r; } } class Rectangle { public float width, height; Rectangle (float w, float h) { width = w; height = h; } public float area() { return width * height; } }
现在要利用抽象类实现多种形状面积的累加，确保每种形状分别用不同的方法来计算它们的面积和周长。因此，超类Shape包含抽象方法computeArea，然后在不同的子类中实现和覆盖这个方法，同时添加toString方法来显示几何形状的一些基本属性。现在声明了1000个Shape对象的数组，然后循环1000次随机产生1000个平面图形对象，形状为圆、矩形、正方形三种之一。
abstract class Shape { abstract float computeArea(); } class Circle extends Shape { public float r; public Circle(float r) { this.r = r; } public float computeArea() { return (float)3.14 * r * r; } } class Rectangle extends Shape { public float width, height; Rectangle (float w, float h) { width = w; //这里不需"this" height = h; } public float computeArea() { return width * height; } }
用接口实现多种形状面积的累加：
用接口的方式实现多种形状面积的累加，需要将用抽象类表示的Shape类改成接口。由于接口的语法定义要求，我们要把原来抽象类中的成员变量去掉，成员方法改成抽象方法computeArea()，该方法返回一个double类型。所以，这个接口定义为：
public interface Shape2 { public abstract double computeArea(); }
接口实现如下:
interface Shape2 { public double computeArea(); } class Circle2 implements Shape2 { protected double radius; public Circle2(double _radius) { radius = _radius; } public double computeArea() { return Math.PI * radius * radius; } } class Rect2 implements Shape2 { protected double width, height; public Rect2(double w, double h) { width = w; height = h; } public double computeArea() { return width * height; } }
用一个object数组实现多种形状面积的累加:
定义一个数组，它可以同时存储矩形、圆和正方形，每个Java类都是由Object扩展而来的。因此，所有的类都属于Object类型，我们可以创建一个Object类型的数组来存储任何类型的对象，也就可以存储矩形、圆和正方形对象
完整代码如下：
package javatest; import java.util.*; import java.io.*; interface Shape2 { public double computeArea(); } class Circle2 implements Shape2 { protected double radius; public Circle2(double _radius) { radius = _radius; } public double computeArea() { return Math.PI * radius * radius; } } class Rect2 implements Shape2 { protected double width, height; public Rect2(double w, double h) { width = w; height = h; } public double computeArea() { return width * height; } } public class javatest { public static void main(String args[ ]) { Shape2 s[] = { new Circle2(4), new Rect2(4, 4), new Circle2(10), new Rect2(20, 2), new Rect2(8, 10) }; double total = 0; for(int i = 0; i < s.length; i++) total = total + s[i].computeArea(); System.out.println("totalArea = " + (int)total); } }
参考资料
《java接口讲义》--siyuan学院
《java课程讲义》--东华大学计算机学院
