接口

荒流2020年8月6日大约 7 分钟约 2080 字

1. 概念引入

抽象类是从多个类中抽象出来的模板，如果将这种抽象更进一步，则可以提炼出一种更加特殊的“抽象类”—— 接口(interface) 。

接口定义的是多个类共同的公共行为规范，这些行为是与外部交流的通道，这也意味着接口里通常是定义一组公用方法。

接口体现的是一种规范和实现分离的设计哲学，充分利用接口可以极好降低程序各模块之间的耦合，从而提高系统的可扩展性和可维护性。基于这个原则，很多软件架构设计理论都倡导“面向接口编程”，而不是面向实现类编程。面向接口编程的常用场景可参照“简单工厂模式”和“命令模式”。

继承一个类，既是设计的重用，又是代码的重用；实现一个接口，纯粹是设计的重用。

2. 语法

定义接口不再是使用class关键字，而是使用interface关键字：

[public] interface 接口名 [extends 父接口1 父接口2 …]
{
	0~N个静态常量定义…
	0~N个抽象方法定义…
	0~N个类方法、默认方法或私有方法定义…
	0~N个内部类、内部接口、内部枚举定义…
}

修饰符可以是public或省略，若省略，则默认采用包权限访问控制符(default级别)；
接口名的命名像类名那样命名即可，不过接口名通常也使用形容词；
一个接口可以有多个直接父接口，但接口只能继承接口，不能继承类。

有的接口只定义常量，而没有定义方法，例如标准库中的SwingConstants接口。不过，这样使用接口更像是退化，所以建议最好不要这样使用。

3. 接口的特性

3.1 综述

由于接口定义的是一种公共的抽象行为规范，这种设计哲学意味着：

接口里的所有成员全部是public权限；
接口里不能包含构造器和初始化块；
接口里的成员字段只能是静态常量，即接口里的字段都自动是public static final修饰的；
接口中的定义的内部类、内部接口、内部枚举都是public static的；
接口中的普通方法（只能是实例方法）也是隐式抽象的，即它们自动是public abstract的，不能有方法体；

然而，特殊情况是，为了更好地服务接口的内涵，除了上述的抽象方法，接口中的方法还可以定义为类方法、默认方法、私有方法，这些方法必须有方法体，故而它们不会隐式地被abstract修饰。

类方法：必须使用static修饰，毫无疑问，加上隐式的public，它的修饰符是public static的。
默认方法：必须使用default修饰，default方法不能使用static修饰，综合而言是public default的。
私有方法：Java 9引入，必须使用private修饰，作用是为接口中的默认方法或类方法提供支持，其不能使用default修饰，但可以用static修饰，即私有方法既可以是类方法又可以是实例方法。

在Java 8允许接口中定义静态方法之前，通常的做法是将静态方法放在伴随类中，如标准库中成对出现的接口和实用工具类Collection/Collections, Path/Paths。而现在，实现你自己的接口时，另一种做法是在接口中直接定义相关的静态工具方法，而不必要再提供一个伴随类。

一个接口示例：

package lee;

public interface Output {
    // 接口里的成员变量只能是常量
    int MAX_CACHE_LINE = 50;
    
    // 接口里的普通方法只能是public的抽象方法
    void out();
    void getData(String msg);
    
    // 在接口中定义默认方法，需要使用default修饰
    default void print(String... msgs) {
        for (String msg : msgs) {
            System.out.println(msg);
        }
    }
    
    // 在接口中定义默认方法，需要使用default修饰
    default void test() {
        System.out.println("默认的test()方法");
    }
    
    // 在接口中定义类方法，需要使用static修饰
    static String staticTest() {
        return "接口里的类方法";
    }
    
    // 定义私有方法
    private void foo() {
        System.out.println("foo私有方法");
    }
    
    // 定义私有静态方法
    private static void bar() {
        System.out.println("bar私有静态方法");
    }
}

3.2 默认方法

接口的默认方法其实就是实例方法，只是由于早期Java的设计是“接口中的实例方法不能有方法体”，Java 8也不能直接推倒以前的规则，故而只好重新定义了一个所谓的“默认方法”，说白了，默认方法就是有方法体的实例方法。

有些情况下，默认方法很有用。如Iterator接口中，声明了一个remove方法，其定义如下：

public interface Iterator<E> {
    boolean hasNext();
    E next();
    
    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    }
}

默认方法的一个重要用法是“接口演化”。

默认方法冲突

如果先在一个接口中将一个方法定义为默认方法，然后又在超类或另一个接口中定义同样签名的方法，此时子类面临了方法冲突。Java 规定的解决规则如下：

超类优先：如果超类提供了一个具体方法，相同函数签名的默认方法会被忽略；

接口冲突：如果一个接口提供了一个默认方法，另一个接口只要有一个方法的签名与其相同（无论是抽象方法还是默认方法），则子类中必须覆盖这个方法来解决冲突，否则编译不通过。当然，在覆盖时可以选择直接调用某一个父接口中的方法：

interface Person {
    default String getName() {
        return "";
    }
}

interface Named {
    default String getName() {
        return getClass().getName() + "_" + hashCode();
    }
}

class Student implements Person, Named {
    public String getName() {
        return Person.super.getName();
    }
}

3.3 接口的继承

接口的继承和类不一样，接口完全支持多继承。和类继承相似，子接口扩展某个父接口，将会获得父接口里定义的所有抽象方法、常量。

interface InterfaceA {
    int PROP_A = 5;
    void testA();
}

interface InterfaceB {
    int PROP_B = 6;
    void testB();
}

interface InterfaceC extends InterfaceA, InterfaceB {
    int PROP_C = 7;
    void testC();
}

public class InterfaceExtendsTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(InterfaceC.PROP_A);
        System.out.println(InterfaceC.PROP_B);
        System.out.println(InterfaceC.PROP_C);
    }
}

3.4 使用接口

接口不能用于创建实例，但接口可以用于声明引用类型变量，此时这个引用类型变量必须引用到其实现类的对象；除此之外，接口的主要用途就是被实现类实现。

一个类可以实现一个或多个接口，其中继承使用extends关键字，实现使用implements关键字，这也是 Java 为单继承灵活性不足所做的补充：

[修饰符] class 类名 extends 父类 implements 接口1, 接口2…
{
    // 类体部分
}

一个类实现了一个或多个接口后，这个类必须完全实现这些接口里所定义的全部抽象方法；否则，这个类将保留从父接口那里继承到的抽象方法，导致该类也必须定义成抽象类。

实现接口方法时，必须使用public访问控制修饰符，因为接口里的方法都是public的，而子类（实现类）重写父类方法时访问权限只能更大或者相等，所以实现类实现接口里的方法时只能使用public访问权限。

接口不能显式继承任何类，但所有接口类型的引用变量都可以直接赋给Object类型的引用变量。

4. 接口和抽象类的比较

接口和抽象类都不能被实例化，它们都位于继承树的顶端，用于被其他类实现和继承；
接口和抽象类都可以包含抽象方法，实现接口或继承抽象类的普通子类都必须实现这些抽象方法；
接口和抽象类的差别主要体现在二者的设计目的上：接口体现的是一种规范，抽象类体现的是一种模板式设计。
以及一些用法上的差别……

接口

详情