Java——接口 - 技术栈

接口概念

Java接口是一系列方法的声明，是一些方法特征的集合，一个接口只有方法的特征没有方法的实现，因此这些方法可以在不同的地方被不同的类实现，而这些实现可以具有不同的行为（功能）。

Java接口可以看成是多个类的公共规范，是一种引用数据类型，在实现时，只要符合规范标准，就可以通用。

语法规则

将定义类的 class 关键字换成 interface 关键字，就定义了一个接口

创建接口时，接口的命名一般以大写字母 I 开头

接口的命名一般使用形容词性的单词

接口使用

接口不能直接使用，必须要有一个"实现类"来实现该接口，实现接口中的所有抽象方法

子类和父类之间是 extends 继承关系，类与接口之间是 implements 实现关系

例：

实现笔记本电脑使用USB鼠标、USB键盘的例子

1、USB接口：包含打开设备、关闭设备的功能

2、笔记本类：包含开机功能、关机功能、使用USB设备功能

3、鼠标类：实现USB功能，并具备点击功能

4、键盘类：实现USB功能，并具备输入功能

示例代码：

java 复制代码

//USB接口
public interface USB {
    void openDevice();
    void closeDevice();
}


//鼠标类，实现USB接口
public class Mouse implements USB{
    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开鼠标");
    }

    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭鼠标");
    }

    public void click(){
        System.out.println("鼠标点击");
    }
}


//键盘类，实现USB接口
public class KeyBoard implements USB{

    @Override
    public void openDevice() {
        System.out.println("打开键盘");
    }

    @Override
    public void closeDevice() {
        System.out.println("关闭键盘");
    }

    public void inPut(){
        System.out.println("键盘输入");
    }
}


//笔记本电脑类，使用USB设备
public class Computer {
    public void powerOn(){
        System.out.println("打开笔记本电脑");
    }

    public void powerOff(){
        System.out.println("关闭笔记本电脑");
    }

    public void useDevice(USB usb){
        usb.openDevice();
        if(usb instanceof Mouse){
            Mouse mouse = (Mouse)usb;
            mouse.click();
        }else if(usb instanceof KeyBoard){
            KeyBoard keyBoard = (KeyBoard)usb;
            keyBoard.inPut();
        }
        usb.closeDevice();
    }
}


//测试类
public class TestUSB {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        computer.powerOn();

        //使用鼠标设备
        computer.useDevice(new Mouse());

        //使用键盘设备
        computer.useDevice(new KeyBoard());

        computer.powerOff();
    }
}

运行结果：

接口特性

1、接口中的成员变量，默认是 public static final 修饰的

2、接口中的抽象方法，默认是 public abstract 修饰的，不能有方法体

3、如果接口中的方法被default 修饰，可以有具体的实现

4、如果接口当中的方法被static修饰，可以有具体的实现

5、接口不可进行实例化

6、一个接口对应一个字节码文件

7、接口中不能有静态代码和构造方法

8、如果一个类不想实现这个接口中的方法，那么这个类就被定义为抽象类，如果后面这个类被继承，就要实现所有的没有被实现的方法

一个类实现多个接口

Java不支持多继承，但是一个类可以实现多个接口

例：

通过类来表示一组动物，提供一组接口，分别表示"会飞的"、"会跑的"、"会游泳的"。

java 复制代码

public class Animal {
    protected String name;

    public Animal(String name){
        this.name = name;
    }
}


public interface IFlying {
    void fly();
}


public interface IRuning {
    void run();
}


public interface ISwimming {
    void swim();
}

下面创建几个具体的动物

java 复制代码

//猫 会跑
class Cat extends Animal implements IRuning{
    public Cat(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + " is running");
    }
}

//鱼 会游泳
class Fish extends Animal implements ISwimming{
    public Fish(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + " is swimming");
    }
}

//狗 既能跑，也能游泳
class Dog extends Animal implements IRuning,ISwimming{
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + " is running");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + " is swimming");
    }
}

//鸭子 水陆空三栖
class Duck extends Animal implements IRuning,ISwimming,IFlying{
    public Duck(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this.name + " is running");
    }

    @Override
    public void swim() {
        System.out.println(this.name + " is swimming");
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println(this.name + " is flying");
        
    }
}

上面代码展示了Java面向对象编程中最常见的用法：一个类继承一个父类，同时实现多种接口

继承表达的含义是 is - a 语义，而接口表达的含义是 具有xxx的特性

接口间的扩展（继承）

在Java中，类和类之间是单继承的，一个类可以实现多个接口，接口与接口之间可以多继承

即：用接口可以实现多继承的目的

接口可以扩展一个接口，达到复用的效果，使用 extends 关键字，实例如下：

java 复制代码

interface IA{
    void testA();
}

interface IB{
    void testB();
}

interface IC extends IA,IB{
    void testC();
}

class D implements IC{

    @Override
    public void testC() {
        
    }

    @Override
    public void testA() {

    }

    @Override
    public void testB() {

    }
}

IC接口扩展了IA，IB接口，在D类中实现接口IC，就必须重写IA，IB，IC中的所有方法，接口间的扩展（继承）相当于把多个接口合并在一起

接口使用实例

当我们有如下代码：

java 复制代码

class Student{
    public String name;
    public int age;

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student("zhangsan",18);
        Student student2 = new Student("lisi",38);

        System.out.println(student1 > student2);//error
    }
}

我们想要自定义的类之间进行比较，有两个问题：

1、当前自定义类要根据什么规则去进行比较？（如上学生类中，按照name，还是age）

2、这个规则该如何定义？

解决方法：

要用到接口 Comparable< > ，根据源码可知< >内需填入要进行比较的类名（语法上来说，这部分叫泛型）

并且要重写comparTo方法，如下：

这里就体现了：接口就是某种定义的规范

然后可以使用重写后的 comparTo方法进行自定义类型的比较，如下：

java 复制代码

System.out.println(student1.compareTo(student2));

其中：

运行结果：因为 zhngsan 的年龄为18，lisi 的年龄为38，所以会返回一个负值

当我们按照name为规则进行比较时

类型为引用类型，就不能直接相减作比较了，我们去看String的源码：

发现其中也实现了comparTo方法，所以比较代码可改写为：

z 的ASCII码大于 l ，所以运行结果为正值：

第二个应用场景：多个学生进行比较，代码如下：

java 复制代码

public static void main(String[] args) {
        Student[] students = new Student[3];
        students[0] = new Student("zhangsan", 18);
        students[1] = new Student("lisi", 38);
        students[2] = new Student("wangwu", 8);

        System.out.println("排序前：" + Arrays.toString(students));
        Arrays.sort(students);
        System.out.println("排序后：" + Arrays.toString(students));

}

运行结果：可以看出它是依据 neme 进行排序，是因为我们调用了重新写的 Comparable<> 中的comparTo 方法

当我们将Comparable屏蔽，将重写的comparTo方法屏蔽，会出现以下报错：

类型转换异常，demo1中的Student类不能转换为Comparable类

我们查看第320行报错的源码：

发现第一步给源码传参一个 Object[ ] 数组，第二步将数组强制类型转换为Comparable类型，第三步调用ComparTo方法，这里我们可以认为第二步成功后，第三步一定成功

结论：只要是自定义类型涉及到大小的比较，一定要实现Comparable接口

tips：模拟 Arrays.sort

java 复制代码

    public static void mysort(Comparable[] comparables){
        for (int i = 0; i < comparables.length-1; i++) {
            for (int j = i + 1; j < comparables.length-1-i; j++) {
                if(comparables[j].compareTo(comparables[j+1]) > 0){
                    Comparable tmp = comparables[j];
                    comparables[j] = comparables[j+1];
                    comparables[j+1] = tmp;
                }
            }
        }
    }

接下来我们需思考一个问题，如下代码：

此处代码完成后，后续不应再继续改动，因为确定一个公共比较规则后（如按照age进行比较），把此处代码再改为按照年龄比较，别人不知道的情况下，继续传入了age参数，结果就会不一样

根据不同的属性进行比较，无法每次重新修改类已经写好的方法

这就是此代码的缺陷：一般用于固定的比较，不灵活，也就是不解耦

解决方法：使用Comparator<> 接口

新建一个NameComparator类，并实现Comparator<> 接口

java 复制代码

public class NameComparator implements Comparator<Student>{
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o1.name.compareTo(o2.name);
    }
}

查看源码，可知需重写其compare方法

main函数中：

可实现按照 name 排序，运行解果如下：

同理，新建一个AgeComparator类，并实现Comparator<> 接口，即可实现按照 age 排序，如下：

java 复制代码

//AgeComparator类
import java.util.Comparator;

public class AgeComparator implements Comparator<Student> {

    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o1.age - o2.age;
    }
}


//Test类
    public static void main(String[] args) {
        Student[] students = new Student[3];
        students[0] = new Student("zhangsan", 18);
        students[1] = new Student("lisi", 38);
        students[2] = new Student("wangwu", 8);

        System.out.println("排序前：" + Arrays.toString(students));

        NameComparator nameComparator = new NameComparator();

        AgeComparator ageComparator = new AgeComparator();
        Arrays.sort(students, ageComparator);

        System.out.println("排序后：" + Arrays.toString(students));

    }

这就达到了解耦的目的。