Java——————接口(interface) ＜详解＞

1.1 接口的概念

在现实生活中，接口的例子比比皆是，比如：笔记本电脑上的USB接口，电源插座等。

电脑的USB口上，可以插：U盘、鼠标、键盘...所有符合USB协议的设备

电源插座插孔上，可以插：电脑、电视机、电饭煲...所有符合规范的设备

通过上述例子可以看出：接口就是公共的行为规范标准，大家在实现时，只要符合规范标准，就可以通用。 在Java中，接口可以看成是：多个类的公共规范，是一种引用数据类型。 

 

1.2 语法规则

接口的定义格式与定义类的格式基本相同，将class关键字换成interface关键字，就定义了一个接口。

public interface 接口名称{// 抽象方法
public abstract void method1();   // public abstract 是固定搭配，可以不写
public void method2();abstract void method3();void method4();}// 注意：在接口中上述写法都是抽象方法，更推荐方式4，代码更简洁

 提示:

1. 创建接口时, 接口的命名一般以大写字母 I 开头.

2. 接口的命名一般使用 "形容词" 词性的单词.

3. 阿里编码规范中约定, 接口中的方法和属性不要加任何修饰符号, 保持代码的简洁性

 

1.3 接口的使用

接口不能直接使用，必须有一个"实现类 "来"实现"该接口，实现接口中的所有抽象方法。

public  class 类名称 implements 接口名称{// ...}

注意：子类和父类之间是继承关系，类与接口之间是implements实现关系。 

请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接口，并具备点击功能

4. 键盘类：实现USB接口，并具备输入功能

// USB接口
public interface USB {void openDevice();void closeDevice();}// 鼠标类，实现USB接口
public class Mouse implements USB {@Overridepublic void openDevice() {System.out.println("打开鼠标");}@Overridepublic 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 {@Overridepublic void openDevice() {System.out.println("打开键盘");}@Overridepublic void closeDevice() {System.out.println("关闭键盘");}public void inPut(){System.out.println("键盘输入");}}// 笔记本类：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();}}

1.4 接口特性 

 1. 接口类型是一种引用类型，但是不能直接new接口的对象

 public class TestUSB {public static void main(String[] args) {USB usb = new USB();}}// Error:(10, 19) java: day20210915.USB是抽象的; 无法实例化

2. 接口中每一个方法都是public的抽象方法，即接口中的方法会被隐式的指定为public abstract（只能说public abstract，其他修饰符都会报错）

public interface USB {// Error:(4, 18) java: 此处不允许使用修饰符privateprivate void openDevice();void closeDevice();}

 3. 接口中的方法是不能在接口中实现的，只能由实现接口的类来实现

 public interface USB {void openDevice();// 编译失败：因为接口中的方式默认为抽象方法// Error:(5, 23) java: 接口抽象方法不能带有主体void closeDevice(){System.out.println("关闭USB设备");}}

4. 重写接口中方法时，不能使用默认的访问权限


public class Mouse implements USB {@Overridevoid openDevice() {System.out.println("打开鼠标");}// ...}// 编译报错，重写USB中openDevice方法时，不能使用默认修饰符
// 正在尝试分配更低的访问权限; 以前为public

5. 接口中可以含有变量，但是接口中的变量会被隐式的指定为public static final 变量

public interface USB {double brand = 3.0;  // 默认被：final public static修饰void openDevice();void closeDevice();}public class TestUSB {public static void main(String[] args) {System.out.println(USB.brand);   // 可以直接通过接口名访问，说明是静态的// 编译报错：Error:(12, 12) java: 无法为最终变量brand分配值USB.brand = 2.0;       // 说明brand具有final属性}}

6. 接口中不能有静态代码块和构造方法

public interface USB {// 编译失败public USB(){}{}    // 编译失败void openDevice();void closeDevice();}

 7. 接口虽然不是类，但是接口编译完成后字节码文件的后缀格式也是.class

8. 如果类没有实现接口中的所有的抽象的方法，则类必须设置成为抽象类

9. jdk8中: 接口中还可以包含default方法。

 1.5 实现多个接口

在Java中，类和类之间是单继承的，一个类只能有一个父类，即Java中不支持多继承，但是一个类可以实现多个接口。下面通过类来表示一组动物.

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

 另外我们再提供一组接口，分别表示"会飞的","会跑的","会游泳的"。

 interface IFlying {void fly();}interface IRunning {void run();}interface ISwimming {void swim();}

 接下来我们创建几个具体的动物 猫, 是会跑的.

class Cat extends Animal implements IRunning {public Cat(String name) {super(name);}@Overridepublic void run() {System.out.println(this.name + "正在用四条腿跑");}}

 鱼, 是会游的

class Fish extends Animal implements ISwimming {public Fish(String name) {super(name);}@Overridepublic void swim() {System.out.println(this.name + "正在用尾巴游泳");}}

 青蛙, 既能跑, 又能游(两栖动物)

class Frog extends Animal implements IRunning, ISwimming {public Frog(String name) {super(name);}@Overridepublic void run() {System.out.println(this.name + "正在往前跳");}@Overridepublic void swim() {System.out.println(this.name + "正在蹬腿游泳");}}

 注意：一个类实现多个接口时，每个接口的抽象方法都要实现，否则必须设置成抽象类。

提示, IDEA 中使用 ctrl + i 快速实现接口

 还有一种神奇的动物, 水陆空三栖, 叫做 "鸭子"

 class Duck extends Animal implements IRunning, ISwimming, IFlying {public Duck(String name) {super(name);}@Overridepublic void fly() {System.out.println(this.name + "正在用翅膀飞");}@Overridepublic void run() {System.out.println(this.name + "正在用两条腿跑");}@Overridepublic void swim() {System.out.println(this.name + "正在漂在水上");}}

 上面的代码展示了 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 特性。

猫是一种动物, 具有会跑的特性.

青蛙也是一种动物, 既能跑, 也能游泳

鸭子也是一种动物, 既能跑, 也能游, 还能飞

 例如，现在实现一个方法，叫"散步"

 public static void walk(IRunning running) {System.out.println("我带着伙伴去散步");running.run();}

 在这个 walk 方法内部, 我们并不关注到底是哪种动物, 只要参数是会跑的, 就行。

 Cat cat = new Cat("小猫");walk(cat);Frog frog = new Frog("小青蛙");walk(frog);// 执行结果
我带着伙伴去散步
小猫正在用四条腿跑
我带着伙伴去散步
小青蛙正在往前跳

 甚至参数可以不是 "动物", 只要会跑！

class Robot implements IRunning {private String name;public Robot(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void run() {System.out.println(this.name + "正在用轮子跑");}
}Robot robot = new Robot("机器人");walk(robot);// 执行结果
机器人正在用轮子跑

1.6 接口间的继承 

 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：用接口可以达到多继承的目的。

接口可以继承一个接口, 达到复用的效果. 使用 extends 关键字。

interface IRunning {void run();}interface ISwimming {void swim();}// 两栖的动物, 既能跑, 也能游
interface IAmphibious extends IRunning, ISwimming {}class Frog implements IAmphibious {...}

通过接口继承创建一个新的接口 IAmphibious 表示 "两栖的". 此时实现接口创建的 Frog 类, 就继续要实现 run 方法, 也需要实现 swim 方法

接口间的继承相当于把多个接口合并在一起.

1.7 接口使用实例 

给对象数组排序

 class Student {private String name;private int score;public Student(String name, int score) {this.name = name;this.score = score;}@Overridepublic String toString() {return "[" + this.name + ":" + this.score + "]";}}

 再给定一个学生对象数组, 对这个对象数组中的元素进行排序(按分数升序).

Student[] students = new Student[] {new Student("张三", 95),new Student("李四", 96),new Student("王五", 97),new Student("赵六", 92),};

 按照我们之前的理解, 数组我们有一个现成的 sort 方法, 能否直接使用这个方法呢?

Arrays.sort(students);System.out.println(Arrays.toString(students));// 运行出错, 抛出异常.Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: Student cannot be cast to java.lang.Comparable

仔细思考, 不难发现, 和普通的整数不一样, 两个整数是可以直接比较的, 大小关系明确. 而两个学生对象的大小关系 怎么确定? 需要我们额外指定.

让我们的 Student 类实现 Comparable 接口, 并实现其中的 compareTo 方法

 class Student implements Comparable {private String name;private int score;public Student(String name, int score) {this.name = name;this.score = score;}@Overridepublic String toString() {return "[" + this.name + ":" + this.score + "]";}@Overridepublic int compareTo(Object o) {Student s = (Student)o;if (this.score > s.score) {return 1;} else if (this.score < s.score) {return -1;} else {return 0;
}}}

在sort 方法中会自动调用 compareTo 方法. compareTo 的参数是 Object , 其实传入的就是 Student 类型的对象. 然后比较当前对象和参数对象的大小关系(按分数来算).

如果当前对象应排在参数对象之前, 返回大于0的数字;

如果当前对象应排在参数对象之后, 返回小于0的数字;

如果当前对象和参数对象不分先后, 返回 0

 再次执行程序, 结果就符合预期了

// 执行结果
[赵六:92]],[张三:95], [李四:96],[[王五:97],

注意事项: 对于 sort 方法来说, 需要传入的数组的每个对象都是 "可比较" 的, 需要具备 compareTo 这样的能力. 通过重写 compareTo方法的方式, 就可以定义比较规则。

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