前面我们说了说抽象类相关内容，这篇我们主要聊聊接口相关内容，这部分很重要，大家引起关注。
1. 接口
1.1 接口的概念
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，跟推荐方式4，代码更简洁
}提示:
- 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" 词性的单词.
- 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。
public class 类名称 implements 接口名称{// ...
}注意：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。
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（只能是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 interface USB {void openDevice(); // 默认是public的void closeDevice(); // 默认是public的
}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public5. 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方法，则类必须设置为抽象类
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，每个接口中的抽象方法都要实现，否则类必须设置为抽象类。
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
这样设计有什么好处呢? 时刻牢记多态的好处, 让程序猿忘记类型. 有了接口之后, 类的使用者就不必关注具体类型,而只关注某个类是否具备某种能力.
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(按分数降序).
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, 返回小于 0 的数字;
- 如果当前对象应排在参数对象之后, 返回大于 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
[[王五:97], [李四:96], [张三:95], [赵六:92]]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.
为了进一步加深对接口的理解, 我们可以尝试自己实现一个 sort 方法来完成刚才的排序过程(使用冒泡排序)
public static void sort(Comparable[] array) {for (int bound = 0; bound < array.length; bound++) {for (int cur = array.length - 1; cur > bound; cur--) {if (array[cur - 1].compareTo(array[cur]) > 0) {// 说明顺序不符合要求, 交换两个变量的位置Comparable tmp = array[cur - 1];array[cur - 1] = array[cur];array[cur] = tmp;}}}
}再次执行代码
sort(students);
System.out.println(Arrays.toString(students));// 执行结果
[[王五:97], [李四:96], [张三:95], [赵六:92]]1.8 Clonable 接口和深拷贝
Java 中内置了一些很有用的接口, Clonable 就是其中之一.
Object 类中存在一个 clone 方法, 调用这个方法可以创建一个对象的 "拷贝". 但是要想合法调用 clone 方法, 必须要先实现 Clonable 接口, 否则就会抛出 CloneNotSupportedException 异常.
class Animal implements Cloneable {private String name;@Overridepublic Animal clone() {Animal o = null;try {o = (Animal)super.clone();} catch (CloneNotSupportedException e) {e.printStackTrace();} return o;}
}public class Test {public static void main(String[] args) {Animal animal = new Animal();Animal animal2 = animal.clone();System.out.println(animal == animal2);}
}// 输出结果
// false浅拷贝 VS 深拷贝
Cloneable 拷贝出的对象是一份 "浅拷贝"观察以下代码:
class Money {public double m = 99.99;
}class Person implements Cloneable{public Money money = new Money();@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
}public class TestDemo3 {public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {Person person1 = new Person();Person person2 = (Person) person.clone();System.out.println("通过person2修改前的结果");System.out.println(person1.money.m);System.out.println(person2.money.m);person2.money.m = 13.6;System.out.println("通过person2修改后的结果");System.out.println(person1.money.m);System.out.println(person2.money.m);}
} // 执行结果
通过person2修改前的结果
99.99
99.99
通过person2修改后的结果
13.6
13.6如上代码，我们可以看到，通过clone，我们只是拷贝了Person对象。但是Person对象中的Money对象，并没有拷贝。通过person2这个引用修改了m的值后，person1这个引用访问m的时候，值也发生了改变。这里就是发生了浅拷贝。
1.9 抽象类和接口的区别
抽象类和接口都是 Java 中多态的常见使用方式. 都需要重点掌握. 同时又要认清两者的区别(重要!!! 常见面试题).
核心区别: 抽象类中可以包含普通方法和普通字段, 这样的普通方法和字段可以被子类直接使用(不必重写), 而接口中不能包含普通方法, 子类必须重写所有的抽象方法.
如之前写的 Animal 例子. 此处的 Animal 中包含一个 name 这样的属性, 这个属性在任何子类中都是存在的. 因此此处的 Animal 只能作为一个抽象类, 而不应该成为一个接口.
class Animal {protected String name;public Animal(String name) {this.name = name;}
}再次提醒:
抽象类存在的意义是为了让编译器更好的校验, 像 Animal 这样的类我们并不会直接使用, 而是使用它的子类.万一不小心创建了 Animal 的实例, 编译器会及时提醒我们.
结束啦，这就是接口相关的全部内容，后面计划说说一个特别的类，大家敬请期待，接口这个部分大家好好琢磨，这是很重要的一个部分。
