Java 核心技術點之接口

為什么使用接口

Java中的接口是一組對需求的描述。接口通過聲明接口方法來對外宣布：“要想具有XX功能，就得按我說的做（即實現接口方法）。” 而接口的實現類通過實現相應接口的方法來宣布：“我已經按你說的做了，請賜予我XX功能吧！” 例如，以下是Comparable<T>接口的定義：

public interface Comparable<T> {
    int compareTo(T o);
}

Comparable<T>接口中定義了一個compareTo方法，這個方法就是它所描述的需求。也就是說Comparable接口對外宣布：“要想擁有進行比較的功能，得按我說的做（實現compareTo方法）。” 若我們想調用Arrays.sort方法對一個People對象數組進行比較，那么People對象必須是”可比較的”，即People類需要實現Comparable<T>接口。接口的實現類需要實現接口中定義的方法。People類通過實現Comparable<T>接口的方法來宣稱：”我已經按你說的做啦，請讓我變為可比較的吧！“ 也就是說，接口描述了一組需求，而實現一個接口的類就需要實現這個接口所描述的需求。比如我們想要People類對象是可比較的，我們可以這樣：

public class People implements Comparable<People> {
    ...
    public int compareTo(People p) {
        //定義具體的比較標準
    }
    ...
}

實際上，Arrays.sort方法之所以要求它所比較的對象需實現了Comparable接口，是因為它在比較對象時調用的對象的compareTo方法（因為它不知道評價一個對象大小的標準，這個標準是由我們來定的）。那么，我們為什么不直接在People類中定義一個compareTo實例方法來定義People對象的比較標準，而是要去實現一個Comparable<T>接口呢？讓我們舉例來說明一下，假如我們調用了以下代碼來對People對象數組peoples進行比較：

Arrays.sort(peoples);

在sort方法內部，實際上調用了類似下面這樣的代碼來比較People對象：

if (peoples[i].compareTo(peoples[j]) > 0) {
    //若為true說明peoples[i] 大于peoples[j]
}

也就是說Arrays.sort方法內部調用了People對象的compareTo方法，那么編譯器如何知道People類中確實定義了一個方法呢？若People類沒有實現Comparable接口，編譯器就只有檢查這個類是否實現了這個方法，這樣做無疑會增大開銷，若接口中的方法不只一個，開銷就更大了。而且需要比較的對象可能不只一個，假如后面又有Date對象、Job對象需要我們比較呢？如果每次調用相應對象的compareTo方法都要去檢查一下它究竟實現了這個方法沒有，將無形中增加很多本不必要的開銷。

反過來，我們看看引入接口的好處。People類頭部的"implements Comparable<People>“就像是在告訴編譯器”我是可比較的，可以直接調用我的compareTo方法而不用檢查我有沒有這個方法“。這樣一來，所有可比較的對象只要實現Comparable<T>接口，編譯器就能夠知道它一定定義了compareTo方法。一個接口實際上是描述了一種規范，它只說明了這個接口需要實現什么需求，而沒有強制規定這個需求如何實現。就像之前我們提到的Comparable<T>接口，需要比較大小的對象不只People對象一個，既然大家都需要比較大小，那索性就來個規定，所有想比較大小的對象的類都實現Compareble<T>接口，統一規定一下可比較的對象究竟該滿足什么需求（這里的需求就是compareTo方法）。

接口的特性

既然已經知道了為什么要使用接口，接下來讓我們多了解下接口到底有什么特性。

首先，接口本身的訪問修飾符可以為public或protected，接口中的所有方法都只能是public（所以可以不加這個修飾符）。其次接口中可以定義常量，但不能包含實例變量（提供實例變量這個活應該交給接口的實現類）。使用接口的步驟也很簡單，正如我們上面提到的，只需要用關鍵子implements加上接口名表示這個類要實現這個接口，然后在類的定義中定義接口所要求實現的方法即可。

接口只是一種規范，所以我們不能用new實例化一個接口。但是我們可以聲明接口類型的變量，接口變量只能引用實現了該接口的類對象，比如以下代碼：

Comparable<People> p = new People(...);

雖然接口不是類，但我們也可以使用instanceof來判斷一個對象是否實現了某個接口：

if (p instanceof Comparable) {
    ...
}

我們也可以”繼承“一個接口：

public interface InA extends InB {
    ...
}

接口還有一個很有用的特性就是一個類可以實現多個接口。其實以上提到的接口特性只要”接口只是一種規范”這個本質來看就很好理解：比如接口中不能實例化、不能含有實例變量，就是因為接口不同于類那樣是一個“藍圖”，接口更像一個“標簽”。

接口與抽象類的比較

接口與抽象類的一個本質區別是，抽象類只是一種含有抽象方法的類。也就是說，抽象類是對常規類的進一步”抽象“。常規類是可以直接實例化的，因為它所定義的方法都有了明確的實現，也就是說相應類對象的行為應經能夠完全確定下來。而抽象類包含抽象方法，也就是說對象的一部分行為還沒有完全確定下來。可以把抽象方法也理解成一種需求描述，因為抽象類存在著”待解決的需求“，所以它不能實例化，只能先派生出子類，解決了這個需求后（也就是實現了抽象方法），從而把實例的整個“藍圖”確定下來，才能夠實例化。比如說抽象類People中定義一個write抽象方法，因為寫這個動作不同人可以選擇不同的方式完成（比如有的人是左撇子，拿筆姿勢各不相同）。因為抽象類是一種類，所以一個類只能繼承一個抽象類，而不能像接口那樣可以“多繼承”。

另一方面，抽象類由于本質上是一個類，所以可以包含實例變量，也可包含方法的實現。接口中只能含有public方法，而接口中的常量也都是public的（因為作為一種規范就要”公開透明“）；而抽象類可以含有private變量及方法。抽象類中只有抽象方法需要派生類（假設派生來非抽象類）實現，而實現接口的類必須實現接口中規定的所有方法。這樣一來，若我們向某個接口中新增一個方法，那么所有實現了這個接口的類都需要進行相應的改動；而對于抽象類，我們向其中添加非抽象方法，不需要它的派生類做任何改動。

接口與回調（callback）

回調（callback）是一種常見的設計模式，利用這種模式，我們可以指出在某個事件發生時應該采取什么動作。比如，Java類庫中有個Timer類，可以使通過它在過了指定的時間后發出通知，就像一個鬧鐘一樣。初始化Timer類時，需要指定一個時間和到達這個時間后要執行的動作。在這里，告訴Timer要執行的動作就是通過傳遞給它一個對象，然后到達指定時間后，Timer會調用這個對象的方法。Timer要求我們傳遞給它的對象需要實現ActionListener接口，這個接口的定義如下：

public interface ActionListener {
    public void actionPerformed(ActionEvent event);
}

我們傳遞給Timer構造器的對象必然定義了actionPerformed方法，我們可以在這個方法中定義我們在定時間隔到達后需要執行的動作。請看以下代碼：

1 public class TimerTest {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         ActionListener listener = new TimePrinter();
 4         Timer t = new Timer(10000, listener);
 5         t.start();
 6         System.exit(0);
 7     }
 8 }
 9 
10 class TimePrinter implements ActionListener {
11     public void actionPerformed(ActionEvent event) {
12         Date now = new Date();
13         System.out.println("The time is " + now);
14     }
15 }

在以上代碼中，會每隔10秒調用一次TimerPrinter中的actionPerformed方法，獲取并輸出一次當前時間。actionPerformed方法就是回調方法，在回調模式中，通常都是一個類（TimePrinter）實現一個接口（ActionListener），然后另一個類（Timer）的對象通過持有實現該接口的類對象引用（listener）來調用相應的回調方法。

 

 

 

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