java学习笔记8--接口总结

接着前面的学习:

java学习笔记7--抽象类与抽象方法

java学习笔记6--类的继承、Object类

java学习笔记5--类的方法 

java学习笔记4--对象的初始化与回收

java学习笔记3--类与对象的基础 

java学习笔记2--数据类型、数组

java学习笔记1--开发环境平台总结

本文地址：http://www.cnblogs.com/archimedes/p/java-study-note8.html，转载请注明源地址。

生活中的接口：

什么是接口?

一个Java接口是一些方法特征的集合，但没有方法的实现。

在类中实现接口可以使用关键字implements，其基本格式如下：

[修饰符] class <类名> [extends 父类名] [implements 接口列表]{
}
修饰符：可选参数，用于指定类的访问权限，可选值为public、abstract和final。

类名：必选参数，用于指定类的名称，类名必须是合法的Java标识符。一般情况下，要求首字母大写。

extends 父类名：可选参数，用于指定要定义的类继承于哪个父类。当使用extends关键字时，父类名为必选参数。

implements 接口列表：可选参数，用于指定该类实现的是哪些接口。当使用implements关键字时，接口列表为必选参数。当接口列表中存在多个接口名时，各个接口名之间使用逗号分隔。

实现上面例子中的接口：

public interface PCI {  //java接口，相当于主板上的PCI插槽的规范
    public void start();
    public void stop();
}

Java接口中定义的方法在不同的地方被实现，可以具有完全不同的行为：

//声卡、网卡都实现了PCI插槽的规范，但行为完全不同 
class SoundCard implements PCI {    
    public void start() {
        System.out.println("SoundCard start...");
    }
    public void stop() {
        System.out.println("Sound stop!");
    }
}
class NetworkCard implements PCI {
    public void start() {
        System.out.println("NetworkCard send...");
    }
    public void stop() {
        System.out.println("Send stop!");
    }
}

可以使用Java接口标识类型。运行时，根据实际创建的对象类型调用相应的方法实现：

public class javatest {
    public static void main(String[] args) {
        PCI nc = new NetworkCard();
        PCI sc = new SoundCard();
        nc.start();
        sc.start();
    }
}

运行结果：

NetworkCard send...
SoundCard start...

为什么需要Java接口？

例子：为学校各中心开发这样一个小系统，包含类型：教员、中心、打印机，具体要求如下：

1、教员、以及中心都具有方法：输出详细信息

2、中心具有属性：打印机，能够通过中心的打印机打印教员或中心的详细信息

3、系统要具备良好的可扩展性与可维护性

先看方案1：

public class Teacher {
    //输出教员的详细信息
    public String detail() {
        return “I am a teacher!";
    }
}
public class Printer {
    public void print(String content) {
          System.out.println("start printing：");              
          System.out.println(content);
    }
}
public class ggSchool {
    private Printer printer = new Printer();
    //输出学校的详细信息
    public String detail() {
        return “this is ggSchool";
    }
    //使用打印机打印教员信息
    public void print(Teacher t){
        printer.print(t.detail());
    }
    //使用打印机打印学院信息
    public void print(ggSchool s){
        printer.print(s.detail());
    }
}

那么，问题来了：

每增加一种新类型，都需要增加相应的print方法，程序的可扩展性及可维护性极差，这不符合系统的要求

先看方案2（使用接口）：

教师、中心都存在一个共同的方法特征：detail，它们对detail方法有各自不同的实现——这完全符合Java接口的定义

代码如下：

public interface Introduceable {
    public String detail();
}
public class Teacher implements Introduceable {
    //输出教员的详细信息
    public String detail() {
        return “I am a teacher!";
    }
}
public class ggSchool implements Introduceable {
    private Printer printer = new Printer();
    //输出学校的详细信息
    public String detail() {
        return “this is ggSchool";
    }
    
    public void print(Introduceable intro) {    //使用print方法时，参数可以是任何Introduceable接口的实现类的对象，
                                                //不必再为不同的类型建立不同的print方法了
        printer.print(intro.detail());
    }
}
public class Printer {
    public void print(String content) {
          System.out.println("start printing：");              
          System.out.println(content);
    }
}

通过Java接口，我们同样可以享受到多态性的好处，大大提高了程序的可扩展性及可维护性 

什么是面向接口编程？

开发系统时，主体构架使用接口，接口构成系统的骨架，这样就可以通过更换接口的实现类来更换系统的实现

升级上面的系统，要求：

打印机有多种类型，比如：黑白打印机、彩色打印机等

学院可能配备其中任意一款打印机，负责打印教员、或者学院的详细信息

系统要具备良好的可扩展性与可维护性

第一步：抽象出Java接口

1、分析：

黑白、彩色打印机都存在一个共同的方法特征：print

黑白、彩色打印机对print方法有各自不同的实现

2、结论：

抽象出Java接口PrinterFace，在其中定义方法print

3、具体实现：

public interface PrinterFace {
       public void print(String content);
}

第二步：实现Java接口

1、分析：

已经抽象出Java接口PrinterFace，并在其中定义了print方法黑白、彩色打印机对print方法有各自不同的实现

2、结论：黑白、彩色打印机都实现PrinterFace接口，各自实现print方法

3、具体实现：

public class ColorPrinter implements PrinterFace {
    public void print(String content) {
        System.out.println("彩色打印：");
        System.out.println(content);
    }
}
public class BlackPrinter implements PrinterFace {
    public void print(String content) {
        System.out.println("黑白打印：");
        System.out.println(content);
    }
}

第三步：使用Java接口

1、分析：主体构架使用接口, 让接口构成系统的骨架

2、结论：更换实现接口的类就可以更换系统的实现

3、具体实现：

public class ggSchool implements Introduceable{
    private PrinterFace printer;  //打印机
    public void setPrinter(PrinterFace p) {
        this.printer = p;
    }
    public String detail() {
        return "this is ggSchool!";
    }
    public void print(Introduceable intro){
        printer.print(intro.detail());
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建学院实例
        ggSchool school=new ggSchool();
        //为该学院配备黑白打印机
        school.setPrinter(new BlackPrinter());
        school.print(school); 
        //为该学院配备彩色打印机
        school.setPrinter(new ColorPrinter());
        school.print(school);
    }
}

抽象类与接口

抽象类的子类必须覆盖所有的抽象方法后才能被实例化，否则这个子类还是个抽象类。

如果一个抽象类中的所有方法都是抽象的，就可以将这个类用另外一种方式来定义，也就是接口定义。

抽象方法只需声明，不需实现。

接口是抽象方法和常量值的定义的集合。

从本质上讲，接口是一种特殊的抽象类。这种抽象类中包含常量和方法的定义，而没有变量和方法的实现。例如

注意：在接口的定义中，所有的成员都是public访问类型的，而不论是否用public关键字修饰；接口里的变量都是用public static final标识的，所以，接口中定义的变量就是全局静

态常量。

我们可以定义一个新的接口，用extends关键字去继承一个已有的接口。注意：只能接口继承接口，类不能继承接口。

一个类只能用implements关键字去实现一个接口中的所有方法

一个类可以在继承一个父类的同时，实现一个或多个接口，extends关键字必须位于implements关键字之前，如我们可以这样定义：

class classA {
    //...
}
public interface Interface1{
    //...
}
public interface Interface2{
    //...
}
class classB extends classA implements Interface1 Interface2{
    //...
}

抽象类和接口的区别

1.语法层面上的区别

　　1）抽象类可以提供成员方法的实现细节，而接口中只能存在public abstract 方法；

　　2）抽象类中的成员变量可以是各种类型的，而接口中的成员变量只能是public static final类型的；

　　3）接口中不能含有静态代码块以及静态方法，而抽象类可以有静态代码块和静态方法；

　　4）一个类只能继承一个抽象类，而一个类却可以实现多个接口。

2.设计层面上的区别

　　1）抽象类是对一种事物的抽象，即对类抽象，而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类整体进行抽象，包括属性、行为，但是接口却是对类局部（行为）进行抽象。举个简单的例子，飞机和鸟是不同类的事物，但是它们都有一个共性，就是都会飞。那么在设计的时候，可以将飞机设计为一个类Airplane，将鸟设计为一个类Bird，但是不能将 飞行 这个特性也设计为类，因此它只是一个行为特性，并不是对一类事物的抽象描述。此时可以将 飞行 设计为一个接口Fly，包含方法fly( )，然后Airplane和Bird分别根据自己的需要实现Fly这个接口。然后至于有不同种类的飞机，比如战斗机、民用飞机等直接继承Airplane即可，对于鸟也是类似的，不同种类的鸟直接继承Bird类即可。从这里可以看出，继承是一个 "是不是"的关系，而接口实现则是 "有没有"的关系。如果一个类继承了某个抽象类，则子类必定是抽象类的种类，而接口实现则是有没有、具备不具备的关系，比如鸟是否能飞（或者是否具备飞行这个特点），能飞行则可以实现这个接口，不能飞行就不实现这个接口。

　　2）设计层面不同，抽象类作为很多子类的父类，它是一种模板式设计。而接口是一种行为规范，它是一种辐射式设计。什么是模板式设计？最简单例子，大家都用过ppt里面的模板，如果用模板A设计了ppt B和ppt C，ppt B和ppt C公共的部分就是模板A了，如果它们的公共部分需要改动，则只需要改动模板A就可以了，不需要重新对ppt B和ppt C进行改动。而辐射式设计，比如某个电梯都装了某种报警器，一旦要更新报警器，就必须全部更新。也就是说对于抽象类，如果需要添加新的方法，可以直接在抽象类中添加具体的实现，子类可以不进行变更；而对于接口则不行，如果接口进行了变更，则所有实现这个接口的类都必须进行相应的改动。

下面看一个网上流传最广泛的例子：门和警报的例子：门都有open( )和close( )两个动作，此时我们可以定义通过抽象类和接口来定义这个抽象概念：

abstract class Door {
    public abstract void open();
    public abstract void close();
}

或者：

interface Door {
    public abstract void open();
    public abstract void close();
}

但是现在如果我们需要门具有报警alarm( )的功能，那么该如何实现？下面提供两种思路：

1）将这三个功能都放在抽象类里面，但是这样一来所有继承于这个抽象类的子类都具备了报警功能，但是有的门并不一定具备报警功能；

2）将这三个功能都放在接口里，需要用到报警功能的类就需要实现这个接口中的open( )和close( )，也许这个类根本就不具备open( )和close( )这两个功能，比如火灾报警器。

从这里可以看出， Door的open() 、close()和alarm()根本就属于两个不同范畴内的行为，open()和close()属于门本身固有的行为特性，而alarm()属于延伸的附加行为。因此最好的解决办法是单独将报警设计为一个接口，包含alarm()行为,Door设计为单独的一个抽象类，包含open和close两种行为。再设计一个报警门继承Door类和实现Alarm接口。

interface Alram {
    void alarm();
}
 
abstract class Door {
    void open();
    void close();
}
 
class AlarmDoor extends Door implements Alarm {
    void oepn() {
      //....
    }
    void close() {
      //....
    }
    void alarm() {
      //....
    }
}

抽象类和接口在Java中的应用

例子：假设有若干 (如1000）个Circle，Rectangle以及若干个其他形状，希望计算它们的总面积，直截了当的做法是将它们分别放到多个数组中，分别循环求出各形状的面积，然后累加，这种做法是不漂亮的。如果还有其它形状：triangle，ellipses等，上述方法显得“累赘”。希望有一种统一的表示，例如用一个数组shape[]，接受所有的形状，然后用：

 for (i=0; i<shape.length; i++)
        area_total += shape[i].area();

用抽象类实现多种形状面积的累加：

首先看看Circle和Rectangle两个类，如何完成相关参数的计算 ：

class Circle {
    public float r; 
    Circle(float r) {
          this.r = r;      
    }
    public float area() {
        return 3.14 * r * r;
    }
}
class Rectangle {
    public float width, height; 
    Rectangle (float w, float h) {
        width = w; 
        height = h;
    }
    public float area() {
        return width * height;
    }
}

现在要利用抽象类实现多种形状面积的累加，确保每种形状分别用不同的方法来计算它们的面积和周长。因此，超类Shape包含抽象方法computeArea，然后在不同的子类中实现和覆盖这个方法，同时添加toString方法来显示几何形状的一些基本属性。现在声明了1000个Shape对象的数组，然后循环1000次随机产生1000个平面图形对象，形状为圆、矩形、正方形三种之一。

abstract class Shape {
    abstract float computeArea();
}
class Circle extends Shape {
    public float r;
    public Circle(float r) {
        this.r = r;
    }
    public float computeArea() {
        return (float)3.14 * r * r;
    }
}
class Rectangle extends Shape {
    public float width, height; 
    Rectangle (float w, float h) {
        width = w; //这里不需"this"
        height = h;
    }
    public float computeArea() {
        return width * height;
    }
}

用接口实现多种形状面积的累加：

用接口的方式实现多种形状面积的累加，需要将用抽象类表示的Shape类改成接口。由于接口的语法定义要求，我们要把原来抽象类中的成员变量去掉，成员方法改成抽象方法computeArea()，该方法返回一个double类型。所以，这个接口定义为：

public interface Shape2 {  
     public abstract double computeArea();
}

接口实现如下:

interface Shape2
{  
    public double computeArea();
}
class Circle2 implements Shape2
{
    protected double radius;
    public Circle2(double _radius) {
        radius = _radius;
    }
    public double computeArea() { 
        return Math.PI * radius * radius; 
    }
}
class Rect2 implements Shape2
{  
    protected double width, height;
    public Rect2(double w, double h) {  
        width = w;
        height = h;
    }
    public double computeArea() {  
         return width * height; 
     }
}

用一个object数组实现多种形状面积的累加:

定义一个数组，它可以同时存储矩形、圆和正方形，每个Java类都是由Object扩展而来的。因此，所有的类都属于Object类型，我们可以创建一个Object类型的数组来存储任何类型的对象，也就可以存储矩形、圆和正方形对象

完整代码如下：

package javatest;
import java.util.*;
import java.io.*;

interface Shape2 {  
    public double computeArea();
}
class Circle2 implements Shape2 {
     protected double radius;
     public Circle2(double _radius) {
         radius = _radius;
     }
     public double computeArea() { 
         return Math.PI * radius * radius; 
     }
}
class Rect2 implements Shape2 {  
    protected double width, height;
    public Rect2(double w, double h) {  
        width = w;
        height = h;
    }
    public double computeArea() {  
         return width * height; 
     }
}
public class javatest {  
    public static void main(String args[ ]) { 
          Shape2 s[] = { new Circle2(4),  new Rect2(4, 4), 
                         new Circle2(10),  new Rect2(20, 2), new Rect2(8, 10)
          };
          double total = 0;
          for(int i = 0; i < s.length; i++)
              total = total + s[i].computeArea();
          System.out.println("totalArea = " + (int)total);
         
   }
}

参考资料

《java接口讲义》--siyuan学院

《java课程讲义》--东华大学计算机学院

http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3811437.html#top