Java——接口的基本总结（基本定义、使用接口定义标准、工厂设计模式、代理设计模式、抽象类与接口的区别）
Java——接口的基本总结（基本定义、使用接口定义标准、工厂设计模式、代理设计模式、抽象类与接口的区别）
接口与抽象类相比，使用率是最高的，所有的设计基本是围绕接口进行的，这部分内容很重要，要彻底学明白需要很长时间，与接口相关 的两个重要设计模式：工厂设计模式、代理设计模式，是需要死记硬背的。
1、接口的基本概念
接口是一种特殊类，但是接口中的组成比类的简单，主要由抽象方法和全局常量组成。而接口使用interface关键字来定义。
【举例】：定义一个接口
interface A{ //定义了一个接口
public static final String MSG= "hello";
public abstract void print();
}接口是不能直接实例化对象的，当一个接口定义完成后，按如下步骤进行接口的使用：
- 1）接口一定要定义子类，子类利用implements关键字来实现接口，一个子类可以实现多个接口；
--秒杀抽象类的单继承局限；
- 2）接口的子类必须覆写接口中的全部抽象方法；
- 3）接口的对象利用子类对象的向上转型进行实例化操作。
【举例】：使用接口
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
X x = new X();//实例化子类对象
A a = x; //子类为父接口实例化
B b = x;
a.print();
b.fun();
}
}
interface A{ //定义了一个接口
public static final String MSG= "hello";
public abstract void print();
}
interface B{
public abstract void fun();
}
class X implements A,B{//同时实现A、B两个父接口
@Override
public void print() { //覆写接口A中的抽象方法
System.out.println("你好，接口A");
}
@Override
public void fun() {//覆写接口B中的抽象方法
System.out.println(MSG);
}
}
但是，现在有这样一种操作，也能输出hello，B和A没有什么关系，却可以转换，因为X是子类。
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
A a = new X(); //X子类为父接A口实例化
B b = (B)a;
b.fun();
}
}【注意】：关于接口的组成描述
接口里面在定义的时候就已经明确的给出了开发要求：抽象方法和全局常量，所以，以下两种接口的定义本质上是一样的。
完整定义 | 简化定义 |
|---|---|
interface A{ //定义了一个接口 public static final String MSG= "hello"; public abstract void print(); } | interface A{ //定义了一个接口 String MSG= "hello"; void print(); } |
如果定义接口方法时没有使用public，本质上也不是default权限，默认就是public。为了防止开发者概念混淆，所以后续开发建议在定义接口时都写上public，可以不写abstract。
interface A{ //定义了一个接口
String MSG= "hello";
public void print();
}现在程序中出现有类、抽象类、接口，三者之间的联系需要注意：
一个普通类若要实现接口，又要继承抽象类，一定要显extends继承抽象类，再实现接口，形式如下：
class 子类 extends 抽象类 implements 接口1,接口2,...{}
【举例】：观察子类的多继承
interface A{ //定义了一个接口
public static final String MSG= "hello";
public abstract void print();
}
abstract class B{
public abstract void fun();
}
class X extends B implements A{
@Override
public void print() {
}
@Override
public void fun() {
}
}另外，除了以上的结构外，抽象类还可以直接实现接口：
【举例】：抽象类实现接口
interface A{ //定义了一个接口
public static final String MSG= "hello";
public abstract void print();
}
abstract class B implements A{ //此时抽象类有两个抽象方法
public abstract void fun();
}
class X extends B{
@Override
public void print() {
}
@Override
public void fun() {
}
}抽象类可以实现接口，但是反过来，接口是不能继承抽象类的，一个接口却可以使用extends关键字继承多个父接口。
【举例】：接口多继承
interface A{ //定义了一个接口
public void printA();
}
interface B{
public void printB();
}
interface C extends A,B{ //C是A与B 的子接口
public void printC();
}
class X implements C{
@Override
public void printA() {
}
@Override
public void printB() {
}
@Override
public void printC() {
}
}虽然接口本身只能有抽象方法 和全局常量，但是内部的结构是不受限制 的，也就是 一个接口的内部可以继续定义内部类，内部抽象类，或内部接口。如果一个内部接口上使用了static定义，这个内部接口就属于外部接口。
【举例】：使用static定义内部接口
interface A{ //定义了一个接口
static interface B{
public void print();
}
}
class X implements A.B{//注意此处使用的是.........
@Override
public void print() {
}
}对于接口的使用，有如下几点总结：
- 接口避免了单继承局限，一个子类可以实现多个接口；
- 接口中 的权限统一为public，方法都是抽象方法，大多数情况下接口中都不会定义全局常量；
- 所有的内部类结构都不受定义语法的限制，static定义的内部接口就是外部接口。
实际开发中，接口的三个使用原则：
- 制定操作的标准；
- 表示一种能力；
- 将服务器端的远程方法视图提供给客户端。
2、接口的应用——定义标准
现实生活中，对于接口的名字很常见，如USB接口、HDMI接口、DVI接口等。以USB设备为主，描述一下接口的实际作用：
【举例】：首先要定义的就是接口
interface USB{
public void start();
public void stop();
}【举例】：电脑上提供有支持USB的操作插入点
class Computer{
public void plugin(USB usb){
usb.start();
usb.stop();
}
}不管有多少个设备，电脑plugin()方法只有接收USB的接口实例，操作步骤就是固定的。
【举例】：定义USB的子类
class Flash implements USB{
@Override
public void start() {
System.out.println("开始使用U盘进行操作");
}
@Override
public void stop() {
System.out.println("U盘停止操作");
}
}
class Keyboard implements USB{
@Override
public void start() {
System.out.println("开始使用键盘进行操作");
}
@Override
public void stop() {
System.out.println("键盘停止操作");
}
}【举例】：程序调用
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
Computer c = new Computer();
c.plugin(new Flash()); //传递U盘对象
c.plugin(new Keyboard());//传递键盘对象
}
}
所以，如果有了接口标准，即便有千万个子类，也是在一个接口上使用的，所以说接口可以定义标准，说的再高级一点：
接口可以连接两个不同的层。
3、接口的应用——工厂设计模式（Factory）
这部分内容很重要，以下设计的工厂类程序基本结构必须要记住。工厂模式用于对象的创建，使得客户从具体的产品对象中被解耦。首先编写一段简单的代码，观察下为什么会有所谓的工厂设计模式？
【举例】：观察程序定义
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
Fruit f = new Apple();
f.eat();
}
}
interface Fruit{
public void eat();
}
class Apple implements Fruit{
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃苹果");
}
}以上代码本身看上去没什么语法问题，但是有一个设计上的缺失，若现在Fruit增加了一个子类，且主类想使用这个子类，该怎么办？
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
Fruit f = new Cherry();
f.eat();
}
}
interface Fruit{
public void eat();
}
class Apple implements Fruit{
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃苹果");
}
}
class Cherry implements Fruit{
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃樱桃");
}
}以上，我们发现，若要扩充我们的程序，却影响了客户端的执行，若要解决这个问题，可参照Java可移植性的实现原理：
- 不可移植性：程序-》操作系统；
- 可移植性：程序-》JVM-》操作系统；
【举例】在客户端与接口之间引入一个中间层
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
Fruit f = Factory.getInstance("apple");//这里可以改成外部输入的
if(f!=null){
f.eat();
}
}
}
interface Fruit{
public void eat();
}
class Apple implements Fruit{
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃苹果");
}
}
class Cherry implements Fruit{
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃樱桃");
}
}
class Factory{
public static Fruit getInstance(String className){ //直接取得接口实例
if("apple".equals(className)){
return new Apple();
}else if("cherry".equals(className)){
return new Cherry();
}else {
return null;
}
}
}
以上代码形式，如果现在想增加一个新的子类，不需要修改客户端，直接修改工厂类Factory类即可。
4、接口的应用——代理设计模式（Proxy）
这部分内容很重要，以下设计的程序基本结构必须要记住。
代理设计模式是指客户端并不直接调用实际的对象，而是通过调用代理，来间接的调用实际的对象。换种说法，代理结构指的是在接口上的一种应用，一个接口有一个核心的操作主题，但是只依靠核心的操作主题是无法完成所需要的功能的，那么需要有一个代理主题，代理主题完成所有的与核心主题有关的概念。
【举例】：代码实现（一个客户通过讨债公司讨债的故事）
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
Subject sub = new ProxySubject(new RealSubject());
sub.get();
}
}
interface Subject{ //核心操作主题
public void get();//核心操作
}
class RealSubject implements Subject{
@Override
public void get() {
System.out.println("终于取回了被强占的Money");
}
}
class ProxySubject implements Subject { //代理的真实主题
private Subject subject; //代理的真实主题
public ProxySubject(Subject subject){
this.subject = subject;
}
public void prepare(){
System.out.println("讨债前的准备工作");
}
@Override
public void get() {
this.prepare();
this.subject.get();//真实主题的讨债
this.destroy();
}
public void destroy(){
System.out.println("讨债后的收尾工作");
}
}
5、抽象类与接口的区别（常见面试题）
目前我们学习了抽象类、类、对象、接口，这些概念从开发上来讲有什么关系？
所有类的抽象使用的就是接口，接口避免了单继承的局限；
【面试题】：抽象类与接口的区别？
序号 | 区别 | 抽象类 | 接口 |
|---|---|---|---|
1 | 定义关键字 | abstract | interface |
2 | 组成 | 属性、常量、抽象方法、构造方法、普通方法 | 全局常量、抽象方法 |
3 | 权限 | 可以使用各种权限 | 只能是public |
4 | 子类实现 | extends关键继承一个抽象类 | implements关键字实现多个接口 |
5 | 关系 | 抽象类可以实现多个接口 | 接口不能继承抽象类，但是却可以利用extends关键字实现接口的多继承 |
6 | 对象实例化 | 依靠子类对象的向上转型实现抽象类或接口对象的实例化 | |
7 | 设计模式 | 模板设计模式 | 工厂设计模式、代理设计模式 |
8 | 操作局限 | 具有单继承局限 | 没有单继承局限 |
由以上比较，抽象类与接口实际上都可以限制子类必须要覆写的要求，但是由于抽象类本身存在单继承局限，所以日后开发中，若发现抽象类与接口都可以使用时，优先考虑接口，而抽象类通常用来作为接口与普通类之间的过渡类使用。
6、总结
1）接口利用interface关键字定义，接口中定义方法的情况居多；
2）接口利用对象向上转型实现接口对象的实例化操作，调用的方法是每个子类所覆写的方法；
3）接口的应用：标准（连接不同的两种类）、工厂设计模式、代理设计模式。