教妹学 Java 第 26 讲：接口

沉默王二

发布于 2021-05-11 10:42:03

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发布于 2021-05-11 10:42:03

文章被收录于专栏：沉默王二沉默王二

“哥，我看你朋友圈说《教妹学 Java》专栏收到了第一笔赞赏呀，虽然只有一块钱，但我也替你感到开心。”三妹的脸上洋溢着自信的微笑，仿佛这钱是打给她的一样。

“是啊，早上起来的时候看到这条信息，还真的是挺开心的，虽然只有一块钱，但是开源的第一笔，也是我人生当中的第一笔，真的非常感谢这个读者，值得纪念的一天。”我自己也掩饰不住内心的激动。

“有了这份鼓励，我相信你更新下去的动力更足了！”三妹今天说的话真的是特别令人喜欢。

“是啊是啊，所以，今天要更新第 26 讲了——接口。”我接着说，“对于面向对象编程来说，抽象是一个极具魅力的特征。如果一个程序员的抽象思维很差，那他在编程中就会遇到很多困难，无法把业务变成具体的代码。在 Java 中，可以通过两种形式来达到抽象的目的，一种上一篇的主角——抽象类，另外一种就是今天的主角——接口。”

“接口是什么呀？”三妹顺着我的话题及时的插话到。

接口通过 interface 关键字来定义，它可以包含一些常量和方法，来看下面这个示例。

public interface Electronic {
    // 常量
    String LED = "LED";

    // 抽象方法
    int getElectricityUse();

    // 静态方法
    static boolean isEnergyEfficient(String electtronicType) {
        return electtronicType.equals(LED);
    }

    // 默认方法
    default void printDescription() {
        System.out.println("电子");
    }
}

来看一下这段代码反编译后的字节码。

public interface Electronic
{

    public abstract int getElectricityUse();

    public static boolean isEnergyEfficient(String electtronicType)
    {
        return electtronicType.equals("LED");
    }

    public void printDescription()
    {
        System.out.println("\u7535\u5B50");
    }

    public static final String LED = "LED";
}

发现没？接口中定义的所有变量或者方法，都会自动添加上 public 关键字。

接下来，我来一一解释下 Electronic 接口中的核心知识点。

1）接口中定义的变量会在编译的时候自动加上 public static final 修饰符（注意看一下反编译后的字节码），也就是说上例中的 LED 变量其实就是一个常量。

Java 官方文档上有这样的声明：

Every field declaration in the body of an interface is implicitly public, static, and final.

换句话说，接口可以用来作为常量类使用，还能省略掉 public static final，看似不错的一种选择，对吧？

不过，这种选择并不可取。因为接口的本意是对方法进行抽象，而常量接口会对子类中的变量造成命名空间上的“污染”。

2）没有使用 private、default 或者 static 关键字修饰的方法是隐式抽象的，在编译的时候会自动加上 public abstract 修饰符。也就是说上例中的 getElectricityUse() 其实是一个抽象方法，没有方法体——这是定义接口的本意。

3）从 Java 8 开始，接口中允许有静态方法，比如说上例中的 isEnergyEfficient() 方法。

静态方法无法由（实现了该接口的）类的对象调用，它只能通过接口名来调用，比如说 Electronic.isEnergyEfficient("LED")。

接口中定义静态方法的目的是为了提供一种简单的机制，使我们不必创建对象就能调用方法，从而提高接口的竞争力。

4）接口中允许定义 default 方法也是从 Java 8 开始的，比如说上例中的 printDescription() 方法，它始终由一个代码块组成，为，实现该接口而不覆盖该方法的类提供默认实现。既然要提供默认实现，就要有方法体，换句话说，默认方法后面不能直接使用“;”号来结束——编译器会报错。

“为什么要在接口中定义默认方法呢？”三妹好奇地问到。

允许在接口中定义默认方法的理由很充分，因为一个接口可能有多个实现类，这些类就必须实现接口中定义的抽象类，否则编译器就会报错。假如我们需要在所有的实现类中追加某个具体的方法，在没有 default 方法的帮助下，我们就必须挨个对实现类进行修改。

由之前的例子我们就可以得出下面这些结论：

接口中允许定义变量
接口中允许定义抽象方法
接口中允许定义静态方法（Java 8 之后）
接口中允许定义默认方法（Java 8 之后）

除此之外，我们还应该知道：

1）接口不允许直接实例化，否则编译器会报错。

需要定义一个类去实现接口，见下例。

public class Computer implements Electronic {

    public static void main(String[] args) {
        new Computer();
    }

    @Override
    public int getElectricityUse() {
        return 0;
    }
}

然后再实例化。

Electronic e = new Computer();

2）接口可以是空的，既可以不定义变量，也可以不定义方法。最典型的例子就是 Serializable 接口，在 java.io 包下。

public interface Serializable {
}

Serializable 接口用来为序列化的具体实现提供一个标记，也就是说，只要某个类实现了 Serializable 接口，那么它就可以用来序列化了。

3）不要在定义接口的时候使用 final 关键字，否则会报编译错误，因为接口就是为了让子类实现的，而 final 阻止了这种行为。

4）接口的抽象方法不能是 private、protected 或者 final，否则编译器都会报错。

5）接口的变量是隐式 public static final（常量），所以其值无法改变。

“接口可以做什么呢？”三妹见缝插针，问的很及时。

第一，使某些实现类具有我们想要的功能，比如说，实现了 Cloneable 接口的类具有拷贝的功能，实现了 Comparable 或者 Comparator 的类具有比较功能。

Cloneable 和 Serializable 一样，都属于标记型接口，它们内部都是空的。实现了 Cloneable 接口的类可以使用 Object.clone() 方法，否则会抛出 CloneNotSupportedException。

public class CloneableTest implements Cloneable {
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        CloneableTest c1 = new CloneableTest();
        CloneableTest c2 = (CloneableTest) c1.clone();
    }
}

运行后没有报错。现在把 implements Cloneable 去掉。

public class CloneableTest {
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        CloneableTest c1 = new CloneableTest();
        CloneableTest c2 = (CloneableTest) c1.clone();

    }
}

运行后抛出 CloneNotSupportedException：

Exception in thread "main" java.lang.CloneNotSupportedException: com.cmower.baeldung.interface1.CloneableTest
 at java.base/java.lang.Object.clone(Native Method)
 at com.cmower.baeldung.interface1.CloneableTest.clone(CloneableTest.java:6)
 at com.cmower.baeldung.interface1.CloneableTest.main(CloneableTest.java:11)

第二，Java 原则上只支持单一继承，但通过接口可以实现多重继承的目的。

如果有两个类共同继承（extends）一个父类，那么父类的方法就会被两个子类重写。然后，如果有一个新类同时继承了这两个子类，那么在调用重写方法的时候，编译器就不能识别要调用哪个类的方法了。这也正是著名的菱形问题，见下图。

简单解释下，ClassC 同时继承了 ClassA 和 ClassB，ClassC 的对象在调用 ClassA 和 ClassB 中重写的方法时，就不知道该调用 ClassA 的方法，还是 ClassB 的方法。

接口没有这方面的困扰。来定义两个接口，Fly 接口会飞，Run 接口会跑。

public interface Fly {
    void fly();
}
public interface Run {
    void run();
}

然后让 Pig 类同时实现这两个接口。

public class Pig implements Fly,Run{
    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("会飞的猪");
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("会跑的猪");
    }
}

在某种形式上，接口实现了多重继承的目的：现实世界里，猪的确只会跑，但在雷军的眼里，站在风口的猪就会飞，这就需要赋予这只猪更多的能力，通过抽象类是无法实现的，只能通过接口。

第三，实现多态。

什么是多态呢？通俗的理解，就是同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果，鼠标左键点击窗口上的 X 号可以关闭窗口，点击超链接却可以打开新的网页。

多态可以通过继承（extends）的关系实现，也可以通过接口的形式实现。

Shape 接口表示一个形状。

public interface Shape {
    String name();
}

Circle 类实现了 Shape 接口，并重写了 name() 方法。

public class Circle implements Shape {
    @Override
    public String name() {
        return "圆";
    }
}

Square 类也实现了 Shape 接口，并重写了 name() 方法。

public class Square implements Shape {
    @Override
    public String name() {
        return "正方形";
    }
}

然后来看测试类。

List<Shape> shapes = new ArrayList<>();
Shape circleShape = new Circle();
Shape squareShape = new Square();

shapes.add(circleShape);
shapes.add(squareShape);

for (Shape shape : shapes) {
    System.out.println(shape.name());
}

这就实现了多态，变量 circleShape、squareShape 的引用类型都是 Shape，但执行 shape.name() 方法的时候，Java 虚拟机知道该去调用 Circle 的 name() 方法还是 Square 的 name() 方法。

说一下多态存在的 3 个前提：

1、要有继承关系，比如说 Circle 和 Square 都实现了 Shape 接口。2、子类要重写父类的方法，Circle 和 Square 都重写了 name() 方法。3、父类引用指向子类对象，circleShape 和 squareShape 的类型都为 Shape，但前者指向的是 Circle 对象，后者指向的是 Square 对象。

然后，我们来看一下测试结果：