Java接口

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2023-03-14

抽象类是从多个类中抽象出来的模板，如果将这种抽象进行的更彻底，则可以提炼出一种更加特殊的“抽象类”—— 接口（Interface）。接口是 Java 中最重要的概念之一，它可以被理解为一种特殊的类，不同的是接口的成员没有执行体，是由全局常量和公共的抽象方法所组成。

定义接口

Java 接口的定义方式与类基本相同，不过接口定义使用的关键字是 interface，接口定义的语法格式如下：

[public] interface interface_name [extends interface1_name[, interface2_name,…]] {
    // 接口体，其中可以包含定义常量和声明方法
    [public] [static] [final] type constant_name = value;    // 定义常量
    [public] [abstract] returnType method_name(parameter_list);    // 声明方法
}

对以上语法的说明如下：

public 表示接口的修饰符，当没有修饰符时，则使用默认的修饰符，此时该接口的访问权限仅局限于所属的包；
interface_name 表示接口的名称。接口名应与类名采用相同的命名规则，即如果仅从语法角度来看，接口名只要是合法的标识符即可。如果要遵守 Java 可读性规范，则接口名应由多个有意义的单词连缀而成，每个单词首字母大写，单词与单词之间无需任何分隔符。
extends 表示接口的继承关系；
interface1_name 表示要继承的接口名称；
constant_name 表示变量名称，一般是 static 和 final 型的；
returnType 表示方法的返回值类型；
parameter_list 表示参数列表，在接口中的方法是没有方法体的。

注意：一个接口可以有多个直接父接口，但接口只能继承接口，不能继承类。

接口对于其声明、变量和方法都做了许多限制，这些限制作为接口的特征归纳如下：

具有 public 访问控制符的接口，允许任何类使用；没有指定 public 的接口，其访问将局限于所属的包。
方法的声明不需要其他修饰符，在接口中声明的方法，将隐式地声明为公有的（public）和抽象的（abstract）。
在 Java 接口中声明的变量其实都是常量，接口中的变量声明，将隐式地声明为 public、static 和 final，即常量，所以接口中定义的变量必须初始化。
接口没有构造方法，不能被实例化。例如：

public interface A {
    publicA(){…}    // 编译出错，接口不允许定义构造方法
}

一个接口不能够实现另一个接口，但它可以继承多个其他接口。子接口可以对父接口的方法和常量进行重写。例如：

public interface StudentInterface extends PeopleInterface {
    // 接口 StudentInterface 继承 PeopleInterface
    int age = 25;    // 常量age重写父接口中的age常量
    void getInfo();    // 方法getInfo()重写父接口中的getInfo()方法
}

例如，定义一个接口 MyInterface，并在该接口中声明常量和方法，如下：

public interface MyInterface {    // 接口myInterface
    String name;    // 不合法，变量name必须初始化
    int age = 20;    // 合法，等同于 public static final int age = 20;
    void getInfo();    // 方法声明，等同于 public abstract void getInfo();
}

实现接口

接口的主要用途就是被实现类实现，一个类可以实现一个或多个接口，继承使用 extends 关键字，实现则使用 implements 关键字。因为一个类可以实现多个接口，这也是 Java 为单继承灵活性不足所作的补充。类实现接口的语法格式如下：

<public> class <class_name> [extends superclass_name] [implements interface1_name[, interface2_name…]] {
    // 主体
}

对以上语法的说明如下：

public：类的修饰符；
superclass_name：需要继承的父类名称；
interface1_name：要实现的接口名称。

实现接口需要注意以下几点：

实现接口与继承父类相似，一样可以获得所实现接口里定义的常量和方法。如果一个类需要实现多个接口，则多个接口之间以逗号分隔。
一个类可以继承一个父类，并同时实现多个接口，implements 部分必须放在 extends 部分之后。
一个类实现了一个或多个接口之后，这个类必须完全实现这些接口里所定义的全部抽象方法（也就是重写这些抽象方法）；否则，该类将保留从父接口那里继承到的抽象方法，该类也必须定义成抽象类。

例 1

在程序的开发中，需要完成两个数的求和运算和比较运算功能的类非常多。那么可以定义一个接口来将类似的功能组织在一起。下面创建一个示例，具体介绍接口的实现方式。

1）创建一个名称为 IMath 的接口，代码如下：

public interface IMath {
    public int sum();    // 完成两个数的相加
    public int maxNum(int a,int b);    // 获取较大的数
}

2）定义一个 MathClass 类并实现 IMath 接口，MathClass 类实现代码如下：

public class MathClass implements IMath {
    private int num1;    // 第 1 个操作数
    private int num2;    // 第 2 个操作数
    public MathClass(int num1,int num2) {
        // 构造方法
        this.num1 = num1;
        this.num2 = num2;
    }
    // 实现接口中的求和方法
    public int sum() {
        return num1 + num2;
    }
    // 实现接口中的获取较大数的方法
    public int maxNum(int a,int b) {
        if(a >= b) {
            return a;
        } else {
            return b;
        }
    }
}

在实现类中，所有的方法都使用了 public 访问修饰符声明。无论何时实现一个由接口定义的方法，它都必须实现为 public，因为接口中的所有成员都显式声明为 public。

3）最后创建测试类 NumTest，实例化接口的实现类 MathClass，调用该类中的方法并输出结果。该类内容如下：

public class NumTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建实现类的对象
        MathClass calc = new MathClass(100, 300);
        System.out.println("100 和 300 相加结果是：" + calc.sum());
        System.out.println("100 比较 300，哪个大：" + calc.maxNum(100, 300));
    }
}

程序运行结果如下所示。

100 和 300 相加结果是：400
100 比较 300，哪个大：300

在该程序中，首先定义了一个 IMath 的接口，在该接口中只声明了两个未实现的方法，这两个方法需要在接口的实现类中实现。在实现类 MathClass 中定义了两个私有的属性，并赋予两个属性初始值，同时创建了该类的构造方法。因为该类实现了 MathClass 接口，因此必须实现接口中的方法。在最后的测试类中，需要创建实现类对象，然后通过实现类对象调用实现类中的方法。