接口

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小牛编辑

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2023-12-01

目标

了解接口的用途
学习定义接口的语法
知道如何实现接口
学习使用接口和将接口引用赋给变量的语法

接口实战

下面这个简短视频实现了本单元的所有学习目标。我将展示接口是什么，如何定义并实现接口和引用分配规则的工作原理。

接口：它们有什么好处？

从上一单元已经知道，根据设计，抽象方法指定一个契约（通过方法名、参数和返回类型）但未提供可重用的代码。当在抽象类的一个子类中实现行为的方式与另一个子类中不同时，抽象方法（在抽象类上定义）就会很有用。

当您在应用程序中看到一组可分组到一起的常见行为（想想 java.util.List），但它们存在两个或多个实现时，可以考虑使用接口定义该行为，这正是 Java 语言提供此特性的原因。但是，这个高级特性很容易被滥用、混淆和变成最讨厌的形式（我亲自验证过），所以使用接口时需要小心谨慎。

以这种方式考虑接口可能有所帮助：它们像仅包含抽象方法的抽象类；它们仅定义契约，而不定义实现。

定义一个接口

定义接口的语法很简单：

public interface InterfaceName {
    returnType methodName(argumentList);
  }

接口声明看起来像类声明，但使用了 interface 关键字。可以将接口命名为您想要的任何（符合语言规则的）名称，但根据约定，接口名称像类名称一样。

接口中定义的方法没有方法主体。接口的实现者负责提供方法主体（与抽象方法一样）。

接口分层结构的定义也与类一样，但一个类可实现任意多个想要的接口。请记住，一个类仅可继承一个类。如果一个类继承了另一个类并实现了一个或多个接口，这些接口会在继承的类后列出，类似这样：

public class Manager extends Employee implements BonusEligible, StockOptionRecipient {
  // And so on
}

接口完全不需要拥有任何主体。例如，下面的定义完全可以接受：

public interface BonusEligible {
}

一般而言，这些接口被称为标记接口，因为它们将一个类标记为实现该接口，但未提供任何特殊的显式行为。

了解这一点后，实际定义接口就变得非常简单：

public interface StockOptionRecipient {
  void processStockOptions(int numberOfOptions, BigDecimal price);
}

实现接口

要在类上定义一个接口，则需要实现该接口，这意味着提供一个方法主体来进一步提供履行接口契约的行为。可以使用 implements 关键字实现接口：

public class ClassName extends SuperclassName implements InterfaceName {
  // Class Body
}

假设您在 Manager 类上实现了 StockOptionRecipient 接口，如清单 1 所示：

清单 1. 实现一个接口

public class Manager extends Employee implements StockOptionRecipient {
  public Manager() {
  }
  public void processStockOptions (int numberOfOptions, BigDecimal price) {
    log.info("I can't believe I got " + number + " options at $" +
    price.toPlainString() + "!"); 
  }
}

实现该接口时，需要提供该接口上的一个或多个方法的行为。必须使用与接口上的签名匹配的签名来实现这些方法，还需要添加 public 访问修饰符。

抽象类可声明它将实现某个特定的接口，但不需要实现该接口上的所有方法。抽象类不需要提供它们声称要实现的所有方法的实现。但是，第一个具体类（即第一个可实例化的类）必须实现分层结构没有实现的所有方法。

备注：实现接口的具体类的所有子类，不需要提供它们自己对该接口的实现（因为接口上的方法已由超类实现）。

在 Eclipse 中生成接口

如果您认为一个类应实现一个接口，Eclipse 可轻松地为您生成正确的方法签名。只需更改类签名来实现该接口即可。Eclipse 在该类下画了一条红色的波浪线，将它标记为错误，因为该类没有提供接口上的方法。单击类名，按 Ctrl + 1，Eclipse 会为您提供 “快速修复” 建议。在这些建议中，选择 Add Unimplemented Methods，Eclipse 会为您生成这些方法，将它们放在源文件的底部。

使用接口

接口定义了一种新的引用数据类型，您可以使用该类型在您将引用类的任何地方引用接口。此能力可在您声明一个引用变量或从一种类型转换为另一种时使用，如清单 2 所示。

清单 2. 将一个新的 Manager 实例赋给一个 StockOptionEligible 引用

package com.makotojava.intro;
import java.math.BigDecimal;
import org.junit.Test;
public class ManagerTest {
  @Test
  public void testCalculateAndAwardStockOptions() {
    StockOptionEligible soe = new Manager();// perfectly valid
    calculateAndAwardStockOptions(soe);
    calculateAndAwardStockOptions(new Manager());// works too
    }
    public static void calculateAndAwardStockOptions(StockOptionEligible soe) {
    BigDecimal reallyCheapPrice = BigDecimal.valueOf(0.01);
    int numberOfOptions = 10000;
    soe.awardStockOptions(numberOfOptions, reallyCheapPrice);
  }
}

如您所见，将一个新的 Manager 实例赋给一个 StockOptionEligible 引用是有效的，将一个新的 Manager 实例传递给一个想要 StockOptionEligible 引用的方法也是有效的。

赋值：接口

可以将来自实现某个接口的类的引用赋给一个接口类型的变量，但要遵守一些规则。在清单 2 中，可以看到将一个 Manager 实例赋给 StockOptionEligible 变量引用是有效的。原因是 Manager 类实现了该接口。但是，以下赋值无效：

Manager m = new Manager();
 StockOptionEligible soe = m; //okay
 Employee e = soe; // Wrong!

因为 Employee 是 Manager 的超类型，所以此代码可能初看起来没有问题，但其实不然。为什么存在问题？因为 Manager 实现了 StockOptionEligible 接口，而 Employee 未实现。

像这样的赋值应遵守在第 16 单元：继承中看到的赋值规则。而且与类一样，仅能将一个接口引用赋给一个具有相同类型或超接口类型的变量。