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Java编程那些事儿69——抽象类和接口(二)

陈跃峰

出自:http://blog.csdn.net/mailbomb

8.9.2 接口

接口(Interface)是一种复合数据类型。

至此,Java语言的所有数据类型介绍完了,下面进行一个简单的总结。Java语言的数据类型分为两大类:基本数据类型和复合数据类型,其中基本数据类型有8种,复合数据类型包括数组、类和接口,由于开发过程中可以根据需要声明新的复合数据类型,所以复合数据类型的数量有无限个。

接口的概念,现实中使用的也很多,例如大家经常使用的U盘,则需要和计算机上的USB接口匹配使用,而且USB设备中除了U盘以外还有很多,例如USB风扇、USB数据线、USB鼠标、USB键盘等,他们都使用计算机上统一的USB接口,这样设备的通用性很强。简化了计算机接口的设计,使计算机不需要具备鼠标接口、键盘接口等专用的结构。

广义上来说,两个人说不同的方言,互相之间无法听懂另一方表达的意义,我们也可以称之为双方使用的接口不统一,CPU无法和主板匹配,我们也可以称之为接口不统一,例如AMD和Intel的CPU采用不同的针脚结构,甚至同一厂商不同型号的CPU针脚结构也不统一,这样很不方便设备之间的匹配,使用专业的技术术语叫作兼容性差。

那么什么是接口呢?其实接口就是一套规范。

例如USB接口,分为两套规范:公接口和母接口。例如U盘、USB鼠标上的USB接口为公接口,而电脑上的USB接口为母接口。规范中只规定公接口有4个通道,那些用来传输数据、那些用来进行供电,母接口规范只规定也有4个通道,那些用来传输数据,那些用来进行供电,电压是多少电流多大等。所有的这些规范都只规定了必须实现那些功能,但是却没有规定如何进行实现。

这种只规定实现什么功能,而不限制如何进行实现的结构,在程序设计领域中称作“设计和实现相分离”,其中规定实现的功能属于设计部分,而如何实现功能则是实现部分。这样进行程序项目制作,可以让一部分人专门进行项目设计,而由另一部分人进行项目实现。这点,很类似汽车的制造,由设计人员设计汽车,由制造人员进行制造。

这种“设计和实现相分离”的结构将极大的简化程序项目的设计和管理,使得整个项目的分工更加细致,也就是使程序设计完全独立出来,而在设计完成以后再进行代码编写。

接口就是一个纯粹用来设计的数据类型,在接口这种数据类型中,只能书写两类声明的结构:

1.  常量数据

所有的常量数据都是public static的。如果声明时不书写则系统将自动添加这两个修饰符。

2.  抽象方法

接口中的所有方法都只在逻辑上规定该方法的作用,而不能书写方法体。所有接口中的方法都是public abstract的,如果声明时不书写则系统将自动添加这两个修饰符。

其中接口中的数据是常数,以后不能改变,而方法只是规定要做什么,而不去规定如何进行实现。这样接口就很方便设计人员进行设计,而不必过多的关系对应的方法如何在逻辑上进行实现。

接口声明的语法格式如下:

访问控制符 interface 接口名 [extends 父接口名1,父接口名2……]{

                            常量声明

                            方法声明

                   }

和类的声明一样,访问控制符只能使用public和默认的。声明时使用interface关键字声明接口,接口可以继承其它的接口,使用extends关键字进行继承,多个接口名之间使用逗号进行分隔。和类的集成一样,子接口继承父接口中所有的常量数据和方法,子接口的对象也是父接口的对象。

注意:和抽象类一样,接口只能声明对象,而不能创建对象。

接口声明的示例代码如下,例如声明一个USB接口来代表实际使用中的USB结构:

                   public interface USB{

                            /**电压*/

                            public static final int V = 5;

                            /**读取数据*/

                            public abstract byte[] readData();

                            /**写入数据*/

                            public abstract void writeData(byte[] data);

                   }

该接口中规定电压常量为5V,声明了两个方法,要求实现USB时必须实现这样两个方法,至于如何实现这里不做规定。这样这个数据类型就只是设计上的说明,而不牵扯具体的实现,这样在项目中使用时则比较通用。

从这点来看,接口类似于现实中使用的各个国家标准,标准中只规定该类型最终需要达到的标准,而不规定如何实现,各个厂商可以根据自己的产品工艺实现该要求即可。

在实际的项目中,设计接口需要对于项目的整体有比较深刻的了解和认识,这样才可以设计出需要的接口结构,关于接口的设计这里不作太深入的论述。如果需要更深刻的了解设计的结构,可以参阅OReilly的《Designing.Interfaces》一书。

接口设计完成以后,还需要再项目中实现接口规范中对应的要求,一般声明对应的类来实现接口,实现接口的语法为:

访问控制符 [修饰符] class 类名 [extends 父类名] implements 父接口名1,父接口名2……

实现接口的语法位于类声明中,位于继承声明的后面,使用implements关键字代表实现,后续是需要实现的接口的名称,一个类可以实现任意多个接口。

实现接口和继承类很类似,声明的类称作接口的子类,接口为该类的父接口,子类中继承父接口中所有的数据和方法,因为接口中所有的方法都是抽象方法,所以如果子类中不实现(覆盖)父接口中的方法,则该类必须声明为抽象类。

例如计算机实现了USB接口,则示例代码如下:

                   public class Computer implements USB{

                            /**内存容量*/

                            int memorySize;

                            

                            public byte[] readData(){

                                     //读数据的逻辑

                            }

 

                            public void writeData(byte[] data){

                                     //写数据的逻辑

                            }

                   }

这里,Computer类实现了前面的USB接口,在Computer类内部可以书写和Computer类相关的属性、方法和构造方法,这里对于实现接口没有影响,而因为实现了USB接口,则必须覆盖USB接口中的readData和writeData抽象方法,至于方法内部的代码,则根据逻辑的需要进行实现,从而实现接口中要求实现的功能。

类似的,也可以使一个数码相机实现USB接口,则实现的示例代码为:

                   public class DigitalCamera implements USB{

                            /**厂商名称*/

                            String vendorName;

                            

                            public byte[] readData(){

                                     //读数据的逻辑

                            }

 

                            public void writeData(byte[] data){

                                     //写数据的逻辑

                            }

                   }

在该类中,也可以根据该类的需要实现USB接口中规定的功能,至于如何实现则很可能和Computer类不同。

这样,虽然Computer类和DigitalCamera类自身原来的功能不同,但是都可以通过实现USB接口而实现同样的功能,这样单纯的从是否支持USB功能来看,这两个类的实现是一样的。按照面向对象的术语来说,这被称作屏蔽了类的类型之间的不同,保证了程序的通用性。

由于实现接口时,不限制实现的接口的数量,则任何一个类都可以实现任意多个接口,这样就使类的通用性获得了极大的增强,很方便类的对象之间的匹配。就像现实中USB接口规范方便了多种不同设备之间的互联一样。

在语法上,实现了接口的对象可以使用子类的构造方法进行创建,这样又很适合多态的结构,可以说接口的出现,使多态的特性更容易的进行实现。

在实际项目中,通过使用一定的接口,使得很多类的对象在实现某种类型的功能时,方法的声明是统一的,便于程序的调用和管理,利于程序项目的扩展。所以在现在的面向对象编程领域中,存在着另外的一个方向——面向接口的编程,其实很多Java的技术都是这样进行实现的,例如JDBC部分。

由于抽象类和接口的功能比较类似,后续将对于抽象类和接口进行一系列的比较,方便项目设计时的取舍。