一文吃透Java接口，看這篇就夠了！
Java 接口是什么？
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想象一下，你家有一個(gè)多功能插座，這個(gè)插座可以連接各種電器，比如手機(jī)充電器、電腦充電器、臺(tái)燈等等。無(wú)論這些電器的品牌和功能如何不同，只要它們的插頭符合插座的規(guī)格，就能正常使用。這個(gè)插座，就類似于 Java 中的接口，它定義了一種規(guī)范，只要符合這個(gè)規(guī)范的電器（在 Java 中就是類），都可以與之交互。
在 Java 中，接口是一種特殊的抽象類型，它主要定義了一組方法的簽名，但不包含方法的實(shí)現(xiàn) 。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，接口就像是一個(gè)契約，它規(guī)定了實(shí)現(xiàn)它的類必須提供哪些方法，但具體這些方法如何實(shí)現(xiàn)，由實(shí)現(xiàn)類自己決定。接口的使用，讓 Java 具備了更強(qiáng)大的抽象能力和靈活性，使得代碼的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性大大提高。
Java 接口的特點(diǎn)
- 訪問(wèn)修飾符：接口中的成員（方法和變量）默認(rèn)都是public的，并且方法默認(rèn)是abstract，變量默認(rèn)是static final 。這意味著接口中的方法必須由實(shí)現(xiàn)接口的類來(lái)實(shí)現(xiàn)，而接口中的變量實(shí)際上是常量，其值在初始化后不能被修改。例如：
public interface MyInterface {// 常量，默認(rèn)修飾符為public static finalint MAX_COUNT = 100;// 抽象方法，默認(rèn)修飾符為public abstractvoid doSomething();}- 無(wú)法實(shí)例化：接口不能被直接實(shí)例化，即不能使用new關(guān)鍵字創(chuàng)建對(duì)象。因?yàn)榻涌谥饕嵌x一種規(guī)范和行為，而不是具體的實(shí)現(xiàn)。比如，我們不能像下面這樣創(chuàng)建MyInterface的實(shí)例：
// 錯(cuò)誤，接口不能實(shí)例化MyInterface myInterface = new MyInterface();- 成員變量：接口中的成員變量必須是常量，且必須顯式初始化。因?yàn)榻涌诘脑O(shè)計(jì)目的是提供一種通用的規(guī)范，常量可以確保在不同的實(shí)現(xiàn)類中具有一致的行為和數(shù)據(jù)。例如：
public interface AnotherInterface {// 必須初始化，且為常量String MESSAGE = "Hello, Interface!";}- 成員方法：在 JDK 8 之前，接口中只能包含抽象方法，這些方法只有方法簽名，沒(méi)有方法體。從 JDK 8 開(kāi)始，接口中可以包含默認(rèn)方法（使用default關(guān)鍵字修飾）和靜態(tài)方法 。默認(rèn)方法為接口提供了一種在不破壞現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)類的情況下添加新功能的方式，而靜態(tài)方法可以通過(guò)接口名直接調(diào)用。例如：
public interface NewFeatureInterface {// 抽象方法void abstractMethod();// 默認(rèn)方法，有方法體default void defaultMethod() {System.out.println("This is a default method.");}// 靜態(tài)方法static void staticMethod() {System.out.println("This is a static method.");}}- 繼承關(guān)系：接口可以繼承多個(gè)接口，通過(guò)這種方式可以組合多個(gè)接口的功能，形成更強(qiáng)大的接口。例如：
public interface InterfaceA {void methodA();}public interface InterfaceB {void methodB();}public interface CombinedInterface extends InterfaceA, InterfaceB {// 可以添加自己的方法void methodC();}- 實(shí)現(xiàn)關(guān)系：一個(gè)類可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口，這是 Java 實(shí)現(xiàn)多繼承的一種方式。當(dāng)一個(gè)類實(shí)現(xiàn)接口時(shí)，必須實(shí)現(xiàn)接口中定義的所有抽象方法，否則該類必須被聲明為抽象類。例如：
public class ImplementingClass implements CombinedInterface {@Overridepublic void methodA() {System.out.println("Implementing methodA");}@Overridepublic void methodB() {System.out.println("Implementing methodB");}@Overridepublic void methodC() {System.out.println("Implementing methodC");}}Java 接口與抽象類的區(qū)別
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在 Java 中，抽象類和接口是兩個(gè)重要的概念，它們都與抽象和多態(tài)相關(guān)，但在語(yǔ)法和設(shè)計(jì)用途上存在明顯的區(qū)別，下面我們通過(guò)表格來(lái)對(duì)比一下：
比較項(xiàng) | 接口 | 抽象類 |
定義 | 使用interface關(guān)鍵字定義，是一組方法簽名的集合，不能包含方法的實(shí)現(xiàn)（JDK 8 之前），JDK 8 后可包含默認(rèn)方法和靜態(tài)方法 | 使用abstract class關(guān)鍵字定義，既可以包含抽象方法，也可以包含具體實(shí)現(xiàn)的方法 |
訪問(wèn)修飾符 | 成員（方法和變量）默認(rèn)public，方法默認(rèn)abstract，變量默認(rèn)static final | 成員可以有各種訪問(wèn)修飾符，抽象方法可以是public、protected（不能是private） |
實(shí)例化 | 不能被實(shí)例化 | 不能被實(shí)例化 |
成員變量 | 只能是public static final修飾的常量，且必須顯式初始化 | 可以是各種類型的變量，包括普通變量和常量 |
成員方法 | JDK 8 之前只能是抽象方法；JDK 8 開(kāi)始可包含默認(rèn)方法（default修飾）和靜態(tài)方法 | 可以有抽象方法和具體實(shí)現(xiàn)的方法 |
繼承 / 實(shí)現(xiàn) | 接口可以繼承多個(gè)接口；一個(gè)類可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口 | 一個(gè)類只能繼承一個(gè)抽象類 |
設(shè)計(jì)用途 | 主要用于定義行為規(guī)范，實(shí)現(xiàn)多繼承，使不相關(guān)的類具有相同的行為 | 用于提取相關(guān)類的共性，提供公共的實(shí)現(xiàn)代碼，定義一些抽象方法讓子類去實(shí)現(xiàn) |
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果關(guān)注的是行為的抽象和多繼承，通常使用接口；如果關(guān)注的是類的抽象和代碼的復(fù)用，通常使用抽象類。
Java 接口的使用場(chǎng)景
- 定義行為規(guī)范：在一個(gè)圖形繪制系統(tǒng)中，我們可以定義一個(gè)Shape接口，其中包含draw方法。所有的圖形類，如Circle（圓形）、Rectangle（矩形）等都實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口，并實(shí)現(xiàn)draw方法來(lái)繪制自己的形狀。這樣，通過(guò)Shape接口，我們?yōu)樗袌D形定義了一個(gè)統(tǒng)一的繪制行為規(guī)范，使用者可以通過(guò)Shape接口來(lái)調(diào)用不同圖形的繪制方法，而不需要關(guān)心具體圖形的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
// 定義Shape接口public interface Shape {void draw();}// 圓形類實(shí)現(xiàn)Shape接口public class Circle implements Shape {@Overridepublic void draw() {System.out.println("繪制圓形");}}// 矩形類實(shí)現(xiàn)Shape接口public class Rectangle implements Shape {@Overridepublic void draw() {System.out.println("繪制矩形");}}// 使用示例public class Test {public static void main(String[] args) {Shape circle = new Circle();Shape rectangle = new Rectangle();circle.draw();rectangle.draw();}}- 實(shí)現(xiàn)多繼承：在 Java 中，類只能繼承一個(gè)父類，但可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口。例如，在一個(gè)游戲開(kāi)發(fā)中，有一個(gè)Character類表示游戲角色，我們可以定義Flyable（可飛行）和Swimmable（可游泳）接口，讓Character類實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)接口，這樣Character類就具備了飛行和游泳的能力，實(shí)現(xiàn)了 “多繼承” 的效果 。
// 定義Flyable接口public interface Flyable {void fly();}// 定義Swimmable接口public interface Swimmable {void swim();}// Character類實(shí)現(xiàn)Flyable和Swimmable接口public class Character implements Flyable, Swimmable {@Overridepublic void fly() {System.out.println("角色正在飛行");}@Overridepublic void swim() {System.out.println("角色正在游泳");}}- 解耦合：在一個(gè)電商系統(tǒng)中，商品的業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)訪問(wèn)邏輯可以通過(guò)接口來(lái)解耦。定義一個(gè)ProductDao接口來(lái)表示商品數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的操作，如saveProduct（保存商品）、getProductById（根據(jù) ID 獲取商品）等方法。然后有不同的實(shí)現(xiàn)類，如MySQLProductDao（使用 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)）和MongoDBProductDao（使用 MongoDB 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)）。業(yè)務(wù)層只依賴于ProductDao接口，而不依賴于具體的實(shí)現(xiàn)類。這樣，當(dāng)需要更換數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，只需要更換ProductDao接口的實(shí)現(xiàn)類，而業(yè)務(wù)層的代碼不需要修改，大大提高了代碼的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性 。
// 定義ProductDao接口public interface ProductDao {void saveProduct(Product product);Product getProductById(int id);}// MySQLProductDao實(shí)現(xiàn)ProductDao接口public class MySQLProductDao implements ProductDao {@Overridepublic void saveProduct(Product product) {// 實(shí)現(xiàn)保存商品到MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯System.out.println("將商品保存到MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)");}@Overridepublic Product getProductById(int id) {// 實(shí)現(xiàn)從MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)ID獲取商品的邏輯System.out.println("從MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)ID獲取商品");return null;}}// MongoDBProductDao實(shí)現(xiàn)ProductDao接口public class MongoDBProductDao implements ProductDao {@Overridepublic void saveProduct(Product product) {// 實(shí)現(xiàn)保存商品到MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯System.out.println("將商品保存到MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)");}@Overridepublic Product getProductById(int id) {// 實(shí)現(xiàn)從MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)ID獲取商品的邏輯System.out.println("從MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)ID獲取商品");return null;}}// 業(yè)務(wù)層類，依賴于ProductDao接口public class ProductService {private ProductDao productDao;public ProductService(ProductDao productDao) {this.productDao = productDao;}public void saveProduct(Product product) {productDao.saveProduct(product);}public Product getProductById(int id) {return productDao.getProductById(id);}}代碼實(shí)戰(zhàn)：接口的定義與實(shí)現(xiàn)
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下面通過(guò)一個(gè)完整的代碼示例，來(lái)詳細(xì)展示接口的定義、實(shí)現(xiàn)以及調(diào)用過(guò)程。假設(shè)我們正在開(kāi)發(fā)一個(gè)音樂(lè)播放器系統(tǒng)，定義一個(gè)Playable接口來(lái)表示可播放的對(duì)象，然后有Song（歌曲）和Podcast（播客）類實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口。
- 定義接口：
// 定義Playable接口public interface Playable {// 播放方法void play();// 暫停方法void pause();// 獲取時(shí)長(zhǎng)方法int getDuration();}在這個(gè)接口中，定義了play（播放）、pause（暫停）和getDuration（獲取時(shí)長(zhǎng)）三個(gè)方法，這些方法是所有可播放對(duì)象都應(yīng)該具備的行為。
- 實(shí)現(xiàn)接口：
// Song類實(shí)現(xiàn)Playable接口public class Song implements Playable {private String title;private String artist;private int duration; // 時(shí)長(zhǎng)，單位為秒public Song(String title, String artist, int duration) {this.title = title;this.artist = artist;this.duration = duration;}@Overridepublic void play() {System.out.println("正在播放歌曲：" + title + " - " + artist);}@Overridepublic void pause() {System.out.println("暫停播放歌曲：" + title);}@Overridepublic int getDuration() {return duration;}}// Podcast類實(shí)現(xiàn)Playable接口public class Podcast implements Playable {private String title;private String host;private int duration; // 時(shí)長(zhǎng)，單位為秒public Podcast(String title, String host, int duration) {this.title = title;this.host = host;this.duration = duration;}@Overridepublic void play() {System.out.println("正在播放播客：" + title + " - 主播：" + host);}@Overridepublic void pause() {System.out.println("暫停播放播客：" + title);}@Overridepublic int getDuration() {return duration;}}Song類和Podcast類分別實(shí)現(xiàn)了Playable接口，并實(shí)現(xiàn)了接口中定義的三個(gè)方法。每個(gè)類根據(jù)自身的特點(diǎn)，對(duì)這些方法進(jìn)行了不同的實(shí)現(xiàn)。
- 調(diào)用接口：
public class MusicPlayer {public static void main(String[] args) {// 創(chuàng)建Song對(duì)象Playable song = new Song("青花瓷", "周杰倫", 240);// 創(chuàng)建Podcast對(duì)象Playable podcast = new Podcast("科技早知道", "張三", 360);// 播放歌曲song.play();// 暫停歌曲song.pause();// 獲取歌曲時(shí)長(zhǎng)System.out.println("歌曲時(shí)長(zhǎng)：" + song.getDuration() + " 秒");// 播放播客podcast.play();// 暫停播客podcast.pause();// 獲取播客時(shí)長(zhǎng)System.out.println("播客時(shí)長(zhǎng)：" + podcast.getDuration() + " 秒");}}在MusicPlayer類的main方法中，創(chuàng)建了Song和Podcast的對(duì)象，并將它們賦值給Playable接口類型的變量。通過(guò)這些變量，可以調(diào)用接口中定義的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)歌曲和播客的播放控制。這種方式體現(xiàn)了接口的多態(tài)性，即不同的實(shí)現(xiàn)類可以通過(guò)相同的接口進(jìn)行統(tǒng)一的操作 。運(yùn)行上述代碼，你將看到歌曲和播客的播放、暫停信息以及時(shí)長(zhǎng)信息。通過(guò)這個(gè)示例，希望你能對(duì)接口的定義、實(shí)現(xiàn)和調(diào)用有更清晰的理解。
總結(jié)
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Java 接口作為一種強(qiáng)大的抽象工具，為我們的編程世界帶來(lái)了諸多便利和優(yōu)勢(shì)。它定義了行為規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了多繼承，解耦了代碼，使得我們能夠編寫出更加靈活、可維護(hù)和可擴(kuò)展的代碼 。通過(guò)本文的介紹，你對(duì) Java 接口是否有了更深入的理解呢？從接口的定義、特點(diǎn)，到與抽象類的區(qū)別，再到使用場(chǎng)景和代碼實(shí)戰(zhàn)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是掌握接口的關(guān)鍵。希望你能將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的編程中，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，提升自己的編程能力 。
