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接口

抽象类和接口的区别

  • 抽象类可以有方法体的方法，但接口没有（Java 8 以前）。

  • 接口中的成员变量隐式为 static final，但抽象类不是的。

  • 一个类可以实现多个接口，但只能继承一个抽象类。

// 隐式的abstract
interface Coach {
	// 隐式的public
	void defend();
	void attack();
}

  • 接口是隐式抽象的，所以声明时没有必要使用 abstract 关键字；

  • 接口的每个方法都是隐式抽象的，所以同样不需要使用 abstract 关键字；

  • 接口中的方法都是隐式 public 的。

抽象类是对一种事物的抽象，即对类抽象，继承抽象类的子类和抽象类本身是一种 is-a 的关系。而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类整体进行抽象，包括属性、行为，但是接口却是对类局部（行为）进行抽象。

举个简单的例子，飞机和鸟是不同类的事物，但是它们都有一个共性，就是都会飞。那么在设计的时候，可以将飞机设计为一个类 Airplane，将鸟设计为一个类 Bird，但是不能将 飞行 这个特性也设计为类，因此它只是一个行为特性，并不是对一类事物的抽象描述。

此时可以将 飞行 设计为一个接口 Fly，包含方法 fly()，然后 Airplane 和 Bird 分别根据自己的需要实现 Fly 这个接口。然后至于有不同种类的飞机，比如战斗机、民用飞机等直接继承 Airplane 即可，对于鸟也是类似的，不同种类的鸟直接继承 Bird 类即可。从这里可以看出，继承是一个 "是不是"的关系，而 接口 实现则是 "有没有"的关系。如果一个类继承了某个抽象类，则子类必定是抽象类的种类，而接口实现则是有没有、具备不具备的关系，比如鸟是否能飞（或者是否具备飞行这个特点），能飞行则可以实现这个接口，不能飞行就不实现这个接口。

接口是对类的某种行为的一种抽象，接口和类之间并没有很强的关联关系，举个例子来说，所有的类都可以实现 Serializable 接口，从而具有序列化的功能，但不能说所有的类和 Serializable 之间是 is-a 的关系。

接口定义

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");
    }
}

注意事项

  • 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

  • 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。

  • 从 Java 8 开始，接口中允许有静态方法

  • 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。

  • 接口不允许直接实例化，需要定义一个类去实现接口，也因此接口不能是 final 的

    public class Computer implements Electronic {

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

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

  • 接口可以是空的。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。
// Java 的序列化是指，将对象转换成以字节序列的形式来表示，这些字节序中包含了对象的字段和方法。
// 序列化后的对象可以被写到数据库、写到文件，也可用于网络传输。

  • 接口的抽象方法不能是 private、protected 或者 final

接口的作用

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();
    }
}

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

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

实现多态。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父类引用指向子类对象

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

接口的三种模式

在使用接口的时候，经常会用到三种模式，分别是策略模式、适配器模式和工厂模式。

策略模式

策略模式的思想是，针对一组算法，将每一种算法封装到具有共同接口的实现类中，接口的设计者可以在不影响调用者的情况下对算法做出改变。

// 接口：教练
interface Coach {
    // 方法：防守
    void defend();
}

// 何塞·穆里尼奥
class Hesai implements Coach {

    @Override
    public void defend() {
        System.out.println("防守赢得冠军");
    }
}

// 德普·瓜迪奥拉
class Guatu implements Coach {

    @Override
    public void defend() {
        System.out.println("进攻就是最好的防守");
    }
}

public class Demo {
    // 参数为接口
    public static void defend(Coach coach) {
        coach.defend();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        // 为同一个方法传递不同的对象
        defend(new Hesai());
        defend(new Guatu());
    }
}

Demo.defend() 方法可以接受不同风格的 Coach，并根据所传递的参数对象的不同而产生不同的行为，这被称为“策略模式”

适配器模式

适配器模式的思想是，针对调用者的需求对原有的接口进行转接。生活当中最常见的适配器就是HDMI线，可以同时发送音频和视频信号。适配器模式的示例如下：

interface Coach {
    void defend();
    void attack();
}

// 抽象类实现接口，并置空方法
abstract class AdapterCoach implements Coach {
    public void defend() {};
    public void attack() {};
}

// 新类继承适配器
class Hesai extends AdapterCoach {
    public void defend() {
        System.out.println("防守赢得冠军");
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Coach coach = new Hesai();
        coach.defend();
    }
}

Coach 接口中定义了两个方法（defend() 和 attack()），如果类直接实现该接口的话，就需要对两个方法进行实现。

如果我们只需要对其中一个方法进行实现的话，就可以使用一个抽象类作为中间件，即适配器（AdapterCoach），用这个抽象类实现接口，并对抽象类中的方法置空（方法体只有一对花括号），这时候，新类就可以绕过接口，继承抽象类，我们就可以只对需要的方法进行覆盖，而不是接口中的所有方法。

工厂模式

什么工厂生产什么，比如说宝马工厂生产宝马，奔驰工厂生产奔驰，A 级学院毕业 A 级教练，C 级学院毕业 C 级教练。示例如下：

// 教练
interface Coach {
    void command();
}

// 教练学院
interface CoachFactory {
    Coach createCoach();
}

// A级教练
class ACoach implements Coach {

    @Override
    public void command() {
        System.out.println("我是A级证书教练");
    }
    
}

// A级教练学院
class ACoachFactory implements CoachFactory {

    @Override
    public Coach createCoach() {
        return new ACoach();
    }
    
}

// C级教练
class CCoach implements Coach {

    @Override
    public void command() {
        System.out.println("我是C级证书教练");
    }
    
}

// C级教练学院
class CCoachFactory implements CoachFactory {

    @Override
    public Coach createCoach() {
        return new CCoach();
    }
    
}

public class Demo {
    public static void create(CoachFactory factory) {
        factory.createCoach().command();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        // 对于一支球队来说，需要什么样的教练就去找什么样的学院
        // 学院会介绍球队对应水平的教练。
        create(new ACoachFactory());
        create(new CCoachFactory());
    }
}
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