Java学习笔记

Java 接口

Java

1、什么是接口

接口可以看做是一个“纯”抽象类，它只提供一种形式，并不提供实现。

接口中可以规定方法的原型：方法名、参数列表以及返回类型，但不规定方法主体；也可以包含基本数据类型的数据成员，但它们都默认为static和final。

2、接口的作用

  • 是面向对象的一个重要机制
  • 是继承多个设计
  • 建立了类和类之间的“协议”：
    • 将类根据其实现的功能分组用接口代表，而不必顾虑它所在的类继承层次；这样可以最大限度地利用动态绑定，隐藏实现细节
    • 实现不同类之间的常量共享
  • 接口允许我们在看起来不相干的对象之间定义共同行为，如下UML类图所示：

接口的作用

3、接口的语法

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[接口修饰符] interface 接口名称 [extends 父接口名]{
	//方法的原型声明或静态常量
}

注意：

  • 接口的数据成员一定要有初值，且此值将不能再更改，可以省略final关键字，即接口中每一个方法是隐式抽象的，接口中的方法被隐式的指定为 public abstract（只能是public abstract，其他修饰符都会报错）；
  • 接口中的方法必须是抽象方法，不能有方法体，可以省略public及abstract关键字，即接口中的变量会被隐式的指定为public static final变量（并且只能是public，用private修饰会报编译错误）。

4、接口与类的区别

  • 接口不能用于实例化对象。
  • 接口没有构造方法。
  • 接口中所有的方法必须是抽象方法，只能由实现接口的类来实现接口中的方法。
  • 接口不能包含成员变量，除了static和final变量。
  • 接口不是被类继承了，而是要被类实现。
  • 接口支持多继承。

5、抽象类和接口的区别

  • 抽象类中的方法可以有方法体，就是能实现方法的具体功能，但是接口中的方法不行。

    注：JDK 1.8 以后，接口里可以有静态方法和方法体了。

  • 抽象类中的成员变量可以是各种类型的，而接口中的成员变量只能是public static final类型的。

  • 一个类只能继承一个抽象类，而一个类却可以实现多个接口。

**强调：**接口有以下特性

  • 接口是隐式抽象的，当声明一个接口的时候，不必使用abstract关键字。
  • 接口中每一个方法也是隐式抽象的，声明时同样不需要abstract关键字。
  • 接口中的方法都是公有的。

例：接口声明

声明一个接口Shape2D，包括π和计算面积的方法原型

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interface Shape2D {	//声明Shape2D接口
    final double pi = 3.14;			//数据成员一定要初始化
    public abstract double area();	//抽象方法
}

在接口的声明中，允许省略一些关键字，也可声明如下

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interface Shape2D {
    double pi = 3.14;
    double area();
}

6、实现接口

(1) 单一接口的实现

不能用new运算符直接产生接口对象。

利用接口设计类的过程，称为接口的实现，使用implements关键字，语法如下：

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public class 类名称 implements 接口名称 { 
	//在类体中实现接口的方法
	//本类声明的更多变量和方法
}

注意：

  • 必须实现接口中的所有方法；
  • 来自接口的方法必须声明成public。

例：实现接口 Shape2D

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class Circle implements Shape2D {
	double radius;
	public Circle(double r) {
		radius = r;
	}
	public double area() {
		return (pi * radius * radius);
	}
}
class Rectangle implements Shape2D {
    int length, width;
	public Rectangle(int l, int w) {
		length = l;
		width = w;
	}
	public double area() {
		return (width * length);
	}
}
//测试类
public class InterfaceTester {
	public static void main(String args[]) {
		Rectangle rect = new Rectangle(5, 6);
		System.out.println("Area of rect = " + rect.area());
		Circle cir = new Circle(2.0)
		System.out.println("Area of cir = " + cir.area());
	}
}

运行结果：

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Area of rect = 30.0
Area of cir = 12.56

(2) 多个接口的实现

Java不允许一个类有多个超类

一个类可以实现多个接口，通过这种机制可实现对设计的多重继承。

实现多个接口的语法如下：

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[类修饰符] class 类名称 implements 接口1, 接口2, … {
	//在类体中实现接口的方法
	//本类声明的更多变量和方法
}

强调：

  1. 重写接口中声明的方法时，需要注意以下规则：
  • 类在实现接口的方法时，不能抛出强制性异常，只能在接口中，或者继承接口的抽象类中抛出该强制性异常。
  • 类在重写方法时要保持一致的方法名，并且应该保持相同或者相兼容的返回值类型。
  • 如果实现接口的类是抽象类，那么就没必要实现该接口的方法。
  1. 在实现接口的时候，也要注意一些规则：
  • 一个类只能继承一个类，但是能实现多个接口。
  • 一个接口能继承另一个接口，这和类之间的继承比较相似。

7、接口类型的引用变量

接口的灵活性就在于“规定了一个类必须做什么，而不管你如何做”。

我们可以定义一个接口类型的引用变量来引用实现接口的类的对象，当这个引用来调用方法时，它会根据实际引用的类的实例来判断具体调用哪个方法（实现了方法在运行时的动态绑定）。

例：

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public class VariableTester {
	public static void main(String args[]) {
		Shape2D var1, var2;
		var1 = new Rectangle(5, 6);
		System.out.println("Area of var1 = " + var1.area());
		var2 = new Circle(2.0);
		System.out.println("Area of var2 = " + var2.area());
	}
}

运行结果：

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Area of rect = 30.0
Area of cir = 12.56

8、接口的扩展

接口可通过扩展的技术派生出新的接口

  • 原来的接口称为超接口（super interface）；
  • 派生出的接口称为子接口（sub interface）。

一个接口能继承另一个接口，和类之间的继承方式比较相似。接口的继承使用extends关键字，子接口继承父接口的方法。

在Java中，类的多继承是不合法，但接口允许多继承。

在接口的多继承中extends关键字只需要使用一次，在其后跟着继承接口。

接口扩展的语法：

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interface 子接口的名称 extends 超口的名称1, 超接口的名称2, … {
	//……
}

注意：实现一个接口的类也必须实现其超接口。

例：Shape 是超接口，Shape2D 与 Shape3D 是其子接口。Circle 类及 Rectangle 类实现接口 Shape2D， 而 Box 类及 Sphere 类实现接口 Shape3D。关系可由如下UML类图表示：

接口的扩展的举例

代码如下：

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//接口声明
//声明Shape接口
interface Shape {
    double pi = 3.14159;
    void setColor(String str);
}
//声明Shape2D接口扩展了Shape接口
interface Shape2D extends Shape {
    double area();
}
//声明Shape3D接口扩展了Shape接口
interface Shape3D extends Shape {
	double superficialArea();
	double volume();
}

//类声明
//Circle类实现了Shape2D接口
class Circle implements Shape2D {
	double radius;
	String color;
	public Circle(double r) {
		radius = r;
		color = "white";
		System.out.println("New Circle: radius = " + radius);
	}
	public double area() {
		return (pi * radius * radius);
	}
	public void setColor(String str) {
		color = str;
		System.out.println("color = " + color);
	}
}
//Rectangle类实现了Shape2D接口
class Rectangle implements Shape2D {
    int length, width;
    String color;
	public Rectangle(int l, int w) {
		length = l;
		width = w;
		color = "white";
		System.out.println("New Rectangle: length = " + length
				+ ", width = " + width);
	}
	public double area() {
		return (width * length);
	}
	public void setColor(String str) {
		color = str;
		System.out.println("color = " + color);
	}
}
//Box类实现了Shape3D接口
class Box implements Shape3D {
	int length, width, height;
    String color;
    public Box(int l, int w, int h) {
		length = l;
		width = w;
		height = h;
		color = "white";
		System.out.println("New Rectangle: length = " + length
				+ ", width = " + width + ", height = " + height);
	}
    public double superficialArea() {
		return (2 * length * width + 2 * height * width + 2 * length * height);
	}
    public double volume() {
    	return (length * width * height);		
	}
    public void setColor(String str) {
    	color = str;
		System.out.println("color = " + color);
    }
}
//Sphere类实现了Shape3D接口
class Sphere implements Shape3D {
	double radius;
	String color;
	public Sphere(double r) {
		radius = r;
		color = "white";
		System.out.println("New Sphere: radius = " + radius);
	}
	public double superficialArea() {
		return (4 * pi * radius * radius);
	}
    public double volume() {
    	return (4 * pi * radius * radius * radius / 3);		
	}
	public void setColor(String str) {
		color = str;
		System.out.println("color = " + color);
	}
}

//测试类
public class ExtendsInterfaceTester {
	public static void main(String[] args) {
		Circle cir;
		cir = new Circle(2.0);
		cir.setColor("blue");
		System.out.println("Area of Circle cir is " + cir.area());
		System.out.println();
		
		Rectangle rec;
		rec = new Rectangle(5, 6);
		rec.setColor("red");
		System.out.println("Area of Rectangle rec is " + rec.area());
		System.out.println();

		Box box;
		box = new Box(3, 4, 5);
		box.setColor("green");
		System.out.println("Superficial Area of Box box is " + box.superficialArea());
		System.out.println("Volume of Box box is " + box.volume());
		System.out.println();

		Sphere sph;
		sph = new Sphere(15.0);
		sph.setColor("yellow");
		System.out.println("Superficial Area of Sphere sph is " + sph.superficialArea());
		System.out.println("Volume of Sphere sph is " + sph.volume());
		System.out.println();
	}
}

运行结果：

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New Circle: radius = 2.0
color = blue
Area of Circle cir is 12.56636

New Rectangle: length = 5, width = 6
color = red
Area of Rectangle rec is 30.0

New Rectangle: length = 3, width = 4, height = 5
color = green
Superficial Area of Box box is 94.0
Volume of Box box is 60.0

New Sphere: radius = 15.0
color = yellow
Superficial Area of Sphere sph is 2827.431
Volume of Sphere sph is 14137.155

9、标记接口 △

最常用的继承接口是没有包含任何方法的接口。

标记接口是没有任何方法和属性的接口。它仅仅表明它的类属于一个特定的类型，供其他代码来测试允许做一些事情。

标记接口作用：使对象拥有某个或某些特权。（就是给某个对象打个标、盖个戳）

例如：java.awt.event包中的MouseListener接口继承的java.util.EventListener接口定义如下：

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package java.util;
public interface EventListener {}

标记接口主要用于以下两种目的：

  • 建立一个公共的父接口：

    正如EventListener接口，这是由几十个其他接口扩展的Java API，你可以使用一个标记接口来建立一组接口的父接口。例如：当一个接口继承了EventListener接口，Java虚拟机(JVM)就知道该接口将要被用于一个事件的代理方案。

  • 向一个类添加数据类型：

    这种情况是标记接口最初的目的，实现标记接口的类不需要定义任何接口方法（因为标记接口根本就没有方法），但是该类通过多态性变成一个接口类型。

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