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，你家有一個多功能插座，這個插座可以連接各種電器，比如手機充電器、電腦充電器、臺燈等等。無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格，就能正常使用。這個插座，就類似于 Java 中的接口，它定義了一種規范，只要符合這個規范的電器（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，但不包含方法的實現 。簡單來說，接口就像是一個契約，它規定了實現它的類必須提供哪些方法，但具體這些方法如何實現，由實現類自己決定。接口的使用，讓 Java 具備了更強大的抽象能力和靈活性，使得代碼的可維護性和可擴展性大大提高。
Java 接口的特點
- 訪問修飾符：接口中的成員（方法和變量）默認都是public的，并且方法默認是abstract，變量默認是static final 。這意味著接口中的方法必須由實現接口的類來實現，而接口中的變量實際上是常量，其值在初始化后不能被修改。例如：
public interface MyInterface {// 常量，默認修飾符為public static finalint MAX_COUNT = 100;// 抽象方法，默認修飾符為public abstractvoid doSomething();}- 無法實例化：接口不能被直接實例化，即不能使用new關鍵字創建對象。因為接口主要是定義一種規范和行為，而不是具體的實現。比如，我們不能像下面這樣創建MyInterface的實例：
// 錯誤，接口不能實例化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。因為接口的設計目的是提供一種通用的規范，常量可以確保在不同的實現類中具有一致的行為和數據。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，沒有方法體。從 JDK 8 開始，接口中可以包含默認方法（使用default關鍵字修飾）和靜態方法 。默認方法為接口提供了一種在不破壞現有實現類的情況下添加新功能的方式，而靜態方法可以通過接口名直接調用。例如：
public interface NewFeatureInterface {// 抽象方法void abstractMethod();// 默認方法，有方法體default void defaultMethod() {System.out.println("This is a default method.");}// 靜態方法static void staticMethod() {System.out.println("This is a static method.");}}- 繼承關系：接口可以繼承多個接口，通過這種方式可以組合多個接口的功能，形成更強大的接口。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();}- 實現關系：一個類可以實現多個接口，這是 Java 實現多繼承的一種方式。當一個類實現接口時，必須實現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 接口與抽象類的區別
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在 Java 中，抽象類和接口是兩個重要的概念，它們都與抽象和多態相關，但在語法和設計用途上存在明顯的區別，下面我們通過表格來對比一下：
比較項 | 接口 | 抽象類 |
定義 | 使用interface關鍵字定義，是一組方法簽名的集合，不能包含方法的實現（JDK 8 之前），JDK 8 后可包含默認方法和靜態方法 | 使用abstract class關鍵字定義，既可以包含抽象方法，也可以包含具體實現的方法 |
訪問修飾符 | 成員（方法和變量）默認public，方法默認abstract，變量默認static final | 成員可以有各種訪問修飾符，抽象方法可以是public、protected（不能是private） |
實例化 | 不能被實例化 | 不能被實例化 |
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 開始可包含默認方法（default修飾）和靜態方法 | 可以有抽象方法和具體實現的方法 |
繼承 / 實現 | 接口可以繼承多個接口；一個類可以實現多個接口 | 一個類只能繼承一個抽象類 |
設計用途 | 主要用于定義行為規范，實現多繼承，使不相關的類具有相同的行為 | 用于提取相關類的共性，提供公共的實現代碼，定義一些抽象方法讓子類去實現 |
簡單來說，如果關注的是行為的抽象和多繼承，通常使用接口；如果關注的是類的抽象和代碼的復用，通常使用抽象類。
Java 接口的使用場景
- 定義行為規范：在一個圖形繪制系統中，我們可以定義一個Shape接口，其中包含draw方法。所有的圖形類，如Circle（圓形）、Rectangle（矩形）等都實現這個接口，并實現draw方法來繪制自己的形狀。這樣，通過Shape接口，我們為所有圖形定義了一個統一的繪制行為規范，使用者可以通過Shape接口來調用不同圖形的繪制方法，而不需要關心具體圖形的實現細節。
// 定義Shape接口public interface Shape {void draw();}// 圓形類實現Shape接口public class Circle implements Shape {@Overridepublic void draw() {System.out.println("繪制圓形");}}// 矩形類實現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();}}- 實現多繼承：在 Java 中，類只能繼承一個父類，但可以實現多個接口。例如，在一個游戲開發中，有一個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類實現這兩個接口，這樣Character類就具備了飛行和游泳的能力，實現了 “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類實現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：在一個電商系統中，商品的業務邏輯和數據訪問邏輯可以通過接口來解耦。定義一個ProductDao接口來表示商品數據訪問層的操作，如saveProduct（保存商品）、getProductById（根據 ID 獲取商品）等方法。然后有不同的實現類，如MySQLProductDao（使用 MySQL 數據庫實現數據訪問）和MongoDBProductDao（使用 MongoDB 數據庫實現數據訪問）。業務層只依賴于ProductDao接口，而不依賴于具體的實現類。這樣，當需要更換數據庫時，只需要更換ProductDao接口的實現類，而業務層的代碼不需要修改，大大提高了代碼的可維護性和可擴展性 。
// 定義ProductDao接口public interface ProductDao {void saveProduct(Product product);Product getProductById(int id);}// MySQLProductDao實現ProductDao接口public class MySQLProductDao implements ProductDao {@Overridepublic void saveProduct(Product product) {// 實現保存商品到MySQL數據庫的邏輯System.out.println("將商品保存到MySQL數據庫");}@Overridepublic Product getProductById(int id) {// 實現從MySQL數據庫根據ID獲取商品的邏輯System.out.println("從MySQL數據庫根據ID獲取商品");return null;}}// MongoDBProductDao實現ProductDao接口public class MongoDBProductDao implements ProductDao {@Overridepublic void saveProduct(Product product) {// 實現保存商品到MongoDB數據庫的邏輯System.out.println("將商品保存到MongoDB數據庫");}@Overridepublic Product getProductById(int id) {// 實現從MongoDB數據庫根據ID獲取商品的邏輯System.out.println("從MongoDB數據庫根據ID獲取商品");return null;}}// 業務層類，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);}}代碼實戰：接口的定義與實現
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下面通過一個完整的代碼示例，來詳細展示接口的定義、實現以及調用過程。假設我們正在開發一個音樂播放器系統，定義一個Playable接口來表示可播放的對象，然后有Song（歌曲）和Podcast（播客）類實現這個接口。
- 定義接口：
// 定義Playable接口public interface Playable {// 播放方法void play();// 暫停方法void pause();// 獲取時長方法int getDuration();}在這個接口中，定義了play（播放）、pause（暫停）和getDuration（獲取時長）三個方法，這些方法是所有可播放對象都應該具備的行為。
- 實現接口：
// Song類實現Playable接口public class Song implements Playable {private String title;private String artist;private int duration; // 時長，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類實現Playable接口public class Podcast implements Playable {private String title;private String host;private int duration; // 時長，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類分別實現了Playable接口，并實現了接口中定義的三個方法。每個類根據自身的特點，對這些方法進行了不同的實現。
- 調用接口：
public class MusicPlayer {public static void main(String[] args) {// 創建Song對象Playable song = new Song("青花瓷", "周杰倫", 240);// 創建Podcast對象Playable podcast = new Podcast("科技早知道", "張三", 360);// 播放歌曲song.play();// 暫停歌曲song.pause();// 獲取歌曲時長System.out.println("歌曲時長：" + song.getDuration() + " 秒");// 播放播客podcast.play();// 暫停播客podcast.pause();// 獲取播客時長System.out.println("播客時長：" + podcast.getDuration() + " 秒");}}在MusicPlayer類的main方法中，創建了Song和Podcast的對象，并將它們賦值給Playable接口類型的變量。通過這些變量，可以調用接口中定義的方法，實現對歌曲和播客的播放控制。這種方式體現了接口的多態性，即不同的實現類可以通過相同的接口進行統一的操作 。運行上述代碼，你將看到歌曲和播客的播放、暫停信息以及時長信息。通過這個示例，希望你能對接口的定義、實現和調用有更清晰的理解。
總結
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Java 接口作為一種強大的抽象工具，為我們的編程世界帶來了諸多便利和優勢。它定義了行為規范，實現了多繼承，解耦了代碼，使得我們能夠編寫出更加靈活、可維護和可擴展的代碼 。通過本文的介紹，你對 Java 接口是否有了更深入的理解呢？從接口的定義、特點，到與抽象類的區別，再到使用場景和代碼實戰，每一個環節都是掌握接口的關鍵。希望你能將這些知識運用到實際的編程中，不斷積累經驗，提升自己的編程能力 。
