java 接口理解

摘要
一, 接口基礎知識

1, java語言不支持一個類有多個直接的父類(多繼承),但可以實現（implements）多個接口,間接的實現了多繼承.
2, 與接口相關的設計模式:
1, 定製服務模式
   設計精粒度的接口,每個接口代表相關的一組服務,通過繼承來創建複合接口
2, 適配器模式
   當每個系統之間接口不匹配時,用適配器來轉換接口
3, 默認適配器模式
   爲接口提供簡單的默認實現
4, 代理模式
   爲接口的實現類創建代理類,使用者通過代理來獲得實現類的服務
5, 標識類型模式
   用接口來標識一種沒有任何行爲的抽象類型
6, 常量接口模式
   在接口中定義靜態常量,在其它類中通過import static語句引入這些常量
3, 接口的特徵歸納：
1, 接口中的成員變量默認都是public,static,final類型的(都可省略),必須被顯示初始化,即接口中的成員變量爲常量(大寫,單詞之間用"_"分隔)
2, 接口中的方法默認都是public,abstract類型的(都可省略),沒有方法體,不能被實例化
   public interface A
   {
    int CONST = 1; //合法,CONST默認爲public,static,final類型
    void method(); //合法,method()默認爲public,abstract類型
    public abstract void method2(); //method2()顯示聲明爲public,abstract類型
   }
3, 接口中只能包含public,static,final類型的成員變量和public,abstract類型的成員方法
   public interface A
   {
    int var; //錯,var是常量,必須顯示初始化 
    void method(){...};   //錯,接口中只能包含抽象方法
    protected void method2(); //錯,接口中的方法必須是public類型
    static void method3(){...};   //錯,接口中不能包含靜態方法
   }
4, 接口中沒有構造方法,不能被實例化
   public interface A
   {
    public A(){...}; //錯,接口中不能包含構造方法
    void method();
   }
5, 一個接口不能實現(implements)另一個接口,但它可以繼承多個其它的接口
   public interface A
   {
    void methodA();
   }
   public interface B
   {
    void methodB();
   }
   public interface C extends A, B   //C稱爲複合接口
   {
    void methodC();
   }
   public interface C implements A{...}   //錯
6, 接口必須通過類來實現它的抽象方法
   public class A implements B{...}
7, 當類實現了某個接口時,它必須實現接口中的所有抽象方法,否則這個類必須聲明爲抽象的
8, 不允許創建接口的實例(實例化),但允許定義接口類型的引用變量,該引用變量引用實現了這個接口的類的實例
   public class B implements A{}
   A a = new B(); //引用變量a被定義爲A接口類型,引用了B實例
   A a = new A(); //錯誤,接口不允許實例化
9, 一個類只能繼承一個直接的父類,但可以實現多個接口,間接的實現了多繼承.
   public class A extends B implements C, D{...} //B爲class,C,D爲interface
4, 通過接口,可以方便地對已經存在的系統進行自下而上的抽象,對於任意兩個類,不管它們是否屬於同一個父類,只有它
們存在相同的功能,就能從中抽象出一個接口類型.對於已經存在的繼承樹,可以方便的從類中抽象出新的接口,但從類
中抽象出新的抽象類卻不那麼容易,因此接口更有利於軟件系統的維護與重構.對於兩個系統,通過接口交互比通過抽象
類交互能獲得更好的鬆耦合.
5, 接口是構建鬆耦合軟件系統的重要法寶,由於接口用於描述系統對外提供的所有服務,因此接口中的成員變量和方法都
必須是public類型的,確保外部使用者能訪問它們,接口僅僅描述系統能做什麼,但不指明如何去做,所有接口中的方法
都是抽象方法,接口不涉及和任何具體實例相關的細節,因此接口沒有構造方法,不能被實例化,沒有實例變量.二, 比較抽象類與接口
1, 抽象類與接口都位於繼承樹的上層
相同點
1, 代表系統的抽象層,當一個系統使用一顆繼承樹上的類時,應該儘量把引用變量聲明爲繼承樹的上層抽象類型,
   這樣可以提高兩個系統之間的送耦合
2, 都不能被實例化
3, 都包含抽象方法,這些抽象方法用於描述系統能提供哪些服務,但不提供具體的實現
不同點:
1, 在抽象類中可以爲部分方法提供默認的實現,從而避免在子類中重複實現它們,這是抽象類的優勢,但這一優勢
   限制了多繼承,而接口中只能包含抽象方法.
   由於在抽象類中允許加入具體方法,因此擴展抽象類的功能,即向抽象類中添加具體方法,不會對它的子類造
   成影響,而對於接口,一旦接口被公佈,就必須非常穩定,因爲隨意在接口中添加抽象方法,會影響到所有的實
   現類,這些實現類要麼實現新增的抽象方法,要麼聲明爲抽象類
2, 一個類只能繼承一個直接的父類,這個父類可能是抽象類,但一個類可以實現多個接口,這是接口的優勢,但這
   一優勢是以不允許爲任何方法提供實現作爲代價的三, 爲什麼Java語言不允許多重繼承呢?
當子類覆蓋父類的實例方法或隱藏父類的成員變量及靜態方法時,Java虛擬機採用不同的綁定規則,假如還允許
一個類有多個直接的父類,那麼會使綁定規則更加複雜,因此,爲了簡化系統結構設計和動態綁定機制,Java語言
禁止多重繼承.
而接口中只有抽象方法,沒有實例變量和靜態方法,只有接口的實現類纔會實現接口的抽象方法(接口中的抽象方
法是通過類來實現的),因此,一個類即使有多個接口,也不會增加Java虛擬機進行動態綁定的複雜度.因爲Java虛
擬機永遠不會把方法與接口綁定,而只會把方法與它的實現類綁定.四, 使用接口和抽象類的總體原則:
1, 用接口作爲系統與外界交互的窗口
   站在外界使用者(另一個系統)的角度,接口向使用者承諾系統能提供哪些服務,站在系統本身的角度,接口制定
   系統必須實現哪些服務,接口是系統中最高層次的抽象類型.通過接口交互可以提高兩個系統之間的送耦合
   系統A通過系統B進行交互,是指系統A訪問系統B時,
   把引用變量聲明爲系統B中的接口類型,該引用變量引用系統B中接口的實現類的實例.
   public interface B
   {
   }
   public class C implements B
   {
   }
   public class A
   {
   }
   B a = new C();
2, 接口本身必須非常穩定,接口一旦制定,就不允許隨遇更加,否則對外面使用者及系統本身造成影響
3, 用抽象類來定製系統中的擴展點
   抽象類來完成部分實現,還要一些功能通過它的子類來實現                   2008/1/9
一, Java多態機制中的綁定規則深入剖析
class Base
{
   String var = "BaseVar";   //實例變量
   static String staticVar = "StaticBaseVar";   //靜態變量   void method()   //實例方法
   {
    System.out.println("Base method");
   }   static void staticMethod()   //靜態方法
   {
    System.out.println("Static Base method");
   }
}public class Sub extends Base
{
   String var = "SubVar";   //實例變量
   static String staticVar = "StaticSubVar";   //靜態變量

   void method()   //隱藏父類的method()方法
   {
    System.out.println("Sub method");
   }   static void staticMethod()   //隱藏父類的staticMethod()方法
   {
    System.out.println("Static Sub method"); 
   }   String subVar = "Var only belonging to Sub";   void subMethod()
   {
    System.out.println("method only belonging to Sub");
   }   public static void main(String args[])
   {
    //引用變量who被聲明爲Base類型,引用Sub類的實例
    Base who = new Sub();  

    //成員變量(靜態變量,實例變量)與引用變量所聲明的類型(Base類型)的成員變量綁定
    System.out.println("who.var = "+who.var);   //所以,打印Base類的var變量
    System.out.println("who.staticVar = "+who.staticVar); //所以,打印Base類的staticVar變量    //實例方法與引用變量實際引用的對象(Sub對象)的方法綁定
    who.method();   //所以,打印Sub實例的method()方法    //靜態方法與引用變量所聲明的類型(Base類型)的方法綁定
    who.staticMethod();   //所以,打印Base類的staticMethod()方法
   }
}

【分析過程】
1, 對於一個引用類型的變量,Java編譯器按照它聲明的類型來處理.
   例如在以下代碼中,編譯器認爲who是Base類型的引用變量,不存在subVar成員變量喝subMethod()方法,編譯報錯
   Base who = new Sub(); //引用變量who被聲明爲Base類型,引用Sub類的實例
   who.subVar = "123";   //編譯錯,在Base類中沒有subVar屬性
   who.subMethod();   //編譯錯,在Base類中沒有submethod()方法
   如果要訪問Sub類的成員,必須通過強制類型轉換:
   Base who = new Sub();
   //把Base引用類型的who成員變量強制轉換爲Sub引用類型
   //把引用變量轉換爲子類的類型稱爲向下轉型,把引用變量轉換爲父類的類型稱爲向上轉型
   ((Sub)who).subVar = "123";
   ((Sub)who).subMethod();
   Java編譯器允許在具有直接或間接繼承關係的類之間進行類型轉換,對於向上轉型,Java編譯器會自動進行,對於
   向下轉型,需要進行強制類型轉換
   如果兩種類型之間沒有繼續關係,即不在繼承樹的同一個繼承分支上,那麼Java編譯器不允許進行類型轉換
2, 對於一個引用類型的變量,運行時Java虛擬機按照它實際引用的對象來處理
   例如以下代碼雖編譯可通過,但運行時會拋出ClassCastException運行時異常
   Base who = new Base();   //who引用Base類的實例
   Sub s = (Sub)who;   //運行時會拋出ClassCastException
   在運行時,子類的對象可以轉換爲父類類型,而父類的對象實際上無法轉換爲子類類型
3, 在運行時環境中,通過引用類型變量來訪問所引用對象的方法和屬性時,Java虛擬機採用以下綁定規則:
   1, 實例方法與引用變量實際引用的對象的方法綁定,這種綁定屬於動態綁定,因爲是在運行時由Java虛擬機
    動態決定的
   2, 靜態方法與引用變量所聲明的類型的方法綁定,這種綁定屬於靜態綁定,因爲實際上是在編譯階段就已經
    綁定
   3, 成員變量(靜態變量,實例變量)與引用變量所聲明的類型的成員變量綁定,這種綁定屬於靜態綁定,因爲
    實際上是在編譯階段就已經綁定