淺析Java程序設(shè)計中的接口

摘 要：接口是Java語言中最為重要的概念，也是使用為廣泛的功能。在軟件產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，一直都希望它可以像硬件一樣，具有面向組件、接口似的開發(fā)特點。所以，在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言中、引入了抽象編程的概念。在Java語言中，接口是實現(xiàn)抽象編程的關(guān)鍵技術(shù)。接口是Java學習中最重要的概念，可以說接口是Java的靈魂。本文將從接口的概述、接口的定義、接口的作用、接口的意義以及接口的應用等方面論述。

關(guān)鍵詞：Java語言;接口;計算機;

一、接口的概述

接口的概念比較抽象，可以理解為接口是一系列方法和特征的集合。方法和特征是類的組成部分，如果從編程的角度而言，Java的接口可以對應Java中特定的語法結(jié)構(gòu)。Java接口與Java抽象類是不一樣的， 抽象類可以實現(xiàn)某些方法，而接口則不能。下面，從接口的概念和功能上迸一步詳細述其存在的意義。

接口的概念就比如工廠模式，用工廠模式來實例化對象。工廠模式可以比喻為生產(chǎn)車的一個車間，利用車間生產(chǎn)出各種類型的車輛?，F(xiàn)在要利用車間生產(chǎn)出汽車、卡車、跑車、公交車，四種車型。在工廠模式中，首先要有建設(shè)車型的一個一個標準，就是一個具體的框架類。有了框架之后，要設(shè)計出汽車、卡車、跑車、公交車四種不同的車型，在標準類的基礎(chǔ)上添加抽象方法，通過添加汽車、卡車、跑車、公交車的抽象方法來決絕問題，添加抽象方法。有了抽象方法之后，利用具體類來實現(xiàn)。當中添加抽象方法的過程就是接口，利用接口來連接生產(chǎn)車的框架功能，和實現(xiàn)上產(chǎn)車的具體功能。

二、Java接口的定義

現(xiàn)實世界中的接口有USB接口，充電器接口，電腦接口?，F(xiàn)實世界中接口的作用是鏈接兩個物體，是起連接作用。Java中接口作用與現(xiàn)實世界中普通接口一樣，鏈接不同的功能模塊，實現(xiàn)功能與功能之間的交互。在今后的開發(fā)中接口是使用頻率最高的組件。

如果一個功能中只有全局常量和抽象方法，那么我們稱這個功能為接口，沒有普通屬性，沒有普通常量，更沒有構(gòu)造方法，沒有第三個組成部分，這就是接口的定義也相對簡單。 要定義一個接口使用interface關(guān)鍵字完成，interface在英文中的含義就是接口的含義比較好理解。接口把方法的特征和方法的實現(xiàn)分割開來。這種分割，體現(xiàn)在接口常常代表一個角色（role），它包裝與該角色相關(guān)的操作和屬性，而實現(xiàn)這個接口的類扮演這個角色的演員（類）。一個角色（接口）可以由不同的演員（類）來演，而不同的演員（類）之間除了扮演一個共同的角色（接口）之外，并不要求有任何其他的共同之處。

三、Java語言中定義接口的意義

類所描述的是一個實體， 包含實體的狀態(tài)和動作。一個實體能發(fā)出的動作由接口來定義。那么在類中對一個接口的定義，從本質(zhì)上講，跟在抽象類中定義一個接口一樣，也體現(xiàn)著它的抽象性，即它是可以變化的。從面向?qū)ο蟮乃枷雭砜?，要封裝好變化的部分。這可能涉及到的涉及模式：模板涉及模式/命令涉及模式，在這個util類里面封裝了會改變的Worker，可以理解為，util類里面有自己的算法：一部分是固定的，而另外一部分是可變的，尚學堂陳老師指出這個可變的部分就變成了一個接口，接口則是特殊的抽象類， worker可能在不同的工作環(huán)境有不同的工作方式，例如work（）、onvaction（）等等 。

因此在類中定義一個接口是有其必要性的，它代表著一種編程思想， 定義接口的目的是讓代碼有更強的可擴展性。那么為何要定義接口？以及接口有何意義呢？那么關(guān)于接口的意義可以從以下幾點來進行說明：

定義接口的重要性：在Java編程，abstract class和interface是支持抽象類定義的兩種機制。正是由于這兩種機制的存在，才使得Java成為面向?qū)ο蟮木幊陶Z言;定義接口有利于代碼的規(guī)范：對于一個大型項目而言，會對一些主要的接口來進行定義，或者清理一些沒有必要的接口。這樣做的目的一方面是為了給開發(fā)人員一個清晰的指示，告訴他們哪些業(yè)務需要實現(xiàn);同時也能防止由于開發(fā)人員隨意命名而導致的命名不清晰和代碼混亂，影響開發(fā)效率;有利于對代碼進行維護：比如你要做一個畫板程序，其中里面有一個面板類，主要負責繪畫功能，然后你就這樣定義了這個類?？墒窃诓痪脤恚F(xiàn)有的類不能夠滿足需要，然后你又要重新設(shè)計這個類，更糟糕是你可能要放棄這個類，那么其他地方可能有引用他，這樣修改起來很麻煩。如果你一開始定義一個接口，把繪制功能放在接口里，然后定義類時實現(xiàn)這個接口，然后你只要用這個接口去引用實現(xiàn)它的類就行了，以后要換的話只不過是引用另一個類而已，這樣就達到維護、拓展的方便性;保證代碼的安全和嚴密：一個好的程序一定符合高內(nèi)聚低耦合的特征，那么實現(xiàn)低耦合，定義接口是一個很好的方法，能夠讓系統(tǒng)的功能較好地實現(xiàn)，而不涉及任何具體的實現(xiàn)細節(jié)。

四、接口的作用

通過接口可以實現(xiàn)不相關(guān)類的相同行為，而不需要了解對象所對應的類。通過接口可以指明多個類需要實現(xiàn)的方法。類描述了一個實體，包括實體的狀態(tài)，也包括實體可能發(fā)出的動作。接口定義了一個實體可能發(fā)出的動作。但是只是定義了這些動作的原型，沒有實現(xiàn)，也沒有任何狀態(tài)信息。所以接口有點像一個規(guī)范、一個協(xié)議，是一個抽象的概念;而類則是實現(xiàn)了這個協(xié)議，滿足了這個規(guī)范的具體實體，是一個具體的概念。接口會出現(xiàn)，關(guān)鍵的原因應該是Java中向上轉(zhuǎn)型的出現(xiàn)，因為向上轉(zhuǎn)型，子類中有一些父類中不存在的方法便不能繼續(xù)調(diào)用了。這樣就很麻煩，我們需要子類中的方法，但是這下該怎么辦呢？

第一種在父類中加子類的方法。但是，這個方法在父類中其實真的沒有必要，方法函數(shù)體都不需要。所以會用抽象方法，這樣就有了抽象方法的誕生?？墒蔷退氵@樣了，問題還是沒有解決，因為真的太麻煩了，如果有其他的子類要繼承父類，也難免會有向上轉(zhuǎn)型的時候。于是就有了第二種方法，接口便誕生了，這也解釋了為什么接口中都是抽象的方法！所以有了接口，子類中需要的方法，但是父類中沒有的方法可以直接用接口來完成，在多人合作完成一項工程的時候也更加的方便。從程序角度，簡單理解，接口就是函數(shù)聲明，類就是函數(shù)實現(xiàn)。需要注意的是同一個聲明可能有很多種實現(xiàn)。

五、接口的實際應用

電腦上可以使用U盤、打印機、MP3。這些設(shè)備都是連接到USB接口上的。要實現(xiàn)U盤、打印機、MP3在電腦上可以運行使用的代碼，首先要分析怎么把U盤、打印機、MP3連接到電腦上。電腦、U盤、打印機、MP3都是類，分別寫出這些類的實現(xiàn)。所有的代碼要進行開發(fā)，一定要首先開發(fā)出USB接口標準。因為有了標準后，電腦才可以使用這些標準，設(shè)備廠商才可以設(shè)計USB設(shè)備。通過USB接口實現(xiàn)類與類之間的連接。并通過連接電腦來實現(xiàn)其功能。

六、總結(jié)

接口的出現(xiàn)意義在于改變了編程方法，決絕了Java語言單繼承問題，接口通過多繼承方式實現(xiàn)了接口之間的多重繼承。 接口起到了連接不同功能模塊的作用，在Java編程中，接口是最常使用的連接方式。在實現(xiàn)接口時，除非實現(xiàn)了接口的類是抽象類，否則該類要定義接口中的所有方法。接口無法被實例化，但是可以被實現(xiàn)。一個實現(xiàn)接口的類，必須實現(xiàn)接口內(nèi)所描述的所有方法，否則就必須聲明為抽象類。另外，在 Java 中，接口類型可用來聲明一個變量，他們可以成為一個空指針，或是被綁定在一個以此接口實現(xiàn)的對象。在未來的開發(fā)過程中接口是最常用的連接組件，實現(xiàn)具體功能。

參考文獻：

[1]杰克遜·埃爾森.Java接口的全面應用.北京郵電出版社[M].2017.09.

作者簡介：

趙美展（1997年1月），籍貫：漢族，學歷：本科，單位職稱：助教，研究放向：Java方向.