淺析Java程序設計中的接口

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。在軟件產品的生產過程中，一直都希望它可以像硬件一樣，具有面向組件、接口似的開發特點。所以，在面向對象程序設計語言中、引入了抽象編程的概念。在Java語言中，接口是實現抽象編程的關鍵技術。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中特定的語法結構。Java接口與Java抽象類是不一樣的， 抽象類可以實現某些方法，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車的一個車間，利用車間生產出各種類型的車輛。現在要利用車間生產出汽車、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。當中添加抽象方法的過程就是接口，利用接口來連接生產車的框架功能，和實現上產車的具體功能。

二、Java接口的定義

現實世界中的接口有USB接口，充電器接口，電腦接口。現實世界中接口的作用是鏈接兩個物體，是起連接作用。Java中接口作用與現實世界中普通接口一樣，鏈接不同的功能模塊，實現功能與功能之間的交互。在今后的開發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分割開來。這種分割，體現在接口常常代表一個角色（role），它包裝與該角色相關的操作和屬性，而實現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， 包含實體的狀態和動作。一個實體能發出的動作由接口來定義。那么在類中對一個接口的定義，從本質上講，跟在抽象類中定義一個接口一樣，也體現著它的抽象性，即它是可以變化的。從面向對象的思想來看，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成為面向對象的編程語言;定義接口有利于代碼的規范：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人員一個清晰的指示，告訴他們哪些業務需要實現;同時也能防止由于開發人員隨意命名而導致的命名不清晰和代碼混亂，影響開發效率;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。可是在不久將來，現有的類不能夠滿足需要，然后你又要重新設計這個類，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，然后定義類時實現這個接口，然后你只要用這個接口去引用實現它的類就行了，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聚低耦合的特征，那么實現低耦合，定義接口是一個很好的方法，能夠讓系統的功能較好地實現，而不涉及任何具體的實現細節。

四、接口的作用

通過接口可以實現不相關類的相同行為，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的方法。類描述了一個實體，包括實體的狀態，也包括實體可能發出的動作。接口定義了一個實體可能發出的動作。但是只是定義了這些動作的原型，沒有實現，也沒有任何狀態信息。所以接口有點像一個規范、一個協議，是一個抽象的概念;而類則是實現了這個協議，滿足了這個規范的具體實體，是一個具體的概念。接口會出現，關鍵的原因應該是Java中向上轉型的出現，因為向上轉型，子類中有一些父類中不存在的方法便不能繼續調用了。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。可是就算這樣了，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，接口就是函數聲明，類就是函數實現。需要注意的是同一個聲明可能有很多種實現。

五、接口的實際應用

電腦上可以使用U盤、打印機、MP3。這些設備都是連接到USB接口上的。要實現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。所有的代碼要進行開發，一定要首先開發出USB接口標準。因為有了標準后，電腦才可以使用這些標準，設備廠商才可以設計USB設備。通過USB接口實現類與類之間的連接。并通過連接電腦來實現其功能。

六、總結

接口的出現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。在實現接口時，除非實現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。一個實現接口的類，必須實現接口內所描述的所有方法，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的對象。在未來的開發過程中接口是最常用的連接組件，實現具體功能。

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.