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0. 前言

在我自己早期學習編程的時候，對接口存在的意義實在困惑，我自己亂寫代碼的時候基本上不可能意識到需要去寫接口，不知道接口到底有什么用，為什么要定義接口，感覺定義接口只是提前做了個多余的工作。

這里我先拋出一個形象的解釋，大家?guī)е@個解釋結合全文來理解接口存在的意義是什么：

我們把電腦主板上的內存插槽，顯卡插槽等類比為接口，為什么在主板上搞這么多插槽呢？多浪費機箱空間啊？直接用電烙鐵把顯卡和內存的引腳一根一根焊到主板上不就得了（手動滑稽）。估計讀到這里大伙兒心里也大概明白了接口的大致作用，焊死了后，如果你焊錯位置了或者拆電腦的時候，就需要使用電烙鐵進行拆裝，多愚蠢哦。

全文脈絡思維導圖如下：

1. 什么是抽象類

在講解接口之前，抽象類是繞不過去的一個概念，接口可以認為是一個比抽象類還要抽象的類。

什么是抽象類？「包含一個或多個抽象方法的類就是抽象類，抽象方法即沒有方法體的方法」，抽象方法和抽象類都必須聲明為 abstract。例如：

// 抽象類
public abstract class Person {
    // 抽象方法
 public abstract String getDescription();
}

切記！「除了抽象方法之外，抽象類還可以包含具體數據和具體方法」。例如，抽象類 Person 還保存著姓名和一個返回姓名的具體方法：

public abstract class Person{
    private String name;
    public Person(String name){
     this.name = name ;
    }
    public abstract String getDescription();
    public String getName(){
     return name;
    }
}

?
許多程序員都會「錯誤」的認為，在抽象類中不能包含具體方法。其實這也是接口和抽象類的不同之處，接口中是不能包含具體方法的。
?

「抽象類不能被實例化」。也就是說，如果將一個類聲明為 abstract, 就不能創(chuàng)建這個類的對象。

new Person("Jack"); // Error

可以定義一個抽象類的對象變量，但是它只能引用非抽象子類的對象。假設 Student 類是 Person 的非抽象子類：

Person p = new Student("Jack"); // Right

所謂非抽象子類就是說，如果創(chuàng)建一個繼承抽象類的子類并為之創(chuàng)建對象，那么就「必須為父類的所有抽象方法提供方法定義」。如果不這么做（可以選擇不做），子類仍然是一個抽象類，編譯器會強制我們?yōu)樾骂惣由?abstract 關鍵字。

下面定義擴展抽象類 Person 的具體子類 Student：

public class Student extends Person { 
    private String major; 
    public Student(String name, String major) { 
        super(name); 
        this.major = major; 
    } 
    @Override
    public String getDescription(){ // 實現父類抽象方法
     return "a student majoring in " + major; 
    } 
}

在 Student 類中實現了父類中的抽象方法 getDescription 。因此，「在 Student類中的全部方法都是非抽象的，這個類不再是抽象類」。

?? 調用如下：

Person p = new Student("Jack","Computer Science");
p.getDescription();

由于不能構造抽象類 Person的對象，所以變量 p 永遠不會引用 Person 對象，而是引用諸如 Student這樣的具體子類對象，而這些對象中都重寫了 getDescription方法。

2. 什么是接口

接口的本質其實也是一個類，而且是一個比抽象類還要抽象的類。怎么說呢？抽象類是能夠包含具體方法的，而接口杜絕了這個可能性，「在 Java 8 之前，接口非常純粹，只能包含抽象方法，也就是沒有方法體的方法」。而 Java 8 中接口出現了些許的變化，開始允許接口包含默認方法和靜態(tài)方法，這個下文會講解。

Java 使用關鍵字 interface 而不是 class 來創(chuàng)建接口。和類一樣，通常我們會在關鍵字 interface 前加上 public 關鍵字，否則接口只有包訪問權限，只能在接口相同的包下才能使用它。

public interface Concept {
    void idea1();
    void idea2();
}

同樣的，接口中既然存在抽象方法，那么他就需要被擴展（繼承）。使用 implements 關鍵字使一個類擴展某個特定接口（或一組接口），通俗來說：接口只是外形，現在這個擴展子類要說明它是如何工作的。

class Implementation implements Concept {
    @Override
    public void idea1() {
        System.out.println("idea1");
    }
    
    @Override
    public void idea2() {
        System.out.println("idea2");
    }
}

這里需要注意的是，你可以選擇顯式地聲明接口中的方法為 public，但是「即使你不這么做，它們也是 public 的」。所以當實現一個接口時，來自接口中的方法必須被定義為 public。否則，它們只有包訪問權限，這樣在被繼承時，它們的可訪問權限就被降低了，這是 Java 編譯器所不允許的。

另外，接口中是允許出現常量的，與接口中的方法都自動地被設置為 public—樣，「接口中的域將被自動被設置為 public static final 類型」，例如：

public interface Concept {
 void idea1(); // public void idea1();
    // 靜態(tài)屬性
 double item = 95; // a public static final constant
}

?
可以將接口方法標記為 public，將域標記為 public static final。有些程序員出于習慣或提高清晰度的考慮，愿意這樣做。但 Java 語言規(guī)范卻「建議不要書寫這些多余的關鍵字」。
?

3. 接口的特性

接口和類其中不同的一點就是，我們「無法像類一樣使用 new 運算符來實例化一個接口」：

x = new Concept(. . .); // ERROR

原因也很簡單，接口連具體的構造方法都沒有，肯定是無法實例化的。

當然，盡管不能構造接口的對象，聲明接口的變量還是可以的：

Concept x; // OK

接口變量必須引用實現了接口的類對象：

x = new Implementation(. . .); // OK provided Implementation implements Concept

接下來，如同使用 instanceof 檢查一個對象是否屬于某個特定類一樣，也可以使用 instanceof檢查一個對象是否實現了某個特定的接口：

if(x instanceof Concept){
 ...
}

另外，與可以建立類的繼承關系一樣，「接口也可以被繼承」：

public interface Concept1 {
    void idea1();
    void idea2();
}

-------------------------------------------
    
public interface Concept2 extends Concept1{
 double idea3();
}

當然，讀到這里大家可能依然無法理解，既然有了抽象類，為什么 Java 程序設計語言還要不辭辛苦地引入接口這個概念？

很重磅！因為「一個類可以實現多個接口，但是一個類只能繼承一個父類」。正是接口的出現打破了 Java 這種單繼承的局限，為定義類的行為提供了極大的靈活性。

class Implementation implements Concept1, Concept2 // OK

有一條實際經驗：在合理的范圍內盡可能地抽象。顯然，接口比抽象類還要抽象。因此，一般更傾向使用接口而不是抽象類。

4. Java 8 接口新特性

上文提過一嘴，「在 Java 8 中，允許在接口中增加靜態(tài)方法和默認方法」。理論上講，沒有任何理由認為這是不合法的，只是這有違于將接口作為抽象規(guī)范的初衷。舉個例子：

public interface Concept {
    // 靜態(tài)方法
 public static void get(String name){
     System.out.println("hello " + name);
    }
    // 默認方法
    default void idea1(){
        System.out.println("this is idea1");
    };
}

用 default 修飾符標記的方法就是默認方法，這樣子類就不需要去實現這個方法了。

不過，引入默認方法后，就出現了一個「默認方法沖突」的問題。如果先在一個接口 A 中將一個方法 idea 定義為默認方法，然后又在另一個接口 B 或者超類 C 中定義了同樣的方法 idea，然后類 D 實現了這兩個接口 A 和 B（或超類 C）。于是類 D 中就有了方法 idea 的兩個默認實現，出現了沖突，為此，Java 制定了一套規(guī)則來解決這個二義性問題：

1 ) 「超類優(yōu)先」。如果超類提供了一個具體方法，接口中的同名且有相同參數類型的默認方法會被忽略。

2 ) 「接口沖突」。如果一個父類接口提供了一個默認方法，另一個父類接口也提供了一個同名而且參數類型相同的方法，子類必須覆蓋這個方法來解決沖突。例如：

interface A {
 default void idea(){
  System.out.println("this is A");
 }
}

interface B {
 default void idea(){
  System.out.println("this is B");
 }
}

// 需要在 D 類中覆蓋 idea 方法
class D implements A, B{
    public void getName(){
     System.out.println("this is D");
    }
}

現在假設 B接口沒有為 idea 提供默認實現：

interface B {
 void idea();
}

那么 D 類會直接從 A 接口繼承默認方法嗎？這好像挺有道理，不過，Java 設計者更強調一致性。兩個接口如何沖突并不重要，「只要有一個接口提供了一個默認實現，編譯器就會報告錯誤，我們就必須解決這個二義性」。

當然，如果兩個接口都沒有為共享方法提供默認實現，那么就與 Java 8 之前的情況一樣，這里不存在沖突。

5. 接口存在的意義

其實不是，定義接口并非多余，「接口是用來提供公用的方法，規(guī)定子類的行為的」。舉個例子，讓大家直觀的感受下接口的作用：

比如有個網站，需要保存不同客戶的信息，有些客戶從 Web 網站來，有些客戶從手機客戶端來，有些客戶直接從后臺管理系統(tǒng)錄入。假設不同來源的客戶有不同的處理業(yè)務流程，這個時候我們定義接口來提供一個保存客戶信息的方法，然后不同的平臺實現我們這個保存客戶信息的接口，以后保存客戶信息的話，我們只需要知道這個接口就可以了，具體調用的方法被封裝成了黑盒子，這也就是 Java 的多態(tài)的體現，「接口幫助我們對這些有相同功能的方法做了統(tǒng)一管理」。

再比如說，我們要做一個畫板程序，其中里面有一個面板類，主要負責繪畫功能，然后你就定義了這個類，可是在不久的將來，你突然發(fā)現這個類滿足不了你了，然后你又要重新設計這個類，更糟糕是你可能要廢棄這個現有的類，那么其他引用這個類的地方也需要做出修改，顯然這樣非常麻煩。

如果你一開始定義了一個接口，把繪畫功能放在這個接口里，然后定義類時實現這個接口，那么你只需要用這個接口去引用實現它的類就行了，以后要修改的話只不過是引用另一個類而已。「接口的使用提高了代碼的可維護性和可擴展性」。

另外，從這兩個例子我們也能看出，接口不僅「降低了代碼的耦合度」，而且僅僅描敘了程序對外的服務，不涉及任何具體的實現細節(jié)，這樣也就比較「安全」一些。

參考資料

《Java 核心技術 - 卷 1 基礎知識 - 第 10 版》
《Thinking In Java（Java 編程思想）- 第 4 版》

有道無術，術可成；有術無道，止于術

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如何理解 Java 中接口存在的意義