Java 工程師中的接口

Java 中的接口（interface）是一種特殊的抽象類，它定義了一組抽象方法和常量變量。在 Java 的面向對象編程中，接口和類一樣重要，也是實現多態的重要手段之一，可以讓應用程序更加靈活，方便地進行擴展。

一、接口的定義和聲明

接口的定義和類定義類似，但關鍵字不同，關鍵字 interface 被用於定義接口。接口可以包含抽象方法、常量、默認方法和靜態方法。

public interface MyInterface {
    // 抽象方法
    void method1();
    int method2(String str);

    // 常量
    int MAX_VALUE = 100;
}

接口中的抽象方法沒有方法體，即沒有實現部分，其目的是聲明一組意圖並需由實現者提供實現，接口中的常量需要使用關鍵字 “final” 來修飾。

二、接口的實現

實現了接口的類必須實現接口中定義的所有方法，並且這些方法都必須是 public 的。一個類可以同時實現多個接口，用逗號分隔開就可以。

public class MyClass implements MyInterface{
    // 必須實現所有接口中的抽象方法
    public void method1(){
        // do something
    }

    public int method2(String str){
        // do something
        return 0;
    }
}

在實現接口時，可以使用 Java 8 新特性，即 default 關鍵字創建默認方法。默認方法可以不被實現，接口提供默認實現。通過 default 關鍵字，我們可以在不破壞接口的基礎上給接口添加方法實現。

三、接口的應用

1、多態性

在 Java 中，接口的本質是抽象的方法集合，通過實現接口，可以在一定程度上解決 Java 繼承的單一繼承性問題，使得一個類可以同時具有多個超類類型，這樣就實現了 Java 的多態性。

public class MyAnimal {
    public void move(){
        System.out.println("Animal is moving");
    }
}

public interface Fly {
    void fly();
}

public class MyBird extends MyAnimal implements Fly{
    public void fly(){
        System.out.println("Bird is flying");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    MyAnimal animal = new MyBird();
    animal.move(); // Animal is moving
    ((MyBird)animal).fly(); // Bird is flying
}

通過實現 Fly 接口，MyBird 類在繼承 MyAnimal 類的同時具有了新的方法 fly()。在多態的場景下，我們可以使用 Fly 接口來調用 Bird 類的方法 fly()。

2、枚舉常量和常量接口

在 Java 中，枚舉類型和常量接口都是接口的一種特殊形式。

常量接口：常量接口就是只含有常量的接口，這樣的接口常量通常被用來定義一些公共的常量，以避免接口激增和雜亂化。

public interface MyConstants {
    String SITE_NAME = "www.example.com";
    String DB_URL = "jdbc:mysql://localhost/test";
    String USERNAME = "root";
    String PASSWORD = "password";
}

枚舉常量：枚舉也是一種特殊的類，可以被用於定義有序的常量。每個枚舉常量都是枚舉類的一個實例，枚舉常量可以有自己的方法和字段。

public enum MyEnum {
    FIRST,
    SECOND,
    THIRD;

    public void doSomething(){
        // do something
    }
}

3、回調函數

回調函數是一種特殊的函數，在面向對象編程中，它通常作為一個對象被傳遞給另一個對象。調用回調函數的對象將其自身的引用傳遞給被調用對象，以便被調用對象能夠調用回調函數。

public interface MyOnClickListener {
    void onClick(View v);
}

public class MyButton {
    private MyOnClickListener listener;

    public void setOnClickListener(MyOnClickListener listener){
        this.listener = listener;
    }

    public void doSomething(){
        if(listener!=null){
            listener.onClick(this);
        }
    }
}

public static void main(String[] args) {
    MyButton button = new MyButton();
    button.setOnClickListener(new MyOnClickListener() {
        @Override
        public void onClick(View v) {
            // do something
        }
    });
    button.doSomething();
}

在這個例子中，MyOnClickListener 接口就是一個回調函數。MyButton 類將自身對象引用傳遞給了 MyOnClickListener 類的 onClick() 方法，這樣 MyOnClickListener 類就能夠調用 MyButton 類的 doSomething() 方法。

4、lambda 表達式

Java 8 引入了 lambda 表達式，lambda 表達式可以用來傳遞代碼塊，並且可以由函數式接口類型的變量去接收。

public interface MyRunnable {
    void run();
}

public static void main(String[] args) {
    MyRunnable r = () -> System.out.println("Hello World");
    r.run();
}

在這個例子中，MyRunnable 就是一個函數式接口，lambda 表達式就是一個代碼塊。lambda 表達式使用箭頭 (->) 將參數列表和方法體分隔開來，一般來說，箭頭左側是參數列表，箭頭右側是方法體。

四、總結

接口是 Java 編程語言中，一種支持服務的契約約束。在 Java 語言的核心和類庫中，接口得到了廣泛的應用，在程序設計中，尤其適合在軟件分層和框架設計方面的應用。掌握接口的概念和用法，可以使 Java 程序更加靈活、擴展性更強，使得程序在面對變化時更具有適應性。