Java 工程師中的介面

Java 中的介面（interface）是一種特殊的抽象類，它定義了一組抽象方法和常量變數。在 Java 的面向對象編程中，介面和類一樣重要，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、介面的定義和聲明

介面的定義和類定義類似，但關鍵字不同，關鍵字 interface 被用於定義介面。介面可以包含抽象方法、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;
}

介面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，介面中的常量需要使用關鍵字 「final」 來修飾。

二、介面的實現

實現了介面的類必須實現介面中定義的所有方法，並且這些方法都必須是 public 的。一個類可以同時實現多個介面，用逗號分隔開就可以。

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

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

在實現介面時，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，介面提供默認實現。通過 default 關鍵字，我們可以在不破壞介面的基礎上給介面添加方法實現。

三、介面的應用

1、多態性

在 Java 中，介面的本質是抽象的方法集合，通過實現介面，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 介面，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 介面來調用 Bird 類的方法 fly()。

2、枚舉常量和常量介面

在 Java 中，枚舉類型和常量介面都是介面的一種特殊形式。

常量介面：常量介面就是只含有常量的介面，這樣的介面常量通常被用來定義一些公共的常量，以避免介面激增和雜亂化。

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欄位。

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 介面就是一個回調函數。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，並且可以由函數式介面類型的變數去接收。

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 就是一個函數式介面，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

介面是 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，介面得到了廣泛的應用，在程序設計中，尤其適合在軟體分層和框架設計方面的應用。掌握介面的概念和用法，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。