Java 工程师中的接口

Java 中的接口（interface）是一种特殊的抽象类，它定义了一组抽象方法和常量变量。在 Java 的面向对象编程中，接口和类一样重要，也是实现多态的重要手段之一，可以让应用程序更加灵活，方便地进行扩展。

一、接口的定义和声明

接口的定义和类定义类似，但关键字不同，关键字 interface 被用于定义接口。接口可以包含抽象方法、常量、默认方法和静态方法。

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

    // 常量
    int MAX_VALUE = 100;
}

接口中的抽象方法没有方法体，即没有实现部分，其目的是声明一组意图并需由实现者提供实现，接口中的常量需要使用关键字 “final” 来修饰。

二、接口的实现

实现了接口的类必须实现接口中定义的所有方法，并且这些方法都必须是 public 的。一个类可以同时实现多个接口，用逗号分隔开就可以。

public class MyClass implements MyInterface{
    // 必须实现所有接口中的抽象方法
    public void method1(){
        // do something
    }

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

在实现接口时，可以使用 Java 8 新特性，即 default 关键字创建默认方法。默认方法可以不被实现，接口提供默认实现。通过 default 关键字，我们可以在不破坏接口的基础上给接口添加方法实现。

三、接口的应用

1、多态性

在 Java 中，接口的本质是抽象的方法集合，通过实现接口，可以在一定程度上解决 Java 继承的单一继承性问题，使得一个类可以同时具有多个超类类型，这样就实现了 Java 的多态性。

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
}

通过实现 Fly 接口，MyBird 类在继承 MyAnimal 类的同时具有了新的方法 fly()。在多态的场景下，我们可以使用 Fly 接口来调用 Bird 类的方法 fly()。

2、枚举常量和常量接口

在 Java 中，枚举类型和常量接口都是接口的一种特殊形式。

常量接口：常量接口就是只含有常量的接口，这样的接口常量通常被用来定义一些公共的常量，以避免接口激增和杂乱化。

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

枚举常量：枚举也是一种特殊的类，可以被用于定义有序的常量。每个枚举常量都是枚举类的一个实例，枚举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、回调函数

回调函数是一种特殊的函数，在面向对象编程中，它通常作为一个对象被传递给另一个对象。调用回调函数的对象将其自身的引用传递给被调用对象，以便被调用对象能够调用回调函数。

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();
}

在这个例子中，MyOnClickListener 接口就是一个回调函数。MyButton 类将自身对象引用传递给了 MyOnClickListener 类的 onClick() 方法，这样 MyOnClickListener 类就能够调用 MyButton 类的 doSomething() 方法。

4、lambda 表达式

Java 8 引入了 lambda 表达式，lambda 表达式可以用来传递代码块，并且可以由函数式接口类型的变量去接收。

public interface MyRunnable {
    void run();
}

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

在这个例子中，MyRunnable 就是一个函数式接口，lambda 表达式就是一个代码块。lambda 表达式使用箭头 (->) 将参数列表和方法体分隔开来，一般来说，箭头左侧是参数列表，箭头右侧是方法体。

四、总结

接口是 Java 编程语言中，一种支持服务的契约约束。在 Java 语言的核心和类库中，接口得到了广泛的应用，在程序设计中，尤其适合在软件分层和框架设计方面的应用。掌握接口的概念和用法，可以使 Java 程序更加灵活、扩展性更强，使得程序在面对变化时更具有适应性。