Java 接口（Interface）

Java 接口（Interface）

在上一节中我们了解到，抽象方法是指仅包含方法声明、而不包含方法体（即没有具体实现）的方法。

理解了抽象方法的概念，我们就掌握了构建 Java 接口（Interface） 的基石。接口通过interface关键字定义，用于描述类所应实现的方法集合，其本身不提供任何方法的具体代码。通过定义统一的协议或契约 (Contract)，接口能够约束不同实现类遵循相同的行为规范，从而促进代码的标准化与组件化开发。

Java 接口概念

✅ 在 Java 中，接口定义了一组规范，要求其他类必须实现其规定的方法。例如：

interface Website {
    public void getUrl();
}

这里Website是一个接口，我们使用了interface关键字来声明这个接口。

getUrl() 方法是在Website接口中定义的规范，所有使用此接口的类都必须实现getUrl()方法。

接口可以包含抽象方法和常量。例如：

✅ 如果尝试创建抽象类的对象，则会出现编译错误。例如：

interface Website {
    public static final String websiteTheme = "blue";

    public void getUrl();
}

在上面的示例中，我们创建了一个接口 Website，它包含一个常量变量websiteTheme和一个抽象方法 getUrl()。

✅ 值得注意的是，接口内的所有方法都是隐式的 public，所有字段都是隐式的 public、static、final。因此，不必在接口内部指定访问说明符。例如，我们可以将上面的代码编写为：

interface Website {
    String websiteTheme = "blue";

    void getUrl();
}

implements 关键字

与抽象类类似，我们无法直接实例化接口 (即使用new关键字创建接口的对象)，接口的功能必须通过其他类来实现。

✅ 我们可以使用implements关键字来实现一个接口。例如：

interface Website {
    void getUrl(String url);
}

class Kaicz implements Website {
    public void getUrl(String url) {
        System.out.println("访问网站: " + url);
    }
}

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Kaicz mySite = new Kaicz();
        mySite.getUrl("https://www.kaicz.com");
    }
}

执行上面的程序后，运行结果：

访问网站: https://www.kaicz.com

在上面的程序中，我们创建了一个接口 Website，Website 接口具有抽象方法 getUrl()。这意味着任何实现 Website 的类都必须为getUrl()方法提供实现。

为什么要使用接口？

在了解了接口的基本概念之后，接下来我们探讨一下在 Java 中使用接口的意义与优势：

• 实现多重继承：Java 不支持类的多重继承（即一个类不能继承多个类），但接口允许一个类实现多个接口，从而实现多重继承的效果。
• 解耦代码：接口提供了一种抽象层，使得代码更加模块化。通过接口，类之间的依赖关系被降低，增强了代码的灵活性和可维护性。
• 促进代码复用：接口定义了一组通用的方法，多个类可以实现同一个接口，从而共享相同的行为规范，促进代码复用。
• 支持多态性：接口允许不同类以相同的方式被处理，这使得程序能够更灵活地处理不同类型的对象。
• 增强测试能力：通过接口，可以更容易地创建模拟对象（Mock Objects）进行单元测试，从而提高测试的效率和覆盖率。
• 定义规范：接口为类提供了一套必须遵循的规范，任何实现该接口的类都需要遵守这套约定。

总的来说，接口在 Java 编程中扮演着重要的角色，帮助开发者编写更加灵活、可维护和可扩展的代码。

私有方法和静态方法

Java 8 的一个重要增强是允许在接口中定义静态方法，这为接口提供了更完整的功能定义能力。

与类相似，我们可以使用其引用访问接口的静态方法。 例如：

Website.staticMethod();

Java 9 新增了对接口私有方法和私有静态方法的支持，允许开发者将接口的通用逻辑抽取为私有方法，提高代码的复用性和可读性。

由于无法实例化接口，因此将私有方法用作辅助方法，以为接口中的其他方法提供支持。

接口中的默认方法

在 Java 8 之前，接口中所有的方法都只能是抽象方法。而从 Java 8 开始，接口引入了带有实现的默认方法（Default Methods），这一重大变革打破了接口只能定义行为契约的传统，为其增添了行为实现的能力。

要在接口内部声明默认方法，我们使用default关键字。例如：

public default void getUrl() {
   // getUrl() 的主体
}

1. 为什么使用默认方法？

让我们以一个场景来理解为什么 Java 中引入了默认方法：

假设我们需要在接口中添加一个新方法。

我们可以轻松地在接口中添加新的方法，但这仅仅是开始。真正的问题是：所有已实现该接口的类都必须为新方法提供具体的实现。

如果大量类正在实现此接口，那么我们需要对这些类进行逐个更改。这不仅繁琐，而且容易出错。

为了解决这个问题，Java 引入了默认方法。默认方法像普通方法一样继承。

因此，如果我们在接口中添加一个新方法，并为其提供默认实现，则所有实现该接口的类都将自动继承该方法，而无需进行任何更改。

如果需要，类仍然可以覆盖默认方法并提供自己的实现。

✅ 让我们通过一个网站开发实例来理解 Java 默认方法的作用。例如：

// 网站用户接口
interface User {
    void login(String username);
    void logout();

    // 默认方法 - 新功能无需修改所有实现类
    default void updateProfilePicture(String imageUrl) {
        System.out.println("更新用户头像: " + imageUrl);
        System.out.println("默认处理：图片已存储到服务器");
    }
}

// Kaicz 平台用户
class KaiczUser implements User {
    private String username;

    public KaiczUser(String username) {
        this.username = username;
    }

    @Override
    public void login(String username) {
        System.out.println(username + " 登录了 Kaicz 平台");
    }

    @Override
    public void logout() {
        System.out.println(username + " 退出了 Kaicz 平台");
    }

    // 不需要实现 updateProfilePicture()，直接使用默认方法
}

// 网站管理员
class AdminUser implements User {
    @Override
    public void login(String username) {
        System.out.println("管理员 " + username + " 登录系统");
    }

    @Override
    public void logout() {
        System.out.println("管理员退出系统");
    }

    // 重写默认方法，提供特殊实现
    @Override
    public void updateProfilePicture(String imageUrl) {
        System.out.println("管理员头像更新中...");
        System.out.println("额外操作：记录管理员操作日志");
        System.out.println("头像已更新: " + imageUrl);
    }
}

// 主程序
public class WebsiteExample {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("=== Kaicz 平台用户系统 ===");

        // 创建普通用户
        KaiczUser user1 = new KaiczUser("张三");
        user1.login("张三");
        user1.updateProfilePicture("avatar_zhang.jpg"); // 使用默认方法
        user1.logout();

        System.out.println("\n=== 管理员用户 ===");

        // 创建管理员
        AdminUser admin = new AdminUser();
        admin.login("admin_kaicz");
        admin.updateProfilePicture("admin_avatar.png"); // 使用重写的方法
        admin.logout();
    }
}

执行上面的程序后，运行结果：

=== Kaicz 平台用户系统 ===
张三 登录了 Kaicz 平台
更新用户头像: avatar_zhang.jpg
默认处理：图片已存储到服务器
张三 退出了 Kaicz 平台

=== 管理员用户 ===
管理员 admin_kaicz 登录系统
管理员头像更新中...
额外操作：记录管理员操作日志
头像已更新: admin_avatar.png
管理员退出系统

extends 关键字

✅ 与类相似，接口可以继承其他接口，extends 关键字被用于继承接口。例如：

interface Website {
    // Website 接口的成员
}

interface Kaicz extends Website {
    // Website 接口和 Kaicz 接口的成员
}

如示例所示，由于 Kaicz 接口扩展了 Website 接口，因此实现 Kaicz 类需要同时满足两个接口的要求，为它们所有抽象方法提供实现。

✅ 值得注意的是，接口与类类似——正如类可以实现多个接口，接口本身也可以继承多个接口。例如：

interface Website {
   ...
}
interface Analytics {
   ...
}

Interface Kaicz extends Website, Analytics {
   ...
}