面向对象编程之接口

定义格式

1、接口的声明格式

2、接口的成员说明

接口的使用

1、使用接口的静态成员

2、类实现接口（implements）

3、使用接口的非静态方法

4、接口的多实现（implements）

5、接口的多继承（extends)

6、接口与实现类对象构成多态引用

3、面试题拷问

7.5.4 冲突问题

1、默认方法冲突问题

（1）亲爹优先原则

（2）左右为难

2、常量冲突问题

接口的特点总结

经典接口介绍

java.lang.Comparable

2、java.util.Comparator

java.lang.Cloneable

4、java.lang.Iterable接口

接口就是规范，定义的是一组规则，体现了现实世界中“如果你是/要...则必须能...”的思想。继承是一个"是不是"的is-a关系，而接口实现则是 "能不能"的has-a关系。

例如：你能不能用USB进行连接，或是否具备USB通信功能，就看你是否遵循USB接口规范

例如：Java程序是否能够连接使用某种数据库产品，那么要看该数据库产品有没有实现Java设计的JDBC规范。

public class Computer {
//    private Mouse mouse;//只能连接鼠标
//    private KeyBoard keyboard;//只能连接键盘
    private Usb3 usb;
    //Usb3如果是类的话，有单继承限制
    //Usb3如果是接口的话，就不会有单继承限制

    public Usb3 getUsb() {
        return usb;
    }

    public void setUsb(Usb3 usb) {
        this.usb = usb;
    }
}

定义格式

接口的定义，它与定义类方式相似，但是使用 interface 关键字。它也会被编译成.class文件，但一定要明确它并不是类，而是另外一种引用数据类型。

引用数据类型：数组，类，枚举，接口，注解。

1、接口的声明格式

【修饰符】 interface 接口名{
    //接口的成员列表：
    // 公共的静态常量
    // 公共的抽象方法
    // 公共的默认方法（JDK1.8以上）
    // 公共的静态方法（JDK1.8以上）
    // 私有方法（JDK1.9以上）
}

public interface Usb3{
    //静态常量
    long MAX_SPEED = 500*1024*1024;//500MB/s

    //抽象方法
    void in();
    void out();

    //默认方法
    default void start(){
        System.out.println("开始");
    }
    default void stop(){
        System.out.println("结束");
    }

    //静态方法
    static void show(){
        System.out.println("USB 3.0可以同步全速地进行读写操作");
    }
}

2、接口的成员说明

接口定义的是多个类共同的公共行为规范，这些行为规范是与外部交流的通道，这就意味着接口里通常是定义一组公共方法。

在JDK8之前，接口中只允许出现：

（1）公共的静态的常量：其中public static final可以省略

（2）公共的抽象的方法：其中public abstract可以省略

理解：接口是从多个相似类中抽象出来的规范，不需要提供具体实现

在JDK1.8时，接口中允许声明默认方法和静态方法：

（3）公共的默认的方法：其中public 可以省略，建议保留，但是default不能省略

（4）公共的静态的方法：其中public 可以省略，建议保留，但是static不能省略

在JDK1.9时，接口又增加了：

（5）私有方法

除此之外，接口中不能有其他成员，没有构造器，没有初始化块，因为接口中没有成员变量需要动态初始化。

接口的使用

1、使用接口的静态成员

接口不能直接创建对象，但是可以通过接口名直接调用接口的静态方法和静态常量。

public class TestUsb3 {
    public static void main(String[] args) {
        //通过“接口名.”调用接口的静态方法
        Usb3.show();
        //通过“接口名.”直接使用接口的静态常量
        System.out.println(Usb3.MAX_SPEED);
    }
}

2、类实现接口（implements）

接口不能创建对象，但是可以被类实现（implements ，类似于被继承）。

类与接口的关系为实现关系，即类实现接口，该类可以称为接口的实现类，也可以称为接口的子类。实现的动作类似继承，格式相仿，只是关键字不同，实现使用 implements关键字。

【修饰符】 class 实现类 implements 接口{
// 重写接口中抽象方法【必须】，当然如果实现类是抽象类，那么可以不重写
// 重写接口中默认方法【可选】
}

【修饰符】 class 实现类 extends 父类 implements 接口{
// 重写接口中抽象方法【必须】，当然如果实现类是抽象类，那么可以不重写
// 重写接口中默认方法【可选】
}

注意：

如果接口的实现类是非抽象类，那么必须==重写接口中所有抽象方法==。
默认方法可以选择保留，也可以重写。
重写时，default单词就不要再写了，它只用于在接口中表示默认方法，到类中就没有默认方法的概念了。
3、使用接口的非静态方法

接口中的静态方法不能被继承也不能被重写。

public class MobileHDD implements Usb3 {
    //重写/实现接口的抽象方法，【必选】
    public void out() {
        System.out.println("读取数据并发送");
    }
    public void in(){
        System.out.println("接收数据并写入");
    }

    //重写接口的默认方法，【可选】
    //重写默认方法时，default单词去掉
    public void end(){
        System.out.println("清理硬盘中的隐藏回收站中的东西，再结束");
    }
}

3、使用接口的非静态方法

对于接口的静态方法，直接使用“接口名.”进行调用即可
- 也只能使用“接口名."进行调用，不能通过实现类的对象进行调用
对于接口的抽象方法、默认方法，只能通过实现类对象才可以调用
- 接口不能直接创建对象，只能创建实现类的对象

public class TestMobileHDD {
    public static void main(String[] args) {
        //创建实现类对象
        MobileHDD b = new MobileHDD();

        //通过实现类对象调用重写的抽象方法，以及接口的默认方法，如果实现类重写了就执行重写的默认方法，如果没有重写，就执行接口中的默认方法
        b.start();
        b.in();
        b.stop();

        //通过接口名调用接口的静态方法
//        MobileHDD.show();
//        b.show();
        Usb3.show();
    }
}

4、接口的多实现（implements）

在继承体系中，一个类只能继承一个父类。而对于接口而言，一个类是可以实现多个接口的，这叫做接口的多实现。并且，一个类能继承一个父类，同时实现多个接口。

【修饰符】 class 实现类 implements 接口1，接口2，接口3。。。{
   // 重写接口中所有抽象方法【必须】，当然如果实现类是抽象类，那么可以不重写
   // 重写接口中默认方法【可选】
}

【修饰符】 class 实现类 extends 父类 implements 接口1，接口2，接口3。。。{
    // 重写接口中所有抽象方法【必须】，当然如果实现类是抽象类，那么可以不重写
   // 重写接口中默认方法【可选】
}

接口中，有多个抽象方法时，实现类必须重写所有抽象方法。如果抽象方法有重名的，只需要重写一次。

定义多个接口：

public interface A {
void showA();
void show();
}

public interface B extends A {
void showB();
void show();
}

定义实现类：

public class C implements A,B {
    @Override
    public void showA() {
        System.out.println("showA");
    }

    @Override
    public void showB() {
        System.out.println("showB");
    }

    @Override
    public void show() {
        System.out.println("show");
    }
}

测试类

public class TestC {
    public static void main(String[] args) {
        C c = new C();
        c.showA();
        c.showB();
        c.show();
    }
}

5、接口的多继承（extends)

一个接口能继承另一个或者多个接口，接口的继承也使用 extends 关键字，子接口继承父接口的方法。

定义父接口

public interface Chargeable {
    void charge();
    void in();
    void out();
}

定义子接口：

public interface UsbC extends Chargeable,Usb3 {
void reverse();
}

定义子接口的实现类

public class TypeCConverter implements UsbC {
    @Override
    public void reverse() {
        System.out.println("正反面都支持");
    }

    @Override
    public void charge() {
        System.out.println("可充电");
    }

    @Override
    public void in() {
        System.out.println("接收数据");
    }

    @Override
    public void out() {
        System.out.println("输出数据");
    }
}

所有父接口的抽象方法都要重写。

方法签名相同的抽象方法只需要实现一次

6、接口与实现类对象构成多态引用

实现类实现接口，类似于子类继承父类，因此，接口类型的变量与实现类的对象之间，也可以构成多态引用。通过接口类型的变量调用方法，最终执行的是你new的实现类对象实现的方法体。

接口的不同实现类：

public class Mouse implements Usb3 {
    @Override
    public void out() {
        System.out.println("发送脉冲信号");
    }

    @Override
    public void in() {
        System.out.println("不接收信号");
    }
}

public class KeyBoard implements Usb3{
    @Override
    public void in() {
        System.out.println("不接收信号");
    }

    @Override
    public void out() {
        System.out.println("发送按键信号");
    }
}

测试类

public class TestComputer {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        Usb3 usb = new Mouse();
        computer.setUsb(usb);
        usb.start();
        usb.out();
        usb.in();
        usb.stop();
        System.out.println("--------------------------");

        usb = new KeyBoard();
        computer.setUsb(usb);
        usb.start();
        usb.out();
        usb.in();
        usb.stop();
        System.out.println("--------------------------");

        usb = new MobileHDD();
        computer.setUsb(usb);
        usb.start();
        usb.out();
        usb.in();
        usb.stop();
    }
}

3、面试题拷问

1、为什么接口中只能声明公共的静态的常量？

因为接口是标准规范，那么在规范中需要声明一些底线边界值，当实现者在实现这些规范时，不能去随意修改和触碰这些底线，否则就有“危险”。

例如：上班早上8:25之前进班，晚上8:30之后离开；

2、为什么JDK1.8之后要允许接口定义静态方法和默认方法呢？因为它违反了接口作为一个抽象标准定义的概念。

静态方法：因为之前的标准类库设计中，有很多Collection/Colletions或者Path/Paths这样成对的接口和类，后面的类中都是静态方法，而这些静态方法都是为前面的接口服务的，那么这样设计一对API，不如把静态方法直接定义到接口中使用和维护更方便。

默认方法：

（1）我们要在已有的老版接口中提供新方法时，如果添加抽象方法，就会涉及到原来使用这些接口的类就会有问题，那么为了保持与旧版本代码的兼容性，只能允许在接口中定义默认方法实现。比如：Java8中对Collection、List、Comparator等接口提供了丰富的默认方法。

（2）当我们接口的某个抽象方法，在很多实现类中的实现代码是一样的，此时将这个抽象方法设计为默认方法更为合适，那么实现类就可以选择重写，也可以选择不重写。

3、为什么JDK1.9要允许接口定义私有方法呢？因为我们说接口是规范，规范时需要公开让大家遵守的

私有方法：因为有了默认方法和静态方法这样具有具体实现的方法，那么就可能出现多个方法由共同的代码可以抽取，而这些共同的代码抽取出来的方法又只希望在接口内部使用，所以就增加了私有方法。

7.5.4 冲突问题

1、默认方法冲突问题

（1）亲爹优先原则

当一个类，既继承一个父类，又实现若干个接口时，父类中的成员方法与接口中的抽象方法重名，子类就近选择执行父类的成员方法。代码如下：

定义接口：

public interface Friend {
    default void date(){//约会
        System.out.println("吃喝玩乐");
    }
}

定义父类

public class Father {
    public void date(){//约会
        System.out.println("爸爸约吃饭");
    }
}

定义子类：

public class Son extends Father implements Friend {
    @Override
    public void date() {
        //(1)不重写默认保留父类的
        //(2)调用父类被重写的
//        super.date();
        //(3)保留父接口的
//        Friend.super.date();
        //(4)完全重写
        System.out.println("学Java");
    }
}

定义测试类：

public class TestSon {
    public static void main(String[] args) {
        Son s = new Son();
        s.date();
    }
}

（2）左右为难

当一个类同时实现了多个父接口，而多个父接口中包含方法签名相同的默认方法时，怎么办呢？

无论你多难抉择，最终都是要做出选择的。

声明接口：

public interface BoyFriend {
    default void date(){//约会
        System.out.println("神秘约会");
    }
}

选择保留其中一个，通过“接口名.super.方法名"的方法选择保留哪个接口的默认方法。

public class Girl implements Friend,BoyFriend{

    @Override
    public void date() {
        //(1)保留其中一个父接口的
//        Friend.super.date();
//        BoyFriend.super.date();
        //(2)完全重写
        System.out.println("学Java");
    }

}

测试类

public class TestGirl {
    public static void main(String[] args) {
        Girl girl = new Girl();
        girl.date();
    }
}

当一个子接口同时继承了多个接口，而多个父接口中包含方法签名相同的默认方法时，怎么办呢？

另一个父接口：

public interface Usb2 {
    //静态常量
    long MAX_SPEED = 60*1024*1024;//60MB/s

    //抽象方法
    void in();
    void out();

    //默认方法
    public default void start(){
        System.out.println("开始");
    }
    public default void stop(){
        System.out.println("结束");
    }

    //静态方法
    public static void show(){
        System.out.println("USB 2.0可以高速地进行读写操作");
    }
}

子接口：

public interface Usb extends Usb2,Usb3 {
    @Override
    default void start() {
        System.out.println("Usb.start");
    }

    @Override
    default void stop() {
        System.out.println("Usb.stop");
    }
}

子接口重写默认方法时，default关键字可以保留。

子类重写默认方法时，default关键字不可以保留。

2、常量冲突问题

当子类继承父类又实现父接口，而父类中存在与父接口常量同名的成员变量，并且该成员变量名在子类中仍然可见。
当子类同时继承多个父接口，而多个父接口存在相同同名常量。

此时在子类中想要引用父类或父接口的同名的常量或成员变量时，就会有冲突问题。

父类和父接口：

public class SuperClass {
    int x = 1;
}

public interface SuperInterface {
    int x = 2;
    int y = 2;
}

public interface MotherInterface {
    int x = 3;
}

子类：

public class SubClass extends SuperClass implements SuperInterface,MotherInterface {
    public void method(){
//        System.out.println("x = " + x);//模糊不清
        System.out.println("super.x = " + super.x);
        System.out.println("SuperInterface.x = " + SuperInterface.x);
        System.out.println("MotherInterface.x = " + MotherInterface.x);
        System.out.println("y = " + y);//没有重名问题，可以直接访问
    }
}

接口的特点总结

接口本身不能创建对象，只能创建接口的实现类对象，接口类型的变量可以与实现类对象构成多态引用。
声明接口用interface，接口的成员声明有限制：（1）公共的静态常量（2）公共的抽象方法（3）公共的默认方法（4）公共的静态方法（5）私有方法（JDK1.9以上）
类可以实现接口，关键字是implements，而且支持多实现。如果实现类不是抽象类，就必须实现接口中所有的抽象方法。如果实现类既要继承父类又要实现父接口，那么继承（extends）在前，实现（implements）在后。
接口可以继承接口，关键字是extends，而且支持多继承。
接口的默认方法可以选择重写或不重写。如果有冲突问题，另行处理。子类重写父接口的默认方法，要去掉default，子接口重写父接口的默认方法，不要去掉default。
接口的静态方法不能被继承，也不能被重写。接口的静态方法只能通过“接口名.静态方法名”进行调用。

经典接口介绍

java.lang.Comparable

我们知道基本数据类型的数据（除boolean类型外）需要比较大小的话，之间使用比较运算符即可，但是引用数据类型是不能直接使用比较运算符来比较大小的。那么，如何解决这个问题呢？

Java给所有引用数据类型的大小比较，指定了一个标准接口，就是java.lang.Comparable接口：

public interface Comparable{
int compareTo(Object obj);
}

那么我们想要使得我们某个类的对象可以比较大小，怎么做呢？步骤：

第一步：哪个类的对象要比较大小，哪个类就实现java.lang.Comparable接口，并重写方法

方法体就是你要如何比较当前对象和指定的另一个对象的大小

第二步：对象比较大小时，通过对象调用compareTo方法，根据方法的返回值决定谁大谁小。

this对象（调用compareTo方法的对象）大于指定对象（传入compareTo()的参数对象）返回正整数
this对象（调用compareTo方法的对象）小于指定对象（传入compareTo()的参数对象）返回负整数
this对象（调用compareTo方法的对象）等于指定对象（传入compareTo()的参数对象）返回零

public class Student implements Comparable {
    private int id;
    private String name;
    private int score;
    private int age;

    public Student(int id, String name, int score, int age) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.score = score;
        this.age = age;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getScore() {
        return score;
    }

    public void setScore(int score) {
        this.score = score;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", score=" + score +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        //这些需要强制，将o对象向下转型为Student类型的变量，才能调用Student类中的属性
        //默认按照学号比较大小
        Student stu = (Student) o;
        return this.id - stu.id;
    }
}

测试类

public class TestStudent {
    public static void main(String[] args) {
        Student[] arr = new Student[5];
        arr[0] = new Student(3,"张三",90,23);
        arr[1] = new Student(1,"熊大",100,22);
        arr[2] = new Student(5,"王五",75,25);
        arr[3] = new Student(4,"李四",85,24);
        arr[4] = new Student(2,"熊二",85,18);

        //单独比较两个对象
        System.out.println(arr[0].compareTo(arr[1]));
        System.out.println(arr[1].compareTo(arr[2]));
        System.out.println(arr[2].compareTo(arr[2]));

        System.out.println("所有学生：");
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
        System.out.println("按照学号排序：");
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr.length-i; j++) {
                if(arr[j].compareTo(arr[j+1])>0){
                    Student temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = temp;
                }
            }
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}

2、java.util.Comparator

思考：

（1）如果一个类，没有实现Comparable接口，而这个类你又不方便修改（例如：一些第三方的类，你只有.class文件，没有源文件），那么这样类的对象也要比较大小怎么办？

（2）如果一个类，实现了Comparable接口，也指定了两个对象的比较大小的规则，但是此时此刻我不想按照它预定义的方法比较大小，但是我又不能随意修改，因为会影响其他地方的使用，怎么办？

JDK在设计类库之初，也考虑到这种情况了，所以又增加了一个java.util.Comparator接口。

public interface Comparator{
    int compare(Object o1,Object o2);
}

那么我们想要比较某个类的两个对象的大小，怎么做呢？步骤：

第一步：编写一个类，我们称之为比较器类型，实现java.util.Comparator接口，并重写方法

方法体就是你要如何指定的两个对象的大小

第二步：比较大小时，通过比较器类型的对象调用compare()方法，将要比较大小的两个对象作为compare方法的实参传入，根据方法的返回值决定谁大谁小。

o1对象大于o2返回正整数
o1对象小于o2返回负整数
o1对象等于o2返回零

代码示例：定义定制比较器类

public class StudentScoreComparator implements Comparator {
    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {
        Student s1 = (Student) o1;
        Student s2 = (Student) o2;
        int result = s1.getScore() - s2.getScore();
        return result != 0 ? result : s1.getId() - s2.getId();
    }
}

代码示例：测试类

public class TestStudent {
    public static void main(String[] args) {
        Student[] arr = new Student[5];
        arr[0] = new Student(3,"张三",90,23);
        arr[1] = new Student(1,"熊大",100,22);
        arr[2] = new Student(5,"王五",75,25);
        arr[3] = new Student(4,"李四",85,24);
        arr[4] = new Student(2,"熊二",85,18);

        //单独比较两个对象
        System.out.println(arr[0].compareTo(arr[1]));
        System.out.println(arr[1].compareTo(arr[2]));
        System.out.println(arr[2].compareTo(arr[2]));

        System.out.println("所有学生：");
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
        System.out.println("按照学号排序：");
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr.length-i; j++) {
                if(arr[j].compareTo(arr[j+1])>0){
                    Student temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = temp;
                }
            }
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }

        System.out.println("按照成绩排序");
        StudentScoreComparator sc = new StudentScoreComparator();
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr.length-i; j++) {
                if(sc.compare(arr[j],arr[j+1])>0){
                    Student temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = temp;
                }
            }
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}

java.lang.Cloneable

在java.lang.Object类中有一个方法：

protected Object clone()throws CloneNotSupportedException

所有类型都可以重写这个方法，它是获取一个对象的克隆体对象用的，就是造一个和当前对象各种属性值一模一样的对象。当然地址肯定不同。

我们在重写这个方法后时，调用super.clone()，发现报异常CloneNotSupportedException，因为我们没有实现java.lang.Cloneable接口

class Teacher implements Cloneable{
	private int id;
	private String name;
	public Teacher(int id, String name) {
		super();
		this.id = id;
		this.name = name;
	}
	public Teacher() {
		super();
	}
	public int getId() {
		return id;
	}
	public void setId(int id) {
		this.id = id;
	}
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "Teacher [id=" + id + ", name=" + name + "]";
	}
	@Override
	public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
		return super.clone();
	}
	@Override
	public int hashCode() {
		final int prime = 31;
		int result = 1;
		result = prime * result + id;
		result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
		return result;
	}
	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		if (this == obj)
			return true;
		if (obj == null)
			return false;
		if (getClass() != obj.getClass())
			return false;
		Teacher other = (Teacher) obj;
		if (id != other.id)
			return false;
		if (name == null) {
			if (other.name != null)
				return false;
		} else if (!name.equals(other.name))
			return false;
		return true;
	}
}

public class TestClonable {
	public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
		Teacher src = new Teacher(1,"李老师");
		Object clone = src.clone();
		System.out.println(clone);
		System.out.println(src == clone);
		System.out.println(src.equals(clone));
	}
}

4、java.lang.Iterable接口

从JDK1.5之后引入java.lang.Iterable接口。实现这个接口允许对象成为 "foreach" 语句的目标。java.lang.Iterable接口包含一个抽象方法：Iterator iterator()，实现Iterable接口就要实现这个抽象方法，而 Java中的数组默认都是实现了这个接口的，不用程序员手动实现这个抽象方法

foreach循环的语法格式：

for(元素类型元素名 : 数组名){
}
//这里元素名就是一个临时变量，自己命名就可以

public class TestForeach {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {1,2,3,4,5};
        for (int num : nums) {
            System.out.println(num);
        }
        System.out.println("-----------------");
        String[] names = {"张三","李四","王五"};
        for (String name : names) {
            System.out.println(name);
        }
    }
}