Java接口介绍

接口（Interface），在Java编程语言中是一个抽象类型，是抽象方法的集合，接口通常以interface关键字来声明。Java接口是用于描述类所具有的方法集合，但并不提供实现这些方法的代码。它们被用来定义一个协议或者契约（Contract），使得各种不同的实现可以遵循相同的接口规则进行开发。

接口可以包括常量、方法签名和默认方法。常量在接口中被隐式的声明为public static final，而方法签名则是public abstract。默认方法是指在Java 8之后添加的一种方法，允许在接口中提供默认的实现方法，而不需要让实现类必须去覆盖该方法。

实现类必须通过implements关键字来实现接口，并且必须实现接口中声明的所有方法。由于Java不支持多继承，因此接口提供了一种机制来实现类似于多继承的特性。同时，接口还可以用于实现回调函数，以及在类与类之间传递消息等场景。

【在计算机编程中，契约（Contract）是一种规范或者协议，用于定义程序中组件之间的交互方式。可以将契约看作是一个约定，各个组件必须遵守该约定以便能够与其他组件进行交互。】

Java接口和类是两种不同的概念，它们有一些相同点，也有一些重要的区别。

相同点：

都是Java中的语法结构；

都可以定义方法和常量；

都可以被继承。

不同点：

类可以提供方法的具体实现，而接口只能定义方法的签名，不能提供具体实现；

一个类可以实现多个接口，但只能继承一个父类；

接口中的变量隐式的是public static final类型，并且必须进行初始化赋值，而类中的变量则不需要；

接口中的方法默认是public abstract类型，不能有具体实现；而在类中，可以定义public、protected、private类型的方法，并且可以有具体实现；

接口中还可以定义default方法和static方法，在Java 8之后添加，用于提供默认实现和静态方法等功能。

【在Java中，方法的签名（Signature）包括方法名和参数列表。方法名用于标识方法的名称，参数列表则描述了方法需要接收的参数类型和数量，用于唯一标识一个方法。方法签名不包含方法返回值类型和修饰符。

例如，以下两个方法的签名是不同的：

java

public void print(String message) {}

public void print(int message) {}

虽然它们都有相同的方法名print，但是它们的参数列表不同，一个接收一个字符串参数，一个接收一个整数参数，因此它们有不同的方法签名。】

Java接口的组成

Java使用接口程序的组成通常包括以下几个部分：

接口定义：使用interface关键字来定义接口，其中包含了方法签名和常量等元素；

实现类定义：实现类通过implements关键字来实现接口，并提供具体的实现代码；

调用者代码：调用者可以直接使用接口类型来引用任意一个实现类对象，并调用接口中定义的方法。

以下是一个示例，本例将接口、实现类和调用测试类定义在同一个Java文件中：

//接口Animal
interface Animal {
    void eat();
}

//实现类Cat
class Cat implements Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("Cat is eating.");
    }
}

//调用者（测试类）代码
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Cat();
        animal.eat(); // 打印输出：Cat is eating.
    }
}

【在同一个Java文件中，只能有一个public类（或接口），这个类的名称必须与文件名相同。】

上面的例子将接口、实现类和调用测试类定义在同一个Java文件中，但通常不建议这样做，因为这会导致代码可读性下降，增加代码维护难度。我们还是应该将接口、实现类和调用者测试代码类分别放置在独立的Java文件中。

这种保存方式符合Java的模块化设计思想，有利于代码的组织和管理。同时，这也是Java编译器所要求的规定，如果没有按照这种方式保存文件，就会导致编译错误。

需要注意的是，当实现类较少时，也可以将其与接口定义保存在同一个.java文件中。这种做法虽然不太规范，但在某些情况下可以提高代码的可读性和方便性。然而，调用者代码仍然应该单独放在一个.java文件中，以确保程序的可维护性和扩展性。

下面是一个简单的示例，演示了Java使用接口程序的基本结构：

本示例由三个文件构成

Shape.java文件：

// 定义接口
public interface Shape{
    public double getArea();
}

Circle.java文件：

// 实现Circle类
public class Circle implements Shape{
    private double radius;

    public Circle(double r){
        radius = r;
    }

    // 实现接口的方法
    public double getArea(){
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

// 调用者代码
public class Test{
    public static void main(String[] args){
        Shape s = new Circle(2.0);
        double area = s.getArea();
        System.out.println("圆面积：" + area); //圆面积：12.566370614359172
    }
}

在上面的示例中，我们首先定义了一个Shape接口，它包含一个getArea()方法，用于计算形状的面积。然后我们定义了Circle类，它实现了Shape接口，并提供了自己的getArea()实现。最后，我们在Test类中创建了一个Circle实例，并将其赋给一个Shape类型的变量s，然后调用s的getArea()方法来计算圆形的面积。

这个示例展示了Java使用接口程序的基本结构，其中包括了接口定义、实现类定义和调用者代码三个部分。通过使用接口，我们可以方便地对不同的实现类进行管理和扩展，并且保障程序的稳定性和可维护性。

下面是对上面例子的改进，添加Rectangle部分，修改Test。

本示例是对前一个示例的改进，添加了Rectangle文件，修改了Test文件，由四个文件构成：

定义接口的Shape.java文件和实现Circle类的文件和前面相同。

Rectangle.java类文件：

// 实现 Rectangle类
public class Rectangle implements Shape{
    private double width;
    private double height;

    public Rectangle(double w, double h){
        width = w;
        height = h;
    }

    // 实现接口的方法
    public double getArea(){
        return width * height;
    }
}

Test.java文件修改为：

// 调用者代码
public class Test{
    public static void main(String[] args){
        Shape s1 = new Circle(2.0);
        Shape s2 = new Rectangle(3.0, 4.0);

        System.out.println("圆面积：" + s1.getArea()); //圆面积：12.566370614359172
        System.out.println("矩形面积：" + s2.getArea()); //矩形面积：12.0    }
}

接口继承

在Java中，接口可以像类一样继承其他接口，这种机制称为接口的继承。接口继承基本语法如下：

public interface SubInterface extends SuperInterface {

// 子接口定义的方法

}

其中SubInterface是子接口，SuperInterface是父接口。子接口可以继承一个或多个父接口，多个父接口之间使用逗号,分隔。

子接口从父接口中继承了所有抽象方法，并且可以在自身中添加新的抽象方法。子接口也可以重写父接口中的默认方法和静态方法，并且可以使用super关键字来调用父接口中的默认方法。

例如，以下是一个接口继承的例子：

Animal.java文件：

// Animal接口
public interface Animal {
    void eat();
}

Cat.java文件：

//Cat接口继承了Animal接口
public interface Cat extends Animal {
    void meow();
}

PersianCat.java文件：

public class PersianCat implements Cat {
    public void eat() {
        System.out.println("The cat is eating...");
    }

    public void meow() {
        System.out.println("Meow~");
    }
}

TestA.java文件：

// 调用者（测试）代码
public class TestA{
    public static void main(String[] args){
        PersianCat cat = new PersianCat();
        cat.eat(); // The cat is eating...
        cat.meow(); // Meow~
    }
}

在上述例子中，Animal接口定义了eat()方法，Cat接口继承了Animal接口并新增了meow()方法，PersianCat类实现了Cat接口，并且必须实现父接口Animal中的抽象方法eat()和新增的抽象方法meow()。