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Java 接口——面向对象的精髓

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接口有何用?面试宝典上背下来的总结,你真的明白吗?
接口&工厂方法 其实很简单>。<~
什么是接口
先看看生活中的接口,比如USB接口。
图片描述
USB接口的设计者在最初就知道USB能支持这么多功能吗?他们是怎样未卜先知地设计的呢?其实他们也不知道以后USB上会连什么设备,他们只是定义了一个数据传输与供电的标准而已。

Java中也是类似的,定义了接口,就等于定义了调用对象的标准。
接口的基本语法

  • 使用 interface定义;
  • 接口当中的方法都是抽象方法;
  • 接口当中的方法都是public权限(接口中的方法,写不写public修饰符,都是public权限,别的地方不行哦);

可以把接口理解成一个更加纯粹的抽象类,因此它也不能生成对象。这要怎么办呢?回想抽象类的处理方法,可以用一个类来继承(接口中叫实现)它,从而在子类中生成对象。

一个最简单的接口示例:

定义一个接口:

interface USB {
    public void read();    
    public void write();
}

定义它的子类,来实现这个接口:

class Phone implements USB {
    public void read() {
        System.out.println("Phone --> Read");
    }    
    public void write() {
        System.out.println("Phone --> Write");
    }
}

测试:

class Test {
    public static void main(String args []) {
        Phone phone = new Phone();
        //向上转型
        USB usb = phone;
        usb.read();
        usb.write();
    }
}

运行结果:
图片描述
继续了解接口的语法:

  • 实现接口使用implements关键字;
  • 一个类可以实现多个接口;
    实现是特殊的继承,换句话说,就是一个类可以继承多个接口。
    修改上面的代码:
    再定义一个WiFi接口:
interface WiFi {
    public void open();    
    public void close();
}

让Phone也实现WiFi接口:

class Phone implements USB, WiFi {
    public void read() {
        System.out.println("Phone --> Reading");
    }    
    public void write() {
        System.out.println("Phone --> Writing");
    }
    //实现WiFi中的抽象方法
    public void open() {
        System.out.println("WiFi --> Open");
    }    
    public void close() {
        System.out.println("WiFi --> Close");
    }    
}

测试一下:

class Test {
    public static void main(String args []) {
        Phone phone = new Phone();
        //向上转型时,就有两种选择
        USB usb = phone;
        usb.read();
        usb.write();

        WiFi wifi = phone;
        wifi.open();
        wifi.close();
    }
}

运行结果:
图片描述
可以看到,用USB连接手机时,手机表现的就是USB的行为,用WiFi连接手机时,手机表现的就是WiFi的行为,这也是面向对象多态性非常明显的体现。

  • 一个接口可以继承多个接口
    注意这里不能写成implements,因为我们只想继承USB和WiFi接口的抽象方法,而不想实现它。
interface SbFi extends USB, WiFi {
  public void piu();
}

这样SbFi接口就拥有read(),write(),open(),close()和piu()五个抽象方法了:)
接口的实践
如果我们接到一个客户的需求,用程序控制办公室中的打印机,我们该怎么做呢?容易想到,先用一个类描述“打印机”,再用一些方法实现“开机”、“关机”、“打印”等动作,一个简单的Printer类就能搞定了。
可是如果客户提出了新的需求,办公室又买了一台其他品牌的打印机,让你修改之前的代码。这时要怎么做呢?都是打印机,只是品牌不同,功能略有差异,容易想到用接口或者继承。接口更灵活一些,所以我们写出了下面的代码:

首先定义一个Printer接口,描述打印机都有的行为:

interface Printer {
    void open();
    void print(String s);
    void close();
}

在惠普打印机类中,实现Printer中的抽象方法:

class HPPrinter implements Printer {
    public void open() {
        System.out.println("HP: open");
    }
    public void print(String s) {
        System.out.println("HP: print--> " + s);
    }
    public void close() {
        System.out.println("HP: close");
    }
}

在佳能打印机中,又增加了新的方法,清洗:

public class CanonPrinter implements Printer {
    public void open() {
        System.out.println("Canon: open");
    }
    public void print(String s) {
        System.out.println("Canon: print-->" + s);
    }
    public void close() {
        this.clean();
        System.out.println("Canon: close");
    }

    public void clean() {
        System.out.println("Canon: clean");
    }

}

测试:
注意,这里使用对象的向上转型,能减少重复代码。不然就得用HPPrinter和CanonPrinter生成的对象分别调用open, print, close方法,很麻烦。如果以后有100台打印机,岂不是得写300行?

class Test {
    public static void main(String args []) {
        Printer printer = null;
        //为简便,flag模拟用户选择使用哪台打印机
        int flag = 1;
        if(flag == 0) {
            //向上转型
            printer = new HPPrinter();
        } else if(flag == 1) {
            printer = new CanonPrinter();
        }

        printer.open();
        printer.print("向上转型好用吧~");
        printer.close();
    }
}

运行:
图片描述
大功告成。但是这样就足够了吗?
如果我们的打印机代码,是在一个办公自动化的系统当中。可能有各种各样的功能,要使用打印机。那每次使用时,都要把Test类中的这一段写一遍吗?如果以后有100个地方要用,岂不是要把这一段写100次?更可怕的是,如果又添加了新的打印机,岂不是要修改这100段代码?太容易出错了。所以,我们和重复代码,是势不两立的(振臂一呼)!

进击的工厂方法模式
减少重复代码的一般方法就是,把重复的代码放在一个地方(封装起来),等要用的时候,就调用它,而不是再写一遍。仔细看Test类,重复的地方,不包括最后三行,主要是根据用户的选择,生成打印机对象,并向上转型为Printer类型的部分。

我们可以设计一个类,在里面添加一个函数,它的功能就是根据用户的选择生成打印机对象,以后我们直接调用这个函数就行了。函数的参数,就是用户的选择,返回值,就是一个Printer类型的对象。

class PrinterFactory {
    //添加static是为了调用方便
    public static Printer getPrinter(int flag) {
        Printer printer = null;
        if(flag == 0) {
            printer = new HPPrinter();
        } else if(flag == 1) {
            printer = new CanonPrinter();
        }        
        return printer;
    }    
}
class Test {
    public static void main(String args []) {
        int flag = 1;
        Printer printer = PrinterFactory.getPrinter(flag);
        printer.open();
        printer.print("对象的转型好用吧~");
        printer.close();
    }
}

这样,就算要增加100台打印机,也只用在PrinterFactory中添加 else if(flag == xxx) 的代码,不用修改Test类。

这就是著名的简单静态工厂方法模式。
PrinterFactory并不关心Printer类有多少个子类,这样我们就能够自由地修改Printer子类了。
工厂方法模式的思路很简单,就是把生成对象的代码,封装在工厂类当中。

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