Java 接口(interface)的作用与好处
2017-02-06 01:16
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首先提出两个问题:
一、明明可以在类中直接写所需的方法,为什么还要多写一个接口(或抽象类)? 二、抽象类和接口都差不多,在什么时候才选择使用接口?
一、抽象类 为了多态的实现
假设现在有7个类,分别如下:1. 动物(Animal)抽象类
2. 哺乳动物(Mammal)抽象类 继承动物类
3. 爬行动物(Reptile)抽象类 继承动物类
4. 老虎(Tiger) 继承爬行动物类
5. 蛇类(Snake) 继承爬行动物类
6. 兔子(Rabbit) 继承哺乳动物类
7. 农夫(Farmer)农夫可以喂养Animal
1. Animal类
动物都会行走,喝水,代码如下abstract class Animal{ public abstract void move(); public abstract void drink(); }
2. Mammal类
abstract class Mammal extends Animal{ //继承动物类的两个抽象方法,该类为抽象类,不用具体实现 }
3. Raptile类
abstract class Raptile extends Animal{ //继承动物类的两个抽象方法,该类为抽象类,不用具体实现 }
4. Tiger类
public class Tiger extends Mammal{ private static String name = "Tiger"; public String getName(){ return this.name; } public void move(){ System.out.println("Tiger moved to " + destination + "."); } public void drink(){ System.out.println("Tiger down to drink water"); } }
5. Snake类
public class Snake extends Raptile{ private static String name = "Snake"; public String getName(){ return this.name; } public void move(){ System.out.println("Snake moved to " + destination + "."); } public void drink(){ System.out.println("Snake stretched his tongue to drink water"); } }
6. Rabbit类
public class Rabbit extends Mammal{ private static String name = "Rabbit"; public String getName(){ return this.name; } public void move(){ System.out.println("Rabbit moved to " + destination + "."); } public void drink(){ System.out.println("Rabbit put out it's tongue and drink."); } }
7. Farmer类
农夫没有继承任何类,但农夫可以给动物喂水喝,而不关心给什么动物喂水喝,也不关心动物们从哪里来。public class farmer{ public void bringWater(String destination){ System.out.println("Farmer bring water to " + destination +"."); } public void feedWater(Animal animal, String destination){ this.bringWater(destination); animal.move(destination); animal.drink(); } }
农夫依次去三个地方给三只动物喂水,执行Farmer喂水代码
public void f(){ Tiger tiger = new Tiger(); Snake snake = new Snake(); Rabbit rabbit = new Rabbit(); Farmer farmer = new Farmer(); farmer.feedWater(tiger, room); farmer.feedWater(snake, grassland); farmer.feedWater(rabbit, kichen); }
执行结果:
[java] Farmer bring water to room. [java] Tiger moved to room. [java] Tiger down to drink water. [java] Farmer bring water t 4000 o grassland. [java] Snake moved to grassland. [java] Snake stretched his tongue to drink water. [java] Farmer bring water to kichen. [java] Rabbit moved to kichen. [java] Rabbit put out it's tongue and drink.
如果老虎、蛇、兔子没有继承抽象类来重写同一个抽象方法,多态就不能实现
这样的话,农夫类就要根据参数类型重载多个feedwater()方法,像这样:
feedwater(Tiger tiger, String destination); feedwater(Snake snake, String destination); ...
Tiger、Snake、Rabbit继承了Raptile、Mammer抽象类,而Raptile、Mammer类继承基类Animal抽象类,所以Tiger、Snake、Rabbit都向上转型为Animal类,例如可以把农夫喂水的执行代码写成下面这样:
public void f(){ Animal tiger = new Tiger(); Animal snake = new Snake(); Animal rabbit = new Rabbit(); Farmer farmer = new Farmer(); farmer.feedWater(tiger, room); farmer.feedWater(snake, grassland); farmer.feedWater(rabbit, kichen); }
既然抽象类与接口都能实现多态,那什么时候才需要使用接口呢?
二 、接口的使用
假设现在农夫学会了一个新方法,带动物让Tiger和Snake捕食,需要给Tiger、Snake加一个捕食方法hunt(),Rabbit则不需要此方法。但从以上类中发现,Snake、Tiger继承于Raptile、Mammer抽象类,Mammer的子类中有Rabbit类,则hunt()方法不能直接写入Animal类中,因为写在Animal类中,Animal的所有方法将会直接继承到子类中,由于Rabbit类用不上hunt()方法,则会造成资源浪费。
现在考虑几种方案:
1. 直接将hunt()方法写在各肉食动物的类中
若这样做,就不能实现多态,每个类中的hunt()方法只能由
类对象进行调用,像这样:
Tiger tiger = new Tiger(); tiger.hunt(animal); Snake snake = new Snake(); snake.hunt(animal);
此时农夫类像这样,需要对Tiger、Snake类方法重载:
class Farmer{ public void bringWater(String destination){ System.out.println("Farmer bring water to " + destination + "."); } public void bringAnimal(Animal a,String destination){ System.out.println("Farmer bring " + a.getName() + " to " + destination + "."); } public void feedWater(Animal animal, String destination){ this.bringWater(destination); animal.move(destination); animal.drink(); } public void feedAnimal(Tiger tiger , Animal animal){ this.bringAnimal(animal,"Feeding Room"); tiger.move("Feeding Room"); tiger.hunt(animal); } public void feedAnimal(Snake snake, Animal animal){ snake.bringAnimal(animal,"Feeding Room"); snake.move("Feeding Room"); snake.hunt(animal); } }
若有很多会捕食的动物,将需要大量重载,所以这个方案不可以取。
2. 增加 肉食动物 抽象类
如果是加入肉食动物类与非肉食动物类,将会使得类族图复杂化,因为肉食动物中也有不会捕猎的动物。
这个时候就需要用到接口了。
1. Hunt接口
interface Hunt{ public void hunt(Animal animal); }
定义好了接口之后,直接由Tiger、Snake遵循这个接口,需要用到implements关键字:
2. Tiger类
public class Tiger extends Mammal implements Hunt{ private static String name = "Tiger"; public String getName(){ return this.name; } public void move(){ System.out.println("Tiger moved to " + destination + "."); } public void drink(){ System.out.println("Tiger down to drink water"); } public void hunt(Animal animal){ System.out.println("Tiger catched a " + animal.getName() + "and eated it." ) } }
3. Snake类
public class Snake extends Raptile implements Hunt{ private static String name = "Snake"; public String getName(){ return this.name; } public void move(){ System.out.println("Snake moved to " + destination + "."); } public void drink(){ System.out.println("Snake stretched his tongue to drink water"); } public void hunt(Animal animal){ System.out.println("Tiger catched a " + animal.getName() + "and eated it." ) } }
4. Farmer类
public class farmer{ public void bringWater(String destination){ System.out.println("Farmer bring water to " + destination + "."); } public void bringAnimal(Animal a,String destination){ System.out.println("Farmer bring " + a.getName() + " to " + destination + "."); } public void feedWater(Animal animal, String destination){ this.bringWater(destination); animal.move(destination); animal.drink(); } public void feedAnimal(Hunt hunter, Animal animal){ this.bringAnimal(animal,"Feeding Room"); Animal ht = (Animal)hunter; ht.move("Feeding Room"); hunter.hunt(animal); } }
此时接口实现了多态。
接口也成为Java中的多重继承,在导出类中,如果是从一个非接口的类继承,那只能继承这一个类,其余的基元素都必须是接口,需要把所有的接口都置于implements关键字之后,用逗号将它们隔开。
现在总结一下文章一开始提出的两个问题
一、明明可以在类中直接写所需的方法,为什么还要多写一个接口(或抽象类)?1. 减少代码的书写(上边分析的代码重载)
2. 提高了代码的可维护性和扩展性。
3. 在团队合作中,代码的规范性
二、抽象类和接口都差不多,在什么时候才选择使用接口?
1. 在当前类族中不是必须的(例如Tuger需要而Rabbit不需要)的方法时
2. 不同类族的多个类需要实现同样的方法时(接口)
接口还有许多没有总结的特点,例如泛型接口,总之学会规范使用接口,就会在将来的项目中,有着很大的帮助。
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