Java程序設計中的接口應用

　　Java語言提供了一種接口（interface）機制。這種接口機制使Java的面向?qū)ο缶幊套兊酶�加靈活。我們可以用接口來定義一個類的表現(xiàn)形式，但接口不能包含任何實現(xiàn)。在《Thinking in Java》一書中，作者對接口有這樣的描述：“接口（interface）比抽象（abstract）的概念更進了一步。你可以把一個接口看成是一個純的抽象類�！蔽艺J為作者對接口的這一解釋再準確不過了。

　　理解并用好接口機制將幫助我們更好的掌握Java這種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。下面我們來討論一下接口的使用規(guī)則以及相關的應用。

　　一、接口的定義及實現(xiàn)

　　 定義接口和定義類相似，只是要把 class關鍵字換為 interface。定義方法時只需要方法名，返回類型和參數(shù)列表，不能有方法體。接口中可以定義字段，這些字段都被暗指為 static 和 final，因此應該根據(jù)需要先定好這些字段的值。例如：

　　public interface Flyable {
　　void fly();
　　}

　　public interface Talkable {
　　void talk();
　　}

　　public interface Message {
　　int MAX_SIZE = 4096;
　　String getMessage();
　　}

　　上面定義的幾個接口中，F(xiàn)lyable 和 Talkable 只定義了一個方法，而 Message 里除了方法外還有一個字段 MAX_SIZE�？梢钥闯鲞@些接口只定義了類的表現(xiàn)形式，而不包含任何實現(xiàn)，所以不能直接使用。要使用這些接口就需要有相應的類去實現(xiàn)它們。實現(xiàn)接口時應該先在類名后用 implements 關鍵字申明將要實現(xiàn)的接口，如果要實現(xiàn)多個接口，應該用逗號將它們隔開，然后一一實現(xiàn)這些接口中定義的方法。如下面的例子：

　　public class Parrot implements Flyable, Talkable {

　　public void fly() {
　　System.out.println("Flying like a parrot…");
　　}

　　public void talk() {
　　System.out.println("Hello! I am a parrot!");
　　}
　　}

　　public class TextMessage implements Message {
　　String message;

　　public void setMessage(String msg) {
　　message = msg;
　　if (message.length() > MAX_SIZE)
　　message = message.substring(0, MAX_SIZE);
　　}

　　public String getMessage() {
　　return message;
　　}
　　}

　　在 Parrot（鸚鵡）例子中，我們用接口 Flyable 來表示飛行能力，Talkable 表示說話能力，但它們并不包含具體實現(xiàn)。而 Parrot 同時具有這兩種能力，所以我們?yōu)?Parrot 類同時實現(xiàn)了 Flyable 和 Talkable 這兩個接口。同樣我們還可以定義一個Swallow（燕子）類，但燕子只有飛行能力，所以我們只需要為 Swallow 實現(xiàn) Flyable 就行了。因為它們各自的的飛行方法有所不同，所以它們有各自關于飛行的具體實現(xiàn)。

　　 另外，正因為一個類可以同時實現(xiàn)多個接口，使得Java的面向?qū)ο筇匦宰兊梅浅ｌ`活。運用這種特性，我們可以實現(xiàn)類似C++語言中多繼承那樣的特性，甚至更靈活的一些特性。下面我們來討論一下接口在實際中的應用。

　　二、用接口來定義一些全局變量

　　 因為接口內(nèi)的字段都是static和final的，所以我們可以很方便的利用這一點來創(chuàng)建一些常量。例如：

　　public interface Constants {
　　String ROOT = "/root";
　　int MAX_COUNT = 200;
　　int MIN_COUNT = 100;
　　}

　　在使用時可以直接用Constants.ROOT這樣的形式來引用其中的常量。我們還可以用下面這種方法來創(chuàng)建初始值不確定的常量。

　　public interface RandomColor {
　　int red = Math.random() * 255;
　　int green = Math.random() * 255;
　　int blue = Math.random() * 255;
　　}


　　其中red、green和blue的值會在第一次被訪問時建立，然后保持不變。

　　 三、用接口來定義基本數(shù)據(jù)結構

　　 在設計一套軟件系統(tǒng)的初期，我們可以用接口來對一些基本數(shù)據(jù)元素的特性來進行一些描述，再根據(jù)需要進行不同的實現(xiàn)。請大家看看下面這個例子：

　　public interface User {
　　int getAge();
　　String getName();
　　String getPassword();
　　}

　　public class XMLUser implements User {
　　// 這里用XML技術實現(xiàn)User接口中的方法
　　public int getAge() { ... }
　　public String getName() { ... }
　　public String getPassword() { ... }
　　}

　　public abstract class UserFactory {
　　public static UserFactory getUserFactory() {
　　return new XMLUserFactory();
　　}

　　public User getUser(String name);
　　public User getAdmin();
　　public User createUser(String name, String password, int age);
　　public void addUser(User user);
　　public void delUser(User user);
　　}

　　public class XMLUserFactory extends UserFactory {
　　// 這里用XML技術實現(xiàn)的UserFactory的抽象方法
　　}

　　在這個例子中，我們定義了一個接口User和一個抽象類UserFactory。然后我們用XML技術實現(xiàn)這兩個類�？梢钥闯觯�我們只需要從用UserFactory的getUserFactory()就可以得到一個UserFactory的實例，而不用去考慮這個實例的具體實現(xiàn)方法。通過UserFactory的這個實例我們還可以直接得到User的實例，也不用去考具體的實現(xiàn)方法。

　　如果我們決定用JDBC技術來實現(xiàn)User和UserFactory，我們只需要按上面的形式實現(xiàn)JDBCUser和JDBCUserFactory就行了。然后把UserFactory中的getUserFactory方法修改一下就可以改變了它們的實現(xiàn)方法。而我們已經(jīng)寫好的調(diào)用UserFactory和User的部分不需要做任何修改。

　　這是用接口來定義數(shù)據(jù)結構的一個簡單的例子，在實際應用中還有很多靈活的使用方法，大家需要在學習過程中不斷的去體會。

　　四、理解分布式應用的原理

　　目前有很多軟件項目都使用了分布式的技術。Java 有多種支持分布式應用的技術，早期用的比較多的有 RMI、CORBA 等技術，而現(xiàn)在 EJB 技術更為流行一些。但這些技術不管怎么發(fā)展，其實都是以接口為基礎的。

　　以遠程方法調(diào)用 RMI（Remote Method Invocation）為例。在編寫 RMI 應用時，我們需要做兩件最基本的事，首先要定義一個接口，這個接口要繼承 java.rmi.Remote 接口，這個接口中應該包含你要從遠端調(diào)用的方法名。接下來就是寫一個類來實現(xiàn)這個接口中的方法。例如：

　　public interface Product extends java.rmi.Remote {
　　String getName() throws java.rmi.RemoteException;
　　}

　　public class ProductImpl implements Product {
　　String name;

　　public ProductImpl(String n) {
　　name = n;
　　}

　　public String getName() throws java.rmi.RemoteException {
　　return name;
　　}
　　}

　　在這個例子中，接口 Product 是放在客戶端的，而 ProductImpl 是放在服務器端的，客戶在使用時只需要用指定的規(guī)則得到Product 的實例就行了，不用去考慮 Product 接口里的方法是如何實現(xiàn)的。在定義好這兩個類后，用Java開發(fā)包命令“rmic ProductImpl”就可以幫助我們自動生成兩個類 ProductImpl_Skel 和 ProductImpl_Stub。這兩個類就包含了RMI調(diào)用的運作機制。有興趣的朋友可以把這兩個類反編譯后研究一下。你會發(fā)現(xiàn)其中 ProductImpl_Stub 實際上是接口 Product 的一個實現(xiàn)類。RMI 機制就是用這個類來生成 Product 的實例供客戶端使用。另一個類 ProductImpl_Skel 則是在服務端響應 ProductImpl_Stub 的調(diào)用請求的類。而 RMI 最底層的通訊原理則是利用 ObjectInputStream 和 ObjetOutputStream 通過 Socket 將要調(diào)用的方法名及參數(shù)列表傳到服務器端，服務器端再通過特定的方法調(diào)用實現(xiàn)類（在本例中是 ProductImpl）的對應方法，然后將結果通過 Socket 傳回客戶端就行了。由于 Skel 和 Stub 類是用工具生成的，所以就大大節(jié)省了開發(fā)的時間。另外，如果我們需要修改一些實現(xiàn)方法或錯誤，只需要對服務器端的實現(xiàn)類進行修改就可以了，也就是說這種分布式應用的大部分維護工作在服務器端就可以完成。

　　 現(xiàn)在越來越多的應用使用了 EJB 這種技術。EJB 是從 RMI 發(fā)展而來的一項技術，它比RMI定義得更加完善，可以獲得更好的面向?qū)ο蟮奶匦�。但它的�?guī)則要比RMI復雜一些。但是不管它多復雜，它同樣是使用了接口來定義各種不同的 Bean，也同樣需要編寫相應的實現(xiàn)類來完成具體的功能，最后還要通過 Socket 來進行通訊。EJB的運作機制本身有一定的復雜性，所以其應用的效率理所當然就會受到一定的影響。因此在選擇開發(fā)技術時應該根據(jù)應用的規(guī)模和特點仔細考慮，不一定流行的技術就一定能適應你的應用。如果你很好的掌握了面向?qū)ο蟮脑O計原則，你就可以自行設計。也許你可以根據(jù)自己應用的特點設計出更合適的分布式應用結構。

　　五、結論

　　除了上述的一些應用外，還有很多地方可以使用接口，比如在Java的事件機制中就常用到接口。另外，對于一些已經(jīng)開發(fā)好的系統(tǒng)，在結構上進行較大的調(diào)整已經(jīng)不太現(xiàn)實，這時可以通過定義一些接口并追加相應的實現(xiàn)來完成功能結構的擴展。

　　總之，學好接口可以幫助我們更好的理解和運用面向?qū)ο蟮脑O計原則。使我們能設計出更好的軟件系統(tǒng)。由于本人水平的限制，如有錯誤之處還請多多指正。