9.2 接口
9.1节详细介绍了抽象类，提到抽象类中可以有抽象方法，也可以有普通方法，但是有抽象方法的类必须是抽象类。如果抽象类中的方法都是抽象方法，那么由这些抽象方法组成的特殊的抽象类就是所说的接口。
9.2.1 接口的概念
接口是一系列方法的声明，是一些抽象方法的集合。一个接口只有方法的声明，没有方法的实现，因此这些方法可以在不同的地方被不同的类实现，而这些实现类可以具有不同的行为。
虽然我们常说，接口是一种特殊的抽象类，但是在面向对象编程的设计思想层面，两者还是有显著区别的。抽象类更侧重于对相似的类进行抽象，形成抽象的父类以供子类继承使用，而接口往往在程序设计的时候，定义模块与模块之间应满足的规约，使各模块之间能协调工作。接下来通过一个实际的例子来说明接口的作用。
如今，蓝牙技术已经在社会生活中广泛应用。移动电话、蓝牙耳机、蓝牙鼠标、平板电脑等IT设备都支持蓝牙实现设备间短距离通信。那为什么这些不同的设备能通过蓝牙技术进行数据交换呢？其本质在于蓝牙提供了一组规范和标准，规定了频段、速率、传输方式等要求，各设备制造商按照蓝牙规范约定制造出来的设备，就可以按照约定的模式实现短距离通信。蓝牙提供的这组规范和标准，就是所谓的接口。
蓝牙接口创建和使用步骤如下。
（1）各相关组织、厂商约定蓝牙接口标准。
（2）相关设备制造商按约定接口标准制作蓝牙设备。
（3）符合蓝牙接口标准的设备可以实现短距离通信。
Java接口定义的语法形式如下。
[修饰符] interface 接口名 [extends] [接口列表]{
接口体
}
copyinterface前的修饰符是可选的，当没有修饰符的时候，表示此接口的访问只限于同包的类和接口。如果使用修饰符，则只能用public 修饰符，表示此接口是公有的，在任何地方都可以引用它，这一点和类是相同的。
接口是和类同一层次的，所以接口名的命名规则参考类名命名规则即可。
extends关键词和类语法中的extends类似，用来定义直接的父接口。和类不同，一个接口可以继承多个父接口，当extends 后面有多个父接口时，它们之间用逗号隔开。
接口体就是用大括号括起来的那部分，接口体里定义接口的成员，包括常量和抽象方法。
类实现接口的语法形式如下：
[类修饰符] class 类名 implements 接口列表{
类体
}
copy类实现接口用implements关键字，Java中的类只能是单继承的，但一个Java类可以实现多个接口，这也是Java解决多继承的方法。
下面通过代码来模拟蓝牙接口规范的创建和使用步骤。
（1）定义蓝牙接口。
假设蓝牙接口通过input()和output()两个方法提供服务，这时就需要在蓝牙接口中定义这两个抽象方法，具体代码如下。
//定义蓝牙接口
public interface BlueTooth
{
//提供输入服务
public void input();
//提供输出服务
public void output();
}
copy（2）定义蓝牙耳机类，实现蓝牙接口。
public class Earphone implements BlueTooth
{
String name = "蓝牙耳机";
//实现蓝牙耳机输入功能
public void input()
{
System.out.println(name + "正在输入音频数据...");
}
//实现蓝牙耳机输出功能
public void output()
{
System.out.println(name + "正在输出反馈信息...");
}
}
copy（3）定义IPad类，实现蓝牙接口。
public class IPad implements BlueTooth
{
String name = "iPad";
//实现iPad输入功能
public void input()
{
System.out.println(name + "正在输入数据...");
}
//实现iPad输出功能
public void output()
{
System.out.println(name + "正在输出数据...");
}
}
copy编写测试类，对蓝牙耳机类和IPad类进行测试，代码如下，运行结果如图9.7所示。
public class TestInterface
{
public static void main(String[] args)
{
BlueTooth ep = new Earphone(); //创建并实例化一个实现了蓝牙接口的蓝牙耳机对象ep
ep.input(); //调用ep的输入功能
BlueTooth ip = new IPad(); //创建并实例化一个实现了蓝牙接口的iPad对象ip
ip.input(); //调用ip的输入功能
ip.output(); //调用ip的输出功能
}
}
copy
9.2.2 接口的使用
电子邮件现在是人们广泛使用的一种信息沟通形式，要创建一封电子邮件，至少需要发信者邮箱、收信者邮箱、邮件主题和邮件内容4个部分。可以采用接口定义电子邮件的这些约定，让电子邮件类必须实现这个接口，从而达到让电子邮件必须满足这些约定的要求。
（1）定义电子邮件接口。
public interface EmailInterface
{
//设置发信者邮箱
public void setSendAdd(String add);
//设置收信者邮箱
public void setReceiveAdd(String add);
//设置邮件主题
public void setEmailTitle(String title);
//设置邮件内容
public void writeEmail(String email);
}
copy（2）定义邮箱类，实现EmailInterface接口。
注意，在实现接口中抽象方法的同时，邮箱类本身还有一个showEmail()方法。
import java.util.Scanner;
//定义Email，实现Email接口
public class Email implements EmailInterface
{
String sendAdd = ""; //发信者邮箱
String receiveAdd = ""; //收信者邮箱
String emailTitle = ""; //邮件主题
String email = ""; //邮件内容
//实现设置发信者邮箱
public void setSendAdd(String add)
{
this.sendAdd = add;
}
//实现设置收信者邮箱
public void setReceiveAdd(String add)
{
this.receiveAdd = add;
}
//实现设置邮件主题
public void setEmailTitle(String title)
{
this.emailTitle = title;
}
//实现设置邮件内容
public void writeEmail(String email)
{
this.email = email;
}
//显示邮件全部信息
public void showEmail()
{
System.out.println("***显示电子邮件内容***");
System.out.println("发信者邮箱：" + sendAdd);
System.out.println("收信者邮箱：" + receiveAdd);
System.out.println("邮件主题：" + emailTitle);
System.out.println("邮件内容：" + email);
}
}
copy（3）定义一个邮件作者类。
邮件作者类中含静态方法writeEmail(EmailInterface email)，用于写邮件，具体代码如下。
class EmailWriter
{
//定义写邮件的静态方法，形参是EmailInterface接口
public static void writeEmail(EmailInterface email)
{
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.print("请输入发信者邮箱：");
email.setSendAdd(input.next());
System.out.print("请输入收信者邮箱：");
email.setReceiveAdd(input.next());
System.out.print("请输入邮件主题：");
email.setEmailTitle(input.next());
System.out.print("请输入邮件内容：");
email.writeEmail(input.next());
//email.showEmail();//编译无法通过，因为形参email是EmailInterface接口，没有此方法
}
}
copy（4）编写测试类。
测试类代码首先创建并实例化出一个实现了电子邮件接口的对象email，然后调用EmailWriter类的静态方法writeEmail写邮件，最后将email对象强制类型转换成Email对象（不提倡此做法），调用Email类的showEmail()方法。具体代码如下，程序运行结果如图9.8所示。
public class TestInterface2
{
public static void main(String[] args)
{
//创建并实例化一个实现了电子邮件接口的对象email
EmailInterface email = new Email();
//调用EmailWriter类的静态方法writeEmail写邮件
EmailWriter.writeEmail(email);
//强制类型转换，调用Email类的showEmail()方法（不是接口方法）
((Email)email).showEmail();
}
}
copy
9.2.3 接口的特征
接下来，逐个了解接口有哪些特征。
（1）接口中不允许有实体方法。
例如，在EmailInterface接口中增加下面的实体方法。
//显示邮件全部信息
public void showEmail()
{
}
copy编译时就会报错，提示接口中不能有实体方法，如图9.9所示。
（2）接口中可以有成员变量，默认修饰符是public static final，接口中的抽象方法必须用public修辞。
在EmailInterface接口中，增加邮件发送端口号的成员变量sendPort，代码如下。
int sendPort = 25;//必须赋静态最终值
copy在Email类的showEmail()方法中增加语句System.out.println("发送端口号：" + sendPort);，含义为访问EmailInterface接口中的sendPort并显示出来，具体代码如下。
//显示邮件全部信息
public void showEmail()
{
System.out.println("***显示电子邮件内容***");
System.out.println("发送端口号：" + sendPort);
System.out.println("发信者邮箱：" + sendAdd);
System.out.println("收信者邮箱：" + receiveAdd);
System.out.println("邮件主题：" + emailTitle);
System.out.println("邮件内容：" + email);
}
copyEmailWriter类和TestInterface2类的代码不需要调整，运行TestInterface2类，程序运行结果如图9.10所示。
（3）一个类可以实现多个接口。
假设一个邮件，不仅需要符合EmailInterface接口对电子邮件规范的要求，而且需要符合对发送端和接收端端口号接口规范的要求，才允许成为一个合格的电子邮件。
发送端和接收端端口号接口的代码如下所示。
//定义发送端和接收端端口号接口
public interface PortInterface
{
//设置发送端端口号
public void setSendPort(int port);
//设置接收端端口号
public void setReceivePort(int port);
}
copy则Email类不仅要实现EmailInterface接口，还要实现PortInterface接口，同时类方法中必须实现PortInterface接口的抽象方法。Email类的代码如下。
import java.util.Scanner;
//定义Email，实现EmailInterface和PortInterface 接口
public class Email implements EmailInterface,PortInterface
{
int sendPort = 25; //发送端端口号
int receivePort = 110; //接收端端口号
//实现设置发送端端口号
public void setSendPort(int port)
{
this.sendPort = port;
}
//实现设置接收端端口号
public void setReceivePort(int port)
{
this.receivePort = port;
}
//显示邮件全部信息
public void showEmail()
{
System.out.println("***显示电子邮件内容***");
System.out.println("发送端口号：" + sendPort);
System.out.println("接收端口号：" + receivePort);
System.out.println("发信者邮箱：" + sendAdd);
System.out.println("收信者邮箱：" + receiveAdd);
System.out.println("邮件主题：" + emailTitle);
System.out.println("邮件内容：" + email);
}
//省略了其他属性和方法的代码
}
copy修改EmailWriter类和TestInterface2（形成TestInterface3）类时，尤其需要注意的是EmailWriter类的静态方法writeEmail(Email email)中的形参不再是EmailInterface接口，而是Email类，否则无法在writeEmail方法中调用PortInterface接口的方法，不过这样做属于非面向接口编程，不提倡。类似地，TestInterface3代码中声明email对象时，也从EmailInterface接口调整成Email类。具体代码如下。
import java.util.Scanner;
//定义邮件作者类
class EmailWriter
{
//定义写邮件的静态方法，形参是Email类（非面向接口编程）
//形参不能是EmailInterface接口，否则无法调用PortInterface接口的方法
public static void writeEmail(Email email)
{
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.print("请输入发送端口号：");
email.setSendPort(input.nextInt());
System.out.print("请输入接收端口号：");
email.setReceivePort(input.nextInt());
System.out.print("请输入发信者邮箱：");
email.setSendAdd(input.next());
System.out.print("请输入收信者邮箱：");
email.setReceiveAdd(input.next());
System.out.print("请输入邮件主题：");
email.setEmailTitle(input.next());
System.out.print("请输入邮件内容：");
email.writeEmail(input.next());
}
}
public class TestInterface3
{
public static void main(String[] args)
{
//创建并实例化一个Email类的对象email
Email email = new Email();
//调用EmailWriter的静态方法writeEmail写邮件
EmailWriter.writeEmail(email);
//调用Email类的showEmail()方法（不是接口方法）
email.showEmail();
}
}
copy程序运行结果如图9.11所示。
（4）接口可以继承其他接口，实现接口合并的功能。
在刚才的代码中，让一个类实现了多个接口，但是再调用这个类的时候，形参就必须是这个类，而不能是该类实现的某个接口，这样做就不是面向接口编程，程序的多态性得不到充分的体现。接下来在刚才例子的基础上，用接口继承的方式解决这个问题。
EmailInterface类的代码如下。
//定义电子邮件接口，继承自PortInterface接口
public interface EmailInterface extends PortInterface
{
//设置发信者邮箱
public void setSendAdd(String add);
//设置收信者邮箱
public void setReceiveAdd(String add);
//设置邮件主题
public void setEmailTitle(String title);
//设置邮件内容
public void writeEmail(String email);
}
copyPortInterface接口、Email类的代码不用调整，EmailWriter类和测试类TestInterface3中的声明为Email的类，改回为EmailInterface接口的声明，这样的程序又恢复了面向接口编程的特性，可以实现多态性。
9.2.4 接口的应用
在接口的应用中，有一个非常典型的案例，就是实现打印机系统的功能。在打印机系统中，有打印机对象，有墨盒对象（可以是黑白墨盒，也可以是彩色墨盒），有纸张对象（可以是A4纸，也可以是B5纸）。怎么能让打印机、墨盒和纸张这些生产厂商生产的各自不同的设备，组装在一起成为打印机，却能正常打印呢？解决的办法就是接口。
打印机系统开发的主要步骤如下。
（1）打印机和墨盒之间需要接口，定义为墨盒接口PrintBox，打印机和纸张之间需要接口，定义为纸张接口PrintPaper。
（2）定义打印机类，引用墨盒接口PrintBox和纸张接口PrintPaper，实现打印功能。
（3）定义黑白墨盒和彩色墨盒实现墨盒接口PrintBox，定义A4纸和B5纸实现纸张接口PrintPaper。
（4）编写打印系统，调用打印机实施打印功能。
PrintBox和PrintPaper接口的代码如下。
//墨盒接口
public interface PrintBox {
//得到墨盒颜色，返回值为墨盒颜色
public String getColor();
}
//纸张接口
public interface PrintPaper {
//得到纸张尺寸，返回值为纸张尺寸
public String getSize();
}
copy打印机类Printer的代码如下。
//打印机类
public class Printer{
//使用墨盒在纸张上打印
public void print(PrintBox box,PrintPaper paper){
System.out.println("正在使用" + box.getColor() + "墨盒在" + paper.getSize() + "纸张上打印！");
}
}
copy黑白墨盒类GrayPrintBox和彩色墨盒类ColorPrintBox的代码如下。
//黑白墨盒，实现了墨盒接口
public class GrayPrintBox implements PrintBox {
//实现getColor()方法，得到“黑白”
public String getColor() {
return "黑白";
}
}
//彩色墨盒，实现了墨盒接口
public class ColorPrintBox implements PrintBox {
//实现getColor()方法，得到“彩色”
public String getColor() {
return "彩色";
}
}
copyA4纸类A4Paper和B5纸类B5Paper的代码如下。
//A4纸张，实现了纸张接口
public class A4Paper implements PrintPaper {
//实现getSize()方法，得到“A4”
public String getSize() {
return "A4";
}
}
//B5纸张，实现了纸张接口
public class B5Paper implements PrintPaper {
//实现getSize()方法，得到“B5”
public String getSize() {
return "B5";
}
}
copy编写打印系统，代码如下，程序运行结果如图9.12所示。
public class TestPrinter {
public static void main(String[] args) {
PrintBox box = null; //墨盒
PrintPaper paper = null; //纸张
Printer printer = new Printer(); //打印机
//使用彩色墨盒在B5纸上打印
box = new ColorPrintBox();
paper = new B5Paper();
printer.print(box, paper);
//使用黑白墨盒在A4纸上打印
box = new GrayPrintBox();
paper = new A4Paper();
printer.print(box, paper);
}
}
copy