27. Java – Интерфейсы
Интерфейс — это ссылочный тип в Java. Он схож с классом. Это совокупность абстрактных методов. Класс реализует интерфейс, таким образом наследуя абстрактные методы интерфейса.
Вместе с абстрактными методами интерфейс в Java может содержать константы, обычные методы, статические методы и вложенные типы. Тела методов существуют только для обычных методов и статических методов.
Далее разберём зачем нужны интерфейсы в Java и для чего используются, разницу абстрактного класса и интерфейса.
Содержание
Написание интерфейса схоже с написанием класса. Но класс описывает атрибуты и поведения объекта. И интерфейс содержит поведения, которые класс реализует.
Если класс, реализующий интерфейс, не является абстрактным, все методы интерфейса должны быть определены в классе.
Чем похожи класс и интерфейс?
Интерфейс схож с классом следующим образом:
Чем отличается класс от интерфейса?
Однако, интерфейс всё же отличается от класса. Отличие интерфейса от класса в Java:
Объявление интерфейсов
Ключевое слово interface используется для объявления интерфейса. Вот пример того, как можно создать интерфейс:
Пример 1
Интерфейсы имеют следующие свойства:
Пример 2
Реализация интерфейса
Когда класс реализует интерфейс, вы можете представить себе, что класс словно подписывает контракт с интерфейсом, соглашаясь совершить конкретные его поведения. Если класс не исполняет все поведения интерфейса, то класс должен объявить себя абстрактным.
Класс использует ключевое слово implements для реализации интерфейса. Ключевое слово implements появляется при объявлении класса в его расширенной части.
Пример
При переопределении методов в интерфейсе, нужно следовать некоторым правилам:
При реализации интерфейсов есть некоторые правила:
Расширение интерфейсов
Интерфейс может расширять другой интерфейс так же, как класс другой класс. Ключевое слово extends используется для расширения интерфейса, и дочерний интерфейс наследует методы родительского интерфейса.
Приведённый интерфейс Sports расширен интерфейсами Hockey и Football.
Пример
Интерфейс Hockey имеет четыре метода, но он наследует два из Sports; таким образом, класс, который реализует Hockey, должен реализовать все шесть методов. Подобно этому, класс, который реализует Football, должен определить три метода из Football и два метода из Sports.
Расширение множества интерфейсов
Класс в Java может расширить только один родительский класс. Множественное наследование невозможно. Однако интерфейсы не классы, и интерфейс может расширить более чем один родительский интерфейс.
Ключевое слово extends используется лишь раз, а родительские интерфейсы объявляются через запятую.
Например, если интерфейс Hockey расширил и Sports, и Event, то объявление выглядело бы так:
Интерфейсы тегов
Самое распространённое использование расширения интерфейсов происходит тогда, когда родительский интерфейс не содержит каких-либо методов. Например, интерфейс MouseListener в пакете java.awt.event расширил java.util.EventListener, который определяется так:
Интерфейс без методов в нём называется интерфейсом тегов. Есть две простые дизайнерские цели для интерфейсов тегов:
Создаёт общего родителя – как в случае с интерфейсом EventListener, который расширяется множеством других в Java API, вы можете использовать интерфейс тегов, чтобы создать общего родителя среди группы интерфейсов. Например, когда интерфейс расширяет EventListener, то JVM знает, что этот конкретный интерфейс будет использоваться в сценарии делегирования событий.
Добавляет тип данных в класс – эта ситуация является источником термина «тегирование». Класс, который реализует интерфейс тегов, не должен определять какие-либо методы (т.к. интерфейс не имеет таковых), но класс становится типом интерфейса через полиморфизм.
ez code
Интерфейсы в Java
В некоторых ситуациях, в процессе разработки программного обеспечения, возникает необходимость, когда разным группам программистов надо «договориться» о том, как их программы будут взаимодействовать. Каждая группа должна иметь возможность писать свой код не зависимо от того, как пишет его другая группа. Интерфейсы и есть этот «договор». Мы уже пользовались интерфейсами в уроке аннотации в Java.
В этом уроке мы изучим их подробнее: для чего они нужны, как их объявлять и т.д.
Представьте себе будущее, где автомобилями управляют компьютеры без участия человека. Производители автомобилей пишут программное обеспечение (на Java, конечно 🙂 ), которое управляет машиной — остановиться, поехать, повернуть и т.д. Другие разработчики делают системы, которые принимают данные GPS (Global Positioning System) и используют эти данные для управления автомобилем. Производители автомобилей публикуют интерфейс-стандарт, который описывает методы для управления машиной. Таким образом сторонние разработчики могут знать какие методы вызывать, чтобы заставить автомобиль двигаться, а производители автомобилей могут изменять внутреннюю реализацию своего продукта в любое время. Ни одна из групп разработчиков не знает как написаны их программы.
Интерфейсы Java
Интерфейсы в Java во многом напоминают классы, но могут содержать только константы, сигнатуры методов и вложенные типы. В интерфейсах нет описания методов. Нельзя создать объект типа интерфейса (но можно использовать в качестве типа — интерфейсные ссылки, об этом позже) — интерфейсы могут только реализовываться некоторым классом или наследоваться другим интерфейсом. Объявление интерфейса очень похоже на объявление класса:
Сигнатуры методов объявляются без скобок и заканчиваются точкой с запятой. Для использования интерфейса вы должны написать класс, который будет реализовывать ваш интерфейс. Класс который реализует интерфейс, должен описывать все методы, объявленные в интерфейсе. Например:
В примере выше — производители автомобилей пишут программное обеспечение каждый по-своему, но с одинаковым интерфейсом. Сторонние разработчики — клиенты интерфейса, могут писать собственно ПО с использованием методов, объявленных в интерфейсе.
Интерфейсы в качестве API
Пример с автомобилями показывает как интерфейсы могут использоваться в качестве API (Application Programming Interface) или интерфейса программирования приложений. Использование API — обычная практика при разработке коммерческого ПО. Обычно компании-разработчики продают программное обеспечение, содержащее набор методов, которые другие компании хотят использовать в своих продуктах.
Интерфейсы и множественное наследование
Интерфейсы играют еще одну важную роль в языке программировния Java. Java не разрешает множественного наследования, но интерфейсы предоставляют альтернативу. В Java класс может наследовать только один класс, но может реализовывать много интерфейсов. Таким образом объекты могут иметь несколько типов: тип их собственного класса и типы всех реализуемых интерфейсов. При создании объектов класса в качестве типа может указываться имя реализованного в классе интерфейса. Другими словами, если класс реализует интерфейс, то ссылку на объект этого класса можно присвоить интерфейсной переменной — переменной, в качестве типа которой указано имя соответствующего интерфейса.
Объявление интерфейса
Модификатор доступа public означает что интерфейс может быть использован любым классом в любом пакете. Если не определить интерфейс как публичный, он будет доступен только в рамках своего пакета. Интерфейс может наследовать другие интерфейсы, как классы могут наследовать другой класс. В отличие от классов, интерфейсы могут наследовать любое количество других интерфейсов.
Реализация интерфейса
Для объявления класса, реализующего интерфейс, вы должны использовать ключевое слово implements после которого перечисляются интерфейсы.
Класс может реализовывать много интерфейсов. Объявление реализуемых интерфейсов идет после объявления наследуемого ( extends ) класса (если есть).
Пример простого интерфейса
Рассмотрим интерфейс, который определяет метод для сравнения объектов.
Реализация интерфейса Relatable
Использование интерфейса в качестве типа
Когда вы объявляете интерфейс, вы объявляете новый ссылочный тип данных. Вы можете использовать название интерфейса в качестве типа данных так же как и любые другие типы. Если вы объявляете переменную типа интерфеса, то вы можете можете присвоить ей объект любого класса, который реализует этот интерфейс.
Рассмотрим пример — метод, который ищет больший объект из двух любых объектов, класс которых реализует интерфейс Relatable :
Так же для любого класса, реализующего интерфес Relatable, можно реализвать методы:
Переопределение интерфейсов
Допустим, вы написали интерфейс DoIt :
Предположим, позже, вы захотели добавить в него третий метод:
Если вы сделаете это изменение, то все классы, реализующие этот интерфейс сломаются, т.к. они перестанут его реализовывать.
Теперь пользователи вашего интерфейса смогут перейти к использованию нового интерфейса или остаться со старым без боли.
Интерфейсы
Ключевое слово interface используется для создания полностью абстрактных классов. Создатель интерфейса определяет имена методов, списки аргументов и типы возвращаемых значений, но не тела методов.
Наличие слова interface означает, что именно так должны выглядеть все классы, которые реализуют данный интерфейс. Таким образом, любой код, использующий конкретный интерфейс, знает только то, какие методы вызываются для этого интерфейса, но не более того.
Чтобы создать интерфейс, используйте ключевое слово interface вместо class. Как и в случае с классами, вы можете добавить перед словом interface спецификатор доступа public (но только если интерфейс определен в файле, имеющем то же имя) или оставить для него дружественный доступ, если он будет использоваться только в пределах своего пакета. Интерфейс может содержать поля, но они автоматически являются статическими (static) и неизменными (final). Все методы и переменные неявно объявляются как public.
Класс, который собирается использовать определённый интерфейс, использует ключевое слово implements. Оно указывает, что интерфейс лишь определяет форму, а вам нужно наполнить кодом. Методы, которые реализуют интерфейс, должны быть объявлены как public.
Интерфейсов у класса может быть несколько, тогда они перечисляются за ключевым словом implements и разделяются запятыми.
Интерфейсы могут вкладываться в классы и в другие интерфейсы.
Если класс содержит интерфейс, но не полностью реализует определённые им методы, он должен быть объявлен как abstract.
Интерфейсы — это не классы. С помощью ключевого слова new нельзя создать экземпляр интерфейса:
Но можно объявлять интерфейсные переменные:
При этом интерфейсная переменная должна ссылаться на объект класса, реализующего данный интерфейс.
Рассмотрим быстрый пример создания интерфейса. Выберите в меню File | New | Interface и придумайте имя для нового интерфейса. В полученной заготовке добавьте два имени метода (только имена, без кода).
Создайте или откройте какой-нибудь класс, к которому нужно применить интерфейс, и добавьте к нему implements SimpleInterface. Среда разработки подчеркнёт красной линией имя класса и предложит добавить методы, которые требуются интерфейсом. Соглашаемся и получаем результат:
Среда разработки сгенерировала два метода и использовала в качестве возвращаемых результатов значения по умолчанию. Это могут быть и нулевые значения и null. Осталось подправить шаблоны созданных методов под свои задачи. Например, так:
Здесь важно понять роль интерфейса. Мы лишь придумываем имена, а класс уже реализует нужную задачу. Для примера можно создать в интерфейсе метод play() для класса Пианино и класса Гитара, так как играть можно на обеих инструментах. Но код в методах будет отличаться, так как принцип игры на инструментах совершенно разный.
Константы в интерфейсах
Интерфейсы можно использовать для импорта констант в несколько классов. Вы просто объявляете интерфейс, содержащий переменные с нужными значениями. При реализации интерфейса в классе имена переменных будут помещены в область констант. Поля для констант становятся открытыми и являются статическими и конечными (модификаторы public static final). При этом, если интерфейс не будет содержать никаких методов, то класс не будет ничего реализовывать. Хотя данный подход не рекомендуют использовать.
Расширение интерфейсов
Интерфейс может наследоваться от другого интерфейса через ключевое слово extends.
Методы обратного вызова
Интерфейсы часто используются для создания методов обратного вызова (callback). Рассмотрим такой пример. Создадим новый класс SubClass с интерфейсом MyCallback:
У интерфейса мы определили один метод callBackReturn(). Далее в классе мы создали объект интерфейса и инициализировали его в конструкторе класса. В классе также был создан метод doSomething(), в котором может содержаться какой-то сложный код. В конце метода вызывается метод интерфейса. В данном случае мы сами создали метод и знаем его код. Но во многих случаях, вы будете использовать готовый метод какого-то класса и вы не будете знать, что именно содержится в этом методе. Вам надо только знать, что такой метод существует, например, из документации и он выполняет конкретную задачу.
Переходим в код активности и подключаем интерфейс через ключевое слово implements:
Среда разработки поможет вставить шаблон метода интерфейса.
Теперь мы можем использовать метод обратного вызова callBackReturn() для решения своих задач. Допустим у нас есть текстовая метка и кнопка. При щелчке выполняется какой-то сложный код из класса SubClass. Когда он закончит работу, то сработает метод обратного вызова callBackReturn(), в котором пропишем нужные действия.
Слушатели
Очень часто для интерфейса используют слово Listener, например, у кнопки есть интерфейс OnClickListener.
Мы можем создавать подобные слушатели для собственных классов.
Также интерфейсы часто используются при работе с фрагментами.
Требуется определённая практика и опыт, чтобы быстро разбираться в коде с использованием интерфейсов, так как приходится отслеживать цепочку вызовов из разных классов. Но бояться их не нужно.
Интерфейсы interface
В статье рассматривается одно из свойств Java, как языка объектно-ориентированного программирования, вопрос использования интерфейса. Статья в большей степени ориентирована на философию Java, чем на практические рекомендации по программированию.
Привычные варианты ответа: класс вводит новый тип, класс обобщает и т.д.
Декларация типа
В Java новый тип можно определить спецификацией интерфейса. Любой java интерфейс (interface) может иметь много реализаций. Любой класс может реализовывать несколько интерфейсов.
Реализация интерфейса, implements
Пример реализации интерфейса INumber при описании класса целочисленных значений :
В классе IntNumber реализованы (переопределены) методы интерфейса с использованием аннотации Override.
Пример использования интерфейса INumber :
В результате выполнения примера «TestINumber» в консоль будет выведен следующий текст :
Из приведенного примера видно :
Добавим вариант реализации интерфейса при создании класса вещественного числа :
Протестируем классы, реализующие интерфейс INumber :
Результат выполнения тестовой программы:
Следует обратить внимание, что реализация передается через объект. Класс нужен для порождения объекта, несущего реализацию. Но не обязательно, как увидим позднее. Интересно отметить, что результат операции над INumber зависит от последовательности использования переменных. Эффект возникает потому, что в спецификации типа мы опустили важные для чисел свойства: точность и диапазон допустимых значений. В результате они неявно берутся из базового типа, использованного при реализации.
Реализация интерфейса
В следующем примере класс используется только для запуска приложения. Логика программы реализована на трех интерфейсах без использования классов!
Использование класса Sheep позволило бы сократить текст программы. Никаких других преимуществ введение этого класса не дает. Для остальных объектов определение соответствующих классов не дает ничего. Результат выполнения программы :
Анонимный класс
Можно сказать, что в приведенном выше примере использованы анонимные классы, и мы будем правы.
Но что такое анонимный класс? В спецификации Java сказано: декларация анонимного класса автоматически извлекается компилятором из выражения создания экземпляра класса. Анонимный класс является подклассом существующего класса или реализации интерфейса, и анонимный класс не имеет имени.
Но если этот кусочек необходимо повторить, то тогда имеет смысл сделать его доступным из разных частей программы. Таким образом, класс нужен только для повторного использования. Кроме того, в большой программе выделение кода в классы улучшает ее читаемость.
Наследование интерфейса, полиморфизм
Наследование типа и полиморфизм обеспечиваются наследованием интерфейса. Пример :
Результат выполнения программы:
Таким образом, концепция интерфейсов добавляет полиморфизму второе измерение :
Наследование имеет два аспекта:
В С++ и в Java совокупность общедоступных (public) методов неявно образует интерфейс данного класса. В силу этого наследование класса автоматически означает как наследование реализации, так и наследование интерфейса (типа). Очевидно, что наследование структуры данных и программного кода не определяет тип потомка. Например, абстрактные методы являются частью интерфейса и не являются частью реализации. Если бы можно было исключить их из наследования, то мы получили бы наследование реализации без сохранения типа.
Абстрактные классы и интерфейсы
От абстрактных классов и интерфейсов нельзя создавать объекты. Они служат своего рода шаблонами для обычных классов.
Абстрактный класс – это некое обобщение. Например, не существует конкретного объекта, напрямую созданного от класса Млекопитающие. Класс Млекопитающие – обобщение, абстракция. От этого класса создаются дочерние классы – отряды, и только от них уже создаются объекты. Абстрактный класс отвечает на вопрос «что чем является». Например, парнокопытные являются млекопитающими.
Интерфейс – это в большинстве случаев определенная функциональность. Например, способность летать, распаковывать архив, парсить страницу. Интерфейс может наследоваться любым классом. Интерфейс отвечает на вопрос «у кого что есть». Например, у самолетов и птиц есть способность к полету. Несвязанные между собой ближайшим общим предком классы могут наследовать один и тот же интерфейс.
Один класс может использовать несколько интерфейсов. Этим объясняется их популярность в Java, так как здесь отсутствием множественное наследование классов.
В Java, чтобы объявить класс абстрактным, надо в заголовке прописать слово abstract. Также обычно должен быть хотя бы один абстрактный метод. Рассмотрим пример:
Нельзя создавать объекты от класса AbstrClass, так как в его заголовке есть слово abstract. (Однако переменную такого типа можно было бы создать.)
Нельзя опустить реализацию метода strPrint() в классе UsualClass, поскольку он наследник абстрактного класса, в котором указанный метод объявлен абстрактным.
Абстрактные методы не имеют тел.
Если бы класс AbstrClass не содержал абстрактный strPrint(), или метод был бы не абстрактным, то в UsualClass можно было бы не переопределять данный метод. Таким образом, объявляя абстрактные методы, мы заставляем дочерние классы придерживаться определенного стандарта.
Абстрактный класс может не иметь абстрактных методов. Отличие такого класса от обычного родительского только в том, что от него нельзя создавать объекты.
При определении интерфейсов вместо class пишется ключевое слово interface. Если есть родительские интерфейсы, они также как в случае классов перечисляются после слова extends. У интерфейсов не может быть родительских классов.
Поскольку все методы интерфейсов по умолчанию абстрактные и публичные, перед их именами не требуется писать соответствующих модификаторов.
Если класс использует интерфейс, имя интерфейса указывается после слова implements (реализует). В случае наследования нескольких интерфейсов они перечисляются через запятую. Наследовать интерфейсы могут как обычные, так и абстрактные классы.
Если класс является наследником как другого класса, так интерфейса, в его заголовке сначала пишется extends имя_класса, затем implements имя_интерфейса.
Если не указать слово public в реализации метода getStr(), будет ошибка.
Зачем нужны абстрактные методы, будь они в абстрактных классах или интерфейсах, если вся их реализация ложится на плечи дочерних классов? Если вы создаете группу порожденных от сестринских классов объектов, то можете присваивать их переменным типа абстрактного класса или интерфейса и обрабатывать всю группу, например, в одном цикле. У всей группы будут одни и те же методы, хотя реализация будет зависеть от типа объекта.
Приведенная программа один раз мяукнет и два раза гавкнет, так как для каждого животного будет вызвана его реализация метода. Это также пример полиморфизма.
В случае наследования интерфейса было бы так:
В Java над переопределяемыми методами принято писать аннотацию @Override. Так при взгляде на класс сразу понятно, что метод не определяется, а переопределяется.
В последних версиях языка Java в интерфейсах можно писать реализацию методов. Перед такими методами добавляется ключевое слово default:
