Java程序设计中的接口应用

Java语言提供了一种接口(interface)机制。这种接口机制使Java的面向对象编程变得更加灵活。我们可以用接口来定义一个类的表现形式，但接口不能包含任何实现。在《Thinking in Java》一书中，作者对接口有这样的描述：“接口(interface)比抽象(abstract)的概念更进了一步。你可以把一个接口看成是一个纯的抽象类。”我认为作者对接口的这一解释再准确不过了。

　　理解并用好接口机制将帮助我们更好的掌握Java这种面向对象的编程语言。下面我们来讨论一下接口的使用规则以及相关的应用。

　　一、接口的定义及实现

　　定义接口和定义类相似，只是要把 class关键字换为 interface。定义方法时只需要方法名，返回类型和参数列表，不能有方法体。接口中可以定义字段，这些字段都被暗指为 static 和 final，因此应该根据需要先定好这些字段的值。例如：　　

public interface Flyable{
	voidfly();
} 
public interface Talkable{ 
	voidtalk();
} 
public interface Message{ 
	intMAX_SIZE=4096; 
	StringgetMessage(); 
} 

 

上面定义的几个接口中，Flyable 和 Talkable 只定义了一个方法，而 Message 里除了方法外还有一个字段 MAX_SIZE。可以看出这些接口只定义了类的表现形式，而不包含任何实现，所以不能直接使用。要使用这些接口就需要有相应的类去实现它们。实现接口时应该先在类名后用 implements 关键字申明将要实现的接口，如果要实现多个接口，应该用逗号将它们隔开，然后一一实现这些接口中定义的方法。如下面的例子：　

public class Parrot implements Flyable,Talkable{
	publicvoidfly(){ 
		System.out.println("Flyinglikeaparrot…"); 
	} 

	publicvoidtalk(){ 
		System.out.println("Hello!Iamaparrot!"); 
	} 
} 
　　

public class TextMessage implements Message{ 
	Stringmessage; 
	public void setMessage(Stringmsg){
		message=msg; 
		if(message.length()>MAX_SIZE) 
			message=message.substring(0,MAX_SIZE); 
	} 
		
	public String getMessage(){ 
		returnmessage; 
	} 
}

 

在 Parrot(鹦鹉)例子中，我们用接口 Flyable 来表示飞行能力，Talkable 表示说话能力，但它们并不包含具体实现。而 Parrot 同时具有这两种能力，所以我们为 Parrot 类同时实现了 Flyable 和 Talkable 这两个接口。同样我们还可以定义一个Swallow(燕子)类，但燕子只有飞行能力，所以我们只需要为 Swallow 实现 Flyable 就行了。因为它们各自的的飞行方法有所不同，所以它们有各自关于飞行的具体实现。

　　另外，正因为一个类可以同时实现多个接口，使得Java的面向对象特性变得非常灵活。运用这种特性，我们可以实现类似C++语言中多继承那样的特性，甚至更灵活的一些特性。下面我们来讨论一下接口在实际中的应用。

　　二、用接口来定义一些全局变量

　　因为接口内的字段都是static和final的，所以我们可以很方便的利用这一点来创建一些常量。例如：　　

public interface Constants{ 
	StringROOT="/root"; 
	intMAX_COUNT=200; 
	intMIN_COUNT=100; 
}

 

      在使用时可以直接用Constants.ROOT这样的形式来引用其中的常量。我们还可以用下面这种方法来创建初始值不确定的常量。

public interface RandomColor{ 
	intred=Math.random()*255; 
	intgreen=Math.random()*255; 
	intblue=Math.random()*255; 
}

 

      其中red、green和blue的值会在第一次被访问时建立，然后保持不变。

　　三、用接口来定义基本数据结构

　　在设计一套软件系统的初期，我们可以用接口来对一些基本数据元素的特性来进行一些描述，再根据需要进行不同的实现。请大家看看下面这个例子：

public interface User{ 
	intgetAge(); 
	StringgetName(); 
	StringgetPassword(); 
}

public class XMLUser implements User{
	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 UsercreateUser(String name,String password,int age); 
	public void addUser(User user); 
	public void delUser(User user); 
}
　

public class XMLUserFactory extendsUserFactory{ 
	//这里用XML技术实现的UserFactory的抽象方法 
}

 

在这个例子中，我们定义了一个接口User和一个抽象类UserFactory。然后我们用XML技术实现这两个类。可以看出，我们只需要从用UserFactory的getUserFactory()就可以得到一个UserFactory的实例，而不用去考虑这个实例的具体实现方法。通过UserFactory的这个实例我们还可以直接得到User的实例，也不用去考具体的实现方法。

　　如果我们决定用JDBC技术来实现User和UserFactory，我们只需要按上面的形式实现JDBCUser和JDBCUserFactory就行了。然后把UserFactory中的getUserFactory方法修改一下就可以改变了它们的实现方法。而我们已经写好的调用UserFactory和User的部分不需要做任何修改。

　　这是用接口来定义数据结构的一个简单的例子，在实际应用中还有很多灵活的使用方法，大家需要在学习过程中不断的去体会。

　　四、理解分布式应用的原理

　　目前有很多软件项目都使用了分布式的技术。Java 有多种支持分布式应用的技术，早期用的比较多的有 RMI、CORBA 等技术，而现在 EJB 技术更为流行一些。但这些技术不管怎么发展，其实都是以接口为基础的。

　　以远程方法调用 RMI(Remote Method Invocation)为例。在编写 RMI 应用时，我们需要做两件最基本的事，首先要定义一个接口，这个接口要继承 java.rmi.Remote 接口，这个接口中应该包含你要从远端调用的方法名。接下来就是写一个类来实现这个接口中的方法。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; 
	}
}

 

      在这个例子中，接口 Product 是放在客户端的，而 ProductImpl 是放在服务器端的，客户在使用时只需要用指定的规则得到Product 的实例就行了，不用去考虑 Product 接口里的方法是如何实现的。在定义好这两个类后，用Java开发包命令“rmic ProductImpl”就可以帮助我们自动生成两个类 ProductImpl_Skel 和 ProductImpl_Stub。这两个类就包含了RMI调用的运作机制。有兴趣的朋友可以把这两个类反编译后研究一下。你会发现其中 ProductImpl_Stub 实际上是接口 Product 的一个实现类。RMI 机制就是用这个类来生成 Product 的实例供客户端使用。另一个类 ProductImpl_Skel 则是在服务端响应 ProductImpl_Stub 的调用请求的类。而 RMI 最底层的通讯原理则是利用 ObjectInputStream 和 ObjetOutputStream 通过 Socket 将要调用的方法名及参数列表传到服务器端，服务器端再通过特定的方法调用实现类(在本例中是 ProductImpl)的对应方法，然后将结果通过 Socket 传回客户端就行了。由于 Skel 和 Stub 类是用工具生成的，所以就大大节省了开发的时间。另外，如果我们需要修改一些实现方法或错误，只需要对服务器端的实现类进行修改就可以了，也就是说这种分布式应用的大部分维护工作在服务器端就可以完成。

　　现在越来越多的应用使用了 EJB 这种技术。EJB 是从 RMI 发展而来的一项技术，它比RMI定义得更加完善，可以获得更好的面向对象的特性。但它的规则要比RMI复杂一些。但是不管它多复杂，它同样是使用了接口来定义各种不同的 Bean，也同样需要编写相应的实现类来完成具体的功能，最后还要通过 Socket 来进行通讯。EJB的运作机制本身有一定的复杂性，所以其应用的效率理所当然就会受到一定的影响。因此在选择开发技术时应该根据应用的规模和特点仔细考虑，不一定流行的技术就一定能适应你的应用。如果你很好的掌握了面向对象的设计原则，你就可以自行设计。也许你可以根据自己应用的特点设计出更合适的分布式应用结构。