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Java Gossip: 介面（interface）型態

表面上看來，介面有點像是完全沒有任何方法被實作的抽象類別，但實際上兩者在語義與應用上是有差別的。「繼承某抽象類別的類別必定是該類別的一個子類」，由於同屬一個類型，只要父類別中也有定義同名方法，您就可以透過父類別型態來操作子類實例中被重新定義的方法，也就是透過父類別型態進行多型操作，但「實作某介面的類別並不被歸屬於哪一類」，一個物件上可以實作多個介面。

考慮您有一個方法doRequest()，您事先並無法知道什麼型態的物件會被傳進來，或者是這個方法可以接受任何類型的物件，您想要操作物件上的某個特定方法，例如doSomething()方法，問題是傳進來的物件是任意的，除非您定義一個抽象類別並宣告doSomething()抽象方法，然後讓所有的類別都繼承這個抽象類別，否則的話您的doRequest()方法似乎無法實作出來，實際上這麼作也沒有價值。

介面的目的在定義一組可操作的方法，實作某介面的類別必須實作該介面所定義的所有方法，只要物件有實作某個介面，就可以透過該介面來操作物件上對應的方法，無論該物件實際上屬於哪一個類別，像上一段所述及的問題，就要靠要介面來解決。

介面的宣告是使用"interface"關鍵字，宣告方式如下：

interface 介面名稱 {
    傳回型態方法(參數列);
    傳回型態方法(參數列);

    // ....
}

一個宣告介面的例子如下：

IRequest.java

public interface IRequest {
     public void execute();
}

介面的方法權限預設都是"public"，所以即使方法宣告時不指定public仍是預設為public，例如下例與上例是相同的：

IRequest.java

public interface IRequest {
     void execute();
}

介面預設都是abstract，有無加abstract都一樣，以下的宣告作用也是相同：

IRequest.java

public abstract interface IRequest {
     public abstract void execute();
}

當定義類別時，可以使用"implements"關鍵字來一併指定要實作哪個介面，介面中所有定義的方法都要實作，例如：

HelloRequest.java

public class HelloRequest implements IRequest {
    private String name;
 
    public HelloRequest(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    public void execute() {
        System.out.printf("Hello! %s!%n", name);
    }
}

WelcomeRequest.java

public class WelcomeRequest implements IRequest {
    private String place;
 
    public WelcomeRequest(String place) {
        this.place = place;
    }
 
    public void execute() {
        System.out.printf("Welcome to %s!%n", place);
    }
}

由於介面中的方法預設都是public，所以實作介面的類別中，方法必須宣告為public，否則無法通過編譯。

來寫一個測試程式：

Test.java

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        for(int i = 0; i < 10; i++) {
            int n = (int) (Math.random() * 10) % 2;
            switch (n) {
                case 0:
                    doRequest(
                         new HelloRequest("caterpillar"));
                    break;
                case 1:
                    doRequest(new WelcomeRequest("PmWiki"));
            }
        }
    }
 
    public static void doRequest(IRequest request) {
        request.execute();
    }
}

在這個程式中，即使doRequest()並不知道傳入的物件是哪一種類別的實例，但它只要知道這個物件的操作介面就可以正確的執行請求，這是介面實作的一個實際應用，也是很常見到的一種應用。

在C++中可以使用多重繼承，但在Java中只能單一繼承，也就是一次只能擴充一個類別，Java使用interface來達到某些多重繼承的目的，您可以一次實作多個介面，就像是同時繼承多個抽象類別（實際上這是C++中多重繼承的一個實際運用方式），實作多個介面的方式如下：

public class 類別名稱 implements 介面1, 介面2, 介面3 {
// 介面實作
}

當您實作多個介面時，記得您必須實作每一個介面中所定義的方法，由於您實作了多個介面，所以要操作物件時，必要時您必須作「介面轉換」，如此程式才能知道如何正確的操作物件，例如假設someObject實作了ISomeInterface1與ISomeInterface2兩個介面，則我們可以如下對物件進行介面轉換與操作：

ISomeInterface1 obj1 = (ISomeInterface1) someObject;
obj1.doSomeMethodOfISomeInterface1();

ISomeInterface2 obj2 = (ISomeInterface2) someObject;
obj2.doSomeMethodOfISomeInterface2();

當抽象類別中的所有方法都是抽象方法時，它的作用就與介面有些類似（像在C++中，並沒有區分抽象類別與介面），但記得在Java中只允許單一繼承，所以您不能同時繼承多個抽象方法。

事實上在Java裏，抽象類別中並不會全是抽象方法，這麼使用並不適當，在Java中區分抽象類別與介面，其在語義上是有所不同的，例如抽象類別中允許您先實作某些方法，而保留一些抽象方法不實作，其應用場合之一是像 Template Method 模式中介紹的介面定義中的方法則是完全不實作，它只定義方法名稱，介面常用於規範統一的操作介面，其應用場合之一是像 Command 模式

介面也可以進行繼承的動作，同樣也是使用"extends"關鍵字，例如：
中介紹的，介面定義一組協定，所有實作它的類別都必須遵守的協定，介面可以保證實作它的類別一定會實作所定義的方法。

public interface 名稱 extends 介面1, 介面2 {
// ...
}

不同於類別的是，介面可以同時繼承多個介面，這也可以達到類似C++中多重繼承的功能，而實作子介面的類別必須將所有在父介面和子介面中所定義的方法實做出來。

多型（Polymorphism）操作的應用太多了，從設計模式開始學習會是個不錯的選擇。
在宣告介面的名稱時，一個常見的慣例是在名稱前加上 'I' ，這明顯表示這是一個介面。
我喜歡用介面轉換，而不是用轉型（Cast），為物件轉換一個操作介面，而不是將物件轉型。