接口
1.接口的概念
1.什么是接口
接口（英文：Interface），在 Java 语言中是一个抽象类型，是抽象方法的集合，接口通常用 interface 来声明。一个类通过继承接口的方式，从而来继承并且实现接口中的抽象方法。
接口和类并不一样，但是编写接口的方式和类很相似，但是它们属于不同的概念。类描述对象的属性和方法。接口则包含类要实现的方法。
除非实现接口的类是抽象类，否则该类要定义并实现接口中的所有抽象方法。
接口无法被实例化，但是可以被实现。一个实现接口的类，必须实现接口内所描述的所有方法，否则就必须声明为抽象类。另外，在 Java 语言中，接口类型可用来声明一个变量，他们可以成为一个空指针，或是被绑定在一个以此接口实现的对象
2.为什么要接口
- 定义规范：接口定义了一组方法的规范，但不提供这些方法的实现。这使得接口成为了一种定义类之间如何相互通信的契约。任何实现了接口的类都必须遵守这个契约，即提供接口中所有方法的具体实现。这有助于保持代码的一致性和可预测性。
- 解耦：接口有助于实现高内聚低耦合的设计原则。通过定义接口，我们可以将接口的实现细节与其使用的代码分离开来。这样，即使接口的实现发生了变化，只要接口本身保持不变，那么使用接口的代码就不需要修改。这极大地提高了代码的灵活性和可维护性。
- 支持多态：在Java中，接口是实现多态的一种重要方式。多态允许我们以统一的接口方式处理不同的对象，而这些对象的具体实现则可以是多种多样的。通过接口，我们可以定义一个通用的引用类型，该类型可以引用实现了该接口的任何对象。这样，我们就可以在运行时根据对象的实际类型来调用相应的方法，从而实现多态性。
- 促进模块化：接口有助于将系统划分为更小、更易于管理的模块。每个模块都可以定义自己的接口，并通过这些接口与其他模块进行交互。这样做不仅降低了模块之间的耦合度，还提高了系统的可扩展性和可维护性。
- 支持回调：在Java中，接口经常被用作回调机制的一部分。回调是一种允许低层代码调用高层代码的机制。通过定义接口，我们可以将回调方法的签名封装在接口中，并在需要时将其传递给低层代码。当低层代码需要执行高层代码中的某个操作时，它会通过接口调用回调方法。这种方式在事件处理、异步编程等场景中非常有用。
- 支持Java的集合框架：Java的集合框架（Collections Framework）大量使用了接口。这些接口定义了集合的基本操作，如添加、删除、遍历等。通过使用接口，Java的集合框架能够支持多种不同的集合实现，如ArrayList、LinkedList、HashSet等。同时，它也允许我们编写与具体集合实现无关的代码，从而提高了代码的复用性和灵活性。
2.接口的好处
- 定义契约：接口定义了一组方法的规范，即一个契约。任何实现了接口的类都必须遵守这个契约，提供接口中所有方法的具体实现。这有助于保持代码的一致性和可预测性，使得不同类之间的交互更加清晰和明确。
- 解耦：接口有助于实现高内聚低耦合的设计原则。通过定义接口，我们可以将接口的实现细节与其使用的代码分离开来。这样，即使接口的实现发生了变化，只要接口本身保持不变，那么使用接口的代码就不需要修改。这种解耦提高了代码的灵活性和可维护性。
- 多态性：接口是实现多态性的一种重要方式。多态性允许我们以统一的接口方式处理不同的对象，而这些对象的具体实现则可以是多种多样的。通过接口，我们可以定义一个通用的引用类型，该类型可以引用实现了该接口的任何对象。这样，我们就可以在运行时根据对象的实际类型来调用相应的方法，从而实现多态性。
- 模块化：接口有助于将系统划分为更小、更易于管理的模块。每个模块都可以定义自己的接口，并通过这些接口与其他模块进行交互。这样做不仅降低了模块之间的耦合度，还提高了系统的可扩展性和可维护性。
- 易于测试：接口使得模拟（Mocking）和存根（Stubbing）变得容易。在单元测试中，我们经常需要模拟一些外部依赖（如数据库、文件系统等），以便专注于测试当前模块的逻辑。通过接口，我们可以轻松地创建这些依赖的模拟对象，并将其注入到被测对象中，从而简化测试过程。
- 促进代码复用：接口可以被多个类实现，这促进了代码的复用。当多个类需要共享某些方法时，我们可以将这些方法定义在一个接口中，并让需要这些方法的类实现该接口。这样，我们就可以在不修改现有类的情况下，通过添加新的实现类来扩展系统的功能。
- 支持多继承的替代方案：虽然Java不支持类的多继承（即一个类不能同时继承多个类），但它支持接口的多实现（即一个类可以实现多个接口）。这使得接口成为实现多继承功能的一种有效方式。通过实现多个接口，一个类可以继承多个接口中的方法，从而具有多种不同的行为。
3.接口和多态的关系
一、接口定义多态的规范
- 契约与规范：接口定义了一组方法的规范（即契约），但不提供这些方法的实现。任何实现了接口的类都必须遵守这个契约，即提供接口中所有方法的具体实现。这种规范性的定义是多态性的基础，因为它允许不同的类以相同的方式被访问和使用。
- 抽象性：接口中的方法都是抽象的，这意味着它们没有具体的实现。这种抽象性使得接口能够定义一种通用的行为模式，而具体的行为实现则留给实现接口的类来完成。这种抽象与具体的分离是实现多态性的关键。
二、接口支持多态性的实现
- 父类引用指向子类对象：在Java中，多态性的一种常见表现是父类引用可以指向子类对象。对于接口而言，这种机制同样适用。一个接口的引用可以指向任何实现了该接口的类的实例。这样，我们就可以在运行时根据对象的实际类型来调用相应的方法，从而实现多态性。
- 方法重写：虽然接口中的方法本身是抽象的，但实现接口的类可以重写这些方法以提供具体的实现。这种重写机制使得不同的类在面对相同的接口方法调用时能够表现出不同的行为，从而实现了多态性。
三、接口与多态性的结合优势
- 扩展性：由于接口定义了行为的规范而不涉及具体的实现，因此它使得系统更容易扩展。当需要添加新的功能时，我们只需要定义一个新的接口或者扩展现有的接口，并创建相应的实现类即可。这种扩展性是多态性带来的一个重要优势。
- 灵活性：接口与多态性的结合使得系统更加灵活。我们可以根据不同的需求选择不同的实现类来应对相同的接口调用，从而实现了行为的灵活切换。
- 解耦：接口有助于实现高内聚低耦合的设计原则。通过定义接口，我们可以将接口的实现细节与其使用的代码分离开来，降低了系统各个部分之间的耦合度。这种解耦使得系统更加稳定且易于维护。