Java面向对象程序设计之接口应用

　　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 {void fly();}

　　public interface Talkable {void talk();}

　　public interface Message {

　　int MAX_SIZE = 4096;

　　String getMessage();

　　}

　　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

　　{

　　public void fly()

　　{

　　System.out.println("Flying like a parrot…");

　　}

　　public void talk()

　　{

　　System.out.println("Hello! I am a parrot!");

　　}

　　}

　　public class TextMessage implements Message

　　{String message;

　　public void setMessage(String msg)

　　{message = msg;

　　if (message.length() > MAX_SIZE)

　　message = message.substring(0, MAX_SIZE);}

　　public String getMessage() {return message;

　　}

　　}

　　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 Const ants {String ROOT = "/root";int MAX_COUNT = 200;int MIN_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 {int red = Math.random() * 255;int green = Math.random() * 255;int blue = 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

　　{int getAge();

　　String getName();

　　String getPassword();}

　　public class XMLUser implements User

　　{// 这里用XML技术实现User接口中的方法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 User createUser(String name, String password, int age);

　　public void addUser(User user);

　　public void delUser(User user);

　　}

　　public class XMLUserFactory extends UserFactory {// 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。