Java 从零到精通

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接口 ​

学习目标 ​

  • 解释接口适合表达什么样的能力契约。
  • 使用 interface 定义方法约定和默认方法。
  • 使用 implements 让不同类遵守同一个接口。
  • 用接口引用处理不同实现类对象。
  • 区分接口和抽象类的适用场景。

前置知识 ​

已完成继承与多态，能够理解父类引用、多态调用和 @Override。

为什么需要接口 ​

继承适合表达“是一个”关系。接口更适合表达“能做什么”。

测验结果和代码评审结果不是同一种父子关系：一个来自选择题，一个来自自动检查。但它们都能提供标题、得分、满分、是否通过和报告行。这个共同能力可以用接口表达。

定义接口 ​

接口使用 interface 声明：

java
public interface ReviewResult {

    String title();

    int score();

    int maxScore();
}

接口里的抽象方法没有方法体。实现类必须提供这些方法，否则编译不能通过。

接口描述的是调用者可以依赖的契约：只要一个对象是 ReviewResult，调用者就可以读取标题、得分和满分。

默认方法 ​

接口也可以提供默认方法，复用基于契约能推导出的通用行为：

java
default double scoreRate() {
    return (double) score() / maxScore();
}

default boolean passed() {
    return scoreRate() >= 0.6;
}

default String reportLine() {
    return title() + ": " + score() + "/" + maxScore()
            + " - " + (passed() ? "PASS" : "RETRY");
}

这些方法依赖 title、score 和 maxScore，但不需要知道具体对象是测验结果还是代码评审结果。

实现接口 ​

测验结果使用 implements 实现接口：

java
public class QuizResult implements ReviewResult {

    private final String title;
    private final int correctAnswers;
    private final int totalQuestions;

    @Override
    public String title() {
        return title;
    }

    @Override
    public int score() {
        return correctAnswers;
    }

    @Override
    public int maxScore() {
        return totalQuestions;
    }
}

代码评审结果可以有完全不同的字段，但只要实现同一组方法，也能遵守同一个接口：

java
public class CodeReviewResult implements ReviewResult {

    private final String title;
    private final int passedChecks;
    private final int totalChecks;

    @Override
    public String title() {
        return title;
    }

    @Override
    public int score() {
        return passedChecks;
    }

    @Override
    public int maxScore() {
        return totalChecks;
    }
}

@Override 同样适用于接口实现方法，能让编译器检查方法签名是否正确。

接口多态 ​

接口引用可以指向任意实现类对象：

java
ReviewResult[] results = {
        new QuizResult("接口基础", 9, 10),
        new CodeReviewResult("实现练习", 4, 5)
};

调用者只面向接口编程：

java
int passedCount = 0;
for (ReviewResult result : results) {
    if (result.passed()) {
        passedCount++;
    }
    System.out.println(result.reportLine());
}

这里不需要关心具体实现类。新增一种结果类型时，只要实现 ReviewResult，这段调用代码仍然可以工作。

接口与抽象类 ​

上一章的 LearningResource 抽象类保存了共同字段 title，并定义了统一摘要流程。抽象类适合共享状态和稳定流程。

接口通常不保存对象状态，它更适合定义能力边界。一个类只能继承一个父类，但可以实现多个接口。初学阶段先记住：

  • 有共同状态和稳定父子关系时，考虑抽象类。
  • 只想表达“这个类能提供某种能力”时，优先考虑接口。

可运行代码 ​

使用 Java 21 运行对应测试：

bash
mvn -B -pl examples/java-core -am test
mvn -B -pl exercises/object-oriented/starter -am compile
mvn -B -pl exercises/object-oriented/solution -am test

常见错误与调试提示 ​

  • 把接口当成共享字段的地方：接口更适合定义能力，不适合保存每个对象的状态。
  • 实现类漏掉接口方法：编译器会提示类必须实现抽象方法。
  • 方法签名写错：加上 @Override 可以更快定位问题。
  • 默认方法访问不存在的字段：接口默认方法只能依赖接口方法或常量。
  • 为了接口而接口：如果只有一个实现类且没有明确替换需求，可以先保持普通类。

调试接口多态时，在接口默认方法和不同实现类的 score、maxScore 方法中设置断点，观察运行时进入了哪个实现。

最佳实践及适用边界 ​

  • 接口名优先表达能力或契约，例如 ReviewResult、Runnable、Comparable。
  • 接口方法保持少而清晰，调用者越容易理解越好。
  • 默认方法适合复用基于接口方法能推导出的行为。
  • 实现类仍然负责自己的字段校验和不变量维护。
  • 当接口开始变得庞大时，考虑拆成多个更小的接口。

分级练习 ​

  • 基础：补全 ReviewResult 的默认方法。
  • 进阶：实现 QuizResult 和 CodeReviewResult 的字段校验与接口方法。
  • 挑战：使用 ReviewResult[] 汇总不同实现类的通过数量和报告文本。

面试与复习题 ​

  1. 接口适合表达什么？
  2. implements 和 extends 有什么区别？
  3. 接口默认方法可以解决什么问题？
  4. 为什么实现接口的方法也建议写 @Override？
  5. 接口引用为什么可以指向不同实现类对象？
  6. 接口和抽象类各自适合什么场景？
  7. 默认方法为什么不应该依赖实现类字段？
  8. 什么时候不必急着抽接口？

本章总结 ​

接口定义一组调用者可以依赖的能力契约。不同类可以通过 implements 遵守同一个接口，并借助接口引用实现多态调用。和抽象类相比，接口更关注“能做什么”，而不是“共同状态放在哪里”。

下一步 ​

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