Что требуется для описания метода интерфейса у которого есть тело
Что требуется для описания метода интерфейса у которого есть тело
Механизм наследования очень удобен, но он имеет свои ограничения. В частности мы можем наследовать только от одного класса, в отличие, например, от языка С++, где имеется множественное наследование.
В языке Java подобную проблему частично позволяют решить интерфейсы. Интерфейсы определяют некоторый функционал, не имеющий конкретной реализации, который затем реализуют классы, применяющие эти интерфейсы. И один класс может применить множество интерфейсов.
Данный интерфейс называется Printable. Интерфейс может определять константы и методы, которые могут иметь, а могут и не иметь реализации. Методы без реализации похожи на абстрактные методы абстрактных классов. Так, в данном случае объявлен один метод, который не имеет реализации.
Чтобы класс применил интерфейс, надо использовать ключевое слово implements :
В тоже время мы не можем напрямую создавать объекты интерфейсов, поэтому следующий код не будет работать:
Одним из преимуществ использования интерфейсов является то, что они позволяют добавить в приложение гибкости. Например, в дополнение к классу Book определим еще один класс, который будет реализовывать интерфейс Printable:
Класс Book и класс Journal связаны тем, что они реализуют интерфейс Printable. Поэтому мы динамически в программе можем создавать объекты Printable как экземпляры обоих классов:
Интерфейсы в преобразованиях типов
Все сказанное в отношении преобразования типов характерно и для интерфейсов. Например, так как класс Journal реализует интерфейс Printable, то переменная типа Printable может хранить ссылку на объект типа Journal:
И если мы хотим обратиться к методам класса Journal, которые определены не в интерфейсе Printable, а в самом классе Journal, то нам надо явным образом выполнить преобразование типов: ((Journal)p).getName();
Методы по умолчанию
Статические методы
Чтобы обратиться к статическому методу интерфейса также, как и в случае с классами, пишут название интерфейса и метод:
Приватные методы
Подобные методы могут использоваться только внутри самого интерфейса, в котором они определены. То есть к примеру нам надо выполнять в интерфейсе некоторые повторяющиеся действия, и в этом случае такие действия можно выделить в приватные методы:
Константы в интерфейсах
Кроме методов в интерфейсах могут быть определены статические константы:
Множественная реализация интерфейсов
Если нам надо применить в классе несколько интерфейсов, то они все перечисляются через запятую после слова implements:
Наследование интерфейсов
Интерфейсы, как и классы, могут наследоваться:
При применении этого интерфейса класс Book должен будет реализовать как методы интерфейса BookPrintable, так и методы базового интерфейса Printable.
Вложенные интерфейсы
Как и классы, интерфейсы могут быть вложенными, то есть могут быть определены в классах или других интерфейсах. Например:
При применении такого интерфейса нам надо указывать его полное имя вместе с именем класса:
Использование интерфейса будет аналогично предыдущим случаям:
Интерфейсы как параметры и результаты методов
И также как и в случае с классами, интерфейсы могут использоваться в качестве типа параметров метода или в качестве возвращаемого типа:
Метод read() в качестве параметра принимает объект интерфейса Printable, поэтому в этот метод мы можем передать как объект Book, так и объект Journal.
Метод createPrintable() возвращает объект Printable, поэтому также мы можем возвратить как объект Book, так и Journal.
Интерфейсы в Java 8. Статические методы, методы по умолчанию, функциональные интерфейсы
Интерфейсы в Java 8 потерпели наибольшие изменения. Например, в Java 7 в интерфейсах мы могли объявлять только методы. Но начиная с Java 8 мы можем использовать в интерфейсах стандартные методы (default methods) и статические методы (static methods). Подробнее о нововведениях в интерфейсах читайте под катом
Проектирование интерфейсов — это трудная работа. Если мы хотим добавить дополнительные методы в интерфейсы, то это потребует изменения во всех классах, реализующих этот интерфейс.
Из практики: чем дольше мы поддерживаем код, тем больше интерфейс обрастает классами и наступает такой момент, что обслуживать его будет слишком накладно. Вот почему при проектировании программного обеспечения большинство программистов создают класс с базовой реализацией, а затем наследуют его и переопределяют нужные методы.
Методы по умолчанию (default methods) в интерфейсах Java 8
Обратите внимание, что в представленном выше интерфейсе метод log(String str) является методом по умолчанию. Теперь, когда какой-либо класс будет реализовывать интерфейс Interface1, не является обязательным обеспечить реализацию методов по умолчанию (в нашем случае — это метод log(String str) ). Функционал с методами по умолчанию очень поможет нам в будущем, когда множество классов уже будут реализовывать этот интерфейс.
А теперь давайте рассмотрим еще один интерфейс:
Мы знаем, что Java не позволяет нам наследоваться от нескольких классов, потому что это приведет к ромбовидной проблеме, где компилятор не может решить, какой метод суперкласса использовать. Теперь же с появлением методов по умолчанию, эта проблема возникнет и для интерфейсов!
Сейчас давайте посмотрим пример класса, который реализует оба интерфейса и обеспечивает реализацию метода по умолчанию:
Коротко о главном. Методы по умолчанию в интерфейсах
Статические методы в интерфейсах
Статические методы похожи на методы по умолчанию, за исключением того, что мы не можем переопределить их в классах, реализующих интерфейс. Этот функционал помогает нам избежать нежелательных результатов, которые могут появиться в дочерних классах.
Давайте посмотрим использование статических методов на простом примере:
Как видим в примере выше, мы использовали тернарный оператор для уменьшения количества кода.
А теперь давайте рассмотрим класс, который реализует интерфейс выше:
Результатом выполнения приведенной выше программы является следующее:
Например, так писать можно:
Коротко о главном. Статические методы в интерфейсах
Функциональные интерфейсы
В завершение статьи хотел бы дать краткое введение в функциональные интерфейсы.
Интерфейс с одним абстрактным методом является функциональным интерфейсом.
В Java 8 была введена новая аннотация @FunctionalInterface для обозначения интерфейса, функциональным интерфейсом. Новая аннотация @FunctionalInterface добавляется для того, чтобы избежать случайного добавления абстрактных методов в функциональный интерфейс. Она не обязательна, но является хорошей практикой написания кода.
Функциональные интерфейсы — это долгожданная фича Java 8, потому что это позволяет нам использовать лямбда-выражения для создания экземпляра таких интерфейсов. Был добавлен новый пакет java.util.function с множеством функциональных интерфейсов.
Мы рассмотрим функциональные интерфейсы и лямбда-выражения в будущих постах. Следите за обновлениями раздела Особенности и нововведения Java 8.
Java 8 интерфейсы
Интерфейсы в Java — это некоторый контракт, описание методов, которые обязательно должны присутствовать в классе, реализующем этот интерфейс. Интерфейсы позволяют иметь несколько различных реализаций одного и того же действия, но выполняемого различными способами или с различными видами данных. Когда вы пишете какую-либо библиотеку, имеет смысл давать пользователям работать только с публичными интерфейсами. Тогда пользователи смогут заменить одну реализацию этих интерфейсов на другую без переписывания большей части кода, также вы сможете менять внутреннюю архитектуру библиотеки без необходимости переписывания зависящего клиентского кода.
Интерфейсы в Java являются ссылочными типами, как классы, но они могут содержать в себе только константы, сигнатуры методов, default методы (методы по умолчанию), static методы (статические методы) и вложенные типы. Тела методов могут быть только у статических методов и методов по умолчанию.
Нельзя создать экземпляр интерфейса. Интерфейс может быть только реализован каким-либо классом, либо наследоваться другим интерфейсом.
Пример интерфейса, описывающий общие методы для всех монстров:
Ключевое слово public означает, что интерфейс будет доступен из всех пакетов. Можно не указывать модификатор доступа, и тогда интерфейс будет package-private.
Ключевое слово abstract для метода означает, что у метода нет реализации, а ключевое слово abstract у всего интерфейса означает, что все методы экземпляров не имеют реализации (кроме статических методов и методов по умолчанию). Для классов abstract имеет примерно такое же действие, оно будет объяснено в статье про наследование.
Чтобы использовать интерфейс нужно объявить класс, реализующий этот интерфейс, с помощью ключевого слова implements :
Интерфейсы Java – что это такое?
Интерфейс Java немного похож на класс, за исключением того, что интерфейс может содержать только сигнатуры методов и поля. Интерфейс не может содержать реализацию методов, только подпись(имя, параметры и исключения) метода.
Вы можете использовать их как способ достижения полиморфизма.
Пример интерфейса Java
Вот простой пример интерфейса Java:
Как видите, интерфейс объявляется с использованием ключевого слова. Как и в случае с классами, интерфейс может быть объявлен как общедоступный или пакетный(без модификатора доступа).
Приведенный выше пример содержит одну переменную и один метод. Доступ к переменной можно получить непосредственно из интерфейса, например так:
Как видите, доступ к переменной очень похож на доступ к статической переменной в классе.
Однако этот метод должен быть реализован некоторым классом, прежде чем вы сможете получить к нему доступ. Следующий раздел объяснит, как это сделать.
Реализация интерфейса
Вот класс, который реализует интерфейс MyInterface, показанный выше:
Обратите внимание, реализует часть MyInterface вышеупомянутого объявления класса. Это сообщает компилятору Java, что класс MyInterfaceImpl реализует интерфейс MyInterface.
Класс, реализующий интерфейс, должен реализовывать все методы, объявленные в нем. Методы должны иметь точно такую же сигнатуру(имя + параметры), как объявлено. Класс не должен реализовывать(объявлять) переменные интерфейса. Только методы.
Экземпляры интерфейса
Как только класс Java реализует интерфейс Java, вы можете использовать экземпляр этого класса в качестве экземпляра. Вот пример:
Обратите внимание, как объявлена переменная типа интерфейса MyInterface, в то время как созданный объект имеет тип MyInterfaceImpl. Java позволяет это, потому что класс MyInterfaceImpl реализует MyInterface. Затем вы можете ссылаться на экземпляры класса MyInterfaceImpl как на экземпляры MyInterface.
Вы не можете создавать экземпляры интерфейса самостоятельно. Вы должны всегда создавать экземпляр некоторого класса, который реализует интерфейс, и ссылаться на этот экземпляр как на экземпляр интерфейса.
Реализация нескольких интерфейсов
Класс Java может реализовывать несколько интерфейсов. В этом случае класс должен реализовать все методы, объявленные во всех реализованных интерфейсах. Вот пример:
Этот класс реализует два, называемых MyInterface и MyOtherInterface. Вы перечисляете имена для реализации после ключевого слова Implements, разделенных запятой.
Если интерфейсы не находятся в тех же пакетах, что и реализующий класс, вам также необходимо импортировать их. Они импортируются с помощью инструкции импорта. Например:
реализованные классом выше:
Как видите, каждый интерфейс содержит один метод. Эти методы реализуются классом MyInterfaceImpl.
Перекрывающиеся подписи метода
Если класс реализует несколько интерфейсов, существует риск, что некоторые могут содержать методы с одинаковой сигнатурой(имя + параметры). Поскольку класс может реализовывать метод только с заданной сигнатурой только один раз, это может привести к проблемам.
Спецификация не дает никакого решения этой проблемы. Вам решать, что делать в этой ситуации.
Какие типы Java могут реализовывать интерфейсы?
Следующие типы могут реализовывать интерфейсы:
Переменные интерфейса
Интерфейс может содержать как переменные, так и константы. Однако часто не имеет смысла помещать переменные. В некоторых случаях может иметь смысл определять константы.
Особенно, если эти константы должны использоваться классами, например, в вычислениях, или в качестве параметров для некоторых методов. Я советую вам избегать размещения переменных.
Все переменные в интерфейсе являются открытыми, даже если вы опустите ключевое слово public в объявлении переменной.
Методы интерфейса
Интерфейс может содержать одно или несколько объявлений метода. Как упоминалось ранее, он не может указывать какую-либо реализацию для этих методов. Это зависит от классов, чтобы определить реализацию.
Все методы являются открытыми, даже если вы опустите ключевое слово public в объявлении метода.
Методы интерфейса по умолчанию
До Java 8 интерфейсы не могли содержать реализацию методов, а содержали только сигнатуры методов. Однако это приводит к некоторым проблемам, когда API необходимо добавить метод.
Если API просто добавляет метод, все классы, которые реализуют интерфейс, должны реализовать этот новый метод. Это хорошо, если все реализующие классы расположены в API. Но если некоторые реализующие классы находятся в клиентском коде API(код, который использует API), то этот код нарушается.
Посмотрите на этот интерфейс и представьте, что он является частью, например, API с открытым исходным кодом, который многие приложения используют внутри:
Теперь представьте, что проект использует этот API и реализовал ResourceLoader следующим образом:
Если разработчик API хочет добавить еще один метод в ResourceLoader, то класс FileLoader будет нарушен при обновлении этого проекта до новой версии API.
Чтобы облегчить эту проблему, Java 8 добавила концепцию. Метод интерфейса по умолчанию может содержать реализацию этого метода по умолчанию. Классы, которые реализуют интерфейс, но не содержат реализации по умолчанию, автоматически получат реализацию метода по умолчанию.
Вы помечаете метод как метод по умолчанию, используя ключевое слово. Вот пример:
В этом примере добавляется метод загрузки по умолчанию(Path). В примере не учитывается фактическая реализация(внутри тела метода), потому что это не очень интересно. Важно то, как вы объявляете метод по умолчанию.
Класс может переопределить реализацию метода по умолчанию просто путем явной реализации этого метода, как это обычно делается.
Статические методы интерфейса
Статические методы в Java должны иметь реализацию.
Вызов статического метода выглядит и работает так же, как вызов статического метода в классе. Вот пример вызова статического метода print() из вышеуказанного MyInterface:
Статические методы в интерфейсах могут быть полезны, когда у вас есть несколько служебных методов, которые вы хотели бы сделать доступными. Например, Vehicle может иметь статический метод printVehicle(Vehicle v).
Интерфейсы и наследование
Интерфейс Java может наследоваться от другого, как классы могут наследовать от других классов. Вы указываете наследование, используя ключевое слово extends.
MySubInterface расширяет MySuperInterface. Это означает, что MySubInterface наследует все поля и методы от MySuperInterface. Это означает, что если класс реализует MySubInterface, этот класс должен реализовать все методы, определенные как в MySubInterface, так и в MySuperInterface.
Можно определить методы в подинтерфейсе с той же сигнатурой(имя + параметры), что и методы, определенные в суперинтерфейсе, если вы считаете, что это будет лучше в вашем проекте.
В отличие от классов, интерфейсы могут наследоваться от нескольких суперинтерфейсов. Вы указываете это, перечисляя имена всех интерфейсов для наследования, разделенных запятой. Класс, реализующий интерфейс, который наследуется от нескольких, должен реализовывать все методы интерфейса и его суперинтерфейсов.
Вот пример интерфейса Java, который наследуется от нескольких интерфейсов:
Как и при реализации нескольких интерфейсов, не существует правил для того, как вы обрабатываете ситуацию, когда несколько суперинтерфейсов имеют методы с одинаковой сигнатурой(имя + параметры).
Наследование и методы по умолчанию
Методы интерфейса по умолчанию немного усложняют правила наследования интерфейса. Хотя обычно класс может реализовать несколько интерфейсов, даже если интерфейсы содержат методы с одинаковой сигнатурой, это невозможно, если один или несколько из этих методов являются методами по умолчанию. Другими словами, если два интерфейса содержат одну и ту же сигнатуру метода(имя + параметры) и один из интерфейсов объявляет этот метод как метод по умолчанию, класс не может автоматически реализовать оба интерфейса.
Ситуация такая же, если интерфейс расширяет(наследует) несколько интерфейсов, и один или несколько из этих интерфейсов содержат методы с одинаковой сигнатурой, а один из суперинтерфейсов объявляет перекрывающийся метод как метод по умолчанию.
В обеих вышеупомянутых ситуациях компилятор Java требует, чтобы класс, реализующий интерфейс(ы), явно реализовал метод, который вызывает проблему. Таким образом, нет сомнений в том, какую реализацию будет иметь класс. Реализация в классе имеет приоритет над любыми реализациями по умолчанию.
Интерфейсы и полиморфизм
Java-интерфейсы – это способ достижения полиморфизма. Полиморфизм – это концепция, которая требует некоторой практики и мысли, чтобы овладеть ею. По сути, полиморфизм означает, что экземпляр класса(объекта) можно использовать так, как если бы он был разных типов. Здесь тип означает либо класс, либо интерфейс.
Посмотрите на эту простую диаграмму классов:
Приведенные выше классы являются частями модели, представляющей различные типы транспортных средств и водителей, с полями и методами. Это ответственность этих классов – моделировать эти сущности из реальной жизни.
Теперь представьте, что вам нужно иметь возможность хранить эти объекты в базе данных, а также сериализовать их в XML, JSON или другие форматы. Вы хотите, чтобы это было реализовано с использованием одного метода для каждой операции, доступного для каждого объекта Car, Truck или Vehicle. Метод store(), метод serializeToXML() и метод serializeToJSON().
Пожалуйста, забудьте на некоторое время, что реализация этой функциональности как методов непосредственно на объектах может привести к грязной иерархии классов. Просто представьте, что именно так вы хотите выполнить операции.
Где в приведенной выше схеме вы бы поместили эти три метода, чтобы они были доступны для всех классов?
Одним из способов решения этой проблемы было бы создание общего суперкласса для класса Vehicle и Driver, который имеет методы хранения и сериализации. Однако это приведет к концептуальному беспорядку. Иерархия классов больше не будет моделировать транспортные средства и водителей, но также будет привязана к механизмам хранения и сериализации, используемым в вашем приложении.
Лучшим решением было бы создать некоторые интерфейсы с включенными методами хранения и сериализации и позволить классам реализовать эти интерфейсы. Вот примеры таких интерфейсов:
Когда каждый класс реализует эти два интерфейса и их методы, вы можете получить доступ к методам этих интерфейсов, приведя объекты к экземплярам типов интерфейса. Вам не нужно точно знать, к какому классу относится данный объект, если вы знаете, какой интерфейс он реализует.
Как вы уже, наверное, можете себе представить, интерфейсы предоставляют более понятный способ реализации сквозных функций в классах, чем наследование.
Универсальные интерфейсы
Этот интерфейс представляет интерфейс, который содержит единственный метод, который называется производством(), который может произвести единственный объект. Так как возвращаемое значение yield() – Object, он может возвращать любой объект Java.
Как вы можете видеть, поскольку универсальный тип для экземпляра CarProducer установлен на Car, больше нет необходимости приводить объект, возвращенный из метода yield(), поскольку в объявлении исходного метода в интерфейсе MyProducer указано, что этот метод возвращает тот же тип, который указан в универсальном типе при использовании.
Как вы можете видеть, по-прежнему нет необходимости приводить объект, возвращаемый функциейручки(), поскольку реализация CarProducer объявляет, что это экземпляр Car.
Обобщения Java более подробно описаны в моем руководстве по обобщению Java.
Функциональные интерфейсы
Интерфейсы
Ключевое слово interface используется для создания полностью абстрактных классов. Создатель интерфейса определяет имена методов, списки аргументов и типы возвращаемых значений, но не тела методов.
Наличие слова interface означает, что именно так должны выглядеть все классы, которые реализуют данный интерфейс. Таким образом, любой код, использующий конкретный интерфейс, знает только то, какие методы вызываются для этого интерфейса, но не более того.
Чтобы создать интерфейс, используйте ключевое слово interface вместо class. Как и в случае с классами, вы можете добавить перед словом interface спецификатор доступа public (но только если интерфейс определен в файле, имеющем то же имя) или оставить для него дружественный доступ, если он будет использоваться только в пределах своего пакета. Интерфейс может содержать поля, но они автоматически являются статическими (static) и неизменными (final). Все методы и переменные неявно объявляются как public.
Класс, который собирается использовать определённый интерфейс, использует ключевое слово implements. Оно указывает, что интерфейс лишь определяет форму, а вам нужно наполнить кодом. Методы, которые реализуют интерфейс, должны быть объявлены как public.
Интерфейсов у класса может быть несколько, тогда они перечисляются за ключевым словом implements и разделяются запятыми.
Интерфейсы могут вкладываться в классы и в другие интерфейсы.
Если класс содержит интерфейс, но не полностью реализует определённые им методы, он должен быть объявлен как abstract.
Интерфейсы — это не классы. С помощью ключевого слова new нельзя создать экземпляр интерфейса:
Но можно объявлять интерфейсные переменные:
При этом интерфейсная переменная должна ссылаться на объект класса, реализующего данный интерфейс.
Рассмотрим быстрый пример создания интерфейса. Выберите в меню File | New | Interface и придумайте имя для нового интерфейса. В полученной заготовке добавьте два имени метода (только имена, без кода).
Создайте или откройте какой-нибудь класс, к которому нужно применить интерфейс, и добавьте к нему implements SimpleInterface. Среда разработки подчеркнёт красной линией имя класса и предложит добавить методы, которые требуются интерфейсом. Соглашаемся и получаем результат:
Среда разработки сгенерировала два метода и использовала в качестве возвращаемых результатов значения по умолчанию. Это могут быть и нулевые значения и null. Осталось подправить шаблоны созданных методов под свои задачи. Например, так:
Здесь важно понять роль интерфейса. Мы лишь придумываем имена, а класс уже реализует нужную задачу. Для примера можно создать в интерфейсе метод play() для класса Пианино и класса Гитара, так как играть можно на обеих инструментах. Но код в методах будет отличаться, так как принцип игры на инструментах совершенно разный.
Константы в интерфейсах
Интерфейсы можно использовать для импорта констант в несколько классов. Вы просто объявляете интерфейс, содержащий переменные с нужными значениями. При реализации интерфейса в классе имена переменных будут помещены в область констант. Поля для констант становятся открытыми и являются статическими и конечными (модификаторы public static final). При этом, если интерфейс не будет содержать никаких методов, то класс не будет ничего реализовывать. Хотя данный подход не рекомендуют использовать.
Расширение интерфейсов
Интерфейс может наследоваться от другого интерфейса через ключевое слово extends.
Методы обратного вызова
Интерфейсы часто используются для создания методов обратного вызова (callback). Рассмотрим такой пример. Создадим новый класс SubClass с интерфейсом MyCallback:
У интерфейса мы определили один метод callBackReturn(). Далее в классе мы создали объект интерфейса и инициализировали его в конструкторе класса. В классе также был создан метод doSomething(), в котором может содержаться какой-то сложный код. В конце метода вызывается метод интерфейса. В данном случае мы сами создали метод и знаем его код. Но во многих случаях, вы будете использовать готовый метод какого-то класса и вы не будете знать, что именно содержится в этом методе. Вам надо только знать, что такой метод существует, например, из документации и он выполняет конкретную задачу.
Переходим в код активности и подключаем интерфейс через ключевое слово implements:
Среда разработки поможет вставить шаблон метода интерфейса.
Теперь мы можем использовать метод обратного вызова callBackReturn() для решения своих задач. Допустим у нас есть текстовая метка и кнопка. При щелчке выполняется какой-то сложный код из класса SubClass. Когда он закончит работу, то сработает метод обратного вызова callBackReturn(), в котором пропишем нужные действия.
Слушатели
Очень часто для интерфейса используют слово Listener, например, у кнопки есть интерфейс OnClickListener.
Мы можем создавать подобные слушатели для собственных классов.
Также интерфейсы часто используются при работе с фрагментами.
Требуется определённая практика и опыт, чтобы быстро разбираться в коде с использованием интерфейсов, так как приходится отслеживать цепочку вызовов из разных классов. Но бояться их не нужно.