Java 接口和包(package) (进阶介绍十八)

Java 接口

接口的声明

实例

接口的实现

Java 接口

接口（英文：Interface），在JAVA编程语言中是一个抽象类型，是抽象方法的集合，接口通常以interface来声明。一个类通过继承接口的方式，从而来继承接口的抽象方法。

接口并不是类，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，否则该类要定义接口中的所有方法。

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。

接口与类相似点：

一个接口可以有多个方法。
接口文件保存在.java结尾的文件中，文件名使用接口名。
接口的字节码文件保存在.class结尾的文件中。
接口相应的字节码文件必须在与包名称相匹配的目录结构中。

接口与类的区别：

接口不能用于实例化对象。
接口没有构造方法。
接口中所有的方法必须是抽象方法。
接口不能包含成员变量，除了static和final变量。
接口不是被类继承了，而是要被类实现。
接口支持多重继承。

接口的声明

接口的声明语法格式如下：

[可见度] interface 接口名称 [extends 其他的类名] {
        // 声明变量
        // 抽象方法
}

Interface关键字用来声明一个接口。下面是接口声明的一个简单例子。

/* 文件名 : NameOfInterface.java */
import java.lang.*;
//引入包

public interface NameOfInterface
{
   //任何类型 final, static 字段
   //抽象方法
}

接口有以下特性：

接口是隐式抽象的，当声明一个接口的时候，不必使用abstract关键字。
接口中每一个方法也是隐式抽象的，声明时同样不需要abstract关键字。
接口中的方法都是公有的。

实例

/* 文件名 : Animal.java */
interface Animal {

   public void eat();
   public void travel();
}

接口的实现

当类实现接口的时候，类要实现接口中所有的方法。否则，类必须声明为抽象的类。

类使用implements关键字实现接口。在类声明中，Implements关键字放在class声明后面。

实现一个接口的语法，可以使用这个公式：

... implements 接口名称[, 其他接口, 其他接口..., ...] ...

实例

/* 文件名 : MammalInt.java */
public class MammalInt implements Animal{

   public void eat(){
      System.out.println("Mammal eats");
   }

   public void travel(){
      System.out.println("Mammal travels");
   } 

   public int noOfLegs(){
      return 0;
   }

   public static void main(String args[]){
      MammalInt m = new MammalInt();
      m.eat();
      m.travel();
   }
}

以上实例编译运行结果如下:

Mammal eats
Mammal travels

重写接口中声明的方法时，需要注意以下规则：

类在实现接口的方法时，不能抛出强制性异常，只能在接口中，或者继承接口的抽象类中抛出该强制性异常。
类在重写方法时要保持一致的方法名，并且应该保持相同或者相兼容的返回值类型。
如果实现接口的类是抽象类，那么就没必要实现该接口的方法。

在实现接口的时候，也要注意一些规则：

一个类可以同时实现多个接口。
一个类只能继承一个类，但是能实现多个接口。
一个接口能继承另一个接口，这和类之间的继承比较相似。

接口的继承

一个接口能继承另一个接口，和类之间的继承方式比较相似。接口的继承使用extends关键字，子接口继承父接口的方法。

下面的Sports接口被Hockey和Football接口继承：

// 文件名: Sports.java
public interface Sports
{
   public void setHomeTeam(String name);
   public void setVisitingTeam(String name);
}

// 文件名: Football.java
public interface Football extends Sports
{
   public void homeTeamScored(int points);
   public void visitingTeamScored(int points);
   public void endOfQuarter(int quarter);
}

// 文件名: Hockey.java
public interface Hockey extends Sports
{
   public void homeGoalScored();
   public void visitingGoalScored();
   public void endOfPeriod(int period);
   public void overtimePeriod(int ot);
}

Hockey接口自己声明了四个方法，从Sports接口继承了两个方法，这样，实现Hockey接口的类需要实现六个方法。

相似的，实现Football接口的类需要实现五个方法，其中两个来自于Sports接口。

接口的多重继承

在Java中，类的多重继承是不合法，但接口允许多重继承，。

在接口的多重继承中extends关键字只需要使用一次，在其后跟着继承接口。如下所示：

public interface Hockey extends Sports, Event

以上的程序片段是合法定义的子接口，与类不同的是，接口允许多重继承，而 Sports及 Event 可能定义或是继承相同的方法

标记接口

最常用的继承接口是没有包含任何方法的接口。

标识接口是没有任何方法和属性的接口.它仅仅表明它的类属于一个特定的类型,供其他代码来测试允许做一些事情。

标识接口作用：简单形象的说就是给某个对象打个标（盖个戳），使对象拥有某个或某些特权。

例如：java.awt.event包中的MouseListener接口继承的java.util.EventListener接口定义如下：

package java.util;
public interface EventListener
{}

没有任何方法的接口被称为标记接口。标记接口主要用于以下两种目的：

建立一个公共的父接口：
正如EventListener接口，这是由几十个其他接口扩展的Java API，你可以使用一个标记接口来建立一组接口的父接口。例如：当一个接口继承了EventListener接口，Java虚拟机(JVM)就知道该接口将要被用于一个事件的代理方案。
向一个类添加数据类型：
这种情况是标记接口最初的目的，实现标记接口的类不需要定义任何接口方法(因为标记接口根本就没有方法)，但是该类通过多态性变成一个接口类型。

Java 包(package)

为了更好地组织类，Java提供了包机制，用于区别类名的命名空间。

包的作用

1 把功能相似或相关的类或接口组织在同一个包中，方便类的查找和使用。
2 如同文件夹一样，包也采用了树形目录的存储方式。同一个包中的类名字是不同的，不同的包中的类的名字是可以相同的，当同时调用两个不同包中相同类名的类时，应该加上包名加以区别。因此，包可以避免名字冲突。
3 包也限定了访问权限，拥有包访问权限的类才能访问某个包中的类。

Java使用包（package）这种机制是为了防止命名冲突，访问控制，提供搜索和定位类（class）、接口、枚举（enumerations）和注释（annotation）等。

包语句的语法格式为：

package pkg1[．pkg2[．pkg3…]];

例如,一个Something.java 文件它的内容

package net.java.util
public class Something{
   ...
}

那么它的路径应该是 net/java/util/Something.java 这样保存的。 package(包)的作用是把不同的java程序分类保存，更方便的被其他java程序调用。

一个包（package）可以定义为一组相互联系的类型（类、接口、枚举和注释），为这些类型提供访问保护和命名空间管理的功能。

以下是一些Java中的包：

java.lang-打包基础的类
java.io-包含输入输出功能的函数

开发者可以自己把一组类和接口等打包，并定义自己的package。而且在实际开发中这样做是值得提倡的，当你自己完成类的实现之后，将相关的类分组，可以让其他的编程者更容易地确定哪些类、接口、枚举和注释等是相关的。

由于package创建了新的命名空间（namespace），所以不会跟其他package中的任何名字产生命名冲突。使用包这种机制，更容易实现访问控制，并且让定位相关类更加简单。

创建包

创建package的时候，你需要为这个package取一个合适的名字。之后，如果其他的一个源文件包含了这个包提供的类、接口、枚举或者注释类型的时候，都必须将这个package的声明放在这个源文件的开头。

包声明应该在源文件的第一行，每个源文件只能有一个包声明，这个文件中的每个类型都应用于它。

如果一个源文件中没有使用包声明，那么其中的类，函数，枚举，注释等将被放在一个无名的包（unnamed package）中。

例子

让我们来看一个例子，这个例子创建了一个叫做animals的包。通常使用小写的字母来命名避免与类、接口名字的冲突。

在animals包中加入一个接口（interface）：

/* 文件名: Animal.java */
package animals;

interface Animal {
   public void eat();
   public void travel();
}

接下来，在同一个包中加入该接口的实现：

package animals;

/* 文件名 : MammalInt.java */
public class MammalInt implements Animal{

   public void eat(){
      System.out.println("Mammal eats");
   }

   public void travel(){
      System.out.println("Mammal travels");
   } 

   public int noOfLegs(){
      return 0;
   }

   public static void main(String args[]){
      MammalInt m = new MammalInt();
      m.eat();
      m.travel();
   }
}

然后，编译这两个文件，并把他们放在一个叫做animals的子目录中。用下面的命令来运行：

$ mkdir animals
$ cp Animal.class  MammalInt.class animals
$ java animals/MammalInt
Mammal eats
Mammal travel

import关键字

为了能够使用某一个包的成员，我们需要在 Java 程序中明确导入该包。使用"import"语句可完成此功能。

在 java 源文件中 import 语句应位于 package 语句之后，所有类的定义之前，可以没有，也可以有多条，其语法格式为：

import package1[.package2…].(classname|*);

如果在一个包中，一个类想要使用本包中的另一个类，那么该包名可以省略。

例子

下面的payroll包已经包含了Employee类，接下来向payroll包中添加一个Boss类。Boss类引用Employee类的时候可以不用使用payroll前缀，Boss类的实例如下。

package payroll;

public class Boss
{
   public void payEmployee(Employee e)
   {
      e.mailCheck();
   }
}

如果Boss类不在payroll包中又会怎样？Boss类必须使用下面几种方法之一来引用其他包中的类

使用类全名描述，例如：

payroll.Employee

用import关键字引入，使用通配符"*"

import payroll.*;

使用import关键字引入Employee类

import payroll.Employee;

注意：

类文件中可以包含任意数量的import声明。import声明必须在包声明之后，类声明之前。

package的目录结构

类放在包中会有两种主要的结果：

包名成为类名的一部分，正如我们前面讨论的一样。
包名必须与相应的字节码所在的目录结构相吻合。

下面是管理你自己java中文件的一种简单方式：

将类、接口等类型的源码放在一个文件中，这个文件的名字就是这个类型的名字，并以.java作为扩展名。例如：

// 文件名 :  Car.java

package vehicle;

public class Car {
   // 类实现  
}

接下来，把源文件放在一个目录中，这个目录要对应类所在包的名字。

....\vehicle\Car.java

现在，正确的类名和路径将会是如下样子：

类名 -> vehicle.Car
路径名 -> vehicle\Car.java (in windows)

通常，一个公司使用它互联网域名的颠倒形式来作为它的包名.例如：互联网域名是apple.com，所有的包名都以com.apple开头。包名中的每一个部分对应一个子目录。

例如：这个公司有一个com.apple.computers的包，这个包包含一个叫做Dell.java的源文件，那么相应的，应该有如下面的一连串子目录：

....\com\apple\computers\Dell.java

编译的时候，编译器为包中定义的每个类、接口等类型各创建一个不同的输出文件，输出文件的名字就是这个类型的名字，并加上.class作为扩展后缀。例如：

// 文件名: Dell.java

package com.apple.computers;
public class Dell{
      
}
class Ups{
      
}

现在，我们用-d选项来编译这个文件，如下：

$javac -d . Dell.java

这样会像下面这样放置编译了的文件：

.\com\apple\computers\Dell.class.\com\apple\computers\Ups.class

你可以像下面这样来导入所有 \com\apple\computers\中定义的类、接口等：

import com.apple.computers.*;

编译之后的.class文件应该和.java源文件一样，它们放置的目录应该跟包的名字对应起来。但是，并不要求.class文件的路径跟相应的.java的路径一样。你可以分开来安排源码和类的目录。

<path-one>\sources\com\apple\computers\Dell.java
<path-two>\classes\com\apple\computers\Dell.class

这样，你可以将你的类目录分享给其他的编程人员，而不用透露自己的源码。用这种方法管理源码和类文件可以让编译器和java虚拟机（JVM）可以找到你程序中使用的所有类型。

类目录的绝对路径叫做class path。设置在系统变量CLASSPATH中。编译器和java虚拟机通过将package名字加到class path后来构造.class文件的路径。

<path- two>\classes是class path，package名字是com.apple.computers,而编译器和JVM会在 <path-two>\classes\com\apple\compters中找.class文件。

一个class path可能会包含好几个路径。多路径应该用分隔符分开。默认情况下，编译器和JVM查找当前目录。JAR文件按包含Java平台相关的类，所以他们的目录默认放在了class path中。

设置CLASSPATH系统变量

用下面的命令显示当前的CLASSPATH变量：

Windows平台（DOS 命令行下）-> C:\> set CLASSPATH
UNIX平台（Bourne shell下）-> % echo $CLASSPATH

删除当前CLASSPATH变量内容：

Windows平台（DOS 命令行下）-> C:\> set CLASSPATH=
UNIX平台（Bourne shell下）-> % unset CLASSPATH; export CLASSPATH

设置CLASSPATH变量:

Windows平台（DOS 命令行下）-> set CLASSPATH=C:\users\jack\java\classes
UNIX平台（Bourne shell下）-> % CLASSPATH=/home/jack/java/classes; export CLASSPATH