Java 入門教學 (16)：介面 - 突破單一繼承限制的關鍵機制

從「飛行器」例子理解介面必要性

假設遊戲有三種飛行器：Plane、Bird、SpiderMan。它們都要會 takeoff()、fly()、land()。

若用抽象類 Flyer：

public abstract class Flyer {
    public abstract void takeoff();
    public abstract void fly();
    public abstract void land();
}

SpiderMan 已經繼承 SuperMan，Java 單一繼承 限制導致無法同時 extends Flyer。這時介面登場：

public interface Flyer {
    void takeoff();
    void fly();
    void land();
}

public class SpiderMan extends SuperMan implements Flyer {
    @Override public void takeoff() { /* 射蛛絲起飛 */ }
    @Override public void fly() { /* 蛛絲擺盪 */ }
    @Override public void land() { /* 落地滾動 */ }
}

SpiderMan 同時擁有 SuperMan 能力與 Flyer 契約，完美解決單一繼承痛點。

介面四大核心特性

1. 全抽象方法 (Java 7 前)：介面方法預設 public abstract，不可有方法主體。
2. 常數欄位：介面欄位預設 public static final，只能定義常數。
3. 多實作：class A implements B, C, D，一個類別可實作多個介面。
4. 介面繼承介面：interface C extends A, B，介面間可多重繼承 (因皆為抽象，無鑽石繼承問題)。

Java 8+ 介面新能力：預設方法與靜態方法

public interface Flyer {
    void takeoff();
    void fly();
    void land();

    // 預設方法：提供預設實作，實作類可選擇覆寫
    default void hover() {
        System.out.println("懸停中...");
    }

    // 靜態方法：屬於介面本身，不可被覆寫，常用工具方法
    static String getFlyerType(Class clazz) {
        return clazz.getSimpleName() + " 是飛行器";
    }
}

• default 讓介面演進不破壞既有實作類。
• static 替代過去的 Utils 類別，將輔助方法直接放在介面。

介面 vs 抽象類：選型決策表

實作介面的強制規則

1. 實作類必須覆寫介面所有 非 default 方法。
2. 覆寫方法的存取權限 不能比介面更嚴格 (介面預設 public，實作必須 public)。
3. 若不想全部實作，類別必須宣告 abstract。

實戰範例：可比較、可序列化、可複製

public class Product implements Comparable, Serializable, Cloneable {
    private Long id;
    private String name;
    private BigDecimal price;

    @Override public int compareTo(Product o) { return this.id.compareTo(o.id); }
    @Override protected Object clone() throws CloneNotSupportedException { return super.clone(); }
    // Serializable 無需實作方法，標記介面即可
}

總結

• 介面是「契約」，定義能做什麼，不關心怎麼做。
• 突破單一繼承，讓類別同時擁有多重身分。
• Java 8 default/static 方法讓介面可演進、可攜帶工具邏輯。
• 設計原則：面向介面程式設計，變數宣告用介面型別 List<T> list = new ArrayList<>()，降低耦合。