Java 介面核心概念總覽

為什麼需要介面？

假設我們要實作一個防盜門的功能：門具有「開」與「關」的行為，鎖則具備「上鎖」與「開鎖」的操作。根據物件導向設計，門與鎖應分別為獨立的類別。然而，防盜門既是一門，又有一把鎖，若讓防盜門同時繼承「門」與「鎖」兩個類別，將違反「is-a」關係（防盜門不是鎖），且 Java 僅支援單一繼承。此時，介面便能完美解決此問題。

什麼是介面？

在軟體工程中，介面是一種規範與標準，它約束類別的行為，僅包含方法特徵的集合，不提供方法實作。介面可視為一種特殊的抽象類別，但其表達方式與設計哲學與抽象類別截然不同：抽象類別利於程式碼重用，介面則有利於功能擴充與維護。

抽象類別與介面的差異

1. 抽象類別可提供成員方法的實作細節，介面中僅能存在 public abstract 方法（Java 8 起可包含 default 與 static 方法）。
2. 抽象類別的成員變數可為各類型，介面的成員變數隱含為 public static final 常數。
3. 介面不能包含靜態程式碼區塊與靜態方法（Java 8 後可有 static 方法），抽象類別則可以。
4. 一個類別只能繼承一個抽象類別，但可實作多個介面。

如何定義介面

語法結構

[修飾符] interface 介面名稱 extends 父介面1, 父介面2, ... {
    // 常數定義
    // 方法定義
}

類別實作介面

class 類別名稱 extends 父類別 implements 介面1, 介面2, ... {
    // 類別成員
}

定義介面的注意事項

1. 介面命名規則與類別相同；若修飾符為 public，則專案全域可見；省略修飾符則僅在同一套件內可見。
2. 介面可定義常數，不可定義變數。介面中的屬性會自動加上 public static final，必須在定義時指定初值。
3. 介面所有方法皆為抽象方法，隱含 public abstract 修飾。
4. 介面無法實例化，不能包含建構子。
5. 介面之間可透過 extends 建立繼承關係，一個介面可繼承多個介面，但不能繼承類別。
6. 實作類別必須實作介面所有方法，否則必須宣告為抽象類別。