數據類型的局限
之前我們一直在說，程序主要就是數據以及對數據的操作，而為了方便操作數據，高級語言引入了數據類型的概念，Java定義了八種基本數據類型，而類相當於是自定義數據類型，通過類的組合和繼承可以表示和操作各種事物或者說對象。
但，這種只是將對象看做屬於某種數據類型，並按該類型進行操作，在一些情況下，並不能反映對象以及對對象操作的本質。
為什麼這麼說呢？很多時候，我們實際上關心的，並不是對象的類型，而是對象的能力，只要能提供這個能力，類型並不重要。我們來看一些生活中的例子。
要拍個照片，很多時候，只要能拍出符合需求的照片就行，至於是用手機拍，還是用Pad拍，或者是用單反相機拍，並不重要，關心的是對象是否有拍出照片的能力，而並不關心對象到底是什麼類型，手機、Pad或單反相機都可以。
要計算一組數字，只要能計算出正確結果即可，至於是由人心算，用算盤算，用計算器算，用電腦軟件算，並不重要，關心的是對象是否有計算的能力，而並不關心對象到底是算盤還是計算器。
要將冷水加熱，只要能得到熱水即可，至於是用電磁爐加熱，用燃氣灶加熱，還是用電熱水壺，並不重要，重要的是對象是否有加熱水的能力，而並不關心對象到底是什麼類型。
在這些情況中，類型並不重要，重要的是能力。那如何表示能力呢？
接口的概念
Java使用接口這個概念來表示能力。
接口這個概念在生活中並不陌生，電子世界中一個常見的接口就是USB接口。電腦往往有多個USB接口，可以插各種USB設備，可以是鍵盤、鼠標、U盤、攝像頭、手機等等。
接口聲明了一組能力，但它自己並沒有實現這個能力，它只是一個約定，它涉及交互兩方對象，一方需要實現這個接口，另一方使用這個接口，但雙方對象並不直接互相依賴，它們只是通過接口間接交互。圖示如下：
拿上面的USB接口來說，USB協議約定了USB設備需要實現的能力，每個USB設備都需要實現這些能力，電腦使用USB協議與USB設備交互，電腦和USB設備互不依賴，但可以通過USB接口相互交互。
下面我們來看Java中的接口。
定義接口
我們通過一個例子來說明Java中接口的概念。
這個例子是"比較"，很多對象都可以比較，對於求最大值、求最小值、排序的程序而言，它們其實並不關心對象的類型是什麼，只要對象可以比較就可以了，或者說，它們關心的是對象有沒有可比較的能力。Java API中提供了Comparable接口，以表示可比較的能力，但它使用了泛型，而我們還沒有介紹泛型，所以本節，我們自己定義一個Comparable接口，叫MyComparable。
現在，首先，我們來定義這個接口，代碼如下：
public interface MyComparable {
int compareTo(Object other);
}
解釋一下：
再來解釋一下compareTo方法：
接口與類不同，它的方法沒有實現代碼。定義一個接口本身並沒有做什麼，也沒有太大的用處，它還需要至少兩個參與者，一個需要實現接口，另一個使用接口，我們先來實現接口。
實現接口
類可以實現接口，表示類的對象具有接口所表示的能力。我們來看一個例子，以前面介紹過的Point類來說明，我們讓Point具備可以比較的能力，Point之間怎麼比較呢？我們假設按照與原點的距離進行比較，下面是Point類的代碼：
public class Point implements MyComparable {
private int x;
private int y;
public Point(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
public double distance(){
return Math.sqrt(x*x+y*y);
}
@Override
public int compareTo(Object other) {
if(!(other instanceof Point)){
throw new IllegalArgumentException();
}
Point otherPoint = (Point)other;
double delta = distance() - otherPoint.distance();
if(delta<0){
return -1;
}else if(delta>0){
return 1;
}else{
return 0;
}
}
@Override
public String toString() {
return "("+x+","+y+")";
}
}
我們解釋一下：
我們再來解釋一下Point的compareTo實現：
一個類可以實現多個接口，表明類的對象具備多種能力，各個接口之間以逗號分隔，語法如下所示：
public class Test implements Interface1, Interface2 {
....
}
定義和實現了接口，接下來我們來看怎麼使用接口。
使用接口
與類不同，接口不能new，不能直接創建一個接口對象，對象只能通過類來創建。但可以聲明接口類型的變量，引用實現了接口的類對象。比如說，可以這樣：
MyComparable p1 = new Point(2,3); MyComparable p2 = new Point(1,2); System.out.println(p1.compareTo(p2));
p1和p2是MyComparable類型的變量，但引用了Point類型的對象，之所以能賦值是因為Point實現了MyComparable接口。如果一個類型實現了多個接口，那這種類型的對象就可以被賦值給任一接口類型的變量。
p1和p2可以調用MyComparable接口的方法，也只能調用MyComparable接口的方法，實際執行時，執行的是具體實現類的代碼。
為什麼Point類型的對象非要賦值給MyComparable類型的變量呢？在以上代碼中，確實沒必要。但在一些程序中，代碼並不知道具體的類型，這才是接口發揮威力的地方，我們來看下面使用MyComparable接口的例子。
public class CompUtil {
public static Object max(MyComparable[] objs){
if(objs==null||objs.length==0){
return null;
}
MyComparable max = objs[0];
for(int i=1;i<objs.length;i++){
if(max.compareTo(objs[i])<0){
max = objs[i];
}
}
return max;
}
public static void sort(MyComparable[] objs){
for(int i=0;i<objs.length;i++){
for(int j=i+1;j<objs.length;j++){
if(objs[i].compareTo(objs[j])>0){
MyComparable temp = objs[i];
objs[i] = objs[j];
objs[j] = temp;
}
}
}
}
}
類CompUtil提供了兩個方法，max獲取傳入數組中的最大值，sort對數組升序排序，參數都是MyComparable類型的數組。max的代碼是比較容易理解的，不再解釋，sort使用的是冒泡排序，其細節我們留待後續文章解釋。
可以看出，這個類是針對MyComparable接口編程，它並不知道具體的類型是什麼，也並不關心，但卻可以對任意實現了MyComparable接口的類型進行操作。我們來看下對Point類型進行操作，代碼如下：
Point[] points = new Point[]{
new Point(2,3),
new Point(3,4),
new Point(1,2)
};
System.out.println("max: " + CompUtil.max(points));
CompUtil.sort(points);
System.out.println("sort: "+ Arrays.toString(points));
創建了一個Point類型的數組points，然後使用CompUtil的max方法獲取最大值，使用sort排序，並輸出結果，輸出如下：
max: (3,4) sort: [(1,2), (2,3), (3,4)]
這裡演示的是對Point數組操作，實際上可以針對任何實現了MyComparable接口的類型數組進行操作。
這就是接口的威力，可以說，針對接口而非具體類型進行編程，是計算機程序的一種重要思維方式。針對接口，很多時候反映了對象以及對對象操作的本質。它的優點有很多，首先是代碼復用，同一套代碼可以處理多種不同類型的對象，只要這些對象都有相同的能力，如CompUtil。
更重要的是降低了耦合，提高了靈活性，使用接口的代碼依賴的是接口本身，而非實現接口的具體類型，程序可以根據情況替換接口的實現，而不影響接口使用者。解決復雜問題的關鍵是分而治之，分解為小問題，但小問題之間不可能一點關系沒有，分解的核心就是要降低耦合，提高靈活性，接口為恰當分解，提供了有力的工具。
接口的細節
上面我們介紹了接口的基本內容，接口還有一些細節，包括：
我們逐個來介紹下。
接口中的變量
接口中可以定義變量，語法如下所示：
public interface Interface1 {
public static final int a = 0;
}
這裡定義了一個變量int a，修飾符是public static final，但這個修飾符是可選的，即使不寫，也是public static final。這個變量可以通過"接口名.變量名"的方式使用，如Interface1.a。
接口的繼承
接口也可以繼承，一個接口可以繼承別的接口，繼承的基本概念與類一樣，但與類不同，接口可以有多個父接口，代碼如下所示：
public interface IBase1 {
void method1();
}
public interface IBase2 {
void method2();
}
public interface IChild extends IBase1, IBase2 {
}
接口的繼承同樣使用extends關鍵字，多個父接口之間以逗號分隔。
類的繼承與接口
類的繼承與接口可以共存，換句話說，類可以在繼承基類的情況下，同時實現一個或多個接口，語法如下所示：
public class Child extends Base implements IChild {
//...
}
extends要放在implements之前。
instanceof
與類一樣，接口也可以使用instanceof關鍵字，用來判斷一個對象是否實現了某接口，例如：
Point p = new Point(2,3);
if(p instanceof MyComparable){
System.out.println("comparable");
}
使用接口替代繼承
上節我們提到，可以使用接口替代繼承。怎麼替代呢？
我們說繼承至少有兩個好處，一個是復用代碼，另一個是利用多態和動態綁定統一處理多種不同子類的對象。
使用組合替代繼承，可以復用代碼，但不能統一處理。使用接口，針對接口編程，可以實現統一處理不同類型的對象，但接口沒有代碼實現，無法復用代碼。將組合和接口結合起來，就既可以統一處理，也可以復用代碼了。我們還是以上節的例子來說明。
我們先增加一個接口IAdd，代碼如下：
public interface IAdd {
void add(int number);
void addAll(int[] numbers);
}
修改Base代碼，讓他實現IAdd接口，代碼基本不變：
public class Base implements IAdd {
//...
}
修改Child代碼，也是實現IAdd接口，代碼基本不變：
public class Child implements IAdd {
//...
}
這樣，就既可以復用代碼，也可以統一處理，而且不用擔心破壞封裝了。
小結
本節我們談了數據類型思維的局限，提到了很多時候關心的是能力，而非類型，所以引入了接口，介紹了Java中接口的概念和細節，針對接口編程是一種重要的程序思維方式，這種方式不僅可以復用代碼，還可以降低耦合，提高靈活性，是分解復雜問題的一種重要工具。
接口沒有任何實現代碼，而之前介紹的類都有完整的實現，都可以創建對象，Java中還有一個介於接口和類之間的概念，抽象類，它有什麼用呢？
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