Java面向对象程序设计--接口和内部类

1.接口的定义:

In the Java programming language, an interface is not a class but a set of requirements for classes that want to conform the interface.

说明: 1) Interface 不是class，虽然interface具有class的一些特点，例如能够继承，能够定义相同类型的变量，而且和C++的abstract class非常像，但Java

的interface和class在本质上已经有所区别！

2) Interface 是一组要求。类的接口是类的调用者和被调用者之间的一个契约，这个契约定义了interface实现者所要提供的功能和功能提供的方式，也定义了

interface调用者获取 interface实现者服务的方式。

为了让某个class实现一个接口，只需要以下两个步骤:

1) 声明你所定义的类将实现某个接口;

2) 在你的类中实现接口中所有的方法;

下面的Employee类实现了compareTo接口，那么就可以使用Array的sort方法来对Emplyee对象形成的数组进行排序;

---

 1 import java.util.Arrays;
 2 
 3 
 4 public class EmployeeSortTest 
 5 {
 6     public static void main(String[] args) 
 7     {
 8         Employee[] staff = new Employee[3];
 9         
         staff[0] = new Employee("Harry Hacker",35000);
         staff[1] = new Employee("Carl Cracker",75000);
         staff[2] = new Employee("Tony Tester",38000);
         
         Arrays.sort(staff);
         
         for(Employee e : staff)
             System.out.println("name = " + e.getName() + ",salary=" + e.getSalary());
     }
 }
 
 class Employee implements Comparable<Employee>
 {
     public Employee(String n,double s)
     {
         name = n;
         salary = s;
     }
     
     public String getName()
     {
         return name;
     }
     
     public double getSalary()
     {
         return salary;
     }
     
     public void raiseSalary(double byPercent)
     {
         double raise = salary * byPercent / 100;
         salary += raise;
     }
     
     /**
      * Compares employees by salary
      */
     public int compareTo(Employee other)
     {
         if(salary < other.salary) return -1;
         if(salary > other.salary) return 1;
         return 0;
     }
     
     private String name;
     private double salary;
 }

接口的一些特性:
1.接口不是类，你无法new出一个接口实例：

2.虽然无法构建出接口实例，但是可以定义接口变量; 并且接口变量只能指向一个实现该接口的类的对象;

Comparable x;

x = new Employee(...);

3.就像使用instanceof判断一个对象是不是一个类的实例一样，你也可以使用instanceof判断一个类的对象是否实现了某个接口。

if(anObject instanceof Comparable) {}

4.就像类的使用一样，接口也可以用来被继承;

5.Java中的类只能继承一个父类，但却可以实现多个接口！这个特性为定义一个类的行为提供的很大的方便。

接口和抽象类:

为什么不使用抽象类来代替接口的概念呢?--Java中不存在多重继承！Java中用接口来实现了C++中复杂的多继承功能！

2. 对象克隆(Object Cloning):

对任何一个对象你需要认清下面几点:
a). 默认的clone函数是否已经足够优秀！

b). Clone一个基类对象时要Clone其成员的每个mutable部分;

c).  Clone是否根本无法实现;

对象型变量实际存储的是对象实例的地址，而不是对象实例本身，这是Java设计的一个遗憾！

---

1 import java.util.*;

 2 
 3 public class CloneTest 
 4 {
 5     public static void main(String[] args) 
 6     {
 7         try
 8         {
 9             MyEmployee original = new MyEmployee("John Q. Public",50000);
             original.setHireDay(2000, 1, 1);
             MyEmployee copy = original.clone();
             copy.raiseSalary(10);
             copy.setHireDay(2002, 12, 31);
             System.out.println("original="+original);
             System.out.println("Copy="+copy);
         }
         catch(CloneNotSupportedException e)
         {
             e.printStackTrace();
         }
     }
 }
 
 class MyEmployee implements Cloneable
 {
     public MyEmployee(String n,double s)
     {
         name = n;
         salary = s;
         hireDay = new Date();
     }
     
     public MyEmployee clone() throws CloneNotSupportedException
     {
         MyEmployee cloned = (MyEmployee)super.clone();
         
         cloned.hireDay = (Date)hireDay.clone();
         
         return cloned;
     }
     
     public void setHireDay(int year,int month,int day)
     {
         Date newHireDay = new GregorianCalendar(year,month-1,day).getTime();
         hireDay.setTime(newHireDay.getTime());
     }
     
     public void raiseSalary(double byPercent)
     {
         double raise = salary * byPercent / 100;
         salary += raise;
     }
     
     public String toString()
     {
         return "MyEmployee[name="+name+",salary="+salary+"hireDay="+hireDay+"]";
     }
     
     private String name;
     private double salary;
     private Date hireDay;
 }

结果如下:

---

original=MyEmployee[name=John Q. Public,salary=50000.0hireDay=Sat Jan 01 00:00:00 CST 2000]

Copy=MyEmployee[name=John Q. Public,salary=55000.0hireDay=Tue Dec 31 00:00:00 CST 2002]

3.接口和回调：

一个在编程中常用的模型称为callback(模型)，当一个事件发生时要制定处理动作。比如当按钮被按下后执行的特定动作，或者选择了一个

菜单选项之后执行的特定动作！

Java语言利用传递对象来实现这一点，但C++使用传递函数指针来实现这一点的！

---

1 /**

 2    @version 1.00 2000-04-13
 3    @author Cay Horstmann
 4 */
 5 
 6 import java.awt.*;
 7 import java.awt.event.*;
 8 import java.util.*;
 9 import javax.swing.*;
 import javax.swing.Timer; 
 // to resolve conflict with java.util.Timer
 
 public class TimerTest
 {  
    public static void main(String[] args)
    {  
       ActionListener listener = new TimePrinter();
 
       // construct a timer that calls the listener
       // once every 10 seconds
       Timer t = new Timer(10000, listener);
       t.start();
 
       JOptionPane.showMessageDialog(null, "Quit program?");
       System.exit(0);
    }
 }
 
 class TimePrinter implements ActionListener
 {  
    public void actionPerformed(ActionEvent event)
    {  
       Date now = new Date();
       System.out.println("At the tone, the time is " + now);
       Toolkit.getDefaultToolkit().beep();
    }
 }

4. 内部类:

内部类是一个定义在其他类中的类，为何要使用内部类呢？下面是常见的3种理由：

• 内部类中的方法可以访问内部类定义处的数据，即使这些数据是private类型的;
• 内部类对同一个包中的其他类是隐藏的，即包中的其他类是看不到这个内部类的;
• 匿名内部类在定义回调函数时非常有用;

4.1 使用内部类来访问对象的状态:

---

 1 import java.awt.*;
 2 import java.awt.event.*;
 3 import java.util.*;
 4 import javax.swing.*;
 5 import javax.swing.Timer;
 6 
 7 public class InnerClassTest
 8 {
 9     public static void main(String[] args)
     {
              TalkingClock clock = new TalkingClock(1000,true);
              clock.start();
 
          //keep program running until user selects "OK"
          JOptionPane.showMessageDialog(null,"Quit program?");
          System.exit(0);
     }
 }
 
 /**
  * A clock that prints the time in regular interval
  */
 class TalkingClock
 {
     /**
      * Constucts a taking clock
      * @param interval the interval between message(in milliseconds)
      * @param beep true if the clock should beep
      */
     public TalkingClock(int interval,boolean beep)
     {
         this.interval = interval;
         this.beep = beep;
     }
 
     /**
      * Starts the clock
      */
     public void start()
     {
         ActionListener listener = new TimePrinter();
         Timer t = new Timer(interval,listener);
         t.start();
     }
 
     private int interval;
     private boolean beep;
 
49     public class TimePrinter implements ActionListener
50     {
51         public void actionPerformed(ActionEvent e)
52         {
53             Date now = new Date();
54             System.out.println("At the tone, the time is "+now);
55             if(beep) 
56                 System.out.println("Beep!");
57         }
58     }
 }

上述红色代码部分定义了一个内部监听器类，用来监听事件的发生并采取相应的动作：

if(beep) 

          System.out.println("Beep!");

表明这个内部类可以直接访问其外部类的private字段！相当于内部类中存在一个对外部类的隐含引用！

这个代码可以改成:

if(TalkingClock.this.beep) 

System.out.println("Beep!");

4.2  内部类的实用性，内部类真的又存在的必要吗？ 内部类的安全性如何呢?

Java 引入内部类机制更多的是为了显得优雅有趣，而非实用性！

内部类最好是只和其所在的外部类进行交互： 一方面让内部类只访问其所在的外部类的数据，另一方面，也让内部类只在其所处的外部类的方法中使用。

让内部类只作为其所处的外部类的处理逻辑的一部分。实际开发中尽量少用或不用内部类。

4.3 本地内部类: 将内部类定义在外部类的某个成员函数中，这样，只有这个外部类的成员函数才会去使用这个内部类的对象。

---

 1 public void start()
 2 {
 3     class TimePrinter implements ActionListener
 5     {
 6         public void actionPerformed(ActionEvent e)
 7         {
 8             Date now = new Date();
 9             System.out.println("At the tone, the time is "+now);
             if(TalkingClock.this.beep) 
                 System.out.println("Beep!");
         }
     }
     ActionListener listener = new TimePrinter();
     Timer t = new Timer(interval,listener);
     t.start();
 }

注意，本地内部类并没有定义一个访问控制符:(public or private),因为本地内部类的有效作用区域只在定义本地内部类的代码块之中。

4.4 匿名内部类：

---

 1 public void start(int iterval,final boolean beep)
 2     {
 3         ActionListener listener = new Actionlistener()
 4         {
 5     
 6               public void actionPerformed(ActionEvent e)
 7               {
 8                   Date now = new Date();
 9                   System.out.println("At the tone, the time is "+now);
                   if(TalkingClock.this.beep) 
                        System.out.println("Beep!");
               }
          }
         Timer t = new Timer(interval,listener);
         t.start();
     }

只使用上述内部类的一个对象！

上述这段代码的意思是:

1.定义了一个匿名的类，这个匿名的类实现了Actionlistener接口

2.创建了一个匿名类的实例，在本程序中将其赋给变量listener;

匿名内部类的对象的创建规则是:

new SuperType(construction parameters)

{

inner class method and data;

}

在这里，这个SuperType可以是一个接口，比如上面程序中的Actionlistener,或者是一个基类，这样这个内部类就继承了这个基类;

由于匿名内部类是没有名称的，不然也就不叫"匿名"了，所以匿名内部类是没有构造函数的，

a) 当SuperType是一个类的时候，将construction parameters传递给SuperType类的构造函数。

b) 当SuperType是一个接口的时候，new InterfaceType() {methods and data}

4.5 静态内部类(static):

有些时候，你只是希望在一个类中使用内部类，但并不希望用内部类来访问外部类中的对象。你可以将内部类声明为

static来限制这种内部类对外部类的访问。

引入static 内部类的一个重要原因:

static 方法执行时不会有类的实例与之对应，所以，当一个内部类需要在其所在的外部类的static方法中使用时，内部

类就不能获得其所在外部类实例的引用。下面是一个静态内部类的使用实例:

---

 1 /**
 2    @version 1.00 1998-04-07
 3    @author Cay Horstmann
 4 */
 5 
 6 public class StaticInnerClassTest
 7 {  
 8    public static void main(String[] args)
 9    {  
       double[] d = new double[20];
       for (int i = 0; i < d.length; i++)
          d[i] = 100 * Math.random();
       ArrayAlg.Pair p = ArrayAlg.minmax(d);
       System.out.println("min = " + p.getFirst());
       System.out.println("max = " + p.getSecond());
    }
 }
 
 class ArrayAlg
 {  
    /**
       A pair of floating point numbers
    */
    public static class Pair
    { 
       /** 
           Constructs a pair from two floating point numbers
           @param f the first number
           @param s the second number
       */
       public Pair(double f, double s)
       {  
          first = f;
          second = s;
       }
 
       /**
          Returns the first number of the pair
          @return the first number
       */
       public double getFirst()
       {  
          return first;
       }
 
       /**
          Returns the second number of the pair
          @return the second number
       */
       public double getSecond()
       {  
          return second;
       }
 
       private double first;
       private double second;
    }
 
    /**
       Computes both the minimum and the maximum of an array 
       @param a an array of floating point numbers
       @return a pair whose first element is the minimum and whose
       second element is the maximum
    */
    public static Pair minmax(double[] d)
    {  
       if (d.length == 0) return new Pair(0, 0);
       double min = d[0];
       double max = d[0];
       for (int i = 1; i < d.length; i++)
       {  
          if (min > d[i]) min = d[i];
          if (max < d[i]) max = d[i];
       }
       return new Pair(min, max);
    }
 }

4.6  代理(Proxies):

---

1 import java.lang.reflect.*;

 2 import java.util.*;
 3 
 4 /**
 5  * An invocation handler that prints out the method name and parameters, then
 6  * invokes the original method
 7  */
 8 class TraceHandler implements InvocationHandler
 9 {
     /**
      * Constructs a TraceHandler
      * @param t the implicit parameter of the method call
      */
     public TraceHandler(Object t)
     {
         target = t;
     }
 
     public Object invoke(Object proxy,Method m,Object[] args) throws Throwable
     {
         //print implicit argument
         System.out.print(target);
 
         //print method name
         System.out.print("."+m.getName()+"(");
 
         //print explicit arguments
         if(args != null)
         {
             for(int i = 0; i < args.length; i++)
             {
                 System.out.print(args[i]);
                 if(i < args.length - 1) System.out.print(", ");
             }
         }
 
         System.out.println(")");
 
         //invoke actual method
         return m.invoke(target,args);
     }
 
     private Object target;
 }
 
 public class ProxyTest
 {
     public static void main(String[] args)
     {
         Object[] elements = new Object[1000];
 
         //fill elements with proxies for the integers 1...1000
         for(int i = 0; i < elements.length; i++)
         {
             Integer value = i+1;
             InvocationHandler handler = new TraceHandler(value);
             Object proxy = Proxy.newProxyInstance(null,new Class[] {Comparable.class},handler);
             elements[i] = proxy;
         }
 
         // construct a random integer
         Integer key = new Random().nextInt(elements.length) + 1;
 
         // search for the key
         int result = Arrays.binarySearch(elements,key);
 
         //print match if found
         if(result >= 0) System.out.println(elements[result]);
     }
 }

代理机制属于模式设计范畴，在以后的博客中会专门开辟一篇探究Java的代理机制。