如何理解接口-Java系列

目录结构

前言
什么是接口？
如何声明接口？
接口的作用？
什么时候可以考虑使用接口？
什么时候可以不考虑使用接口？
在线接口文档化平台
总结

前言

今天有个同事问我，如何理解接口，刚好中午下班要去吃饭，边走边说，但是都没有说到重点，所以想通过这篇文章来分享一下自己对接口的理解，阅读需要2分钟。

什么是接口？

对象通过它们公开的方法来定义它们与外界的交互行为，而方法就形成了与外界交互的接口。例如电视机的开关按钮就是你与塑料外壳另一侧的电线之间的接口，你只要按下电源开关这个按钮，就可以控制电视机开机和关机，而你不需要关注电视机开机和关机的细节，接口就是让你知道它在做什么，而无需知道它们怎么做；接口更深层的理解是：使定义（规范和约束）和实现（具体的代码逻辑）分离，它是沟通（交互）的中介物（具体实现）的抽象化。

如何声明接口？

public inteface TV {

    // 开机
    public void open();
    
    // 关机
    public void close();
    
    // 选择频道
    public void selectChannel(Integer channel);
    
    // 设置声音大小
    public void setVolume(Integer vlume);
    
    ...
}
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上面声明了电视机的接口（编程语言层面的接口），暴露4个方法（与外界交互的接口），通过阅读这些方法，你脑海里大致可以对这个电视机建模，并且知道这个电视机可以做些什么，这样大家就都达成了一个共识，电视机都会具有哪些功能了；而具体要怎么实现电视机的那些功能（开机、关机、选频道、设置声音大小）呢？这就交给不同的电视机厂商吧。

// 小米电视
public inteface MiTV extends TV {
    // 扩展玩游戏接口
    public void playGame(String gameId);
}

public class MiTVImpl implements MiTV {

    @Overide
    pubilc void open() {
        // TODO 小米对开机的实现
    }
    
    @Overide
    public void close() {
        // TODO 小米对关机的实现
    }
    
    @Overide
    public void selectChannel(Integer channel) {
        // TODO 小米对选择频道的实现
    }
    
    @Overide
    public void setVolume() {
        // TODO 小米对声音大小控制的实现
    }
    
    // 扩展玩游戏接口
    @Overide
    public void playGame(String gameId) {
        // TODO 对游戏的实现
    }
}
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从上面的代码中可以知道，小米电视机不仅实现了电视机的基本操作，自身还扩展了玩游戏的接口，用户只需要通过选择小米电视提供的游戏，就可以玩游戏啦。

接口的作用？

接口即是设计：在设计层面，接口可以避免我们陷入对细节的过多思考，可以让我们站在一个更高的视角对系统做更好的评估，比如系统的交互设计是否合理，功能是否缺失，是否具备可行性，是否过于复杂等等。
接口即是约定：在编码层面，接口可以明确的告诉开发人员如何使用（接口的语义，需要什么作为输入，会有什么输出），而开发人员只需要根据这些约定去实现具体的功能代码即可。
统一类的共同行为：接口用来统一类的共通行为，当不同的类需要进行信息共享时，是不需要特别去创建类间的关系。举例来说，一个人（Human）及一只鹦鹉（Parrot）都会吹口哨（whistle），然而 Human 及 Parrot 不应该为 Whistler 的子类，最好的做法是令他们为 Animal 的子类，而他们可以使用 Whistler 的接口进行沟通。

// 吹口哨
public inteface Whistler {
    /**
     * 吹口哨
     */
    public void whistle();
}

public class JuniorWhistler implements Whistler {
    public void whistle() {
        System.out.println("入门级口哨声");
    }
}

public class SeniorWhistler implements Whistler {
    public void whistle() {
        System.out.println("高级口哨声");
    }
}

// 定义动物接口
public inteface Animal {
    /**
     * 吹口哨
     *
     * @param whistle
     * @return
     */
    public void whistle(Whistler whistle);
}

public class Human implements Animal {
    
    public void whistle(Whistler whistle) {
        whistle.whistle();
    }
    ...
}

public class Parrot implements Animal {

    public void whistle(Whistler whistle) {
        whistle.whistle();
    }
    ...
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 人吹口哨
        Human human = new Human();
        human.whistle(new JuniorWhistler());  // 入门级口哨声
        
        // 鹦鹉口哨
        Human human = new Human();
        human.whistle(new SeniorWhistler()); // 高级口哨声
    }
}
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使用时无需知道实现类：当接口有实现类时，在使用它的时候无需知道它的实现类是什么（感兴趣的可以了解一下多态、依赖注入）。例如，一个事物因为口哨的噪音影响到其他人，对于其他人而言，就不需要知道噪音来源是来自人还是鹦鹉，因为他们可以确定，一个会吹口哨的事物正在吹口哨。举一个更实际的例子，排序算法可能会期待对象的类型是可以被比較的，于是它只需要知道对象的类型可以被以某种方式进行排序即可，这与对象的类型无关。whistler.whistle() 将会调用对象的实现方法 whistle，而不需要知道对象是以哪个类来实现 Whistler。

public inteface Whistler {
    public void whistle();
}

public class Human implements Animal {
    
    public void whistle(Whistler whistle) {
        whistle.whistle();
    }
    ...
}
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Human 类中的 whistle() 方法的实现 whistle.whistle() 不需要知道口哨具体的实现类是哪个，而 whistle(Whistler whistle)方法只关注入参是 Whistler 类型就行。至于 Java 如何实现动态绑定到具体的实现类上的方法，这个之后另开一篇文章来写。

什么时候可以考虑使用接口？

这虽然很难去定义（即使很多人一直使用面向接口编程），但个人还是根据自身的开发经验浅谈一下，如果说的不对，欢迎大家指教。

当项目没有良好的开发规范、API文档还没出、项目紧，当项目组有不少新人多时，需要使用接口，而这个接口的定义应该由有经验、对业务和项目较为了解的人去定义，这样子就可以严格约定好接口的输入输出、接口命名、参数命名，而不会被乱来，而新人只需要写对应的实现就可以，这样子在重构的时候，不会导致由于各种奇奇怪怪的问题而去改接口，一旦改了接口，出问题的可能性会更大（这个坑踩过，痛过，特别是没有单元测试来做回归测试的时候）。
当需要使用到策略模式的时候，应该基于接口来实现，比如不同国家的货币换算等。
当框架功能对于系统基于接口设计的扩展非常友好时，应该使用接口，比如依赖注入，这个时候，接口可以使系统更具扩展性，更符合Open Close原则。
基于SOA理念，暴露出来的服务必须是接口——阿里的Java开发规范手册里面就有严格说到这点。

什么时候可以不考虑使用接口？

小项目，参与的人数较少时，时间紧，可以考虑不需要使用到接口，因为接口本身就不多，无需增加各种文档化的工作量。

在线接口文档化平台

推荐的一些在线API管理平台 Swagger Editor、eolinker

swagger 偏向开发人员，需要掌握编写swagger文档的一些语法，上手稍慢，但界面好看，功能也强大。
eolinker 全部都是图形化，上手快，功能够用。

总结

本文通过一些例子和个人的开发经验，从接口的定义、接口的声明、再到接口的适用场景，来与读者分享本人对接口的理解，希望可以给读者一些收获，如果发现本人有理解不对的地方，或者有需要补充的地方，欢迎评论交流。