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JDK1.8新特性(七):默认方法,真香,开动!接口?我要升级!!

2021-05-20 53热度

一、接口可以升级吗?

在《Java编程思想·第4版》一书中提到:

interface这个关键字产生一个完全抽象的类,它根本就没有提供任何具体的实现。它允许创建者确定方法名、参数列表和返回类型,但是没有任何方法体。接口只提供了形式,而未提供任何具体实现。

我们在Java入门学习时,也知道接口只提供方法的声明,具体实现必须在对应的实现类中实现。实现接口的类必须为接口中定义的每个方法提供一个实现,否则就连编译都无法通过。

随着之前定义的接口,被广泛实现使用,一旦需要升级接口,在接口中新增方法,将不得不通知所有实现类来实现该新增方法。想象一下,你作为一个接口实现者,愿意莫名其妙的来实现一些自己压根就没用的方法么?这简直就会让人抓狂、疯掉!难道就没有解决办法了么?

且慢,其实你不必抓狂。JDK1.8的出现,解决了这些问题,从中引入了一种新的机制。JDK1.8中的接口支持在声明方法的同时提供实现,通过两种方式可以完成这种操作:

  • JDK1.8允许在接口内声明静态方法。
  • JDK1.8引入了一个新功能,叫默认方法,通过默认方法可以指定接口方法的默认实现。

换句话说,接口中能够提供方法的具体实现。因此,实现接口的类如果不显示提供该方法的具体实现,就会自动继承默认的实现。

默认方法的出现可以使你轻松、平滑地进行接口的优化、升级。

实际上,从你使用JDK1.8开始就已经使用了多个默认方法,比如List接口中的sort方法、以及Collection接口中的Stream。

public interface List<e> extends Collection<e> { …… default void sort(Comparator<!--? super E--> c) { Object[] a = this.toArray(); Arrays.sort(a, (Comparator) c); ListIterator<e> i = this.listIterator(); for (Object e : a) { i.next(); i.set((E) e); } } …… } 

可以看到,这个新增的sort方法有方法体,由default修饰符修饰,这就是接口的默认方法。

太开心了,在JDK1.8之后,接口居然可以这么轻松升级啦。

二、接口如何升级呢?

假如在一个绘图库中,存在一个接口Resizable,它定义了一个简单的可缩放形状必须支持的很多方法, 比如:setHeight、setWidth、getHeight、getWidth等。

此外,你还提供了几个额外的实现,如正方形、长方形。由于你的库非常流行,被广为流传,你的一些用户使用Resizable接口,创建了他们自己感兴趣的实现,比如椭圆。

接口Resizable如下:

public interface Resizable { int getWidth(); int getHeight(); void setWidth(int width); void setHeight(int height); void setAbsoluteSize(int width, int height); } 

你的一位铁杆用户根据自身的需求实现了Resizable接口,创建了Ellipse类:

public class Ellipse implements Resizable { … } 

他实现了一个处理各种Resizable形状(包括Ellipse)的游戏:

库上线使用几个月之后,你收到很多请求,要求你更新Resizable的实现,让Square、Rectangle以及其他的形状都能支持setRelativeSize方法。为了满足这些新的需求,你不得不来升级你接口。

如果直接在接口Resizable中,新增setRelativeSize方法:

public interface Resizable { int getWidth(); int getHeight(); void setWidth(int width); void setHeight(int height); void setAbsoluteSize(int width, int height); // 新增方法 void setRelativeSize(int wFactor, int hFactor); } 

将会导致一系列的问题,不得不要求接口的实现者(库用户)强制来添加setAbsoluteSize方法的实现,这肯定是不太现实的升级方法。

这时,我们想到了默认方法,便可以解决上面这种问题。不但满足了新用户的需求,而且也兼容了老用户。

public interface Resizable { int getWidth(); int getHeight(); void setWidth(int width); void setHeight(int height); void setAbsoluteSize(int width, int height); // 新增方法setRelativeSize,即:采用默认方法 default void setRelativeSize(int wFactor, int hFactor){ setAbsoluteSize(getWidth() / wFactor, getHeight() / hFactor); } } 

如果用户对方法setRelativeSize的功能有新的想法,自己完全也可以重写该方法。

完美,至此升级完成!

三、默认方法的妙用

默认方法的引入就是为了以兼容的方式解决像 Java API这样的类库的演进问题的,如下图所示:

简而言之,升级接口中的方法是诸多问题的罪恶之源;一旦接口发生变化,实现这些接口的类往往也需要更新,提供新添方法的实现才能适配接口的变化。

现在你已经了解了默认方法是怎样以兼容的方式来升级接口。除了上面的使用场景,还有其他场景也能利用这个新特性吗?当然有,你可以创建自己的接口,并为其提供默认方法。接下来,就介绍使用默认方法的两种场景:

  • 可选方法

  • 多继承

1. 可选方法

你很可能也碰到过这种情况,类实现了接口,不过却刻意地将一些方法的实现留白。我们以Iterator接口为例来说。Iterator接口定义了hasNext、next,还定义了remove方法。

Java 8之前,由于用户通常不会使用该方法,remove方法常被忽略。因此,实现Interator接口的类通常会为remove方法放置一个空的实现,这些都是些毫无用处的模板代码。

采用默认方法之后,你可以为这种类型的方法提供一个默认的实现,这样实体类就无需在自己的实现中显式地提供一个空方法。比如,在Java 8中,Iterator接口就为remove方法提供了一个默认实现,如下所示:

interface Iterator<t> { boolean hasNext(); T next(); default void remove() { throw new UnsupportedOperationException(); } } 

通过这种方式,你可以减少无效的模板代码。实现Iterator接口的每一个类都不需要再声明一个空的remove方法了,因为它现在已经有一个默认的实现。

2. 多继承

默认方法让之前无法想象的事儿以一种优雅的方式得以实现,即多继承。这是一种让类从多个来源重用代码的能力,如图下图:

看到这里,不要误认为Java是支持多继承的哦。切记:“Java的类只能继承单一的类,但是一个类可以实现多接口。”

比如,我们设计一款游戏,需要定义多个具有不同特质的性质。有的形状需要调整大小,但是不需要有旋转的功能;有的需要能旋转和移动,但是不需要调整大小。我们可以如何设计呢?这里就可以用到默认方法了。

定义一个可旋转接口,并提供旋转的默认方法:

public interface Rotatable { void setRotationAngle(int angleInDegrees); int getRotationAngle(); // 旋转方法 default void rotateBy(int angleInDegrees){ setRotationAngle((getRotationAngle () + angle) % 360); } } 

定义一个可移动接口,并提供移动的默认方法:

public interface Moveable { int getX(); int getY(); void setX(int x); void setY(int y); // 移动方法 default void moveHorizontally(int distance){ setX(getX() + distance); } default void moveVertically(int distance){ setY(getY() + distance); } } 

定义一个可改变大小接口,并提供改变大小的默认方法:

public interface Resizable { int getWidth(); int getHeight(); void setWidth(int width); void setHeight(int height); void setAbsoluteSize(int width, int height); default void setRelativeSize(int wFactor, int hFactor){ setAbsoluteSize(getWidth() / wFactor, getHeight() / hFactor); } } 

现在,可以为游戏创建不同的实体类,比如Monster可以移动、 旋转和缩放。

public class Monster implements Rotatable, Moveable, Resizable { //... 只需要给出所有抽象方法的实现,不需要重复实现默认方法 } 

Monster继承了rotateBy、moveHorizontally、moveVertically和setRelativeSize的实现。我们也可以直接调用不同的方法:

Monster m = new Monster(); //调用由Rotatable中继承而来的rotateBy m.rotateBy(180); //调用由Moveable中继承而来的moveVertically m.moveVertically(10); 

假设你现在需要声明另一个类,它要能移动和旋转,但是不能缩放,比如说Sun。这时也无需复制粘贴代码,你可以像下面这样复用Moveable和Rotatable接口的默认实现。

public class Sun implements Moveable, Rotatable { … } 

四、总结

通过本篇文章,认识了Java8新引入的默认方法,也通过实例看到了这种默认方法带来的灵活性,更能够轻松升级接口中的方法,所以此后若在项目中,需要对接口进行改动,也可以想想是否可以使用默认方法。

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