Czym są interfejsy w Javie?
Interfejs w Javie to kontrakt, który mówi, co klasa może zrobić, ale nie informuje, jak ma to wykonać. Interfejsy Java definiujemy zawsze w osobnych plikach, których nazwa odpowiada nazwie interfejsu. Dzięki temu interfejs można implementować wielokrotnie, a klasom nie musimy nadawać za każdym razem tych samych metod. Pojęcie interfejsu jest kluczowe, by zrozumieć schemat działania Javy. To jedno z najważniejszych narzędzi, które daje ogromne możliwości i warto jest zrozumieć je na samym początku nauki.
Kolejnym ważnym pojęciem są, jeśli chodzi o język Java, interfejsy funkcyjne. Mają one tylko jedną metodę abstrakcyjną. Jest to metoda, co do której jeszcze nie potrafimy stwierdzić, jaka będzie jej implementacja (lub nie chcemy zbyt szybko tego robić), ale spodziewamy się, że powinna wystąpić w zestawie metod każdej klasy w tym interfejsie. Przykładem może być interfejs funkcyjny Comparator, który umożliwia sortowanie kolekcji – wiemy, że np. pracowników będziemy chcieli w przyszłości sortować, ale jeszcze nie będziemy tego definiować. Dzięki temu w późniejszym czasie możemy wybrać czy sortujemy po imieniu, po nazwisku czy po wysokości wypłat.
Prosty przykład interfejsu
Spójrzmy na przykładowy interfejs pojazd. W pliku będzie on posiadał metody – np. ruch i stop. Podczas identyfikowania klas w Javie, zaimplementujemy gotowy interfejs. Wyobraźmy sobie klasy motocykl i auto, do których zaimplementujemy interfejs pojazd. Dzięki temu mamy pewność, że motocykl i auto mogą poruszać się dzięki metodzie ruch i zatrzymać się dzięki metodzie stop.
Są to ogólne metody, które są prawidłowe dla każdego pojazdu. Oczywiście oprócz tych metod, każda klasa może mieć indywidualne metody, np. motocykl może mieć metody jazda na jednym kole oraz pochylenie motocykla, a auto może mieć metody parkowanie tyłem lub drift na śniegu. Do interfejsu pojazd możemy dodać dowolną ilość klas i zawsze będą one spełniały warunki, które są określone w metodach interfejsu. Dzięki temu zaoszczędzimy mnóstwo czasu, ponieważ nie musimy do każdego pojazdu z osobna zapisywać tych samych metod.
Dlaczego interfejsy w Javie są potrzebne?
Interfejsów w Javie używamy przede wszystkim do hermetyzacji obiektów, które są tworzone w oparciu o klasy zaimplementowane do wspólnego interfejsu. Pozwala to uniknąć błędów w programie i dużej ilości pracy (wystarczy, że programista przygotuje jeden interfejs Java ze zbiorem dokładnych metod i nie będzie musiał ich implementować każdej klasie z osobna). Hermetyzacja również ograniczy obiektowi dostęp do danych i metod innych klas, co chroni przed błędami.
Na przykład w programie obsługującym lotnisko, które ma w swojej flocie zarówno pojazdy – samochody techniczne oraz samoloty, pracownik nie pomyli się, bo nie może samochodowi technicznemu (pojazd) dać zadania lot, które jest zarezerwowane dla samolotu.
Dlaczego więc potrzebujemy interfejsów w Javie? Gdyż to dzięki nim powstaje mniejsza ilość kodu, a to spore ułatwienie dla programisty i wygodna możliwość implementacji w każdej chwili nowego obiektu do istniejącego interfejsu bez niepotrzebnego definiowania po raz kolejny tych samych metod.
Ile interfejsów możemy dodać do jednej klasy?
W programie napisanym w języku Java ilość klas i interfejsów jest nieograniczona. A co, jeśli chcemy zaimplementować do jednej klasy wiele interfejsów? To oczywiście możliwe, jednak klasa musi wtedy implementować każdą metodę każdego interfejsu. Oznacza to, że klasa zaimplementowana do interfejsów pojazd i samolot musi być rzeczywiście obiektem, który potrafi spełnić wszystkie metody obydwu interfejsów – musi jeździć i hamować na drogach oraz musi latać – w teorii coś takiego stworzyć się da.
Co mogą rozszerzać klasy, a co interfejsy – podstawy dziedziczenia
Najważniejszą zasadą rozszerzania klas w języku Java jest to, że klasa może rozszerzać tylko jedną nadklasę. Przykład: klasa to zawodnik (w drużynie piłkarskiej), jeśli chcemy rozszerzyć tę klasę do klasy kapitan – możemy to zrobić komendą extends. Oznacza to, że kapitan dziedziczy wszystkie metody klasy zawodnik, bo jest jej członkiem, jednak jest również kapitanem (pełni dodatkową funkcję, równolegle do bycia zawodnikiem).
Inaczej działa to z interfejsami, które mogą dowolnie rozszerzać inne interfejsy. Na przykład, przygotowując oprogramowanie dla ZOO, musimy odpowiednio przydzielić interfejsy, by zwierzęta były dobrze karmione. Możemy dodać interfejs zwierzę, który rozszerzymy interfejsami ssak i ptak, te rozszerzymy na interfejsy roślinożerne i mięsożerne, a mięsożerne rozszerzymy na drapieżników i padlinożerców. Oznacza to, że padlinożerca dziedziczy metody mięsożernego, ssaka i zwierzęcia. Podobnie roślinożerca również może być ssakiem i zwierzęciem, jednak jego dieta będzie inna, ponieważ interfejsy zwierzę i ssak są rozszerzone innymi interfejsami.
Podsumowanie
Dzięki zastosowaniu interfejsów programy pisane w języku Java mają krótszy kod. W praktyce oznacza to, że interfejsy skracają czas pracy programistów i ułatwiają wiele czynności – wystarczy raz zdefiniować metody w pliku interfejsu, by nie trzeba było tego robić pojedynczo każdej klasie (których może być ogromna ilość) – ułatwia to pracę zawodowcom, ale również edukację. Jeśli dopiero rozpoczynasz naukę Javy, to warto postawić na wersję Java 8, ponieważ to właśnie w ósemce nastąpiły zmiany w interfejsach, które są obecne do dzisiaj.
Interfejsy funkcyjne Java 8 pozwalają na dodawanie definicji metod, we wcześniejszych wersjach można było dodać jedynie samą deklarację abstrakcyjnej metody. Pamiętaj również, że pomimo upływu czasu i obecności wersji Java 19 – to Java 8 jest nadal jedną z popularniejszych wersji.
7 min.
