JDK1.8新特性(七)：默认方法，真香，开动！接口？我要升级

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。

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



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：

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

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：

<code>
public
 
class
 
Ellipse
 
implements
  
Resizable
 
{
  … 
}/<code>

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：

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



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。

<code>
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);
    }
}/<code>

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：

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

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：

<code>
public
 
interface
 
Rotatable
 {
  
void
 
setRotationAngle
(
int
 angleInDegrees
)
; 
  
int
  
getRotationAngle
(
)
;
   
  
default
 
void
 
rotateBy
(
int
 angleInDegrees
)
{
    setRotationAngle((getRotationAngle () + angle) % 
360
);
  }
}/<code>

定义一个可移动接口，并提供移动的默认方法：

<code> 
public
 
interface
 
Moveable
 {
   
int
 
getX
(
)
;
   
int
 
getY
(
)
;
   
void
  
setX
(
int
 x
)
;
   
void
 
setY
(
int
 y
)
;
    
   
default
 
void
 
moveHorizontally
(
int
 distance
)
{
     setX(getX() + distance);
   }
   
default
 
void
 
moveVertically
(
int
 distance
)
{
     setY(getY() + distance); 
   }
 } /<code>

定义一个可改变大小接口，并提供改变大小的默认方法：

<code>
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);
  }
} /<code>



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。

<code> 
public
 
class
 
Monster
 
implements
 
Rotatable
, 
Moveable
, 
Resizable
 
{
    
 } /<code>

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：

<code>Monster m = 
new
 Monster(); 
 
rotateBy m.rotateBy(
180
); 
 
moveVertically m.moveVertically( 
10
); /<code>

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。

<code>
public
 
class
 
Sun
 
implements
 
Moveable
, 
Rotatable
 
{
  …  
}/<code>



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。