Java? 教程（默認(rèn)方法）

zhisheng 發(fā)布于2019-08-16 14:15 / 3439人閱讀

默認(rèn)方法

接口部分描述了一個涉及計算機控制汽車制造商的例子，他們發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，描述了可以調(diào)用哪些方法來操作他們的汽車，如果那些計算機控制的汽車制造商為他們的汽車添加新的功能，如飛行，該怎么辦？這些制造商需要指定新的方法，以使其他公司（如電子制導(dǎo)儀器制造商）能夠使其軟件適應(yīng)飛行汽車，這些汽車制造商將在哪里聲明這些與飛行有關(guān)的新方法？如果他們將它們添加到原始接口，那么實現(xiàn)了這些接口的程序員將不得不重寫他們的實現(xiàn)，如果他們將它們作為靜態(tài)方法添加，那么程序員會將它們視為實用方法，而不是必要的核心方法。

默認(rèn)方法使你能夠向庫的接口添加新功能，并確保與為這些接口的舊版本編寫的代碼的二進(jìn)制兼容性。

考慮以下接口TimeClient：

import java.time.*; 
 
public interface TimeClient {
    void setTime(int hour, int minute, int second);
    void setDate(int day, int month, int year);
    void setDateAndTime(int day, int month, int year,
                               int hour, int minute, int second);
    LocalDateTime getLocalDateTime();
}

以下類SimpleTimeClient實現(xiàn)了TimeClient：

package defaultmethods;

import java.time.*;
import java.lang.*;
import java.util.*;

public class SimpleTimeClient implements TimeClient {
    
    private LocalDateTime dateAndTime;
    
    public SimpleTimeClient() {
        dateAndTime = LocalDateTime.now();
    }
    
    public void setTime(int hour, int minute, int second) {
        LocalDate currentDate = LocalDate.from(dateAndTime);
        LocalTime timeToSet = LocalTime.of(hour, minute, second);
        dateAndTime = LocalDateTime.of(currentDate, timeToSet);
    }
    
    public void setDate(int day, int month, int year) {
        LocalDate dateToSet = LocalDate.of(day, month, year);
        LocalTime currentTime = LocalTime.from(dateAndTime);
        dateAndTime = LocalDateTime.of(dateToSet, currentTime);
    }
    
    public void setDateAndTime(int day, int month, int year,
                               int hour, int minute, int second) {
        LocalDate dateToSet = LocalDate.of(day, month, year);
        LocalTime timeToSet = LocalTime.of(hour, minute, second); 
        dateAndTime = LocalDateTime.of(dateToSet, timeToSet);
    }
    
    public LocalDateTime getLocalDateTime() {
        return dateAndTime;
    }
    
    public String toString() {
        return dateAndTime.toString();
    }
    
    public static void main(String... args) {
        TimeClient myTimeClient = new SimpleTimeClient();
        System.out.println(myTimeClient.toString());
    }
}

假設(shè)你要向TimeClient接口添加新功能，例如通過ZonedDateTime對象指定時區(qū)的能力（除了它存儲時區(qū)信息之外，它類似于LocalDateTime對象）：

public interface TimeClient {
    void setTime(int hour, int minute, int second);
    void setDate(int day, int month, int year);
    void setDateAndTime(int day, int month, int year,
        int hour, int minute, int second);
    LocalDateTime getLocalDateTime();                           
    ZonedDateTime getZonedDateTime(String zoneString);
}

在對TimeClient接口進(jìn)行此修改之后，你還必須修改類SimpleTimeClient并實現(xiàn)方法getZonedDateTime，但是，你可以改為定義默認(rèn)實現(xiàn)，而不是將getZonedDateTime保留為抽象（如上例所示），請記住，抽象方法是在沒有實現(xiàn)的情況下聲明的方法。

package defaultmethods;
 
import java.time.*;

public interface TimeClient {
    void setTime(int hour, int minute, int second);
    void setDate(int day, int month, int year);
    void setDateAndTime(int day, int month, int year,
                               int hour, int minute, int second);
    LocalDateTime getLocalDateTime();
    
    static ZoneId getZoneId (String zoneString) {
        try {
            return ZoneId.of(zoneString);
        } catch (DateTimeException e) {
            System.err.println("Invalid time zone: " + zoneString +
                "; using default time zone instead.");
            return ZoneId.systemDefault();
        }
    }
        
    default ZonedDateTime getZonedDateTime(String zoneString) {
        return ZonedDateTime.of(getLocalDateTime(), getZoneId(zoneString));
    }
}

你可以指定接口中的方法定義是一個默認(rèn)方法，在方法簽名的開頭使用default關(guān)鍵字，接口中的所有方法聲明（包括默認(rèn)方法）都是隱式public，因此你可以省略public修飾符。

使用此接口，你不必修改類SimpleTimeClient，并且此類（以及實現(xiàn)TimeClient接口的任何類）將已定義方法getZonedDateTime，以下示例TestSimpleTimeClient從SimpleTimeClient的實例調(diào)用方法getZonedDateTime：

package defaultmethods;
 
import java.time.*;
import java.lang.*;
import java.util.*;

public class TestSimpleTimeClient {
    public static void main(String... args) {
        TimeClient myTimeClient = new SimpleTimeClient();
        System.out.println("Current time: " + myTimeClient.toString());
        System.out.println("Time in California: " +
            myTimeClient.getZonedDateTime("Blah blah").toString());
    }
}

擴展包含默認(rèn)方法的接口

擴展包含默認(rèn)方法的接口時，可以執(zhí)行以下操作：

完全不要提到默認(rèn)方法，它允許擴展接口繼承默認(rèn)方法。

重新聲明默認(rèn)方法，使其成為抽象方法。

重新定義覆蓋它的默認(rèn)方法。

假設(shè)你按如下方式擴展TimeClient接口：

public interface AnotherTimeClient extends TimeClient { }

任何實現(xiàn)接口AnotherTimeClient的類都將具有默認(rèn)方法TimeClient.getZonedDateTime指定的實現(xiàn)。

假設(shè)你按如下方式擴展TimeClient接口：

public interface AbstractZoneTimeClient extends TimeClient {
    public ZonedDateTime getZonedDateTime(String zoneString);
}

任何實現(xiàn)AbstractZoneTimeClient接口的類都必須實現(xiàn)getZonedDateTime方法，此方法是一個抽象方法，就像接口中的所有其他非默認(rèn)（和非靜態(tài)）方法一樣。

假設(shè)你按如下方式擴展TimeClient接口：

public interface HandleInvalidTimeZoneClient extends TimeClient {
    default public ZonedDateTime getZonedDateTime(String zoneString) {
        try {
            return ZonedDateTime.of(getLocalDateTime(),ZoneId.of(zoneString)); 
        } catch (DateTimeException e) {
            System.err.println("Invalid zone ID: " + zoneString +
                "; using the default time zone instead.");
            return ZonedDateTime.of(getLocalDateTime(),ZoneId.systemDefault());
        }
    }
}

任何實現(xiàn)HandleInvalidTimeZoneClient接口的類都將使用此接口指定的getZonedDateTime實現(xiàn)，而不是接口TimeClient指定的實現(xiàn)。

靜態(tài)方法

除了默認(rèn)方法，你還可以在接口中定義靜態(tài)方法（靜態(tài)方法是一種與定義它的類相關(guān)聯(lián)的方法，而不是與任何對象相關(guān)聯(lián)的方法，該類的每個實例都共享其靜態(tài)方法）。這使你可以更輕松地在庫中組織輔助方法，你可以在同一個接口中保留特定于接口的靜態(tài)方法，而不是在多帶帶的類中。以下示例定義一個靜態(tài)方法，該方法檢索與時區(qū)標(biāo)識符對應(yīng)的ZoneId對象，如果沒有與給定標(biāo)識符對應(yīng)的ZoneId對象，它將使用系統(tǒng)默認(rèn)時區(qū)（因此，你可以簡化方法getZonedDateTime）。

public interface TimeClient {
    // ...
    static public ZoneId getZoneId (String zoneString) {
        try {
            return ZoneId.of(zoneString);
        } catch (DateTimeException e) {
            System.err.println("Invalid time zone: " + zoneString +
                "; using default time zone instead.");
            return ZoneId.systemDefault();
        }
    }

    default public ZonedDateTime getZonedDateTime(String zoneString) {
        return ZonedDateTime.of(getLocalDateTime(), getZoneId(zoneString));
    }    
}

與類中的靜態(tài)方法一樣，你可以在方法簽名的開頭使用static關(guān)鍵字指定接口中的方法定義是靜態(tài)方法，接口中的所有方法聲明（包括靜態(tài)方法）都是隱式public，因此你可以省略public修飾符。

將默認(rèn)方法集成到現(xiàn)有庫中

默認(rèn)方法使你能夠向現(xiàn)有接口添加新功能，并確保與為這些接口的舊版本編寫的代碼的二進(jìn)制兼容性，特別是，默認(rèn)方法使你能夠?qū)⒔邮躭ambda表達(dá)式的方法添加為現(xiàn)有接口的參數(shù)，本節(jié)演示如何使用默認(rèn)和靜態(tài)方法增強Comparator接口。

考慮Card和Deck類，此示例將Card和Deck類重寫為接口，Card接口包含兩個枚舉類型（Suit和Rank）和兩個抽象方法（getSuit和getRank）：

package defaultmethods;

public interface Card extends Comparable {
    
    public enum Suit { 
        DIAMONDS (1, "Diamonds"), 
        CLUBS    (2, "Clubs"   ), 
        HEARTS   (3, "Hearts"  ), 
        SPADES   (4, "Spades"  );
        
        private final int value;
        private final String text;
        Suit(int value, String text) {
            this.value = value;
            this.text = text;
        }
        public int value() {return value;}
        public String text() {return text;}
    }
    
    public enum Rank { 
        DEUCE  (2 , "Two"  ),
        THREE  (3 , "Three"), 
        FOUR   (4 , "Four" ), 
        FIVE   (5 , "Five" ), 
        SIX    (6 , "Six"  ), 
        SEVEN  (7 , "Seven"),
        EIGHT  (8 , "Eight"), 
        NINE   (9 , "Nine" ), 
        TEN    (10, "Ten"  ), 
        JACK   (11, "Jack" ),
        QUEEN  (12, "Queen"), 
        KING   (13, "King" ),
        ACE    (14, "Ace"  );
        private final int value;
        private final String text;
        Rank(int value, String text) {
            this.value = value;
            this.text = text;
        }
        public int value() {return value;}
        public String text() {return text;}
    }
    
    public Card.Suit getSuit();
    public Card.Rank getRank();
}

Deck接口包含操作deck中卡片的各種方法：

package defaultmethods; 
 
import java.util.*;
import java.util.stream.*;
import java.lang.*;
 
public interface Deck {
    
    List getCards();
    Deck deckFactory();
    int size();
    void addCard(Card card);
    void addCards(List cards);
    void addDeck(Deck deck);
    void shuffle();
    void sort();
    void sort(Comparator c);
    String deckToString();

    Map deal(int players, int numberOfCards)
        throws IllegalArgumentException;

}

PlayingCard類實現(xiàn)了接口Card，而StandardDeck類實現(xiàn)了接口Deck。

StandardDeck類實現(xiàn)了抽象方法Deck.sort，如下所示：

public class StandardDeck implements Deck {
    
    private List entireDeck;
    
    // ...
    
    public void sort() {
        Collections.sort(entireDeck);
    }
    
    // ...
}

方法Collections.sort對List的實例進(jìn)行排序，其元素類型實現(xiàn)了Comparable接口，成員entireDeck是List的一個實例，其元素的類型為Card，它擴展了Comparable，PlayingCard類實現(xiàn)Comparable.compareTo方法，如下所示：

public int hashCode() {
    return ((suit.value()-1)*13)+rank.value();
}

public int compareTo(Card o) {
    return this.hashCode() - o.hashCode();
}

方法compareTo導(dǎo)致方法StandardDeck.sort()首先按花色對一副牌進(jìn)行排序，然后按等級排序。

如果你想先按等級排序，然后按花色排序怎么辦？你需要實現(xiàn)Comparator接口以指定新的排序條件，并使用方法sort(List list, Comparator c)（包含Comparator參數(shù)的sort方法的版本），你可以在StandardDeck類中定義以下方法：

public void sort(Comparator c) {
    Collections.sort(entireDeck, c);
}

使用此方法，你可以指定方法Collections.sort如何對Card類的實例進(jìn)行排序，一種方法是實現(xiàn)Comparator接口，以指定你希望卡片的排序方式，示例SortByRankThenSuit執(zhí)行此操作：

package defaultmethods;

import java.util.*;
import java.util.stream.*;
import java.lang.*;

public class SortByRankThenSuit implements Comparator {
    public int compare(Card firstCard, Card secondCard) {
        int compVal =
            firstCard.getRank().value() - secondCard.getRank().value();
        if (compVal != 0)
            return compVal;
        else
            return firstCard.getSuit().value() - secondCard.getSuit().value(); 
    }
}

以下調(diào)用首先按等級對撲克牌組進(jìn)行排序，然后按照花色進(jìn)行排序：

StandardDeck myDeck = new StandardDeck();
myDeck.shuffle();
myDeck.sort(new SortByRankThenSuit());

但是，這種方法過于冗長，如果你可以指定你想要排序的東西，而不是你想要排序的方式會更好，假設(shè)你是編寫Comparator接口的開發(fā)人員，你可以向Comparator接口添加哪些默認(rèn)或靜態(tài)方法，以使其他開發(fā)人員能夠更輕松地指定排序條件？

首先，假設(shè)你想要按等級對撲克牌進(jìn)行排序，而不考慮花色，你可以按如下方式調(diào)用StandardDeck.sort方法：

StandardDeck myDeck = new StandardDeck();
myDeck.shuffle();
myDeck.sort(
    (firstCard, secondCard) ->
        firstCard.getRank().value() - secondCard.getRank().value()
);

因為接口Comparator是一個功能性接口，所以可以使用lambda表達(dá)式作為sort方法的參數(shù)，在此示例中，lambda表達(dá)式比較兩個整數(shù)值。

如果他們可以通過僅調(diào)用Card.getRank方法創(chuàng)建Comparator實例，那么對于你的開發(fā)人員來說會更簡單，特別是，如果你的開發(fā)人員可以創(chuàng)建一個Comparator實例來比較任何可以從getValue或hashCode等方法返回數(shù)值的對象，那將會很有幫助。使用此靜態(tài)方法comparing增強了Comparator接口：

myDeck.sort(Comparator.comparing((card) -> card.getRank()));

在此示例中，你可以使用方法引用：

myDeck.sort(Comparator.comparing(Card::getRank));

此調(diào)用更好地演示了要排序的內(nèi)容而不是如何進(jìn)行排序。

Comparator接口已經(jīng)通過靜態(tài)方法comparing的其他版本得到了增強，例如comparingDouble和comparingLong，它們使你能夠創(chuàng)建比較其他數(shù)據(jù)類型的Comparator實例。

假設(shè)你的開發(fā)人員想要創(chuàng)建一個可以用多個標(biāo)準(zhǔn)比較對象的Comparator實例，例如，你如何先按等級排序撲克牌，然后按花色排序？和以前一樣，你可以使用lambda表達(dá)式來指定這些排序條件：

StandardDeck myDeck = new StandardDeck();
myDeck.shuffle();
myDeck.sort(
    (firstCard, secondCard) -> {
        int compare =
            firstCard.getRank().value() - secondCard.getRank().value();
        if (compare != 0)
            return compare;
        else
            return firstCard.getSuit().value() - secondCard.getSuit().value();
    }      
);

如果可以從一系列Comparator實例構(gòu)建Comparator實例，那么對于你的開發(fā)人員來說會更簡單，Comparator接口已通過默認(rèn)方法thenComparing增強了此功能：

myDeck.sort(
    Comparator
        .comparing(Card::getRank)
        .thenComparing(Comparator.comparing(Card::getSuit)));

Comparator接口已使用其他版本的默認(rèn)方法thenComparing進(jìn)行了增強（例如thenComparingDouble和thenComparingLong），使你可以構(gòu)建比較其他數(shù)據(jù)類型的Comparator實例。

假設(shè)你的開發(fā)人員想要創(chuàng)建一個Comparator實例，使其能夠以相反的順序?qū)ο蠹线M(jìn)行排序，例如，你如何按照等級的降序排序撲克牌組，從Ace到2（而不是從2到Ace）？和以前一樣，你可以指定另一個lambda表達(dá)式，但是，如果你的開發(fā)人員可以通過調(diào)用方法來反轉(zhuǎn)現(xiàn)有的Comparator，那么它會更簡單，使用此功能增強了Comparator接口，默認(rèn)方法reversed：

myDeck.sort(
    Comparator.comparing(Card::getRank)
        .reversed()
        .thenComparing(Comparator.comparing(Card::getSuit)));

這個例子演示了Comparator接口是如何通過默認(rèn)方法、靜態(tài)方法、lambda表達(dá)式和方法引用來增強的，從而創(chuàng)建更具表現(xiàn)力的庫方法，程序員可以通過查看調(diào)用這些方法的方式來快速推斷這些方法的功能，使用這些構(gòu)造來增強庫中的接口。

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