默認(rèn)方法，真香，開動！接口？我要升級??！

作者：xcbeyond
瘋狂源自夢想，技術(shù)成就輝煌！微信公眾號：《程序猿技術(shù)大咖》號主，專注后端開發(fā)多年，擁有豐富的研發(fā)經(jīng)驗，樂于技術(shù)輸出、分享，現(xiàn)階段從事微服務(wù)架構(gòu)項目的研發(fā)工作，涉及架構(gòu)設(shè)計、技術(shù)選型、業(yè)務(wù)研發(fā)等工作。對于Java、微服務(wù)、數(shù)據(jù)庫、Docker有深入了解，并有大量的調(diào)優(yōu)經(jīng)驗。

一、接口可以升級嗎？
在《Java編程思想·第4版》一書中提到：

interface這個關(guān)鍵字產(chǎn)生一個完全抽象的類，它根本就沒有提供任何具體的實現(xiàn)。它允許創(chuàng)建者確定方法名、參數(shù)列表和返回類型，但是沒有任何方法體。接口只提供了形式，而未提供任何具體實現(xiàn)。

我們在Java入門學(xué)習(xí)時，也知道接口只提供方法的聲明，具體實現(xiàn)必須在對應(yīng)的實現(xiàn)類中實現(xiàn)。實現(xiàn)接口的類必須為接口中定義的每個方法提供一個實現(xiàn)，否則就連編譯都無法通過。

隨著之前定義的接口，被廣泛實現(xiàn)使用，一旦需要升級接口，在接口中新增方法，將不得不通知所有實現(xiàn)類來實現(xiàn)該新增方法。想象一下，你作為一個接口實現(xiàn)者，愿意莫名其妙的來實現(xiàn)一些自己壓根就沒用的方法么？這簡直就會讓人抓狂、瘋掉！難道就沒有解決辦法了么？

且慢，其實你不必抓狂。JDK1.8的出現(xiàn)，解決了這些問題，從中引入了一種新的機制。JDK1.8中的接口支持在聲明方法的同時提供實現(xiàn)，通過兩種方式可以完成這種操作：

JDK1.8允許在接口內(nèi)聲明靜態(tài)方法。
JDK1.8引入了一個新功能，叫默認(rèn)方法，通過默認(rèn)方法可以指定接口方法的默認(rèn)實現(xiàn)。
換句話說，接口中能夠提供方法的具體實現(xiàn)。因此，實現(xiàn)接口的類如果不顯示提供該方法的具體實現(xiàn)，就會自動繼承默認(rèn)的實現(xiàn)。

默認(rèn)方法的出現(xiàn)可以使你輕松、平滑地進(jìn)行接口的優(yōu)化、升級。

實際上，從你使用JDK1.8開始就已經(jīng)使用了多個默認(rèn)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，這個新增的sort方法有方法體，由default修飾符修飾，這就是接口的默認(rèn)方法。

太開心了，在JDK1.8之后，接口居然可以這么輕松升級啦。

二、接口如何升級呢？
假如在一個繪圖庫中，存在一個接口Resizable，它定義了一個簡單的可縮放形狀必須支持的很多方法， 比如：setHeight、setWidth、getHeight、getWidth等。

此外，你還提供了幾個額外的實現(xiàn)，如正方形、長方形。由于你的庫非常流行，被廣為流傳，你的一些用戶使用Resizable接口，創(chuàng)建了他們自己感興趣的實現(xiàn)，比如橢圓。

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);
}

你的一位鐵桿用戶根據(jù)自身的需求實現(xiàn)了Resizable接口，創(chuàng)建了Ellipse類：

public class Ellipse implements Resizable { 
     … 
}

他實現(xiàn)了一個處理各種Resizable形狀（包括Ellipse）的游戲：
 

庫上線使用幾個月之后，你收到很多請求，要求你更新Resizable的實現(xiàn)，讓Square、Rectangle以及其他的形狀都能支持setRelativeSize方法。為了滿足這些新的需求，你不得不來升級你接口。

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);
}

將會導(dǎo)致一系列的問題，不得不要求接口的實現(xiàn)者(庫用戶)強制來添加setAbsoluteSize方法的實現(xiàn)，這肯定是不太現(xiàn)實的升級方法。

這時，我們想到了默認(rèn)方法，便可以解決上面這種問題。不但滿足了新用戶的需求，而且也兼容了老用戶。






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：采用默認(rèn)方法
     default void setRelativeSize(int wFactor, int hFactor){ 
         setAbsoluteSize(getWidth() / wFactor, getHeight() / hFactor); 
    }
}

如果用戶對方法setRelativeSize的功能有新的想法，自己完全也可以重寫該方法。

完美，至此升級完成！

三、默認(rèn)方法的妙用
默認(rèn)方法的引入就是為了以兼容的方式解決像 Java API這樣的類庫的演進(jìn)問題的，如下圖所示：
 

簡而言之，升級接口中的方法是諸多問題的罪惡之源；一旦接口發(fā)生變化，實現(xiàn)這些接口的類往往也需要更新，提供新添方法的實現(xiàn)才能適配接口的變化。

現(xiàn)在你已經(jīng)了解了默認(rèn)方法是怎樣以兼容的方式來升級接口。除了上面的使用場景，還有其他場景也能利用這個新特性嗎？當(dāng)然有，你可以創(chuàng)建自己的接口，并為其提供默認(rèn)方法。接下來，就介紹使用默認(rèn)方法的兩種場景：

可選方法

多繼承

1. 可選方法
你很可能也碰到過這種情況，類實現(xiàn)了接口，不過卻刻意地將一些方法的實現(xiàn)留白。我們以Iterator接口為例來說。Iterator接口定義了hasNext、next，還定義了remove方法。

Java 8之前，由于用戶通常不會使用該方法，remove方法常被忽略。因此，實現(xiàn)Interator接口的類通常會為remove方法放置一個空的實現(xiàn)，這些都是些毫無用處的模板代碼。

采用默認(rèn)方法之后，你可以為這種類型的方法提供一個默認(rèn)的實現(xiàn)，這樣實體類就無需在自己的實現(xiàn)中顯式地提供一個空方法。比如，在Java 8中，Iterator接口就為remove方法提供了一個默認(rèn)實現(xiàn)，如下所示：

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

通過這種方式，你可以減少無效的模板代碼。實現(xiàn)Iterator接口的每一個類都不需要再聲明一個空的remove方法了，因為它現(xiàn)在已經(jīng)有一個默認(rèn)的實現(xiàn)。

2. 多繼承
默認(rèn)方法讓之前無法想象的事兒以一種優(yōu)雅的方式得以實現(xiàn)，即多繼承。這是一種讓類從多個來源重用代碼的能力，如圖下圖：
 

看到這里，不要誤認(rèn)為Java是支持多繼承的哦。切記：“Java的類只能繼承單一的類，但是一個類可以實現(xiàn)多接口?！?/p>

比如，我們設(shè)計一款游戲，需要定義多個具有不同特質(zhì)的性質(zhì)。有的形狀需要調(diào)整大小，但是不需要有旋轉(zhuǎn)的功能；有的需要能旋轉(zhuǎn)和移動，但是不需要調(diào)整大小。我們可以如何設(shè)計呢？這里就可以用到默認(rèn)方法了。

定義一個可旋轉(zhuǎn)接口，并提供旋轉(zhuǎn)的默認(rèn)方法：

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

定義一個可移動接口，并提供移動的默認(rèn)方法：

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

定義一個可改變大小接口，并提供改變大小的默認(rèn)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);     
    }
} 

現(xiàn)在，可以為游戲創(chuàng)建不同的實體類，比如Monster可以移動、 旋轉(zhuǎn)和縮放。

public class Monster implements Rotatable, Moveable, Resizable { 
    //... 只需要給出所有抽象方法的實現(xiàn)，不需要重復(fù)實現(xiàn)默認(rèn)方法
 } 

Monster繼承了rotateBy、moveHorizontally、moveVertically和setRelativeSize的實現(xiàn)。我們也可以直接調(diào)用不同的方法：

Monster m = new Monster(); 
//調(diào)用由Rotatable中繼承而來的rotateBy 
m.rotateBy(180);  
//調(diào)用由Moveable中繼承而來的moveVertically 
m.moveVertically(10); 

假設(shè)你現(xiàn)在需要聲明另一個類，它要能移動和旋轉(zhuǎn)，但是不能縮放，比如說Sun。這時也無需復(fù)制粘貼代碼，你可以像下面這樣復(fù)用Moveable和Rotatable接口的默認(rèn)實現(xiàn)。

public class Sun implements Moveable, Rotatable {
    …  
} 

四、總結(jié)
通過本篇文章，認(rèn)識了Java8新引入的默認(rèn)方法，也通過實例看到了這種默認(rèn)方法帶來的靈活性，更能夠輕松升級接口中的方法，所以此后若在項目中，需要對接口進(jìn)行改動，也可以想想是否可以使用默認(rèn)方法。