为理解接口的功能,让我们看一个更实际的例子。我们曾开发过一个名为Stack的类,该类实现了一个简单的固定大小的堆栈。然而,有很多方法可以实现堆栈。例如,堆栈的大小可以固定也可以不固定。堆栈还可以保存在数组、链表和二进制树中等。
无论堆栈怎样实现,堆栈的接口保持不变。也就是说,push( )和pop( )方法定义了独立实现细节的堆栈的接口。因为堆栈的接口与它的实现是分离的,很容易定义堆栈接口,而不用管每个定义实现细节。让我们看下面的两个例子。
下面定义了一个整数堆栈接口,把它保存在一个IntStack.java文件中。该接口将被两个堆栈实现使用。
// Define an integer stack interface.
interface IntStack {
void push(int item); // store an item
int pop(); // retrieve an item
}
下面的程序创建了一个名为FixedStack的类,该类实现一个固定长度的整数堆栈:
// An implementation of IntStack that uses fixed storage.
class FixedStack implements IntStack {
private int stck[];
private int tos;
// allocate and initialize stack
FixedStack(int size) {
stck = new int[size];
tos = -1;
}
// Push an item onto the stack
public void push(int item) {
if(tos==stck.length-1) // use length member
System.out.println("Stack is full.");
else
stck[++tos] = item;
}
// Pop an item from the stack
public int pop() {
if(tos < 0) {
System.out.println("Stack underflow.");
return 0;
}
else
return stck[tos--];
}
}
class IFTest {
public static void main(String args[]) {
FixedStack mystack1 = new FixedStack(5);
FixedStack mystack2 = new FixedStack(8);
// push some numbers onto the stack
for(int i=0; i<5; i++) mystack1.push(i);
for(int i=0; i<8; i++) mystack2.push(i);
// pop those numbers off the stack
System.out.println("Stack in mystack1:");
for(int i=0; i<5; i++)
System.out.println(mystack1.pop());
System.out.println("Stack in mystack2:");
for(int i=0; i<8; i++)
System.out.println(mystack2.pop());
}
}
下面是IntStack 的另一个实现。通过运用相同的接口定义IntStack 创建了一个动态堆栈。这种实现中,每一个栈都以一个初始长度建造。如果初始化长度被超出,那么堆栈的大小将增加。每一次需要更多的空间,堆栈的大小成倍增长。
// Implement a "growable" stack.
class DynStack implements IntStack {
private int stck[];
private int tos;
// allocate and initialize stack
DynStack(int size) {
stck = new int[size];
tos = -1;
}
// Push an item onto the stack
public void push(int item) {
// if stack is full, allocate a larger stack
if(tos==stck.length-1) {
int temp[] = new int[stck.length * 2]; // double size
for(int i=0; i<stck.length; i++) temp[i] = stck[i];
stck = temp;
stck[++tos] = item;
}
else
stck[++tos] = item;
}
// Pop an item from the stack
public int pop() {
if(tos < 0) {
System.out.println("Stack underflow.");
return 0;
}
else
return stck[tos--];
}
}
class IFTest2 {
public static void main(String args[]) {
DynStack mystack1 = new DynStack(5);
DynStack mystack2 = new DynStack(8);
// these loops cause each stack to grow
for(int i=0; i<12; i++) mystack1.push(i);
for(int i=0; i<20; i++) mystack2.push(i);
System.out.println("Stack in mystack1:");
for(int i=0; i<12; i++)
System.out.println(mystack1.pop());
System.out.println("Stack in mystack2:");
for(int i=0; i<20; i++)
System.out.println(mystack2.pop());
}
}
下面的类运用了FixedStack 和DynStack 实现。它通过一个接口引用完成。意思是说对push( ) 和 pop( )的调用在运行时解决而不是在编译时解决。
/* Create an interface variable and
access stacks through it.
*/
class IFTest3 {
public static void main(String args[]) {
IntStack mystack; // create an interface reference variable
DynStack ds = new DynStack(5);
FixedStack fs = new FixedStack(8);
mystack = ds; // load dynamic stack
// push some numbers onto the stack
for(int i=0; i<12; i++) mystack.push(i);
mystack = fs; // load fixed stack
for(int i=0; i<8; i++) mystack.push(i);
mystack = ds;
System.out.println("Values in dynamic stack:");
for(int i=0; i<12; i++)
System.out.println(mystack.pop());
mystack = fs;
System.out.println("Values in fixed stack:");
for(int i=0; i<8; i++)
System.out.println(mystack.pop());
}
}
该程序中,mystack是IntStack接口的一个引用。因此,当它引用ds时,它使用DynStack实现所定义的push( )和pop( )方法。当它引用fs时,它使用FixedStack定义的push( )和pop( )方法。
已经解释过,这些决定是在运行时做出的。通过接口引用变量获得接口的多重实现是Java完成运行时多态的最有力的方法。