接口 (信息技术)
接口(英语:interface),又译介面,是泛指实体把自己提供给外界的一种抽象化物(可以为另一实体),用以由内部操作分离出外部沟通方法,使其能被修改内部而不影响外界其他实体与其交互的方式,就如面向对象编程提供的多重抽象化。
“interface”的各地常用译名 | |
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中国大陆 | 界面、接口 |
台湾 | 介面 |
港澳 | 界面、介面 |
接口是两实体交换资料的介质,交换资料的实体可以是软件、电脑硬件、外部设备、人等等[1]。有些接口(例如触摸屏)是双向的,可以发送信息,同时接收信息,有些接口(例如鼠标或喇叭)则是单向的,只能发送或接收信息[2]。人类与电脑等信息机器或人类与程序之间的接口称为用户界面。电脑等信息机器硬件组件间的接口叫硬件接口。电脑等信息机器软件组件间的接口叫软件接口。
接口可能也提供某种意义上的在讲不同语言的实体之间的翻译,诸如人类与电脑之间。因为接口是一种间接手段,所以相比起直接沟通,会引致些额外负担。
硬件接口
编辑硬件接口为电脑等的信息机器的硬件之间通信时的物理连接器形状、发送接收信号的方法(协议)等等的规格。主要可分为并行链接的和比特序列链接的。序列链接者相比起并行链接者,多得多使用同一电线作为信号控制线和电源供应线。个人电脑领域,因并行链接向更高传输速度的发展遇到瓶项,而在向各接口的序列链接方式迁移(参看总线)。
软件接口
编辑软件接口可能会指不同层次上的各种接口:操作系统和硬件之间会有接口、电脑上运行的应用程序或计算机程序需要有接口来处理字符串流、过滤器及管道[3]、在面向对象程序设计中,应用程序中的对象会透过方法来和外面交互,这也是一种接口[4]。而软件间通信时传递消息(message)的规格、进程间通信或电脑网络也都有接口的特性。
软件实务上
编辑在程序设计时的一个基本原则是:所有的资源默认都是不允许直接访问的,只允许透过有良好定义的接口来访问[5]。软件接口提供可以访问电脑系统中资源(例如存储器、CPU、存储设备)的方式。若软件没有透过界面访问资源,而是直接访问相关资源,对机能以及稳定性都会造成不良的(而且可能是灾难性的)后果[来源请求]
软件模块中的接口会提供常量、数据类型、子程序的类型、异常处理规格、以及类型特征。有时接口中也会定义公共变量[6]。
软件模块A的接口会刻意的和模块的实现分开定义。模块的实现会包括要有关接口的模块以及接口的实际代码,也包括模块中的私有程序及方法。另一个软件模块 B,假设是软件模块A的客户端,需通过公开提供的接口才能访问软件模块A。这样安排在实务的好处是:若将软件模块A的实现方式改成其他方式,但接口不变,软件模块B仍然可以访问软件模块A,软件模块A实现接口的作法不会影响B,这就是关注点分离,只关注接口的规格(也可以引用里氏替换原则)[来源请求]。
面向对象语言中的接口
编辑在一些面向对象程序设计语言中(特别是没有完整多重继承的语言),会用“接口”来定义没有资料,只有方法的抽象资料类型,以此为方法的签名(signatures)。任一个具有程序及资料的类 (计算机科学),只要有“接口”中所有的方法,就是“实现”此一接口[7]。而且,就算在单一继承语言中,也可以实现多个接口,因此可以同时“符合”多种类型[8]。
接口是数据类型的定义:对象可以改变其类型(例如子程序或方法调用中),方式是用其所实现的接口或基底类,而不是直接列出具体的类。因此所有实现这个接口的类都可以使用[来源请求]。例如在最终实现之前,可以用虚设代码来让软件开发得以进行。另外,在测试驱动开发中,可以在测试过程中用mock对象来取代实际的对象,这类的桩实现会在后续开发中,再改为真正实现的代码。
一般而言,接口中的方法没有实际的代码,因此无法执行。若要执行,需要由非抽象的类别实现其接口,让方法有实际的代码,才能执行[来源请求]。例如一种称为Stack
的接口需要支持两种方法:push()
and pop()
。可以用不同的方式来实现,例如FastStack
及GenericStack
,第一个可能是快速的,其数据结构是固定长度的,第二个的数据结构其长度可以调整,不过速度较慢。
接口可能会包括许多方法,不过也有可能只有一种方法,甚至完全没有方法。例如Java语言定义了接口Readable
,只有一个read()
方法:会因为不同的用途而有许多不同的实现,例如BufferedReader
、FileReader
、InputStreamReader
、PipedReader
及StringReader
。像是Serializable
等标记接口完全没有方法,是在通用处理时,用反射来提供运行时信息[9]。
接口上的程序设计
编辑接口的使用也可以形成一种称为“接口上的程序设计”(programming to the interface)的程序设计风格。此作法背后的概念是将程序的逻辑以其对象的接口来呈现,而不是内部实现的细节。接口上的程序设计可以减少和实现相关的相依性,也提高程序的复用性[10]。
控制反转是将上述概念推到极致后的一种设计原则。
用户界面
编辑用户界面是指人类与机器、设备、计算机程序或其他复杂工具交互的中介物的聚合。常用于电脑系统和电子设备文脉。有时也会将机械系统、交通工具或工业设备的用户界面称为人机界面(Human-Machine Interface ,缩写为 HMI)。
参看
编辑参考资料
编辑- ^ Hookway, B. Chapter 1: The Subject of the Interface. Interface. MIT Press. 2014: 1–58 [2020-09-24]. ISBN 9780262525503. (原始内容存档于2020-07-29).
- ^ IEEE 100 - The Authoritative Dictionary Of IEEE Standards Terms. NYC, NY, USA: IEEE Press: 574–575. 2000. ISBN 9780738126012.
- ^ Buyya, R. Mastering Cloud Computing. Tata McGraw-Hill Education. 2013: 2.13 [2020-09-24]. ISBN 9781259029950. (原始内容存档于2020-07-29).
- ^ Poo, D.; Kiong, D.; Ashok, S. Chapter 2: Object, Class, Message and Method. Object-Oriented Programming and Java. Springer-Verlag. 2008: 7–15. ISBN 9781846289637.
- ^ Bill Venners. Leading-Edge Java: Design Principles from Design Patterns: Program to an interface, not an implementation - A Conversation with Erich Gamma, Part III. http://www.artima.com/index.jsp: artima developer. 2005-06-06 [2011-08-03]. (原始内容存档于2011-08-05).
Once you depend on interfaces only, you're decoupled from the implementation. That means the implementation can vary, and that is a healthy dependency relationship. For example, for testing purposes you can replace a heavy database implementation with a lighter-weight mock implementation. Fortunately, with today's refactoring support you no longer have to come up with an interface up front. You can distill an interface from a concrete class once you have the full insights into a problem. The intended interface is just one 'extract interface' refactoring away. ...
- ^ Patterson, D.A.; Hennessy, J.L. Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface 3rd. Elsevier. : 656. ISBN 9780080502571.
- ^ What Is an Interface. The Java Tutorials. Oracle. [2012-05-01]. (原始内容存档于2012-04-12).
- ^ Interfaces. The Java Tutorials. Oracle. [2012-05-01]. (原始内容存档于2012-05-26).
- ^ Performance improvement techniques in Serialization. http://www.precisejava.com/: Precise Java. [2011-08-04]. (原始内容存档于2011-08-24).
We will talk initially about Serializable interface. This is a marker interface and does not have any methods.
- ^ Gamma; Helm; Johnson; Vlissides. Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. Addison Wesley. 1995: 17–18.