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Java 接口与实现类：为什么接口不能直接创建对象？

news 来源：原创 2025/5/20 7:52:58

1. 接口是什么？

在 Java 中，接口（interface）是一种抽象类型，它定义了一组方法的签名（名称、参数和返回类型），但没有提供方法的具体实现。接口的作用是定义规范，使得不同的类可以通过实现相同的接口来提供统一的行为。

2. 接口不能直接创建对象

由于接口是抽象的，它本身不能直接实例化（即不能直接创建对象）。例如，以下代码是错误的：

ExecutorService executor = new ExecutorService(); // 错误！接口不能直接实例化

3. 通过实现类创建对象

接口需要通过实现它的类来创建对象。例如，ThreadPoolExecutor 是 ExecutorService 接口的一个实现类，因此可以通过 ThreadPoolExecutor 来创建对象：

ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(...);

这里，executor 变量的类型是 ExecutorService，但它实际引用的是 ThreadPoolExecutor 对象。这种方式利用了 Java 的多态性。

4. 多态性的作用

多态性（Polymorphism）是面向对象编程的一个重要特性，它允许使用父类或接口类型的变量来引用子类或实现类的对象。例如：

ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(...);

ExecutorService 是接口类型。
ThreadPoolExecutor 是实现类。
通过多态性，可以使用 ExecutorService 类型的变量来引用 ThreadPoolExecutor 对象。

5. 为什么使用接口类型？

使用接口类型（如 ExecutorService）而不是具体类类型（如 ThreadPoolExecutor）有以下好处：

解耦：代码依赖于接口而不是具体实现，使得代码更具灵活性和可维护性。
可扩展性：如果需要替换线程池的实现（例如使用 ForkJoinPool），只需修改对象的创建方式，而不需要修改其他代码。
统一性：通过接口类型，可以统一管理不同的实现类。

6. 示例代码

使用 `ExecutorService` 接口类型

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ExecutorServiceExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用 ExecutorService 接口类型
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);

        // 提交任务
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Runnable task = new Task(i);
            executor.execute(task);
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

class Task implements Runnable {
    private int taskId;

    public Task(int taskId) {
        this.taskId = taskId;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("任务 " + taskId + " 正在执行，线程: " + Thread.currentThread().getName());
        try {
            Thread.sleep(1000); // 模拟任务执行时间
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("任务 " + taskId + " 完成。");
    }
}

代码解析

Executors.newFixedThreadPool(4)：
- 这是一个工厂方法，返回一个 ExecutorService 类型的对象。
- 实际上，它内部创建了一个 ThreadPoolExecutor 对象，但返回的是 ExecutorService 类型的引用。
ExecutorService executor：
- 变量 executor 的类型是 ExecutorService，但它实际引用的是 ThreadPoolExecutor 对象。
多态性的体现：
- 通过 ExecutorService 类型的变量，可以调用 execute、shutdown 等方法，而无需关心具体的实现类。