介面 (資訊科技)
| 「interface」的各地常用譯名 | |
|---|---|
| 中国大陸 | 界面、接口 |
| 臺灣 | 介面 |
| 港澳 | 界面、介面 |
接口（英語：interface），又译介面，是泛指實體把自己提供給外界的一種抽象化物（可以為另一實體），用以由內部操作分離出外部溝通方法，使其能被修改內部而不影響外界其他實體與其互動的方式，就如物件導向程式設計提供的多重抽象化。
介面是兩實體交換資料的媒介，交換資料的實體可以是軟體、電腦硬體、外部设备、人等等[1]。有些介面（例如觸控式螢幕）是雙向的，可以傳送資訊，同時接收資訊，有些介面（例如滑鼠或喇叭）則是單向的，只能傳送或接收資訊[2]。人類與電腦等資訊機器或人類與程式之間的介面稱為使用者介面。電腦等資訊機器硬體元件間的介面叫硬體介面。電腦等資訊機器軟體元件間的介面叫軟體介面。
介面可能也提供某種意義上的在講不同語言的實體之間的翻譯，諸如人類與電腦之間。因為介面是一種間接手段，所以相比起直接溝通，會引致些額外負擔。
硬體介面
[编辑]硬體介面為電腦等的資訊機器的硬體之間通信時的物理連接器形狀、傳送接收信號的方法（協定）等等的規格。主要可分為並列連結的和位元序列連結的。序列連結者相比起並列連結者，多得多使用同一電線作為信號控制線和電源供應線。個人電腦領域，因並列連結向更高傳輸速度的發展遇到瓶項，而在向各介面的序列連結方式遷移（參看匯流排）。
軟體介面
[编辑]軟體介面可能會指不同層次上的各種介面：作業系統和硬體之間會有介面、電腦上運行的应用程序或计算机程序需要有介面來處理字串流、過濾器及管道[3]、在面向对象程序设计中，應用程式中的物件會透過方法來和外面互動，這也是一種介面[4]。而軟體間通訊時傳遞消息（message）的規格、行程間通訊或電腦網路也都有介面的特性。
軟體實務上
[编辑]在程式設計時的一個基本原則是：所有的資源預設都是不允許直接存取的，只允許透過有良好定義的介面來存取[5]。軟體介面提供可以存取電腦系統中資源（例如記憶體、CPU、儲存裝置）的方式。若軟體沒有透過界面存取資源，而是直接存取相關資源，對機能以及穩定性都會造成不良的（而且可能是災難性的）後果[來源請求]
軟體模組中的介面會提供常數、資料類型、子程序的類型、异常处理規格、以及类型特征。有時介面中也會定義公共变量[6]。
軟體模組A的介面會刻意的和模組的實現分開定義。模組的實現會包括要有關介面的模組以及介面的實際程式碼，也包括模組中的私有程序及方法。另一個軟體模組 B，假設是軟體模組A的客户端，需通過公開提供的介面才能存取軟體模組A。這樣安排在實務的好處是：若將軟體模組A的實現方式改成其他方式，但介面不變，軟體模組B仍然可以存取軟體模組A，軟體模組A實現介面的作法不會影響B，這就是关注点分离，只關注介面的規格（也可以參照里氏替换原则）[來源請求]。
物件導向語言中的介面
[编辑]在一些面向对象程序设计語言中（特別是沒有完整多重继承的語言），會用「介面」來定義沒有資料，只有方法的抽象資料型別，以此為方法的簽名（signatures）。任一個具有程式及資料的类 (计算机科学)，只要有「介面」中所有的方法，就是「實現」此一介面[7]。而且，就算在單一繼承語言中，也可以實現多個介面，因此可以同時「符合」多種型態[8]。
介面是資料類型的定義：物件可以改變其型態（例如子程序或方法呼叫中），方式是用其所實現的介面或基底類，而不是直接列出具體的类。因此所有實現這個介面的类都可以使用[來源請求]。例如在最終實現之前，可以用虛設代碼來讓軟體開發得以進行。另外，在测试驱动开发中，可以在測試過程中用mock物件來取代實際的物件，這類的桩實現會在後續開發中，再改為真正實作的程式碼。
一般而言，介面中的方法沒有實際的程式碼，因此無法執行。若要執行，需要由非抽象的類別實現其介面，讓方法有實際的程式碼，才能執行[來源請求]。例如一種稱為Stack的介面需要支援兩種方法：push() and pop()。可以用不同的方式來實現，例如FastStack及GenericStack，第一個可能是快速的，其資料結構是固定長度的，第二個的資料結構其長度可以調整，不過速度較慢。
介面可能會包括許多方法，不過也有可能只有一種方法，甚至完全沒有方法。例如Java語言定義了介面Readable，只有一個read()方法：會因為不同的用途而有許多不同的實現，例如BufferedReader、FileReader、InputStreamReader、PipedReader及StringReader。像是Serializable等標記介面完全沒有方法，是在通用處理時，用反射來提供運行時資訊[9]。
介面上的程式設計
[编辑]介面的使用也可以形成一種稱為「介面上的程式設計」（programming to the interface）的程式設計風格。此作法背後的概念是將程式的邏輯以其物件的介面來呈現，而不是內部實現的細節。介面上的程式設計可以減少和實現相關的相依性，也提高程式的復用性[10]。
控制反转是將上述概念推到極致後的一種設計原則。
使用者介面
[编辑]使用者介面是指人類與機器、裝置、電腦程式或其他複雜工具互動的中介物的聚合。常用於電腦系統和電子裝置文脈。有時也會將機械系統、交通工具或工業設備的使用者介面稱為人機介面（Human-Machine Interface ，縮寫為 HMI）。
參看
[编辑]- 匯流排 (數據)
- 介面卡
- 網路介面
- 通訊協定
- 抽象倒置
- 应用二进制接口（ABI）
- 应用程序接口（API）
- 商業互操作介面
- 硬碟機介面
- 實現 (計算機科學)
- 继承 (计算机科学)
- 模块化编程
- 基于组件的软件工程
- 虚继承
參考資料
[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.
