Java 是如何利用接口避免函数回调的方法

Z时代
2024-01-10
分类：综合

一、引言

在许多编程语言中，都有函数回调这一概念。C 和 C++ 中有函数指针，因此可以将函数作为参数传给其它函数，以便过后调用。而在 JavaScript 中，更是将函数回调发挥到了极致，各种事件的处理，特别是异步事件，基本都靠函数回调来完成。

在 Java 中，同样可以实现函数回调。虽然没有函数指针，但 Java 可以通过反射机制来获得一个类的方法，将其以 java.lang.reflect.Method 类型参数传递给其它函数，然后通过 Method 对象的 invoke 方法来调用该函数。

尽管如此，这种方式的调用步骤相对繁琐、执行效率低、难以调试。在 Java 中，有比函数回调更加优雅的机制，那就是接口。

二、为什么需要函数回调

函数回调，实际上是延迟实现某些功能的一种方式。

如果我们事先知道程序应该执行哪些操作，那么完全不需要函数回调，直接在编程时实现即可。

但很多时候，在编写代码时，特别是写工具类、功能库或框架时，实现的是相对通用和抽象的功能，而具体场景下的功能则由使用这些类的开发者来实现。

函数回调，可以解决这种事先不知道具体实现的情况。

排序函数的例子

举例来说，当我们要实现一个通用的排序函数时，事先并不知道其他开发者会用该函数来对哪些类型的元素进行排序，也就不知道以何种标准来判断这些元素的偏序（大小）关系。

因此，可以要求其他开发者在使用排序函数时，必须提供一个比较函数 compare，这样我们就可以用 compare 比较待排序元素的大小，而无需事先知道元素是什么类型，也无需知道 compare 的具体实现。

这里 compare 函数对于排序函数来说，就是回调函数。

伪代码表示如下：


//通用的排序函数
void sort(Object[] array, Method compare) {
  //利用 compare 函数比较 array 中元素的大小关系
  //以便对 array 进行排序
}
//由调用者实现具体的比较函数
int compare(Object a, Object b) {
  //比较元素a、b，并返回大小关系
}

异步处理函数的例子

再比如说，当我们编写一个异步处理函数时，事先不知道其他开发者在处理完成时要进行哪些操作，因为这些操作只有在特定场景下使用该函数时才能知道。

于是可以要求开发者在使用该函数时，提供一个回调函数 callback。这样我们在编写异步处理函数时，就可以调用 callback 函数来进行一些收尾的工作，而无需事先知道这些收尾的工作是什么。

伪代码表示如下：


//异步处理函数
void asynProcess(Method callback) {
  //执行异步任务
  callback();
}
//由调用者实现具体的回调函数
void callback() {
  //异步处理完成后要进行的操作
}

三、用接口代替函数回调

上面我们提到，之所以使用函数回调这一方式，是因为事先不知道某些功能的具体实现，因此将具体实现留给其他开发者完成。

有没有觉得这句话仿佛在描述 Java 的接口？接口（interface）是一组方法的抽象定义，具体实现由实现该接口的类来完成。

所以，利用面向对象和接口这两个特性，可以代替函数回调。

我们以上面举的两个例子来说明接口是如何代替函数回调的。

排序函数

用接口实现排序函数，不再要求开发者在使用该排序函数时提供回调函数 compare，而是要求开发者确保待排序元素实现了 Comparable 接口，基于“待排序元素已经实现了 Comparable 接口“这一前提下，我们无需知道待排序元素的类型，就可以实现排序功能。


//通用的排序函数
void sort(Object[] array) {
  //利用 Comparable 接口的 compareTo 方法
  //比较元素的大小，以便对 array 进行排序。
}
//由排序函数定义的接口
public interface Comparable {
  public int compareTo(Object other);
}
//由调用者实现 Comparable 接口
public class Element implements Comparable {
  @Override
  public int compareTo(Object other) {
    //判断当前 Element 与 other 的大小关系
    //并返回两者的关系
  }
}

异步处理函数

使用接口来实现异步处理函数时，不要求开发者提供回调函数 callback，而是要求提供一个实现了指定接口的对象，这很好地体现了 Java 面向对象的思想。相比提供一个函数，一个对象包含的信息更丰富，使用起来更加灵活。但本质上，该异步处理函数还是利用接口来完成收尾工作的。


//异步处理函数
void asynProcess(ActionListener al) {
  //执行异步任务
  al.actionPerformed();
}
//由异步处理函数定义的接口
public interface ActionListener {
  void actionPerformed();
}
//由调用者实现 ActionListener 接口
public class ExtraTask implements ActionListener {
  @Override
  public void actionPerformed() {
    //异步处理函数执行完成时，需要进行的额外工作
  }
}
//调用异步处理函数
public static void main(String[] args) {
  asynProcess(new ExtraTask());
}