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介面 (资讯科技)

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“interface”的各地常用译名
中国大陆界面、接口
台湾介面
港澳界面、介面

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互动的方式，就如物件导向程式设计提供的多重抽象化。

介面是两实体交换资料的媒介，交换资料的实体可以是软体、电脑硬体、外部设备、人等等[1]。有些介面（例如触控式萤幕）是双向的，可以传送资讯，同时接收资讯，有些介面（例如滑鼠或喇叭）则是单向的，只能传送或接收资讯[2]。人类与电脑等资讯机器或人类与程式之间的介面称为使用者介面。电脑等资讯机器硬体元件间的介面叫硬体介面。电脑等资讯机器软体元件间的介面叫软体介面。

介面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。因为介面是一种间接手段，所以相比起直接沟通，会引致些额外负担。

硬体介面

主条目：电子连接器

硬体介面为电脑等的资讯机器的硬体之间通信时的物理连接器形状、传送接收信号的方法（协定）等等的规格。主要可分为并列连结的和位元序列连结的。序列连结者相比起并列连结者，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，因并列连结向更高传输速度的发展遇到瓶项，而在向各介面的序列连结方式迁移（参看汇流排）。

软体介面

参见：应用二进制接口和应用程序接口

软体介面可能会指不同层次上的各种介面：作业系统和硬体之间会有介面、电脑上运行的应用程序或计算机程序需要有介面来处理字串流、过滤器（英语：Filter (software)）及管道[3]、在面向对象程序设计中，应用程式中的物件会透过方法来和外面互动，这也是一种介面[4]。而软体间通讯时传递消息（message）的规格、行程间通讯或电脑网路也都有介面的特性。

软体实务上

主条目：介面 (程式设计)

在程式设计时的一个基本原则是：所有的资源预设都是不允许直接存取的，只允许透过有良好定义的介面来存取[5]。软体介面提供可以存取电脑系统中资源（例如记忆体、CPU、储存装置）的方式。若软体没有透过界面存取资源，而是直接存取相关资源，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]

软体模组中的介面会提供常数（英语：constant (computer science)）、资料类型、子程序的类型、异常处理规格、以及类型特征。有时介面中也会定义公共变量[6]。

软体模组A的介面会刻意的和模组的实现分开定义。模组的实现会包括要有关介面的模组以及介面的实际程式码，也包括模组中的私有程序及方法。另一个软体模组 B，假设是软体模组A的客户端，需通过公开提供的介面才能存取软体模组A。这样安排在实务的好处是：若将软体模组A的实现方式改成其他方式，但介面不变，软体模组B仍然可以存取软体模组A，软体模组A实现介面的作法不会影响B，这就是关注点分离，只关注介面的规格（也可以参照里氏替换原则）[来源请求]。

物件导向语言中的介面

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“介面”来定义没有资料，只有方法的抽象资料型别，以此为方法（英语：Method (computer science)）的签名（signatures）。任一个具有程式及资料的类 (计算机科学)，只要有“介面”中所有的方法，就是“实现”此一介面[7]。而且，就算在单一继承语言中，也可以实现多个介面，因此可以同时“符合”多种型态[8]。

介面是资料类型的定义：物件可以改变其型态（例如子程序或方法呼叫中），方式是用其所实现的介面或基底类，而不是直接列出具体的类。因此所有实现这个介面的类都可以使用[来源请求]。例如在最终实现之前，可以用虚设代码来让软体开发得以进行。另外，在测试驱动开发中，可以在测试过程中用mock物件来取代实际的物件，这类的桩实现会在后续开发中，再改为真正实作的程式码。

一般而言，介面中的方法没有实际的程式码，因此无法执行。若要执行，需要由非抽象的类别实现其介面，让方法有实际的程式码，才能执行[来源请求]。例如一种称为Stack的介面需要支援两种方法：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，其资料结构是固定长度的，第二个的资料结构其长度可以调整，不过速度较慢。

介面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语言定义了介面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等标记介面（英语：Marker interface pattern）完全没有方法，是在通用处理时，用反射来提供运行时资讯[9]。

介面上的程式设计

介面的使用也可以形成一种称为“介面上的程式设计”（programming to the interface）的程式设计风格。此作法背后的概念是将程式的逻辑以其物件的介面来呈现，而不是内部实现的细节。介面上的程式设计可以减少和实现相关的相依性，也提高程式的复用性[10]。

控制反转是将上述概念推到极致后的一种设计原则。

使用者介面

使用者介面是指人类与机器、装置、电脑程式或其他复杂工具互动的中介物的聚合。常用于电脑系统和电子装置文脉。有时也会将机械系统、交通工具或工业设备的使用者介面称为人机介面（Human-Machine Interface ，缩写为 HMI）。

参看

参考资料

  1. ^ 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）. 
  2. ^ IEEE 100 - The Authoritative Dictionary Of IEEE Standards Terms. NYC, NY, USA: IEEE Press: 574–575. 2000. ISBN 9780738126012. 
  3. ^ 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）. 
  4. ^ 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. 
  5. ^ 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. ... 
  6. ^ Patterson, D.A.; Hennessy, J.L. Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface 3rd. Elsevier. : 656. ISBN 9780080502571. 
  7. ^ What Is an Interface. The Java Tutorials. Oracle. [2012-05-01]. （原始内容存档于2012-04-12）. 
  8. ^ Interfaces. The Java Tutorials. Oracle. [2012-05-01]. （原始内容存档于2012-05-26）. 
  9. ^ 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. 
  10. ^ Gamma; Helm; Johnson; Vlissides. Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. Addison Wesley. 1995: 17–18. 
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