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# 介面(Interface)
## 說明
介面可以視為只包含抽象成員的一種特殊類別，它只定義成員的介面規格，成員內容則由實作介面的衍生類別根據自身需求提供專屬的實作。**介面最大的好處在於將方法成員的規格與實作分開，解決了類別繼承所造成的問題。**

繼承機制儘管威力強大，卻相對的衍生出其他的問題，整個繼承關係裏，衍生類別同時被允許存取基礎類別`public`以及`protected`層級的相關成員，當繼承架構日益複雜，基礎類別的修改，往往對大量的衍生類別形成不同程度的影響，造成大型系統日後演進的因難，同時降低系統擴充的彈性。

介面將成員規格與實作分開，將類別公用介面從實作中抽離出來，成為獨立不含方法實作的純抽象類別，因此當你定義一個繼承介面的衍生類別，只需遵守方法的宣告語法，再自行定義專屬的方法實作，如此一來即可避免基礎類別與衍生類別之間因為繼承所帶來的問題，另外一方面，由於繼承介面類別可以完全自由實作介面定義的方法內容，在某種程度上亦達到了多型的目的。

* **介面為只有宣告成員，而沒有實作的類別**
* **介面只能定義屬性、方法、事件、索引，且不包含實作(Implementation)這些成員的程式碼**
* **介面可以有 0 個或多個成員**
* **介面的成員只能是屬性、方法、事件、索引**

interface 介面
{
    int 屬性 { get; }  //屬性
    public void 方法();//方法
    event MyEvent 事件;//事件
    int this[int index] {get; set;}//索引
}

* **一個類別只能繼承一個父類別，但可以實作(繼承)多個介面**

class 類別 : 介面1, 介面2, 介面3
{
    xxxxx
}

* **介面可以繼承多個介面**
* **介面不可以被實體化 ⇒ 即不可以 new 介面**
* **若類別繼承介面，則要實作介面的所有成員**

## 宣告介面
由於介面本身需由外部類別實作其所有方法，因此所有介面方法一律均為 **public** 層級，**不需使用存取修飾詞**，當你使用存取修飾詞於方法宣告時，將會產生修飾詞無效的編譯錯誤。

interface 介面名稱
{ 
    // interface 規格定義 …
}

## 實作介面
**實作介面的類別必須實作其所有方法成員，也就是必須表現介面所有的行為，即使沒有實作其內容，還是必須在實作類別裏，定義介面的方法。**


上圖左邊是一個包含兩個方法成員定義的介面 A，由於這是一個介面，因此其中的方法成員只定義而沒有任何實作內容，右邊則是實作此介面的兩個類別： B 與 C 。

類別 B 在功能面上，只需提供介面 A 方法成員`aMethod`的實作，但是由於其實作了介面，因此必須同時定義`bMethod`，即便只是定義此方法無任何實作內容，類別 C 亦同時實作了介面 A 與其所有成員。

## 實作要點
1. **分開方法的定義與實作**：介面抽離方法的定義與實作，你可以將其視為一種完全只有抽象方法的純抽象類別。
2. **避免繼承架構的相依性**：介面最大的好處在於避免繼承架構關系裏，基礎類別與衍生類別之間緊密的相依性，提供最大的設計彈性。
3. **公開所有成員**：所有的介面方法成員均只包含方法名稱，且一律為 public 存取層級。
4. **實作所有介面成員**：繼承介面的衍生類別必須實作所有的介面成員，而且成員的名稱、參數、傳回值型別都必須完全符合，你可以實作一個不包含任何內容的方法，避免編譯錯誤，但是無論如何，衍生類別一定要完成所有的介面方法實作。

## 範例
1. 建立介面型別`IMeasure`，`Length`、`Area`以及`Volume`是三個介面方法規格，後續實作此介面的類別必須依據這裏的定義，完成三個方法的內容實作。

interface IMeasure
{
   void Length(double len);
   void Area(double len);
   void Volume(double len);
}

2. 類別`Square`實作`IMeasure`介面，此類別實作三個介面定義的方法成員`Length`、`Area`以及`Volume`

class Square : IMeasure
{
    public void Length(double len)
    {
       double squareLength = 4 * len;       
       Console.WriteLine($"邊長為 {len} 的正方形周長 = {squareLength}");
    }
    
    public void Area(double len)
    {
        double area = Math.Pow(len, 2);        
        Console.WriteLine($"邊長為 {len} 的正方形面積 = {area}");
    }
    
    public void Volume(double len)
    {
        double volume = Math.Pow(len, 3);        
        Console.WriteLine($"邊長為 {len} 的立方體體積 = {volume}");
    }
}

3. 建立`Square`物件實體`square`，然後引用實作介面的方法成員

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Square square = new Square();
        IMeasure myIMeasure = square ;
        
        myIMeasure.Length(5);
        myIMeasure.Area(5);
        myIMeasure.Volume(5);
        
        Console.ReadLine();
    }
}

4. 執行結果

邊長為 5 的正方形周長 = 20
邊長為 5 的正方形面積 = 25
邊長為 5 的立方體體積 = 125

## 多型(Polymorphism)
1. 建立介面型別`IMeasure`，定義`Length`方法

interface IMeasure
{
    void Length(double len);
}

2. 類別`Square`實作`IMeasure`介面，實作介面定義的方法成員`Length`

class Square : IMeasure
{
    public void Length(double len)
    {
        double squareLength = 4 * len;        
        Console.WriteLine($"邊長為 {len} 的正方形周長 = {squareLength}");
    }
}

3. 類別`Circle`實作`IMeasure`介面，實作介面定義的方法成員`Length`

class Circle : IMeasure
{
    public void Length(double r)
    {
        double circleLength = 2 * Math.PI * r;        
        Console.WriteLine($"邊長為 {r} 的圓周長= {circleLength}");
    }
}

4. 方法`LengthMeasure`接受任何`IMeasure`介面的實作類別物件以及要計算的長度值，於方法中透過`measure`引用`Length`方法完成邊長計算，由於所有`IMeasure`介面的實作類別一定實作`Length`方法，因此傳入任何實作物件都可以正常執行。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        IMeasure square = new Square();
        LengthMeasure(square, 10);
        
        Circle circle = new Circle();
        LengthMeasure(circle, 10);
        
        Console.ReadKey();
    }
    
    static void LengthMeasure(IMeasure measure, double len)
    {
        measure.Length(len);
    }
}

> 參考資料
* [介面](http://www.kangting.tw/2018/11/blog-post_27.html)
* [介面多型設計](http://www.kangting.tw/2018/11/blog-post_30.html)
* [小山的 C# 教學-Interface](https://www.youtube.com/watch?v=ODrhZ1v63-s&list=WL&index=7)