介面 (資訊科技)

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。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。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（英语：Filter (software)）及管道、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。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。 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。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（英语：constant (computer science)）、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。 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]。 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（英语：Method (computer science)）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。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。 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（英语：Marker interface pattern）完全沒有方法，是在通用處理時，用反射來提供運行時資訊。 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。 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）。 匯流排 (數據) 介面卡 網路介面 通訊協定 抽象倒置（英语：Abstraction inversion） 应用二进制接口（ABI） 应用程序接口（API） 商業互操作介面（英语：Business Interoperability Interface） 硬碟機介面（英语：Hard disk drive interface） 實現 (計算機科學)（英语：Implementation (computer science)） 继承 (计算机科学) 模块化编程 基于组件的软件工程 虚继承 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.