Программирование Java. 
Программирование Java

Java, как и любой другой объектно-ориентированный язык программирования, располагает средствами построения классов и объектов. Каждый объект в Java имеет тип; им является класс, к которому принадлежит данный объект. В каждом классе есть члены двух видов: поля и методы. Полями называются переменные, содержащие данные класса и его объектов. В них хранятся результаты вычислений, выполняемых методами данного класса. Методы содержат исполняемый код класса. Методы состоят из операторов; эти операторы, а также способ вызова методов в конечном счете определяют процесс выполнения программы. Так может выглядеть объявление простого класса, представляющего точку на плоскости:

class Point {.

public double x, y;

}.

Класс Point содержит два поля с координатами x и y точки, и в нем нет ни одного метода. Подобное объявление класса определяет, как будут выглядеть объекты, созданные на его основе, и также задает поведение объектов с помощью инструкций. Чертеж приобретает наибольшую ценность после того, как к нему добавляются технические задания и инструкции. Члены класса могут обладать различными правами доступа. Объявление полей x и y класса Point с ключевым словом public означает, что любой метод программы, получивший доступ к Point, сможет прочитать или изменить эти поля. Разрешается ограничить доступ к данным предоставлять его лишь методам самого класса или связанных с ним классов. Объекты создаются посредством выражений, в которых используется ключевое слово new. Созданные на основе определения класса объекты часто называют экземплярами данного класса. В языке Java создаваемые объекты размещаются в области системной памяти, которая называется кучей (heap). Доступ к любому объекту осуществляется по ссылки на объект. Когда ссылка не относится ни к какому объекту, она равна null. Обычно между объектом и ссылкой не делается особых различий. И мы будем различать эти два понятия лишь там, где необходимо, но чаще всего термины «объект» и «ссылка на объект» будут часто употребляться. Возвращаясь к определенному выше классу Point, то мы разработаем графическое приложение, в котором приходится следить за множеством точек. Каждая точка представляется отдельным объектом Point. Вот как может выглядеть создание и инициализация объектов Point:

Point lowerLeft = new Point ();

Point upperRight = new Point ();

Point middlePoint = new Point ();

lowerLeft. x = 0.0;

lowerLeft. y = 0.0;

upperRight. x = 1280.0;

upperRight. y = 1024.0;

middlePoint. x = 640.0;

middlePoint. y = 512.0;

Статические поля. Статические методы обычно предназначаются для выполнения операций, специфичных для данного класса, и работают со статическими полями, а не с конкретными экземплярами класса. Методы класса объявляются с ключевым словом static и называются статическими методами. Метод означает, специфичный для каждого объекта, хотя в отдельных случаях, для большей ясности, может использоваться термин «нестатический метод». Давайте вернемся к примеру с фабрикой, производящей плееры. Следующий серийный номер для нового изделия должен храниться на фабрике, а не в каждом объекте-плеере. Соответственно и метод, который работает с этим номером, должен быть статическим, а не методом, работающим с конкретными объектами плеерами. В реализации метода distance из предыдущего примера использован статический метод Math. sqrt для вычисления квадратного корня. Класс Math содержит множество методов для часто встречающихся математических операций. Эти методы объявлены статическими, так как они работают не с каким-то определенным объектом, но составляют внутри класса группу со сходными функциями. Статический метод не может напрямую обращаться к нестатическим членам. При вызове статического метода не существует ссылки на конкретный объект, для которого вызывается данный метод. Впрочем, передавая ссылку на конкретный объект в качестве параметра статического метода. Тем не менее, в общем случае статические методы выполняют свои функции на уровне всего класса, а нестатические методы работают с конкретными объектами. Статический метод, модифицирующий поля объектов, — примерно-то же самое, что и фабрика из нашего примера, которая пытается изменить серийный номер давно проданного плеера. Чаще всего нужно, чтобы значение поля одного объекта отличалось от значений одноименных полей во всех остальных объектах того же класса. Тем не менее, иногда возникает необходимость совместного использования полями объектами класса. Такие совместные поля также называются переменными класса, то есть переменными, относящимися ко всему классу, в отличие от переменных, относящихся к его отдельным объектам. Давайте представим, что производят плеер Sony. Каждому плееру присваивается серийный номер. В наших терминах это означает, что в каждом объекте имеется уникальное поле, в котором хранится значение номера. Дублировать эту информацию в каждом объекте-плеере было бы неразумно — нужна всего одна копия номера, которая хранится в переменном классе. Чтобы использовать поле для хранения информации, относящейся ко всему классу, следует объявить его с ключевым словом static, поэтому такие поля иногда называют статическими. Например, объект Point, представляющий начало координат, может встречаться достаточно часто, поэтому имеет смысл выделить ему отдельное статическое поле в классе Point: ublic static Point origin = new Point ().

Если это объявление встретится внутри объявления класса Point, то появится ровно один экземпляр данных с именем Point. origin, который всегда будет ссылаться на объект (0,0). Поле static будет присутствовать всегда, независимо от того, сколько существует объектов Point. Значения x и y равны нулю, потому что числовые поля, которым не было присвоено начального значения, по умолчанию инициализируются нулями. Класс System — стандартный класс Java, в котором имеется статическое поле с именем out, предназначенное для направления вывода программы в стандартный выходной поток. Термин «поле», обычно имеется в виду поле, уникальное для каждого объекта, хотя в отдельных случаях для большей ясности может использоваться термин «нестатическое поле».

Методы и параметры. Объекты определенного выше класса Point могут быть изменены в любом фрагменте программы, в котором имеется ссылка на объект Point, поскольку поля этого класса объявлены с ключевым словом public. Класс Point представляет собой простейший класс. На самом деле иногда можно обойтись и простыми классами — например, при выполнении чисто внутренних задач пакета или когда для ваших целей хватает простейших типов данных.

Тем не менее, настоящие преимущества объектно-ориентированного программирования проявляются в возможности спрятать реализацию класса. В языке Java операции над классом осуществляются с помощью методов класса — инструкций, которые выполняются над данными объекта, чтобы получить нужный результат. В методах часто используются такие детали реализации класса, которые должны быть скрыты от всех остальных объектов. Данные скрываются в методах и становятся недоступными для всех прочих объектов — в этом заключается основной смысл данных. Каждый метод имеет ноль или более параметров. Метод может возвращать значение или объявляться с ключевым словом void, которое означает, что метод ничего не возвращает. Операторы метода содержатся в блоке между фигурными скобками { и }, которые следуют за именем метода и объявлением его сигнатуры. Сигнатурой называется имя метода, сопровождаемое числом и типом его параметров. Можно усовершенствовать класс Point и добавить в него простой метод clear, который выглядит так:

public void clear () {.

x = 0;

y = 0;

}.

Массивы. Простые переменные, содержащие всего одно значение, полезны, но их недостаточно. Скажем так, для разработки программы игры в карты требуется множество объектов Card, с которыми было бы оперировать как с единым целым. Для таких случаев в языке Java предусмотрены массивы. Массивом называется набор переменных, относящихся к одному типу. Доступ к элементам массива осуществляется посредством простых целочисленных индексов. В карточной игре объект Deck (колода) может выглядеть так: Сначала мы объявляем константу с именем DECK_SIZE, содержащую количество кард в колоде. Затем поле cards объявляется в виде массива типа Card — для того после имени типа в объявлении необходимо поставить квадратные скобки [и]. Размер массива определяется при его создании и не может быть изменен в будущем. Вызов метода print показывает, как производится доступ к элементам массива: индекс нужного элемента заключается в квадратные скобки [и], следующие за именем массива. Как нетрудно догадаться по тексту программы, в объекте-массиве имеется поле length, в котором хранится количество элементов в массиве. Границами массива являются целые числа 0 и length-1. Если попытаться обратиться к элементу массива, индекс которого выходит за эти пределы, то возбуждается исключение IndexOutOfBounds. В этом примере также демонстрируется новый механизм объявления переменных — переменная цикла объявлена в секции инициализации цикла for. Объявление переменной в секции инициализации — удобный и наглядный способ объявления простой переменной цикла. Такая конструкция допускается лишь при инициализации цикла for; вы не сможете объявить переменную при проверке условия в операторе if или while. Переменная цикла i существует лишь внутри оператора for. Переменная цикла, объявленная подобным образом, исчезает сразу же после его завершения — то означает, что ее имя может использоваться в качестве имени переменной в последующих операторах цикла.

Классы. Базовым элементом объектно-ориентированного программирования в языке Java является класс. Закрытые статические классы-члены обычно должны представлять составные части объекта, доступ к которым осуществляется через внешний класс. Например, рассмотрим экземпляр класса Мар, который сопоставляет ключи и значения. Внутри экземпляра Мар для каждой пары ключ обычно создается объект Entry. Хотя каждая такая запись ассоциируется со схемой, клиенту не надо обращаться к собственным методам этой записи (geyKey, getValue и setValue). Следовательно, использовать нестатические классы-члены для представления отдельных записей в схеме Мар было бы расточительностью, самое лучшее решение — закрытый статический класс-член. Если в декларации этой записи вы случайно пропустите модификатор statlc, схема будет работать, но каждая запись будет содержать ненужную ссылку на общую схему, напрасно занимая время и место в памяти.

Вдвойне важно правильно сделать выбор между статическим и нестатическим классом-членом, когда этот класс является открытым или защищенным членом класса, передаваемого клиентам. В этом случае класс-член является частью внешнего API, и в последующих версиях уже нельзя будет сделать нестатический класс-член статическим, не потеряв совместимости на уровне двоичных кодов.

Анонимные классы в языке программирования Java не имеет имени. Он не является членом содержащего его класса. Вместо того чтобы быть декларированным с остальными членами класса, он одновременно декларируется и порождает экземпляр в момент использования. Анонимный класс можно поместить в любом месте программы, где разрешается применять выражения. В зависимости от местоположения анонимный класс ведет себя как статический либо как нестатический класс-член: в нестатическом контексте появляется окружающий его экземпляр.

Применение анонимных классов имеет несколько ограничений. Поскольку анонимный класс одновременно декларируется и порождает экземпляр, его можно использовать, только когда его экземпляр должен порождаться лишь в одном месте программы. Анонимный класс не имеет имени, поэтому может применяться только в том случае, если после порождения экземпляра не нужно на него ссылаться. Анонимный класс обычно реализует лишь методы своего интерфейса или суперкласса. Он не объявляет каких-либо новых методов, так как для доступа к ним нет поименованного типа. Поскольку анонимные классы стоят среди выражений, они должны быть очень короткими, возможно, строк двадцать или меньше. Использование более длинных анонимных Классов может усложнить программу с точки зрения ее чтения.

class Point {.

}.

Имя исходного файла Java должно соответствовать имени хранящегося в нем класса. Регистр букв важен и в имени класса, и в имени файла.

Как вы помните, класс — это шаблон для создания объекта. Класс определяет структуру объекта и его методы, образующие функциональный интерфейс. В процессе выполнения Java-программы система использует определения классов для создания представителей классов. Представители являются реальными объектами. Термины «представитель», «экземпляр» и «объект» взаимозаменяемы. Ниже приведена общая форма определения класса.

class имя_класса extends имя_суперкласса { type переменная1_объекта:

type переменная2_объекта:

type переменнаяN_объекта:

type имяметода1 (список_параметров) { тело метода;

}.

type имяметода2 (список_параметров) { тело метода;

}.

type имя методаМ (список_параметров) { тело метода;

}.

}.

Ключевое слово extends указывает на то, что «имя_класса» — это подкласс класса «имя_суперкласса». Во главе классовой иерархии Java стоит единственный ее встроенный класс — Object. Если вы хотите создать подкласс непосредственно этого класса, ключевое слово extends и следующее за ним имя суперкласса можно опустить — транслятор включит их в ваше определение автоматически. Примером может служить класс Point, приведенный ранее. Локальные классы, вероятно, относятся к категорий вложенных классов. Локальный класс можно декларировать везде, где разрешается декларировать локальную переменную, и он подчиняется тем же самым правилам видимости. Локальный класс имеет несколько признаков, объединяющих его с каждой из трех других категорий вложенных классов. Как и классы-члены, локальные классы имеют имена и могут использоваться многократно. Как и анонимные классы, они имеют окружающий их экземпляр тогда и только тогда, когда применяются в нестатическом контексте. Как и анонимные классы, они должны быть достаточно короткими, чтобы не мешать удобству чтения метода или инициализатора, в котором они содержатся.

Подведем итоги. Существуют четыре категории вложенных классов, каждая из которых занимает свое место. Если вложенный класс должен быть виден за пределами одного метода или он слишком длинный для того, чтобы его можно было удобно разместить в границах метода, используйте класс-член. Если каждому экземпляру класса-члена необходима ссылка на включающий его экземпляр, делайте его нестатическим, в остальных случаях он должен быть статическим. Предположим, что класс находится внутри метода. Если вам нужно создавать экземпляры этого класса только в одном месте программы и уже есть тип, который характеризует это класс, сделайте его анонимным классом. В противном случае это должен быть локальный класс.

Простые типы в Java не являются объектно-ориентированными, они аналогичны простым типам большинства традиционных языков программирования. В Java имеется восемь простых типов: — byte, short, int, long, char, float, double и boolean. Их можно разделить на четыре группы: Целые. К ним относятся типы byte, short, int и long. Эти типы предназначены для целых чисел со знаком. Типы с плавающей точкой — float и double. Они служат для представления чисел, имеющих дробную часть. Символьный тип char. Этот тип предназначен для представления элементов из таблицы символов, например, букв или цифр. Логический тип boolean. Это специальный тип, используемый для представления логических величин. В Java, в отличие от некоторых других языков, отсутствует автоматическое приведение типов. Несовпадение типов приводит не к предупреждению при трансляции, а к сообщению об ошибке. Для каждого типа строго определены наборы допустимых значений и разрешенных операций. Приведение типов (type casting) — одно из неприятных свойств C++, тем не менее приведение типов сохранено и в языке Java. Иногда возникают ситуации, когда у вас есть величина какого-то определенного типа, а вам нужно ее присвоить переменной другого типа. Для некоторых типов это можно проделать и без приведения типа, в таких случаях говорят об автоматическом преобразовании типов. В Java автоматическое преобразование возможно только в том случае, когда точности представления чисел переменной-приемника достаточно для хранения исходного значения. Такое преобразование происходит, например, при занесении литеральной константы или значения переменной типа byte или short в переменную типа int. Это называется расширением (widening) или повышением (promotion), поскольку тип меньшей разрядности расширяется (повышается) до большего совместимого типа. Размера типа int всегда достаточно для хранения чисел из диапазона, допустимого для типа byte, поэтому в подобных ситуациях оператора явного приведения типа не требуется. В большинстве случаев неверно, поэтому для занесения значения типа int в переменную типа byte необходимо использовать оператор приведения типа. Эту процедуру иногда называют сужением (narrowing), поскольку вы явно сообщаете транслятору, что величину необходимо преобразовать, чтобы она уместилась в переменную нужного вам типа. Для приведения величины к определенному типу перед ней нужно указать этот тип, заключенный в круглые скобки. В приведенном ниже фрагменте кода демонстрируется приведение типа источника (переменной типа int) к типу приемника (переменной типа byte). Если бы при такой операции целое значение выходило за границы допустимого для типа byte диапазона, оно было бы уменьшено путем деления по модулю на допустимый для byte диапазон (результат деления по модулю на число — это остаток от деления на это число).

программирование java объект класс.