Java.SE.02. Object-oriented programming in Java презентация

Object-oriented programming in Java

Причины возникновение ООП Классы и объекты Три кита ООП Наследование Интерфейсы Введение в Design Patterns

Причины возникновения ооп

Причины возникновения ООП Классификация языков (одна из ...) По одной из классификаций языки программирования делятся на: директивные (directive), называемые также процедурными (procedural) или императивными (imperative), декларативные (declarative) языки, объектно-ориентированные (object-oriented).

Причины возникновения ООП Декларативная и директивная парадигмы Поговорим о различии между первыми двумя парадигмами. Главное заключается в следующем: декларативная программа заявляет (декларирует), что должно быть достигнуто в качестве цели, а директивная предписывает, как ее достичь.

Причины возникновения ООП

Причины возникновения ООП

Причины возникновения ООП Объектно-ориентированное программирование - это методология программирования, основанная на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определенного класса, а классы образуют иерархию наследования. ... ООП использует в качестве базовых элементов объекты, а не алгоритмы. Хорошо и ... не понятно. Вот и давайте разбираться постепенно.

Классы и объекты

Классы и объекты Классом называется описание совокупности объектов с общими атрибутами, методами, отношениями и семантикой. Классы определяют структуру и поведение некоторого набора элементов предметной области, для которой разрабатывается программная модель. Каждый класс имеет свое имя, отличающее его от других классов, и относится к определенному пакету. Имя класса в пакете должно быть уникальным. Физически пакет представляет собой каталог, в который помещаются программные файлы, содержащие реализацию классов. Классы позволяют разбить поведение сложных систем на простое взаимодействие взаимосвязанных объектов.

Классы и объекты Объект. Понятие "объект" не имеет в ООП канонического определения Объект- это осязаемая сущность, которая четко проявляет свое поведение. Объект состоит из следующих трех частей: имя объекта; состояние (переменные состояния); методы (операции) Объект ООП - это совокупность переменных состояния и связанных с ними методов(операций). Эти методы определяют как объект взаимодействует с окружающим миром.

Классы и объекты Класс / Экземпляр Класса Объект совокупность (разнотипных) данных (полей объекта), физически находящихся в памяти ЭВМ, и алгоритмов, имеющих доступ к ним. Каждый объект может обладать именем (идентификатором), используемым для доступа ко всей совокупности полей, его составляющих. В предельных случаях объект может не содержать полей или методов. Класс - тип (описание структуры данных и операций над ними), предназначенный для описания множества объектов.

Классы и объекты Каждый класс может иметь подклассы - классы, обладающие всеми или частью его свойств, а так же собственными свойствами. Класс, не имеющий ни одного представителя (объекта) обычно называют абстрактным.

Классы и объекты Рассмотрим основные этапы разработки класса. Прежде всего, необходимо привести описание разрабатываемого класса. При разработке класса нужно представить определение класса, которое включает в себя: определение имени класса (определяет новый тип; абстракция, с которой будем иметь дело); определение состояния класса (состав, типы и имена полей в классе, предназначенных для хранения информации, а также уровни их защиты); данные, определяющие состояние класса, получили название членов-данных класса; определение методов класса (определение прототипов функций, которые обеспечат необходимую обработку информации). На этом этапе приводится описание того, что мы хотим получить от класса, не указывая, как мы этого добьемся.

Классы и объекты Варианты графического изображения класса на диаграмме классов Примеры графического изображения конкретных классов

Классы и объекты Переменные класса и константы Данные – члены класса, которые называются полями или переменными класса, объявляются в классе следующим образом: cпецификатор тип имя; Cпецификаторы доступа: static public final private protected

Классы и объекты Область видимости public private friendly (по умолчанию) protected

Классы и объекты. Example 1

Классы и объекты Конструкторы Конструктор – это метод, который автоматически вызывается при создании объекта класса и выполняет действия только по инициализации объекта; Конструктор имеет то же имя, что и класс; Вызывается не по имени, а только вместе с ключевым словом new при создании экземпляра класса; Конструктор не возвращает значение, но может иметь параметры и быть перегружаемым.

Классы и объекты. Example 2 Пример использования super и this

Классы и объекты. Example 3 Конструкторы. Пример перегрузки

Классы и объекты Объекты создаются динамически с помощью операции new, а уничтожаются автоматически. Когда никаких ссылок на объект не существует (все ссылки на него вышли из области видимости программы) предполагается, что объект больше не нужен, и память, занятая объектом, может быть освобождена. “Сборка мусора” происходит нерегулярно во время выполнения программы. Рекомендовано ее выполнить вызовом метода System.gc() или Runtime.getRuntime().gc(). Вызов метода System.runFinalization() приведет к запуску метода finalize() для объектов утративших все ссылки.

Классы и объекты В Java пересмотрена концепция динамического распределения памяти: отсутствуют способы освобождения динамически выделенной памяти. Вместо этого реализована система автоматического освобождения памяти (сборщик мусора), выделенной с помощью оператора new. Сборщик мусора уничтожает объекты, которым не соответствует ни одна ссылка из активного потока. Аналогом деструктора можно считать метод finalize(), который исполняющая среда языка Java будет вызывать каждый раз, когда сборщик мусора будет уничтожать объекты этого класса.

Классы и объекты. Example 4

Классы и объекты. Example 4 Результат выполнения:

Классы и объекты Методы классов, передача параметров в методы Ссылки в методы передаются по значению. Выделяется память под параметры метода, и те переменные, которые являются ссылочными аргументами инициализируются значением своих фактических параметров. Таким образом, минимум две ссылки начинают указывать на один объект.

Классы и объекты. Example 5 Результат:

Классы и объекты Следовательно, при передаче в метод аргумента-ссылки можно изменить состояние объекта и оно сохранится после возвращения из метода, так как в этом случае нового объекта не создается, а создается лишь новая ссылка, указывающая на старый объект. Из этого правила существует одно исключение – когда передается ссылка, указывающая на константный объект. Константный объект – это такой объект, изменить состояние которого нельзя. При попытке его изменить создается новый модифицированный объект. Примером таких объектов являются объекты класса String.

Классы и объекты. Example 6 Результат:

Классы и объекты Таким образом, при попытке в методе изменить через переданную ссылку константный объект приведет к созданию нового объекта, на который будет ссылаться параметр метода. При завершении метода связь с этим объектом разрушится.

Классы и объекты. Example 7 Результат:

Классы и объекты Если необходимо вернуть в вызывающий метод ссылку на новый константный объект, созданный в этом методе, следует указать её тип как тип возвращаемого методом значения и использовать return.

Классы и объекты. Example 8 Результат:

Классы и объекты. Example 9 Явные и неявные параметры метода. Явные параметры метода определяются списком параметров. Неявный параметр – это this – ссылка на вызвавший метод объект.

Классы и объекты Статические методы и поля Поля данных, объявленные в классе как static, являются общими для всех объектов класса и называются переменными класса. Если один объект изменит значение такого поля, то это изменение увидят все объекты.

Классы и объекты Для работы со статическими атрибутами используются статические методы, объявленные со спецификатором static. являются методами класса; не привязаны ни к какому объекту; не содержат указателя this на конкретный объект, вызвавший метод; реализуют парадигму «раннего связывания», жестко определяющую версию метода на этапе компиляции; статические поля и методы не могут обращаться к нестатическим полям и методам напрямую (по причине недоступности указателя this ), так как для обращения к статическим полям и методам достаточно имени класса, в котором они определены.

Классы и объекты. Example 10

Классы и объекты Статические поля используются довольно редко, а вод поля static final наоборот часто. Очень часто используемая статическая константа System.out. другая часто используемая константа – Math.PI. Статические константы нет смысла делать закрытыми, а обращаются к ним через имя класса: имя_класса.имя_статической_константы

Классы и объекты Статические методы не работают с объектами, поэтому их использовать следует в двух случаях: когда методу не нужен доступ к состоянию объекта, а все необходимые параметры задаются явно (например, метод Math.pow(…). когда методу нужен доступ только к статическим полям класса (статический метод не может получить доступ к нестатическим полям класса, так как они принадлежат объектам, а не классам). Статические методы можно вызывать, даже если ни один объект этого класса не создан. Кроме того, статические методы часто используют в качестве порождающих, т.е. таких методов. которые создают объект своего класса и возвращают ссылку на него.

Классы и объекты Модификатор final. Модификатор final используется для определения констант в качестве члена класса, локальной переменной или параметра метода. Методы, объявленные как final, нельзя замещать в подклассах, для классов – создавать подклассы. Константа может быть объявлена как поле класса, но не проинициализирована. В этом случае она должна быть проинициализирована в логическом блоке класса, заключенном в {}, или конструкторе, но только в одном из указанных мест. Значение по умолчанию константа получить не может в отличие от переменных класса. Константы могут быть объявлены в методах как локальные или как параметры метода. В обоих случаях значения таких констант изменять нельзя. Значение константному полю можно присвоить при объявлении, в логическом блоке инициализации или в конструкторе.

Классы и объекты. Example 11

Классы и объекты. Example 11

Классы и объекты Модификатор native Приложение на языке Java может вызывать методы, написанные на языке С++. Такие методы объявляются с ключевым словом native, которое сообщает компилятору, что метод реализован в другом месте. public native int loadCripto(int num); Методы, помеченные native, можно переопределять обычными методами в подклассах.

Классы и объекты Модификатор synchronized . При использовании нескольких потоков управления в одном приложении необходимо синхронизировать методы, обращающиеся к общим данным. Когда интерпретатор обнаруживает synchronized, он включает код, блокирующий доступ к данным при запуске потока и снимающий блок при его завершении.

Классы и объекты Блоки инициализации При описании класса могут быть использованы логические блоки. Логическим блоком называется код, заключенный в фигурные скобки и не принадлежащий ни одному методу текущего класса. { /* код */ } Логические блоки чаще всего используются в качестве инициализаторов полей, но могут содержать вызовы методов как текущего класса, так и не принадлежащих ему. Для инициализации статических переменных существуют статические блоки инициализации. В этом случае фигурные скобки предваряются ключевым словом static.

Классы и объекты При создании объекта блоки инициализации класса вызываются последовательно, в порядке размещения, вместе с инициализацией полей как простая последовательность операторов, и только после выполнения последнего блока будет вызван конструктор класса. Операции с полями класса внутри логического блока до явного объявления этого поля возможны только при использовании ссылки this, представляющую собой ссылку на текущий объект. Логический блок может быть объявлен со спецификатором static. В этом случае он вызывается только один раз в жизненном цикле приложения при создании объекта или при обращении к статическому методу (полю) данного класса.

Классы и объекты. Example 12

Классы и объекты. Example 12 Результат:

Классы и объекты Инициализация полей класса. Общий порядок инициализации следующий При загрузке классов в память статические поля инициализируются значениями по умолчанию. Статически поля классов инициализируются значением, присвоенным при объявлении. Выполняется статический блок инициализации. При вызове конструктора класса все поля данных инициализируются своими значениями, предусмотренными по умолчанию. Инициализаторы всех полей и блоки инициализации выполняются в порядке их перечисления в объявлении класса. Если в первой строке конструктора вызывается другой конструктор, то вы­полняется вызванный конструктор. Выполняется тело конструктора.

Классы и объекты Если значение поля не задано в конструкторе явно, ему автоматически присваивается значение по умолчанию: числам — нули, булевским значениям — false,а ссылкам на объект — null.

Классы и объекты Перегрузка методов. Метод называется перегруженным, если существует несколько его версий с одним и тем же именем, но с различным списком параметров. Перегрузка реализует «раннее связывание». Перегрузка может ограничиваться одним классом. Методы с одинаковыми именами, но с различающимися списком параметров и возвращаемыми значениями могут находиться в разных классах одной цепочки наследования и также будут являться перегруженными.

Классы и объекты Перегрузка методов. Если в последнем случае списки параметров совпадают, то имеет место другой механизм – переопределение метода. Статические методы могут перегружаться нестатическими и наоборот – без ограничений. При вызове перегруженных методов следует избегать ситуаций, когда компилятор будет не в состоянии выбрать тот или иной метод.

Классы и объекты. Example 13

Классы и объекты. Example 13 Результат:

Классы и объекты При непосредственной передаче объекта в метод выбор производится в зависимости от типа ссылки на этапе компиляции. С одной стороны, этот механизм снижает гибкость, с другой – все возможные ошибки при обращении к перегруженным методам отслеживаются на этапе компиляции, в отличие от переопределенных методов, когда их некорректный вызов приводит к возникновению исключений на этапе выполнения.

Классы и объекты При перегрузке всегда следует придерживаться следующих правил: не использовать сложных вариантов перегрузки; не использовать перегрузку с одинаковым числом параметров; заменять при возможности перегруженные методы на несколько разных методов.

Классы и объекты Класс java.lang.Object - родительский для всех классов Содержит следующие методы: protected Object clone() – создает и возвращает копию вызывающего объекта; boolean equals(Object ob) – предназначен для переопределения в подклассах с выполнением общих соглашений о сравнении содержимого двух объектов; Class<? extends Object> getClass() – возвращает объект типа Class; protected void finalize() – вызывается перед уничтожением объекта автоматическим сборщиком мусора (garbage collection); int hashCode() – возвращает хэш-код объекта; String toString() – возвращает представление объекта в виде строки.

Классы и объекты Переопределение метода equals() - метод equals() при сравнении двух объектов возвращает истину, если содержимое объектов эквивалентно, и ложь – в противном случае. При переопределении должны выполняться соглашения: рефлексивность – объект равен самому себе; симметричность – если x.equals(y) возвращает значение true, то и y.equals(x) всегда возвращает значение true; транзитивность – если метод equals() возвращает значение true при сравнении объектов x и y, а также y и z, то и при сравнении x и z будет возвращено значение true; непротиворечивость – при многократном вызове метода для двух не подвергшихся изменению за это время объектов возвращаемое значение всегда должно быть одинаковым; ненулевая ссылка при сравнении с литералом null всегда возвращает значение false.

Классы и объекты Переопределение метода hashCode() - метод int hashCode() возвращает хэш-код объекта, вычисление которого управляется следующими соглашениями: во время работы приложения значение хэш-кода объекта не изменяется, если объект не был изменен; все одинаковые по содержанию объекты одного типа должны иметь одинаковые хэш-коды; различные по содержанию объекты одного типа могут иметь различные хэш-коды.

Классы и объекты Метод hashCode() переопределен, как правило, в каждом классе и возвращает число, являющееся уникальным идентификатором объекта, зависящим в большинстве случаев только от значения объекта. Следует переопределять всегда, когда переопределен метод equals().

Классы и объекты Переопределение метода toString() - метод toString() следует переопределять таким образом, чтобы кроме стандартной информации о пакете (опционально), в котором находится класс, и самого имени класса (опционально), он возвращал значения полей объекта, вызвавшего этот метод (то есть всю полезную информацию объекта), вместо хэш-кода, как это делается в классе Object. В классе Object возвращает строку с описанием объекта в виде: getClass().getName() + '@' + Integer.toHexString(hashCode()) Метод вызывается автоматически, когда объект выводится методами println(), print() и некоторыми другими. При реализации всегда следует стремиться к тому, чтобы сообщить максимальную информацию об объекте.

Классы и объекты. Example 14

Классы и объекты. Example 14

Классы и объекты Методы с переменным числом параметров !!! Возможность передачи в метод нефиксированного числа параметров позволяет отказаться от предварительного создания массива объектов для его последующей передачи в метод. Чтобы передать несколько массивов в метод по ссылке, следует использовать следующее объявление: Методы с переменным числом аргументов могут быть перегружены:

Классы и объекты. Example 15 Результат:

Классы и объекты. Example 16

Классы и объекты. Example 16 Результат:

Три кита ооп

Три кита ООП Объектно-ориентированное программирование основано на трех принципах: Инкапсуляции; Наследовании; Полиморфизме. и одном механизме: Позднее связывание Включение сюда механизма вопрос крайне спорный.

Три кита ООП Инкапсуляция (encapsulation) - это механизм, который объединяет данные и код, манипулирующий этими данными, а также защищает и то, и другое от внешнего вмешательства или неправильного использования. В объектно-ориентированном программировании код и данные могут быть объединены вместе; в этом случае говорят, что создаётся так называемый "чёрный ящик". Когда коды и данные объединяются таким способом, создаётся объект (object).

Три кита ООП

Три кита ООП Наследование (inheritance) - это процесс, посредством которого один объект может приобретать свойства другого. Точнее, объект может наследовать основные свойства другого объекта и добавлять к ним черты, характерные только для него. Наследование бывает двух видов: одиночное - когда каждый класс имеет одного и только одного предка; множественное - когда каждый класс может иметь любое количество предков.

Три кита ООП

Три кита ООП Полиморфизм (polymorphism) - это свойство, которое позволяет одно и то же имя использовать для решения двух или более схожих, но технически разных задач. Целью полиморфизма, применительно к объектно-ориентированному программированию, является использование одного имени для задания общих для класса действий. В более общем смысле, концепцией полиморфизма является идея "один интерфейс, множество методов".

Три кита ООП

Три кита ООП Позднее связывание. При вызове того или иного метода класса сначала ищется метод у самого класса. Если метод найден, то он выполняется и поиск этого метода на этом завершается. Если же метод не найден, то обращаемся к родительскому классу и ищем вызванный метод у него. Если найден - поступаем как при нахождении метода в самом классе. А если нет - продолжаем дальнейший поиск вверх по иерархическому дереву. Вплоть до корня(верхнего класса) иерархии.

Наследование

Наследование Понятие наследования. Один класс может наследовать или расширять поля и методы другого класса с помощью ключевого слова extends. Класс, который выступает базой для расширения, называют суперклассом, класс, который непосредственно проводит расширение, - подклассом. Подкласс имеет доступ ко всем открытым полям и методам суперкласса, так, словно они описаны в подклассе: производный класс не имеет доступа к закрытым полям и методам класса. Также подкласс может добавлять методы и переопределять методы.

Наследование

Наследование Переопределение методов. Переопределенным методом называют метод, описанный в производном классе, сигнатура этого метода совпадает с сигнатурой метода, описанного в суперклассе.

Наследование. Example 17 public class Book { private String title; private int yearPublished; private int price; public Book() {} public Book(String title, int yearPublished, int price) { this.title = title; this.yearPublished = yearPublished; this.price = price; } public String getTitle() { return title; } public int getYearPublished() { return yearPublished; } public int getPrice() { return price; } public void printReport() { System.out.println("Название: "+title+" год издания: "+yearPublished+" цена: "+price); } }

Наследование. Example 17 public class ProgrammerBook extends Book{ public ProgrammerBook(String title, int yearPublished, int price, String level) { super(title,yearPublished,price); this.level = level; } public String getLevel() { return level; } public void printReport() { System.out.println("Название: "+getTitle()+" год издания: "+getYearPublished()+" цена: "+getPrice()+" уровень: "+level); } private String level; } public class BookInspector { public static void main(String[] args) { Book mybook = new Book("Золушка",2000, 19000); ProgrammerBook myprogrbook = new ProgrammerBook("Java",2006,46000,"hight"); mybook. printReport(); myprogrbook. printReport(); } }

Наследование. Example 18 public class CourseHelper { public Course getCourse(){ System.out.println("Course"); return new Course(); } } public class BaseCourseHelper extends CourseHelper { public BaseCourse getCourse(){ System.out.println("BaseCourse"); return new BaseCourse(); } }

Наследование. Example 18 В данной ситуации при компиляции в подклассе BaseCourseHelper создаются два метода. При обращении к методу getCourse() версия метода определяется «ранним связыванием» без использования полиморфизма, но при выполнении вызывается метод-подставка. Обращение к полю производится по типу ссылки, возвращаемой методом getCourse(), то есть к полю класса Course.

Наследование Вызов конструкторов при наследовании. При создании объектов производного класса, конструктор производного класса вызывает соответствующий конструктор базового класса с помощью ключевого слова super(параметры). Вызов конструктора базового класса из конструктора производного должен быть произведен в первой строке конструктора производного класса. Если конструктор производного класса явно не вызывает конструктор базового, то происходит вызов конструктора по умолчанию базового класса, в этом случае в базовом классе должен быть определен конструктор по умолчанию. Если метод переопределен в производном классе, то одноименный метод базового класса можно вызвать из производного с помощью конструкции.

Наследование. Example 19 Следует помнить, что при вызове show() обращение производится к ближайшему суперклассу.

Наследование. Example 20 Ссылки на суперкласс и их свойства. Объектная переменная базового класса может ссылаться на объекты как базового, так и производного классов. Такая возможность называется полиморфизмов. Автоматический выбор нужного метода во время выполнения программы называется динамическим связыванием (dynamic binding).

Наследование Когда вызывается метод, принадлежащий объекту, происходит следующее. Компилятор проверяет объявленный тип объекта и имя метода. Допустим, происходит вызов метода x.f(args), прочем неявный параметр объявлен как объект класса С. Заметим, что могут существовать несколько методов с именем f, имеющих разные типы параметров (например, метод f(int) и метод f(String)). Компилятор пронумерует все методы с именем f в классе С и все открытые методы с именем f в суперклассах класса С.

Наследование Затем компилятор определяет типы параметров, указанных при вызове метода. Если среди всех методов с именем f есть только одни метод, типы параметров которого совпадают с указанными, происходит его вызов. Этот процесс называется разрешением перегрузки (overloading resolution). Например, при вызове x.f(“Hello”) компилятор выберет метод f(String), а не метод f(int). Ситуация может осложниться вследствие преобразования типов (int в double). Если компилятор не находит ни одного метода с подходящим набором параметров, или в результате преобразования типов возникает несколько методом, соответствующих данному вызову, выдается сообщение об ошибке

Наследование Если метод является закрытым (private), статическим (static), терминальным (final) или конструктором, компилятор точно знает, какой метод вызвать. Такой процесс называется статическим связыванием (static binding). В противном случае метод, подлежащий вызову, определяется по фактическому типу неявного параметра, и во время выполнения программы должно использоваться динамическое связывание. В нашем примере компилятор сгенерировал бы команду метода f(String) с помощью динамического связывания.

Наследование Если при выполнении программы для вызова метода используется динамическое связывание, виртуальная машина должна вызвать версию метода, соответствующую фактическому типу объекта, на который ссылается переменная x. Допустим, что объект имеет фактический тип D, являющийся суперклассом класса С. Если в классе D определен метод f(string), то вызывается именно он. Если нет, то поиск метода f(String), подлежащего вызову, выполняется в суперклассе и т.д.

Наследование. Example 21 Предотвращение переопределения методов. Чтобы предотвратить переопределение некоторых их необходимо объявить терминальными с помощью ключевого слова final. Если в классе Book объявить метод getPrice() терминальным, то в производном классе ProgrammerBook переопределить его будет нельзя.

Наследование Классы, объявленные как терминальными, нельзя расширить. Объявить терминальный класс можно следующим образом.

Наследование Приведение типов при наследовании. Как известно, в языке Java каждая объектная переменная имеет тип, описывающий разновидность объекта, на который ссылается переменная, и все, что он может делать. На основе описания классов компилятор проверяет, сужает или расширяет возможности класса программист, объявляющий переменную. Если переменной суперкласса присваивается объект подкласса, возможности класса сужаются, и компилятор без проблем позволяет программисту сделать это. Если, наоборот, объект суперкласса присваивается переменной подкласса, возможности класса расширяются, поэтому программист должен подтвердить это с помощью обозначения, предназначенного для приведения типов, указав в скобках имя подкласса (subclass).

Наследование. Example 22 public class BookInspector { public static void main(String[] args){ Book[] mybook = new Book[4]; mybook[0] = new Book("Золушка", 2000,19000); mybook[1] = new ProgrammerBook("Java",2006,46000,"hight"); mybook[2] = new Book("Дневной дозор",2002,25000); mybook[3] = new ProgrammerBook("C++",2009,32000,"medium"); Book book; book = mybook[0]; book.printReport(); book = mybook[1]; book.printReport(); ProgrammerBook prbook; // prbook = (ProgrammerBook)mybook[0]; // ОШИБКА prbook = (ProgrammerBook)mybook[1]; // ВСЕ ХОРОШО report(mybook); } static void report(Book[] book) { for(int i=0; i<book.length; i++) book[i].printReport(); } }

Наследование При недопустимом преобразовании типов при выполнении программы система обнаружит несоответствие и возбудит исключительную ситуацию. Если её не перехватить, то работа программы будет остановлена. Следовательно, перед приведением типов следует проверить его на корректность. Делается это с помощью оператора instanceof.

Наследование. Example 23 public class BookInspector { public static void main(String[] args) { Book[] mybook = new Book[4]; mybook[0] = new Book("Золушка", 2000,19000); mybook[1] = new ProgrammerBook("Java",2006,46000,"hight"); mybook[2] = new Book("Дневной дозор",2002,25000); mybook[3] = new ProgrammerBook("C++",2009,32000,"medium"); report(mybook); } static void report(Book[] book){ ProgrammerBook prbook; Book bk; for(int i=0; i<book.length; i++){ if(book[i] instanceof ProgrammerBook){ prbook = (ProgrammerBook)book[i]; System.out.println("Programmer level = " + prbook.getLevel()); } else { bk = (Book)book[i]; System.out.println("Book price = " + bk.getPrice()); } } } }

Наследование Компилятор не позволить выполнить некорректное приведение типов. Например, приведение типов

Наследование Абстрактные методы и классы. Часто при проектировании иерархии классов верхние классы иерархии становятся все более и более абстрактными, так что реализовывать некоторые методы в них не имеет никакого смысла. Однако удалить их из класса нельзя, так как при дальнейшем использовании базовых объектных ссылок на объекты производных классов необходим доступ к переопределенным методам, а он возможен только при наличии в них метода с такой же сигнатурой как в базовом классе. В таком случае метод следует объявлять абстрактным. В классе, где метод объявляется абстрактным, его реализация не требуется. Если в классе есть абстрактные методы, тои класс можно объявить абстрактным.

Наследование. Example 24 Абстрактные классы объявляются с ключевым словом abstract и могут содержать объявления абстрактных методов, которые не реализованы в этих классах. Объекты таких классов создать нельзя, можно создать объекты подклассов, которые реализуют эти методы. Абстрактные методы помещаются в абстрактных классах или интерфейсах, тела таких методов отсутствуют и реализуются в подклассах.

Наследование. Example 24 public abstract class GraphicObject { public abstract void draw(); //абстрактный метод public void moveTo(int x, int y) { //движение центра фигуры } } class Circle extends GraphicObject { public void draw(){ //рисуем круг } } class Runner { public static void main(String[] args) { GraphicObject mng; // можно объявить ссылку //mng = new GraphicObject(); //нельзя создать объект! mng = new Circle(); mng.draw(); } }

Наследование. Example 25 public abstract class Book { private String title; private int yearPublished; private int price; public Book() {} public Book(String title, int yearPublished, int price){ this.title = title; this.yearPublished = yearPublished; this.price = price; } public abstract void printReport(); public String getTitle(){ return title; } public int getYearPublished(){ return yearPublished; } public int getPrice(){ return price; } }

Наследование. Example 25 public class ProgrammerBook extends Book{ public ProgrammerBook(String title, int year_published, int price, String level){ super(title,year_published,price); this.level = level; } public String getLevel(){ return level; } public void show(){ System.out.println("Название: "+getTitle()+" - год издания: "+getYearPublished()+" - цена: "+getPrice()+" уровень: "+level); } private String level; } public class ChildrenBook extends Book{ public ChildrenBook(String title, int year_published, int price, int yearFrom){ super(title,year_published,price); this.yearFrom = yearFrom; } public void printReport() { System.out.println("Название: "+getTitle()+" - год издания: "+getYearPublished()+ " - цена: "+getPrice()+" возраст: "+yearFrom); } private int yearFrom; }

Наследование При расширении абстрактного класса все его абстрактные методы необходимо определить или подкласс также объявить абстрактным. Нельзя создавать объекты абстрактных классов, однако можно объявлять объектные переменные.

Наследование. Example 26 Статические методы при наследовании. Для статических методов в Java полиморфизм неприменим

Наследование. Example 27 Наследование от стандартных классов. Кроме собственных Java позволяет расширять и стандартные классы.

Интерфейсы

Интерфейсы Интерфейсы в Java применяются для добавления к классам новых возможностей, которых нет и не может быть в базовых классах. Интерфейсы говорят о том, что класс может делать, но не говорят, как он должен это делать. Предположим, что существует интерфейс ПЛАТИТЬ_ЗАРПЛАТУ. Возможность “платить зарплату” должна быть у многих классов. Например, класс ДИРЕКТОР может реализовывать интерфейс ПЛАТИТЬ_ЗАРПЛАТУ, класс КАССИР также может иметь возможность ПЛАТИТЬ_ЗАРПЛАТУ. Однако, в интерфейсе не будет сказано, как классы будут эту возможность (платить долгожданную зарплату) осуществлять. Интерфейс только гарантирует, что класс выполняет какие-то функции, а как он их выполняет – дело неинтерфейсное. Так, диплом подтверждает, что человек может делать какую-то работу, однако то, как он её будет выполнять по диплому непонятно. Следовательно, диплом здесь выступает в роли интерфейса. Во многих источниках ещё можно прочитать, что интерфейсы являются заменой множественному наследованию. Только интерфейсы более удобны, более логичны и менее громоздки.

Интерфейсы Определение интерфейса. Синтаксис определения интерфейса следующий.

Интерфейсы. Example 28 Реализация интерфейса происходит в классе с помощью ключевого слова implements. Если реализуемых интерфейсов несколько, то они перечисляются через запятую. Интерфейс считается реализованным, когда в классе и/или в его суперклассе реализованы все методы интерфейса.

Интерфейсы. Example 28 public class Circle implements Square{ private int r; public Circle(int r) { this.r = r;} public double square() { return r*r*Square.PI;} public void print() {System.out.println("Square circle: « +square());} } public class Test { public static void main(String[] args){ Box box = new Box(4); Rectangle rectangle = new Rectangle(2,3); Circle circle = new Circle(3); box.print(); rectangle.print(); circle.print(); System.out.println("Box: "+box.square()); System.out.println("Rectangle: "+rectangle.square()); System.out.println("Circle: "+circle.square()); } }

Интерфейсы Свойства интерфейсов. C помощью оператора new нельзя создать экземпляр интерфейса. Можно объявлять интерфейсные ссылки. Интерфейсные ссылки должны ссылать на объекты классов, реализующих данный интерфейс. Через интерфейсную ссылку можно вызвать только методы определенные с интерфейсе. С помощью оператора instanseof можно проверять, реализует ли объект определенный интерфейс. Если класс не полностью реализует интерфейс, то он должен быть объявлен как abstract. Интерфейс может быть расширен при помощи наследования от другого интерфейса, синтаксис в этом случае аналогичен синтаксисом наследования классов .

Интерфейсы. Example 29 public class Test { public static void main(String[] args) { Box box = new Box(4); //box = new Square(); // ERROR Square square; square = box; box.print(); System.out.println("Box: "+square.square()); // square.print() // ERROR if (box instanceof Square) { System.out.println("box implements square"); } } }

Интерфейсы. Example 30 Вложенные интерфейсы. Интерфейсы можно вложить (объявить членом) другого класса или интерфейса. В этом случае значение доступа может принимать значения public, private, protected. Когда вложенный интерфейс использует вне области вложения, то он используется вместе с именем класса или интерфейса.

Интерфейсы. Example 31 Интерфейсы и обратные вызовы. Обратным вызовом (callback) называется набор инструкций, который выполняется всякий раз, когда происходит какое-либо событие, например, действие, выполняемое при нажатии кнопки. Рассмотрим пример Кея Хорстманна.

Интерфейсы. Example 31

Интерфейсы Существуют ИСТОЧНИК события, СЛУШАТЕЛЬ события и непосредственно само СОБЫТИЕ. С точки зрения Java все эти существа – объекты каких-то классов. На источник не налагается никаких ограничений, главное, чтобы он мог генерировать хоть какое-нибудь событие. Самими событиями являются объекты классов, расширяющих класс Event или его потомков. А вот слушатель события обязательно должен быть объектом класса, реализующего интерфейс Listener или его потомка. В примере класс реализует интерфейс ActionListener, где содержится всего один метод public void actionPerformed(ActionEvent event). Объект-слушатель события должен зарегистрироваться в объекте источнике-событии. При наступлении самого события источник вызывает метод actionPerformed() зарегистрированного слушателя, передавая ему ссылку на объект-событие.

Интерфейсы Клонирование объектов. Интерфейс Cloneable. Рассмотрим ситуацию, когда в метод передается ссылка на объект и метод сам возвращает ссылку на объект.

Интерфейсы. Example 32

Интерфейсы Результат программы следующий: Year: 2008 mounth: 7 day: 3 Year: 2008 mounth: 7 day: 3 Year: 2008 mounth: 3 day: 3 Year: 2008 mounth: 3 day: 3 Результат не совсем тот. который ожидался. Через внешнюю ссылку date2 изменилось внутреннее состояние объекта mydate. В такой ситуации возвращаемый объект необходимо клонировать, т.е. использовать метод clone().

Интерфейсы. Example 33 Результат выполнения программы: Year: 2008 mounth: 7 day: 3 Year: 2008 mounth: 7 day: 3 Year: 2008 mounth: 7 day: 3 Year: 2008 mounth: 3 day: 3

Интерфейсы Метод clone() существует практически во всех библиотечных классах. Однако, в классах, разрабатываемых самим программистом, метод clone() наследуется из класса Object, который умеет копировать лишь поля. Следовательно, если вызывать унаследованный метод clone() опять получиться ситуация, когда разные ссылки указывают на один и тот же объект (такое клонирование называют поверхностным). Часто объекты содержат подобъекты (ссылки на другие объекты), и, чтобы получить их копию, необходимо переопределять метод clone() (выполнять глубокое копирование).

Интерфейсы Для того, чтобы переопределить метод clone() необходимо реализовать интерфейс Cloneable и описать метод clone() с модификатором public. Интерфейс Cloneable не содержит методов относится к помеченным (tagged) интерфейсам, а его реализация гарантирует, что метод clone() класса Object возвратит точную копию вызвавшего его объекта с воспроизведением значений всех его полей. В противном случае метод генерирует исключение CloneNotSupportedException.

Интерфейсы Класс Object содержит protected-метод clone(), осуществляющий побитовое копирование объекта производного класса. Сначала необходимо переопределить метод clone() как public для обеспечения возможности вызова из другого пакета. В переопределенном методе следует вызвать базовую версию метода super.clone(), которая и выполняет собственно клонирование. Чтобы окончательно сделать объект клонируемым, класс должен реализовать интерфейс Cloneable.

Интерфейсы. Example 34

Интерфейсы. Example 35

Интерфейсы. Example 35

Интерфейсы. Example 36 Сравнение объектов. Интерфейс Comparable. Метод sort(…) класса Arrays позволяет упорядочивать массив, переданный ему в качестве параметра. Для элементарных типов правила определения больше/меньше известны.

Интерфейсы Также этот метод упорядочивает и массив объектов при одном условии: объекты массива должны принадлежать классу, реализующему интерфейс Comparable. Класс, реализующий интерфейс Comparable должен иметь метод compareTo(). Естественно, вызов x.compareTo() должен действительно уметь сравнивать два объекта.

Интерфейсы. Example 37 import java.util.Date; public class Book implements Comparable, Cloneable{ private String title; private int yearPublished; private int price; private Date date; public Book() {} public Book(String title, int yearPublished, int price, Date date){ this.title = title; this.yearPublished = yearPublished; this.price = price; this.date = date; // внимательно изучите эту строку // определите в ней потенциальную опасность } public String getTitle() { return title; } public int getYearPublished() { return yearPublished; } public int getPrice(){ return price;} public void printReport(){System.out.println("Название: "+title+ " год издания: "+year_published+" цена: "+price); }

Интерфейсы. Example 37 public int compareTo(Object object) { Book book=null; if(object instanceof Book) book = (Book)object; else {/*возбуждаем исключение*/} if ( price < book.price ) return -1; else if ( price > book.price ) return 1; else return 0; } public Object clone() { Book book = new Book(); book.title = title; book.year_published = year_published; book.price = price; book.date = (Date)date.clone(); return book; } }

Введение в Design Patterns

Введение в Design Patterns Шаблон это идея, метод решения, общий подход к целому классу задач, постоянно встречающихся на практике систематизация приемов программирования и принципов организации классов Основные принципы объектно-ориентированного проектирования, применяемого при создании диаграммы классов и распределения обязанностей между ними, систематизированы в шаблонах GRASP (General Responsibility Assignment Software Patterns)

Введение в Design Patterns

Введение в Design Patterns

Введение в Design Patterns. Example 38

Введение в Design Patterns. Example 38

Введение в Design Patterns. Example 39

Введение в Design Patterns

Введение в Design Patterns. Example 40

Введение в Design Patterns

Введение в Design Patterns. Example 41

Введение в Design Patterns. Example 41

Введение в Design Patterns

Введение в Design Patterns. Example 42

Введение в Design Patterns. Example 42

Введение в Design Patterns. Example 42

Введение в Design Patterns

Введение в Design Patterns Преимущества использования шаблонов: Нет необходимости решать каждую задачу с нуля Использование проверенных решений Можно заранее представить последствия выбора того или иного варианта Проектирование с учетом будущих изменений Компактный код, который легко можно будет использовать повторно

Ihar Blinou, PhD Java.SE.02 Object-oriented programming in Java