Java — полностью объектно-ориентированный язык, поэтому, как мы уже отмечали, все действия, выполняемые программой, находятся в методах тех или иных классов.
Описание класса начинается с ключевого слова class, после которого указывается идентификатор — имя класса. Затем в фигурных скобках перечисляются атрибуты и методы класса. Атрибуты в языке Java называются полями (в дальнейшем мы будем использовать это наименование). Поля и методы называются членами класса.
Поля описываются как обычные переменные.
Правила записи методов рассматривались на предыдущем занятии.
Опишем для примера класс Dog (собака). У него будет два поля: кличка и возраст. При описании поведения собаки в этом простом примере ограничимся лаем. Конечно, лаять по-настоящему наша собака не будет (ведь это всего лишь программная конструкция), она будет выводить в консоль «гав-гав». Чтобы было интереснее, предположим, что все собаки, с которыми имеет дело наша программа, умны настолько, что когда их вынуждают лаять, они говорят «гав-гав» столько раз, сколько им лет.
Заметим, что в программе уже есть один класс (тот, в котором описан метод main()). Поскольку этот класс к собакам отношения не имеет, описывать новый класс Dog следует за его пределами.
class Dog {int age; // возрастString name; // кличкаpublic void voice() {for (int i = 1; i <= age; i++) {System.out.println("гав-гав");}}}
Самое главное — понять, что означает, когда некоторые переменные (поля) и функции (методы) собраны (описаны) в каком-то классе.
Класс должен описывать некоторое законченное понятие. Это может быть понятие из предметной области программы (собака, велосипед, аквариум, сессия) или понятие, необходимое для работы самой программы (очередь, список, строка, окно, кнопка, программа*).
Полями класса должны быть данные, относящиеся к этому понятию. Для собаки это возраст, кличка, порода и т.д., а для сессии — дата начала, продолжительность и т.д.
Методы класса, как правило, работают с данными этого класса. Например, метод voice() в нашем примере обращается к полю age (возраст).
Когда какой-то класс описан, могут создаваться объекты этого класса и с ними можно работать, вызывая их методы (кормить собаку, выгуливать, просить ее лаять — словом делать все то, что позволяет поведение класса, т.е. совокупность его методов).
Для обращения к объектам удобно использовать переменные, имеющие тип класса. Например, для работы с собаками опишем переменную типа Dog:
Dog x;
Переменная типа класса является ссылочной переменной, она не хранит данные (как переменные простых типов int, char и т.д.), а указывает на место в памяти, где эти данные хранятся (как переменные типа массива). Данными, на которые указывает только что описанная переменная x, может быть объект класса Dog. Его необходимо предварительно создать командой new:
x = new Dog();
Теперь переменная x указывает на некий объект класса Dog, хранящий в памяти свои данные (возраст и кличку). Кроме того, эту собаку можно заставить лаять, вызвав соответствующий метод командой:
x.voice();
Для того, чтобы обратиться к члену класса, необходимо указать его имя после имени объекта через точку.
Обратите внимание, «залаяла» именно та собака, на которую «указывала» переменная x. Если в программе были созданы другие собаки, они будут молчать до тех пор, пока не будет вызван их метод voice().
Таким образом, когда данные (поля) и команды (методы) описываются в одном классе, они оказываются тесно связаны друг с другом в объектах этого класса. Метод вызывается не сам по себе, а для конкретного объекта и работает с полями именно этого объекта.
Поэтому команды
voice();age += 1;
не имеют никакого смысла, если употребляются вне методов класса Dog. Обязательно указание на конкретный объект, с которым производится действие. Внутри метода указание на конкретный объект вовсе не обязательно: в рассмотренном примере запись
for (int i = 1; i <= age; i++)
о ключевом слове this
означает, что для определения «продолжительности» лая будет проверяться возраст того самого объекта, для которого будет вызван данный метод. Этот объект обозначается ключевым словом this.
Конструкторы классов
Конструктор — это особенный метод класса, который вызывается автоматически в момент создания объектов этого класса. Имя конструктора совпадает с именем класса.
Например, в классе Dog может быть конструктор с двумя параметрами, который при создании новой собаки позволяет сразу задать ее кличку и возраст.
public Dog(String n, int a) {name = n;age = a;}
Конструктор вызывается после ключевого слова new в момент создания объекта. Теперь, когда у нас есть такой конструктор, мы можем им воспользоваться:
Dog dog1 = new Dog("Тузик", 2);
В результате переменная dog1 будет указывать на «собаку» по кличке Тузик, имеющую возраст 2 года. Кстати, этот возраст можно узнать, заставив собаку лаять командой
dog1.voice();*
Конструкторы добавляются в класс, если в момент создания объекта нужно выполнить какие-то действия (начальную настройку) с его данными (полями). Сразу задать кличку и возраст собаки более естественно, чем каждый раз порождать безымянного щенка, а затем давать ему имя и быстро выращивать до нужного возраста (с учетом того, что программа скорее всего обрабатывает данные о собаках, которые на самом деле уже давно родились). Хотя до появления ООП программисты часто делали именно так.
Наследование
Наследование — это отношение между классами, при котором один класс расширяет функциональность другого. Это значит, что он автоматически перенимает все его поля и методы, а также добавляет некоторые свои.
Наследование обычно возникает, когда все объекты одного класса одновременно являются объектами другого класса (отношение общее/частное). Например, все объекты класса Студент являются объектами класса Человек. В этом случае говорят, что класс Студент наследует от класса Человек. Аналогично класс Собакаможет наследовать от класса Животное, а класс Далматинец от класса Собака. Класс, который наследует, называется подклассом или потомком, а класс, от которого наследуют, называется суперклассом или предком.
Заметим, что если класс №2 является потомком класса №1, а класс №3 является потомком класса №2, то класс №3 является также потомком класса №1.
Наследование избавляет программиста от лишней работы. Например, если в программе необходимо ввести новый класс Далматинец, его можно создать на основе уже существующего класса Собака, не программируя заново все поля и методы, а лишь добавив те, которых не хватало в суперклассе.
Для того, чтобы один класс был потомком другого, необходимо при его объявлении после имени класса указать ключевое слово extends и название суперкласса.
Например:
class Dalmatian extends Dog {// дополнительные поля и методы...}
Если ключевое слово extends не указано, считается, что класс унаследован от универсального класса Object.
Модификаторы видимости
Доступ к любому члену класса — полю или методу — может быть ограничен. Для этого перед его объявлением ставится ключевое слово private. Оно означает, что к этому члену класса нельзя будет обратиться из методов других классов.
Ключевое слово public может употребляться в тех же случаях, но имеет противоположный смысл. Оно означает, что данный член класса является доступным. Если это поле, его можно использовать в выражениях или изменять при помощи присваивания, а если метод, его можно вызывать.
Ключевое слово protected означает, что доступ к полю или методу имеет сам класс и все его потомки.
Если при объявлении члена класса не указан ни один из перечисленных модификаторов, используется модификатор по умолчанию (default). Он означает, что доступ к члену класса имеют все классы, объявленные в том же пакете.
Перепишем класс Dog следующим образом:
class Dog {private int age;// возрастprivate String name; // кличкаpublic Dog(String n, int a) {name = n; age = a;}public void voice() {for(int i = 1; i <= age; i++) {System.out.println("гав-гав");}}}
Поля age и name окажутся скрытыми. Это значит, что мы не можем изменять их (или считывать их значение) где-либо за пределами класса*. Мы не сможем в методе main() создать объект класса Dog, а затем присвоить его полю age или name новое значение, как в следующем примере:
public static void main(String[] args) {Dog dog1 = new Dog("Тузик", 4);dog1.age = 10; // нельзя, поле age скрытоdog1.name = "Жучка"; // переименовать собаку тоже нельзя, поле name скрытоdog1.voice(); // это можно, метод voice() открытый}
Возможность скрывать поля и методы класса используется для того, чтобы уберечь программиста от возможных ошибок, сделать классы понятнее и проще в использовании. При этом реализуется принцип инкапсуляции.
Инкапсуляция означает сокрытие деталей реализации класса. Класс разделяется на две части: внутреннюю и внешнюю. Внешняя часть (интерфейс) тщательно продумывается исходя из того, каким образом могут взаимодействовать с объектами данного класса другие объекты программы. Внутренняя часть закрыта от посторонних, она нужна только самому классу для обеспечения правильной работы открытых методов.
видеокурс по объектно-ориентированному программированию смотрим здесь
