Лабораторная работа №2

Объектно-ориентированное программирование в Java. Понятие интерфейса в Java.

Цель работы: изучить: 1) объектно-ориентированный способ работы с классами в языке Java; 2) возможности предоставляемые интерфейсами и абстрактными классами в Java.

Теоретические сведения

Классы и объекты

Java – полностью объектно-ориентированный язык, поэтому 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 будет использоваться это наименование). Поля и методы называются членами класса.

Поля описываются как обычные переменные.

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 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; // возраст

String name; // кличка

public 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++) означает, что для определения «продолжительности» лая будет проверяться возраст того самого объекта, для которого будет вызван данный метод. Этот объект обозначается ключевым словом this.

Метод voice() можно было описать и так:

public void voice() { for (int i = 1; i <= this.age; i++) { System.out.println("гав-гав"); } }

Ключевое слово this в этом примере наглядно указывает, что используется атрибут age именно того объекта класса Dog, для которого вызывается метод voice().

Когда имя метода или атрибута записывается без указания объекта, всегда подразумевается объект 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).

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 Собака может 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.

С класса Object начинается иерархия наследования. Любой другой класс является потомком класса Object и наследует от него три метода:

equals(Object obj) – позволяет сравнивать два объекта. Возвращает true, если объекты равны. Например, мы сравнивали строки (объекты класса String):

if (s1.equals(s2)) { ... }

toString() – «переводит» объект в строку (которую можно вывести в методе println()).

hashCode() – возвращает целое число, уникальное для всех объектов данного класса (не может быть двух объектов, для которых это число совпадает).

При наследовании эти методы чаще всего необходимо переопределить, чтобы они работали так, как надо программисту.