- •Аннотация
- •Лекция 1. Что такое Java? История создания.
- •1. Что такое Java?
- •2. История создания Java
- •2.1. Сложности внутри Sun Microsystems
- •2.2. Проект Green
- •2.3. Компания FirstPerson
- •2.4. World Wide Web
- •2.5. Возрождение Oak
- •2.6. Java выходит в свет
- •3. История развития Java
- •3.1. Браузеры
- •3.2. Сетевые компьютеры
- •3.3. Платформа Java
- •4. Заключение
- •5. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •1. Основы объектно-ориентированного программирования
- •1.1. Методология процедурно-ориентированного программирования
- •1.2. Методология объектно-ориентированного программирования
- •1.3. Объекты
- •1.3.1. Состояние.
- •1.3.2. Поведение
- •1.3.3. Уникальность
- •1.4. Классы
- •1.4.1. Инкапсуляция
- •1.4.2. Полиморфизм
- •1.5. Типы отношений между классами
- •1.5.1. Агрегация
- •1.5.2. Ассоциация
- •1.5.3. Наследование
- •1.5.4. Метаклассы
- •1.6. Достоинства ООП
- •1.7. Недостатки ООП
- •1.8. Заключение
- •1.9. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •Лекция 3. Лексика языка
- •1. Лексика языка
- •1.1. Кодировка
- •1.2. Анализ программы
- •1.2.1. Пробелы
- •1.2.2. Комментарии
- •1.2.3. Лексемы
- •1.3. Виды лексем
- •1.3.1. Идентификаторы
- •1.3.2. Ключевые слова
- •1.3.3. Литералы
- •1.3.3.1. Целочисленные литералы
- •1.3.3.2. Дробные литералы
- •1.3.3.3. Логические литералы
- •1.3.3.4. Символьные литералы
- •1.3.3.5. Строковые литералы
- •1.3.3.6. Null литерал
- •1.3.3.7. Разделители
- •1.3.3.8. Операторы
- •1.3.3.9. Заключение
- •1.4. Дополнение: Работа с операторами
- •1.4.1. Операторы присваивания и сравнения
- •1.4.2. Арифметические операции
- •1.4.3. Логические операторы
- •1.4.4. Битовые операции
- •1.5. Заключение
- •1.6. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •Лекция 4. Типы данных
- •1. Введение
- •2. Переменные
- •3. Примитивные и ссылочные типы данных
- •3.1. Примитивные типы
- •3.2. Целочисленные типы
- •4. Дробные типы
- •5. Булевский тип
- •6. Ссылочные типы
- •6.1. Объекты и правила работы с ними
- •6.2. Класс Object
- •6.3. Класс String
- •6.4. Класс Class
- •7. Заключение
- •8. Заключение
- •9. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •Лекция 5. Имена. Пакеты
- •1. Введение
- •2. Имена
- •2.1. Простые и составные имена. Элементы.
- •2.2. Имена и идентификаторы
- •2.3. Область видимости (введение)
- •3. Пакеты
- •3.1. Элементы пакета
- •3.2. Платформенная поддержка пакетов
- •3.3. Модуль компиляции
- •3.3.1. Объявление пакета
- •3.3.2. Импорт-выражения
- •3.3.3. Объявление верхнего уровня
- •3.4. Уникальность имен пакетов
- •4. Область видимости имен
- •4.1. "Затеняющее" объявление (Shadowing)
- •4.2. "Заслоняющее" объявление (Obscuring)
- •5. Соглашения по именованию
- •6. Заключение
- •7. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •Лекция 6. Объявление классов
- •1. Введение
- •2. Модификаторы доступа
- •2.1. Предназначение модификаторов доступа
- •2.2. Разграничение доступа в Java
- •3. Объявление классов
- •3.1. Заголовок класса
- •3.2. Тело класса
- •3.3. Объявление полей
- •3.4. Объявление методов
- •3.5. Объявление конструкторов
- •3.6. Инициализаторы
- •4. Дополнительные свойства классов
- •4.1. Метод main
- •4.2. Параметры методов
- •4.3. Перегруженные методы
- •5. Заключение
- •6. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •Лекция 7. Преобразование типов
- •1. Введение
- •2. Виды приведений
- •2.1. Тождественное преобразование
- •2.2. Преобразование примитивных типов (расширение и сужение)
- •2.3. Преобразование ссылочных типов (расширение и сужение)
- •2.4. Преобразование к строке
- •2.5. Запрещенные преобразования
- •3. Применение приведений
- •3.1. Присвоение значений
- •3.2. Вызов метода
- •3.3. Явное приведение
- •3.4. Оператор конкатенации строк
- •3.5. Числовое расширение
- •3.5.1. Унарное числовое расширение
- •3.5.2. Бинарное числовое расширение
- •4. Тип переменной и тип ее значения
- •5. Заключение
- •6. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •1. Введение
- •2. Статические элементы
- •3. Ключевые слова this и super
- •4. Ключевое слово abstract
- •5. Интерфейсы
- •5.1. Объявление интерфейсов
- •5.2. Реализация интерфейса
- •5.3. Применение интерфейсов
- •6. Полиморфизм
- •6.1. Поля
- •6.2. Методы
- •6.3. Полиморфизм и объекты
- •7. Заключение
- •8. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •Лекция 9. Массивы
- •1. Введение
- •2. Массивы, как тип данных в Java
- •2.1. Объявление массивов
- •2.2. Инициализация массивов
- •2.3. Многомерные массивы
- •2.4. Класс массива
- •3. Преобразование типов для массивов
- •3.1. Ошибка ArrayStoreException
- •3.2. Переменные типа массив, и их значения
- •4. Клонирование
- •4.1. Клонирование массивов
- •5. Заключение
- •6. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •Лекция 10. Операторы и структура кода
- •1. Управление ходом программы
- •2. Нормальное и прерванное выполнение операторов
- •3. Блоки и локальные переменные
- •4. Пустой оператор
- •5. Метки
- •6. Оператор if
- •7. Оператор switch
- •8. Управление циклами
- •8.1. Цикл while
- •8.2. Цикл do
- •8.3. Цикл for
- •9. Операторы break и continue
- •9.1. Оператор continue
- •9.2. Оператор break
- •10. Именованные блоки
- •11. Оператор return
- •12. Оператор synchronized
- •13.1. Причины возникновения ошибок
- •13.2. Обработка исключительных ситуаций
- •13.2.1. Конструкция try-catch
- •13.2.2. Конструкция try-catch-finally
- •13.3. Использование оператора throw
- •13.4. Обрабатываемые и необрабатываемые исключения
- •13.5. Создание пользовательских классов исключений
- •13.6. Переопределение методов и исключения
- •13.7. Особые случаи
- •14. Заключение
- •15. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •Лекция 11. Пакет java.awt
- •1. Введение
- •2. Апплеты
- •2.1. Тег HTML <Applet>
- •2.2. Передача параметров
- •2.3. Контекст апплета
- •2.4. Отладочная печать
- •2.5. Порядок инициализации апплета
- •2.6. Перерисовка
- •2.7. Задание размеров графических изображений
- •2.8. Простые методы класса Graphics
- •2.9. Цвет
- •2.9.1. Методы класса Color
- •2.10. Шрифты
- •2.10.1. Использование шрифтов
- •2.10.2. Позиционирование и шрифты: FontMetrics
- •2.10.3. Использование FontMetrics
- •2.10.4. Центрирование текста
- •3. Базовые классы
- •4. Основные компоненты
- •5. Менеджеры компоновки
- •6. Окна
- •7. Меню
- •8. Обработка событий
- •8.1. Рисование "каракулей" в Java
- •8.2. Рисование "каракулей" с использованием встроенных классов
- •9. Заключение
- •10. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •Лекция 12. Потоки выполнения. Синхронизация
- •1. Введение
- •2. Многопоточная архитектура
- •3. Базовые классы для работы с потоками
- •3.1. Класс Thread
- •3.2. Интерфейс Runnable
- •3.3. Работа с приоритетами
- •3.4. Демон-потоки
- •4. Синхронизация
- •4.1. Хранение переменных в памяти
- •4.2. Модификатор volatile
- •4.3. Блокировки
- •5. Методы wait(), notify(), notifyAll() класса Object
- •6. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •Лекция 13. Пакет java.lang.
- •1. Введение
- •2. Object
- •3. Class
- •4. Wrapper Classes
- •4.1. Integer
- •4.2. Character
- •4.3. Boolean
- •4.4. Void
- •5. Math
- •6. Строки
- •6.1. String
- •6.2. StringBuffer
- •7. Системные классы
- •7.1. ClassLoader
- •7.2. SecurityManager - менеджер безопасности
- •7.3. System
- •7.4. Runtime
- •7.5. Process
- •8. Потоки исполнения
- •8.1. Runnable
- •8.2. Thread
- •8.3. ThreadGroup
- •9. Исключения
- •10. Заключение
- •11. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •Лекция 14. Пакет java.util
- •1. Введение
- •2. Работа с датами и временем
- •2.1. Класс Date
- •2.2. Классы Calendar и GregorianCalendar
- •2.3. Класс TimeZone
- •2.4. Класс SimpleTimeZone
- •3. Интерфейс Observer и класс Observable
- •4. Коллекции
- •4.1. Интерфейсы
- •4.1.1. Интерфейс Collection
- •4.1.2. Интерфейс Set
- •4.1.3. Интерфейс List
- •4.1.4. Интерфейс Map
- •4.1.5. Интерфейс SortedSet
- •4.1.6. Интерфейс SortedMap
- •4.1.7. Интерфейс Iterator
- •4.2. Aбстрактные классы используемые при работе с коллекциями.
- •4.3. Конкретные классы коллекций
- •4.4. Класс Collections
- •5. Класс Properties
- •6. Интерфейс Comparator
- •7. Класс Arrays
- •8. Класс StringTokenizer
- •9. Класс BitSet
- •10. Класс Random
- •11. Локализация
- •11.1. Класс Locale
- •11.2. Класс ResourceBundle
- •12. Заключение
- •13. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •Лекция 15. Пакет java.io
- •1. Система ввода/вывода. Потоки данных (stream)
- •1.1. Классы InputStream и OutputStream
- •1.2. Классы-реализации потоков данных
- •1.2.1. Классы ByteArrayInputStream и ByteArrayOutputStream
- •1.2.2. Классы FileInputStream и FileOutputStream
- •1.2.3. PipedInputStream и PipedOutputStream
- •1.2.4. StringBufferInputStream
- •1.2.5. SequenceInputStream
- •1.3. Классы FilterInputStreeam и FilterOutputStream. Их наследники.
- •1.3.1. BufferedInputStream и BufferedOutputStream
- •1.3.2. LineNumberInputStream
- •1.3.3. PushBackInputStream
- •1.3.4. PrintStream
- •1.3.5. DataInputStream и DataOutputStream
- •2. Serialization
- •2.1. Версии классов
- •3. Классы Reader и Writer. Их наследники.
- •4. Класс StreamTokenizer
- •5. Работа с файловой системой.
- •5.1. Класс File
- •5.2. Класс RandomAccessFile
- •6. Заключение
- •7. Контрольные вопросы
- •Аннотация
- •Лекция 16. Введение в сетевые протоколы
- •1. Основы модели OSI
- •2. Physical layer (layer 1)
- •3. Data layer (layer 2)
- •3.1. LLC sublayer.
- •3.2. MAC sublayer.
- •4. Network layer (layer 3)
- •4.1. Class A
- •4.2. Class B
- •4.3. Class CClass DClass E
- •5. Transport layer (layer 4)
- •6. Session layer (layer 5)
- •7. Presentation layer (layer 6)
- •8. Application layer (layer 7)
- •9. Утилиты для работы с сетью
- •9.1. IPCONFIG (IFCONFIG)
- •9.3. Ping
- •9.4. Traceroute
- •9.5. Route
- •9.6. Netstat
- •9.7. Задания для практического занятия
- •10. Пакет java.net
- •11. Заключение
- •12. Контрольные вопросы
Стр. 12 из 24 |
Основы объектно-ориентированного программирования |
Определенные сложности возникают при вызове перегруженных методов. В Java существуют специальные правила, которые решают эту проблему. Они будут рассмотрены в соответствующей главе.
1.5. Типы отношений между классами
Как правило, любая программа, написанная на объектно-ориентированном языке, представляет собой некоторый набор классов, связанных между собой. Можно провести аналогию между строительством дома и написанием программы. Подобно тому, как здание строится из кирпичей, компьютерная программа с использованием ООП строится из классов. Причем эти классы должны знать друг о друге, для того чтобы взаимодействовать между собой и сообща выполнить поставленную задачу.
Возможны следующие связи между классами в рамках объектной модели (приводятся лишь наиболее простые и часто используемые виды связей, подробное их рассмотрение выходит за рамки этой ознакомительной главы):
•Агрегация (Aggregation)
•Ассоциация (Association)
•Наследование (Inheritance)
•Метаклассы (Metaclass)
1.5.1. Агрегация
Отношение между классами типа "содержит" или "состоит из" называется агрегацией или включением. Например, если аквариум наполнен водой и в нем плавают рыбки, то можно сказать, что аквариум агрегирует в себе воду и рыбок.
Такое отношение включения или агрегации (aggregation) изображается линией с ромбиком на стороне того класса, который выступает в качестве владельца или контейнера. Необязательное название отношения записывается посередине линии.
Внашем примере отношение "contain" является двунаправленным. Объект класса Aquarium содержит несколько объектов Fish. В то же время каждая рыбка "знает", в каком именно аквариуме она живет. Факт участия класса в отношении изображается посредством роли.
Впримере можно видеть роль "home" класса Aquarium (аквариум является домом для рыбок), а также роль "inhabitants" класса Fish (рыбки являются обитателями аквариума). Название роли обычно совпадает с названием соответствующего поля в классе. Изображение такого поля на диаграмме излишне, если уже изображено имя роли. Т.е. в данном случае класс Aquarium будет иметь свойство (поле) inhabitants, а класс Fish - свойство home.
Число объектов, участвующих в отношении, записывается рядом с именем роли. Запись "0..n" означает "от нуля до бесконечности". Приняты так же обозначения:
•"1..n" - от единицы до бесконечности;
•"0" - ноль;
•"1" - один;
•"n" - фиксированное количество;
Программирование на Java
Rendered by www.RenderX.com
Типы отношений между классами |
Стр. 13 из 24 |
•"0..1" - ноль или один.
Код, описывающий рассмотренную модель и явление агрегации, может выглядеть, например, следующим образом:
// определение класса Fish public class Fish {
// определения поля home (ссылка на объект Aquarium) private Aquarium home;
public Fish() {
}
}
// определение класса Aquarium public class Aquarium {
// определения поля inhabitants (массив ссылок на объекты Fish) private Fish inhabitants[];
public Aquarium() {
}
}
1.5.2. Ассоциация
Если объекты одного класса ссылаются на один или более объектов другого класса, но ни в ту, ни в другую сторону отношение между объектами не носит характера "владения" или контейнеризации, то такое отношение называют ассоциацией (association). Отношение ассоциации изображается так же,как и отношение агрегации, но линия, связывающая классы - простая, без ромбика.
Вкачестве примера можно рассмотреть программиста и его компьютер. Между этими двумя объектами нет агрегации, но существует четкая взаимосвязь. Так, всегда можно установить за какими компьютерами работает какой-либо программист, а также какие люди пользуются отдельно взятым компьютером. В рассмотренном примере имеет место ассоциация многие-ко-многим.
Вданном случае между экземплярами классов Programmer и Computer в обе стороны используется отношение "0..n", т.к. программист теоретически может не пользоваться компьютером (если он теоретик или на пенсии). В свою очередь компьютер может никем не использоваться (если он новый и еще не установлен).
Код, соответствующий рассмотренному примеру, будет, например, следующим:
public class Programmer { private Computer computers[];
public Programmer() {
}
Программирование на Java
Rendered by www.RenderX.com
Стр. 14 из 24 |
Основы объектно-ориентированного программирования |
} |
|
public class Computer {
private Programmer programmers[];
public Computer() {
}
}
1.5.3. Наследование
Наследование (inheritance) - это отношение между классами, при котором класс использует структуру или поведение другого (одиночное наследование) или других (множественное наследование) классов. Наследование вводит иерархию "общее/частное", в которой подкласс наследует от одного или нескольких более общих суперклассов. Подклассы обычно дополняют или переопределяют унаследованную структуру и поведение.
В качестве примера можно рассмотреть задачу, в которой необходимо реализовать классы "Легковой автомобиль" и "Грузовой автомобиль". Очевидно, эти два класса имеют много общей функциональности. Так, оба они имеют 4 колеса, двигатель, могут перемещаться и т.д. Всеми этими свойствами обладает любой автомобиль, не зависимо от того грузовой он или легковой, 5- или 12-местный. Разумно вынести эти общие свойства и функциональность в отдельный класс, например "Автомобиль", и наследовать от него классы "Легковой автомобиль" и "Грузовой автомобиль" чтобы избежать повторного написания одного и того же кода в разных классах.
Отношение обобщения обозначается сплошной линией с треугольной стрелкой на одном из концов. Стрелка указывает на более общий класс (класс-предок или суперкласс), а ее отсутствие - на более специальный класс (класс-потомок или подкласс)
Использование наследования способствует уменьшению количества кода, написанного для описания схожих сущностей, а так же способствует написанию более эффективного и гибкого кода.
В рассмотренном примере применено одиночное наследование. Некоторый класс так же может наследовать свойства и поведение сразу нескольких классов. Наиболее популярным примером применения множественного наследования является проектирование системы учета товаров в зоомагазине.
Все животные в зоомагазине являются наследниками класса "Животное", а также наследниками класса "Товар". Т.е. все они имеют возраст, нуждаются в пище и воде, и в то же время имеют цену и могут быть проданы.
Множественное наследование на диаграмме изображается точно так же как и одиночное наследование за исключением того, что линии наследования соединяют класс-потомок сразу с несколькими суперклассами.
Не все объектно-ориентированные языки программирования содержат в себе языковые конструкции для описания множественного наследования.
Многие объектно-ориентированные языки программирования не поддерживают множественное наследование и не имеют синтаксических конструкций для его реализации.
Программирование на Java
Rendered by www.RenderX.com
Типы отношений между классами Стр. 15 из 24
В языке Java множественное наследование имеет ограниченную поддержку через интерфейсы и будет рассмотрено в следующих главах.
1.5.4. Метаклассы
Итак, любой объект имеет структуру, состоящую из полей и методов. Объекты, имеющие одинаковую структуру и семантику, описываются одним классом, который и является, по сути, определением структуры объектов, порожденных от него.
В свою очередь каждый класс, или описание, всегда имеет строгий шаблон, задаваемый языком программирования или выбранной объектной моделью. Он определяет, например, допустимо ли множественное наследование, какие ограничения на имен½ование классов, как описываются п¿оля и методы, набор существующих типов данных и многое другое. Таким образом, класс можно рассматривать как объект, у которого есть свойства (имя, список полей и их типы, список методов, список аргументов для каждого метода и т.д.). Также класс может обладать поведением, то есть поддерживать методы. А раз для любого объекта существует шаблон, описывающий свойства и поведение этого объекта, то его можно определить и для класса. Такой шаблон, задающий различные классы, называется метакласс.
Чтобы легче представить себе, что такое метакласс, рассмотрим пример некой бюрократической организации. Будем считать, что все классы в такой системе - некоторые строгие инструкции, которые описывают, что нужно сделать, чтобы породить новый объект (например, нанять нового служащего или открыть новый отдел). Как и полагается классам, они описывают все свойства новых объектов (например, зарплату и профессиональный уровень для сотрудников, площадь и имущество для отделов) и их поведение (обязанности служащих и функции подразделений).
В свою очередь написание новой инструкции можно строго регламентировать. Скажем, необходимо использовать специальный бланк, придерживаться правил оформления и заполнить все обязательные поля (например, номер инструкции и фамилии ответственных работников) Такая "инструкция инструкций" и будет представлять собой метакласс в ООП.
Итак, объекты порождаются от классов, а классы - от метакласса. Он, как правило, в системе есть только один. Но существуют языки программирования, в которых можно создавать и использовать собственные метаклассы, например язык Python. Например, функциональность метакласса может быть следующая: при создании класса он будет просматривать список всех методов в классе и если имя метода имеет вид set_XXX или get_XXX, то автоматически создать поле с именем XXX, если такого не существует.
Поскольку метакласс сам является классом, то нет никакого смысла в заведении "мета- мета-классов".
В языке Java также есть такое понятие. Это класс, который так и называется - Class (описывает классы) и располагается в основной библиотеке java.lang. Виртуальная машина использует его по прямому назначению. Когда загружается очередной .class-файл, содержащий описание нового класса, JVM порождает объект класса Class, который будет хранить его структуру. Таким образом, Java использует концепцию метакласса в самых практических целях. С помощью Class реализована поддержка статических (static) полей и методов. Наконец, этот класс содержит ряд методов, полезных для разработчиков. Они будут рассмотрены в следующих главах.
Программирование на Java
Rendered by www.RenderX.com