converted to PDF by BoJIoc

1.4.1. Символы Unicode

Давайте ненадолго остановимся и обратим внимание на символ p, использованный в качестве имени константы в предыдущем примере. В большинстве языков программирования идентификаторы обычно ограничиваются буквами и цифрами, входящими в набор символов ASCII.

Java вводит вас в современный мир интернационального программного обеспечения; в Java используется кодировка Unicode — международный стандарт для набора символов. Символы Unicode состоят из 16 бит, благодаря чему обеспечивается поддержка букв, входящих в большинство языков мира. По-этому мы и смогли использовать p как имя константы в приведенном выше примере. Символ p входит в греческую секцию Unicode и, следовательно, может присутствовать в исходном тексте программы. В настоящее время при программировании, как правило, используется набор символов ASCII, 7-битная кодировка или ISO-Latin-1 — 8-битный стандарт, который обычно называется Latin-1. Однако перед обработкой эти символы переводятся в Unicode, так что в Java всегда используется кодировка Unicode.

Упражнение 1.5

Измените приложение HelloWorld так, чтобы выводимая строка была представлена именованной константой.

Упражнение 1.6

Измените приложение Fibonacci так, чтобы вместо константы-литерала (50) в условии цикла фигурировала именованная константа.

1.5. Порядок выполнения

“Порядком выполнения” называется очередность, в которой выполняются операторы программы. Один из примеров воздействия на порядок выполнения — цикл while в программе для вывода чисел Фибоначчи. К числу других операторов, изменяющих порядок выполнения, относятся конструкции if/else, for, switch, do/while и блоки — несколько операторов, сгруппированных внутри фигурных скобок { и }. Давайте усовершенствуем программу для вывода чисел Фибоначчи — перенумеруем все члены последовательности и пометим нечетные числа звездочкой:

/** Вывести несколько первых чисел Фибоначчи, помечая нечетные числа символом ‘*’ */ static final int MAX_INDEX = 10;

public static void main (String[] args) { int lo = 1;

int hi = 1; String mark;

System.out.println(“1: ” + lo);

for (int i = 2; i < MAX_INDEX; i++) { if (hi % 2) == 0)

mark = “ *”;

else

mark = “”;

System.out.println(i + “: ” + hi + mark); hi = lo + hi; // Изменение значения hi lo = hi — lo; /* Новое значение lo равно

старому hi, то есть сумме за вычетом старого lo */

converted to PDF by BoJIoc

}

}

}

Вот как выглядит результат работы программы:

1:1

2:1

3:2 *

4:3

5:5

6:8 *

7:13

8:21

9:34 *

Для упрощения нумерации ряда вместо while используется цикл for. Цикл for является частным случаем while с добавлением инициализации и приращения переменной цикла. Приведенный выше цикл for эквивалентен следующему циклу while:

{

int i = 2;

while (i < MAX_INDEX) { // .. вывод i++;

}

}

Оператор ++ в этом фрагменте может показаться непонятным тому, кто не знаком с языками программирования, восходящими к C. Этот оператор увеличивает на единицу значение переменной, к которой он применяется, — в данном случае, i. Оператор ++ является префиксным, если он стоит перед операндом, и постфиксным, если он стоит после него. Аналогично, оператор — уменьшает на единицу значение переменной, к которой он применяется, и также может быть префиксным или постфиксным. Операторы ++ и — ведут свое происхождение из языка программирования C. В приведенном выше

примере оператор

i++;

может быть заменен выражением

i = i + 1;

Помимо простого присваивания, в Java имеются и другие операторы присваивания, которые применяют арифметические действия к значению в их левой части. Например, еще одна возможность представить i++ в цикле for может быть такой:

i += 1;

Значение в правой части оператора += (то есть 1) прибавляется к значению переменной в левой части (то есть i), и результат записывается в ту же переменную. Большинство бинарных операторов в Java (другими словами, операторов с двумя операндами) может аналогичным образом объединяться с оператором =.

converted to PDF by BoJIoc

Внутри цикла for используется конструкция if/else, проверяющая текущее значение hi на четность. Оператор if анализирует значение выражения в скобках. Если оно равно true, то выполняется первый оператор или блок внутри оператора if. Если же значение равно false, то выполняется оператор или блок, следующий за ключевым словом else. Наличие else не требуется; если else отсутствует и условие равно false, то блок if пропускается. После выполнения одной из двух возможных ветвей конструкции if/else, управление передается оператору, следующему за оператором if.

В нашем примере проверка hi на четность осуществляется с помощью оператора %. Он вычисляет остаток от деления левого операнда на правый. Если значение слева четно, то остаток будет равен 0, и следующий оператор присвоит переменной marker звездочку — индикатор для пометки четного числа. Для нечетных чисел выполняется условие else, присваивающее marker пустую строку.

Метод println выполняется несколько сложнее — оператор + используется для конкатенации следующих строк: i, разделитель, строка для значения hi и строка- индикатор. В случае применения оператора + к строкам он выполняет их конкатенацию, тогда как в арифметических выражениях он занимается сложением.

Упражнение 1.7

Модифицируйте цикл так, чтобы значение переменной i изменялось не в прямом, а в обратном направлении.

1.6. Классы и объекты

Java, как и любой другой объектно-ориентированный язык программирования, располагает средствами построения классов и объектов. Каждый объект в Java имеет тип; им является тот 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 (конечно же, в текущей реализации). Подобное объявление класса определяет, как будут выглядеть объекты, созданные на его основе, а также задает поведение объектов с помощью ряда 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 объекту Point, сможет прочитать или изменить эти поля. Разрешается ограничить

доступ к данным и предоставлять его лишь методам самого класса или связанных с ним классов.

converted to PDF by BoJIoc

1.6.1. Создание объектов

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 с помощью ссылки на объект — вместо самого объекта в переменных содержится лишь ссылка на него. Когда ссылка не относится ни к какому объекту, она равна null.

Обычно между самим объектом и ссылкой на него не делается особых различий — можно сказать “передать методу объект”, на самом деле имея в виду “передать методу ссылку на объект”. В книге мы будем различать эти два понятия лишь там, где необходимо, но чаще всего термины “объект” и “ссылка на объект” будут употребляться как эквивалентные.

Возвращаясь к определенному выше классу Point, давайте предположим, что мы разрабатываем 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;

Каждый объект класса Point обладает собственной копией полей x и y. Например, изменение поля x объекта lowerLeft никак не влияет на значение x объекта upperRight. Поля объектов иногда называют переменными экземпляра (instance variables), поскольку в каждом объекте (экземпляре) класса содержится отдельная копия этих полей.

1.6.2. Статические поля

Чаще всего бывает 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 поля всеми 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.

Для чего нужны переменные класса? Давайте представим себе фабрику, производящую плееры Sony (Sony Walkman). Каждому плееру присваивается уникальный серийный номер. В наших терминах это означает, что в каждом объекте имеется уникальное поле, в котором хранится значение номера. Однако фабрика должна знать значение номера, который должен быть присвоен следующему плееру. Дублировать эту информацию в каждом объекте-плеере было бы неразумно — нужна всего одна копия номера, которая хранится на самой фабрике, другими словами — в переменной класса.

converted to PDF by BoJIoc

}

Ссылка this часто используется в качестве параметра для тех методов, которым нужна ссылка на объект. Кроме того, this также может применяться для именования членов текущего объекта. Вот еще один из методов Point, который называется move и служит для присвоения полям x и y определенных значений:

public void move(double x, double y) { this.x = x;

this.y = y;

}

В методе move ссылка this помогает разобраться, о каких x и y идет речь. Присвоить аргументам move имена x и y вполне разумно, поскольку в этих параметрах методу передаются координаты x и y точки. Но тогда получается, что имена параметров совпадают с именами полей Point, и имена параметров скрывают имена полей. Если бы мы просто написали x = x, то значение параметра x было бы присвоено самому параметру, а не полю x, как мы хотели. Выражение this.x определяет поле x объекта, а не параметр x метода move.

1.7.3. Статические методы

Мы уже знаем, что в классе могут присутствовать статические поля, относящиеся к классу в целом, а не к его конкретным экземплярам. По аналогии с ними могут существовать и статические методы, также относящиеся ко всему классу, которые часто называют методами класса. 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.

Когда в этой книге встречается термин “метод”, он (как и термин “поле”) означает метод, специфичный для каждого объекта, хотя в отдельных случаях, для большей ясности, может использоваться термин “нестатический метод”.

Для чего нужны статические методы? 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, это ограничение можно обойти, 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.

converted to PDF by BoJIoc

1.8. Массивы

Простые переменные, содержащие всего одно значение, полезны, но для многих приложений их недостаточно. Скажем, для разработки программы игры в карты требуется множество объектов Card, с которыми можно 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:

class Deck {

final int DECK_SIZE = 52;

Card[] cards = new Card[DECK_SIZE];

public void print() {

for (int i = 0; i < cards.length; i++) System.out.println(cards[i]);

}

}

Сначала мы объявляем константу с именем DECK_SIZE, содержащую количество кард в колоде. Затем поле cards объявляется в виде массива типа Card — для этого 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 — это означает,

что ее имя может использоваться в качестве имени переменной в последующих операторах цикла.

Упражнение 1.8

Измените приложение Fibonacci так, чтобы найденные числа Фибоначчи сохранялись в массиве и выводились в виде списка значений в конце программы.

Упражнение 1.9

Измените приложение Fibonacci так, чтобы числа Фибоначчи сохранялись в массиве. Для этого создайте новый класс для хранения самого числа и логического значения, являющегося признаком четности, после чего создайте массив для ссылок на объекты этого класса.