Лекция 03. Основы классов
#######################################################################################



Классы и объекты
===========================================================


Основы
-----------------------------------------------------------


Классы и объекты
``````````````````````````````````````````````````````````

Пример описания класса:



.. code-block:: java

 class Point {
     int x, y;   // экземплярные переменные  
     Point() {   // конструктор
       x=0; y=0;     
     }
     Point (int x1,int y1) { // конструктор
       x=x1; y=y1;   
     }
     int getX() {return x;}
     int getY() {return y;} 
 }


Пример создания экземпляра класса и ссылки на него:



.. code-block:: java

 Point p1 = new Point();
 Point p2 = p1;


Класс **Коробка**:



.. code-block:: java

 class Box {
     int width; // ширина коробки
     int height; // высота коробки
     int depth; // глубина коробки
     
     // Конструктор
     Box(int w,int h,int d) {
         width = w;
         height = h;
         depth = d;
     }
     // вычисляем объём коробки
     int getVolume() {
         return width * height * depth;
     }
 }



Hello world
``````````````````````````````````````````````````````````

Еще одна версия **Hello, world!**. Создаем экземпляр класса, внутри которого объявлен **main**.



.. code-block:: java

 public class GreetHW
 {
     String text="Hello, world!";
     void print() {
         System.out.println(text);
     } 
     public static void main(String[] args) {
         GreetHW greet=new GreetHW();
         greet.print();
     }
 }



Статические переменные
``````````````````````````````````````````````````````````

Объявление: **static <type> <name>**

Обращение: **<classname>.<varname>**


* создаются в единственном экземпляре;
* существуют вне зависимости от объектов класса;
* создаются JVM в момент первого обращения к классу;
* допускают обращение до создания объектов класса;

Статические методы
``````````````````````````````````````````````````````````

Статические методы:


* могут вызывать только другие статические методы
* должны обращаться только к статическим переменным
* внутри статических методов нельзя использовать ссылки **this** и **super**

Статический блок
``````````````````````````````````````````````````````````

Объявление: 



.. code-block:: java

 static 
 {
    // ....
 }


Статический блок кода выполняется один раз при первоначальной загрузке класса



.. code-block:: java

 public class Fruits {
     static String[] list = new String[3];
 
     static {
       list[0]="Apple";
       list[1]="Orange";
       list[2]="Banana";
     }
     public static void main(String[] args) {
         for(int i=0;i<list.length;i++)
             System.out.println(list[i]);
     }
 }



Использование this
``````````````````````````````````````````````````````````

Указатель на экземпляр **this** может использоваться для вызова одного конструктора из другого




.. code-block:: java

 public class Rectangle 
 {
     private int x, y, width, height;
     public Rectangle()  {
         this(0, 0, 0, 0);
     }
     public Rectangle(int width, int height) {
         this(0, 0, width, height);
     }
     public Rectangle(int x, int y, int width, int height) {
         this.x = x; this.y = y; 
         this.width = width; this.height = height;
     }
 }



Управление доступом
-----------------------------------------------------------

В Java используется похожая на С++ модель разграничения доступа к элементам классов.

Тем не менее, у нее есть ряд отличий:


* Спецификатор доступа пишется перед каждым элементом класса;
* Отсутствие спецификатора перед элементом тоже задает уровень доступа.
Правила доступа сведены в следующую таблицу:




.. list-table:: 



   * - **Пользователь** 
     -  **Private** 
     -  **Отсутствие** 
     -  **Protected** 
     -  **Public** 


   * - Один и тот же класс 
     -  Yes 
     -  Yes 
     -  Yes 
     -  Yes 


   * - Подкласс класса того же пакета 
     -  No 
     -  Yes 
     -  Yes 
     -  Yes 


   * - Класс пакета 
     -  No 
     -  Yes 
     -  Yes 
     -  Yes 


   * - Подкласс класса из другого пакета 
     -  No 
     -  No 
     -  Yes 
     -  Yes 


   * - Класс другого пакета 
     -  No 
     -  No 
     -  No 
     -  Yes 



Пакеты
===========================================================


Структура программы
``````````````````````````````````````````````````````````


* В первой строке файла может быть 1 необязательный оператор **package**.
* В следующих строках может быть 1 или несколько необязательных операторов **import**-	Далее идут описания классов и интерфейсов.
* Среди классов, описанных в одном файле, только один может быть объявлен с модификатором **public**. 

Свойства пакетов:


* Каждый пакет предоставляет уникальное пространство имен для своего содержимого.
* Допустимы вложенные пакеты.

Рассмотрим процесс разработки пакета для работы с простыми числами **Prime**.


Пакет Prime
``````````````````````````````````````````````````````````



.. code-block:: java

 package Prime;
 
 public class Prime {
     public static boolean testPrime(int value) {
         boolean isprime=true;
         for(int i=2;i*i<=value;i++)
             if(value%i==0) {
                 isprime=false;
                 break;
             }
         return isprime;
     }
     public static int nextPrime(int begin) {
         while(!testPrime(++begin));
         return begin;
     }
     public static int nPrime(int begin,int num) {
         while(num>0) {
           while(!testPrime(++begin));
           num--;
         }
         return begin;
     }
 }


Добавим в пакет еще один файл с классом **Factorization**:




.. code-block:: java

 package Prime;
 
 public class Factorization
 {
     public static void factorIt(int n) {
         for(int i=2;i*i<=n;i++) {
             if(n % i==0) {
                 System.out.print(" "+i);
                 n/=i;
             }
         }
         System.out.println();
     }
 }


Оба файла **Prime.java** и **Factorization.java** помещаем в каталог **Prime**.


Демо-файл (класс), использующий пакет **Prime**:



.. code-block:: java

 import Prime.*;
 
 public class Demo
 {
     public static void main(String[] args) {
         for(int i=1;i<15;i++)
            System.out.println(Prime.nPrime(1,i));
         Factorization.factorIt(123456);
     }
 }


Структура проекта:


.. code-block:: none

 .
 ├── Demo.class
 ├── Demo.java
 └── Prime
     ├── Factorization.class
     ├── Factorization.java
     ├── Prime.class
     └── Prime.java

При вложенности пакетов имена разделяют точкой, а структура каталогов на диске соответствует вложениям.



.. code-block:: none

 anton.alg.Prime  ->  anton/alg/Prime


Перечисления
===========================================================



.. code-block:: java

 enum Season 
 { 
 	WINTER, SPRING, SUMMER, AUTUMN 
 }
 ..
 Season season = Season.SPRING; 
 if (season == Season.SPRING) {
     season = Season.SUMMER; 
 }
 System.out.println(season); 


Объявляя **enum**, мы неявно создаем класс, производный от **java.lang.Enum**

Конструкция 



.. code-block:: none

 enum Season {  }


эквивалентна 



.. code-block:: none

 class Season extends java.lang.Enum { }


Явным образом наследоваться от **java.lang.Enum** не позволяет компилятор, но: 



.. code-block:: none

 System.out.println(Season.class.getSuperclass());


дает вывод:


.. code-block:: none

 class java.lang.Enum

Класс, созданный компилятором для реализации перечисления – **enum**-класс, а возможные значения перечисляемого типа –  элементы **enum**.


**Элементы перечисления** - экземпляры enum-класса, доступные статически.

Их статическая доступность позволяет нам выполнять сравнение с помощью оператора сравнения ссылок. 




.. code-block:: java

 Season season = Season.SUMMER; 
 if (season == Season.AUTUMN) 
   season = Season.WINTER; 


Любой enum-класс наследует **java.lang.Enum**, который содержит ряд методов полезных для всех перечислений. 

Пример: 



.. code-block:: java

 Season season = Season.WINTER; 
 System.out.println("season.name()=" + season.name() + 
 	" season.toString()=" + season.toString() + 
 	" season.ordinal()=" + season.ordinal()); 


Вывод:



.. code-block:: java

 season.name()=WINTER 
 season.toString()=WINTER 
 season.ordinal()=0 


**Задача**: получить элемент enum по его строковому представлению. 

**Решение**: В каждом enum-классе компилятор автоматически создает специальный статический метод: 



.. code-block:: java

 public static EnumClass valueOf(String name)}, 


который возвращает элемент перечисления **EnumClass** с названием, равным name. 


Пример использования: 



.. code-block:: java

 String name = "WINTER"; Season season = Season.valueOf(name);


**Результат**: переменная season будет равна **Season.WINTER**

Если элемент не будет найден, то будет выброшен **IllegalArgumentException**, а если name равен null - 

 **NullPointerException**. 

Иногда необходимо получить список всех элементов enum-класса во время выполнения. Для этих целей в каждом enum-классе компилятор 

создает метод: 



.. code-block:: java

 public static EnumClass[ ] values() 



Пример использования: 



.. code-block:: java

 System.out.println(Arrays.toString(Season.values()));


Вывод:


.. code-block:: none

 [WINTER, SPRING, SUMMER, AUTUMN]

Обратите внимание, что ни метод **valueOf()**, ни метод 

**values()** не определен в классе **java.lang.Enum**. 

Вместо этого они автоматически добавляются компилятором на этапе 

компиляции enum-класса. 


Методы с переменным числом аргументов
===========================================================


Переменное число аргументов
``````````````````````````````````````````````````````````

Для указания аргумента переменной длины используют три точки (...). 


Например: 



.. code-block:: java

 static void vaTest(int ... v) { … }


Эта синтаксическая конструкция указывает компилятору, что метод **vaTest ()** может вызываться с нулем или более аргументов. 

В результате **v** неявно объявляется как массив типа **int [ ]**. Таким образом, внутри метода **vaTest ()** доступ к **v** 

 осуществляется с использованием синтаксиса обычного массива.



.. code-block:: java

 class VarArgs 
 {
    static void vaTest(int ... v) {
      System.out.println("Кол-во аргументов: " + v.length); 
      for (int i=0;i<v.length;i++)  {
         System.out.print (v[i] + " "); 
      }
      public static void main(String args[]) {
         vaTest (10); //1 аргумент
         vaTest (1, 2, 3); //3 аргумента
         vaTest (); // без аргументов
      }
 }


Вместе с параметром переменной длины массив может содержать обычные параметры. Однако параметр переменной длины должен быть последним 

параметром, объявленным методом. 

Вопросы для самоконтроля
=============================================