Все действия программ на Java производятся в пределах классов, поэтому мы вынуждены были пользоваться классами, начиная с первых же примеров программ в этой книге. Разумеется, мы ограничивались лишь самыми простыми классами и не пользовались большинством их возможностей. Как станет ясно в дальнейшем, классы — намного более эффективное языковое средство, чем можно было бы предположить, имея о них лишь самое ограниченное представление, почерпнутое из предыдущих глав.
Начнем рассмотрение классов с основных положений. Класс представляет собой шаблон, по которому определяется форма объекта. В нем указываются данные и код, который будет оперировать этими данными. В Java используется спецификация класса для построения объектов, которые являются экземплярами класса. Следовательно, класс, по существу, представляет собой ряд схематических описаний способа построения объекта. При этом очень важно подчеркнуть, что класс является логической абстракцией. Физическое представление класса появится в оперативной памяти лишь после того, как будет создан объект этого класса.
Следует также иметь в виду, что методы и переменные, составляющие класс, принято называть членами класса. А члены данных называются переменными экземпляра.Общая форма определения класса
Определяя класс, вы объявляете его конкретную форму и поведение. Для этого указываются содержащиеся в нем переменные экземпляра, а также методы оперирования этими переменными. Если самые простые классы могут содержать только код или только данные, то большинство настоящих классов содержат и то и другое.
Класс создается с помощью ключевого слова class. Ниже приведена упрощенная общая форма определения класса.class имя_класса { // Объявление переменных экземпляра. тип переменная1; тип переменная2; //. . . тип переменнаяЫ; // Объявление методов. тип метод1 (параметры) { // тело метода } тип метод2 (параметры) { // тело метода } //. . . тип методN (параметры) { // тело метода }}
Несмотря на отсутствие соответствующего правила в синтаксисе Java, правильно сконструированный класс должен определять одну и только одну логическую сущность. Например, класс, в котором хранятся Ф.И.О. и номера телефонов, обычно не содержит сведения о фондовом рынке, среднем уровне осадков, циклах солнечных пятен или другую не относящуюся к делу информацию. Таким образом, в правильно сконструированном классе должна быть сгруппирована логически связанная информация. Если же в один и тот же класс помещается логически несвязанная информация, то структурированность кода быстро нарушается.
Классы, использовавшиеся в приведенных ранее примерах программ, содержали только один метод: main (). Но в представленной выше общей форме определения класса метод main () не указывается. Этот метод требуется указывать в классе лишь в том случае, если программа начинается с данного класса. Кроме того, в некоторых приложениях Java, в том числе в апплетах, метод main () вообще не требуется.Определение класса
Для того чтобы проиллюстрировать особенности создания классов, построим класс, инкапсулирующий сведения о транспортных средствах, например о легковых автомобилях, фургонах и грузовиках. Назовем этот класс Vehicle. В нем будут храниться следующие сведения: количество пассажиров, емкость топливного бака и среднее потребление топлива (в милях на галлон).
Ниже приведен первый вариант класса Vehicle. В нем определены три переменные экземпляра: passengers, fuelcap и mpg. Обратите внимание на то, что в классе Vehicle пока еще отсутствуют методы. Они будут добавлены в последующих разделах, а до тех пор в этом классе содержатся только данные.class Vehicle { int passengers; // количество пассажиров int fuelcap; // емкость топливного бака int mpg; // потребление топлива в милях на галлон}
Объявление class указывает на создание нового типа данных. В данном случае этот тип называется Vehicle. Пользуясь этим именем, можно теперь создавать объекты типа Vehicle. Но не следует забывать, что объявление class — это всего лишь описание типа данных, а реальный объект при этом не создается. Следовательно, приведенный выше код не приводит к появлению объектов типа Vehicle.
Для того чтобы создать реальный объект Vehicle, потребуется оператор, аналогичный следующему:Vehicle minivan = new Vehicle(); // создать объект minivan типа Vehicle
После выполнения этого оператора объект minivan станет экземпляром класса Vehicle. Иными словами, класс обретет физическое воплощение. Не пытайтесь вникнуть пока что в детали приведенного выше оператора. В дальнейшем он станет вам полностью понятным.
Всякий раз, когда создается экземпляр класса, строится объект, содержащий копии всех переменных экземпляра, определенных в классе. Иными словами, каждый объект типа Vehicle будет содержать копии переменных passengers, fuelcap и mpg. Для обращения к этим переменным используется оператор-точка (.). Этот оператор связывает имя объекта с именем члена класса. Ниже приведена общая форма записи этого оператора.объект.член
В этой форме объект указывается слева, а член — справа от точки. Так, если переменной fuelcap из объекта minivan требуется присвоить значение 16, это можно сделать следующим образом:minivan.fuelcap = 16;
Вообще говоря, оператором-точкой можно пользоваться для обращения как к переменным экземпляра, так и к методам.
Ниже приведен пример программы, в которой используется класс Vehicle./* Программа, в которой используется класс Vehicle. Присвоить ее исходному файлу имя VehicleDemo.java*/class Vehicle { int passengers; // количество пассажиров int fuelcap; // емкость топливного бака int mpg; // потребление топлива в милях на галлон}//В этом классе объявляется объект типа Vehicle,class VehicleDemo { public static void main(String args[]) { Vehicle minivan = new Vehicle(); int range; // присвоить значения полям в объекте minivan // Обратите внимание на применение оператора-точки // для доступа к переменным экземпляра данного объекта. minivan.passengers = 7; minivan.fuelcap = 16; minivan.mpg = 21; // рассчитать дальность действия транспортного средства, // исходя из того, что топливный бак заполнен range = minivan.fuelcap * minivan.mpg; System.out.println("Minivan can carry " + minivan.passengers + " with a range of " + range); }}
Файлу, содержащему приведенный выше код, следует присвоить имя VehicleDemo.java, поскольку метод main () находится не в классе Vehicle, а в классе VehicleDemo. В результате компиляции программы будут созданы два файла с расширением .class: один — для класса Vehicle, а другой — для класса VehicleDemo. Компилятор Java автоматически помещает каждый класс в отдельный файл с расширением .class. Совсем не обязательно, чтобы классы Vehicle и VehicleDemo находились в одном и том же исходном файле. Их можно расположить в двух файлах — Vehicle.java и VehicleDemo.java.
Для того чтобы привести эту программу в действие, следует запустить на выполнение файл VehicleDemo. class. В итоге на экране появится следующий результат:Minivan can carry 7 with a range of 336
А теперь самое время рассмотреть следующий основополагающий принцип: каждый объект содержит свои копии переменных экземпляра, определенные в его классе. Следовательно, содержимое переменных в одном объекте может отличаться от содержимого тех же самых переменных в другом объекте. Между объектами нет никакой связи, за исключением того, что они относятся к одному и тому же типу. Так, если имеются два объекта типа Vehicle, каждый из них содержит собственную копию переменных passengers, fuelcap и mpg, причем значения одноименных переменных в этих двух объектах могут отличаться. Этот факт демонстрирует следующий пример программы (обратите внимание на то, что класс, содержащий метод main (), на этот раз назван TwoVehicles):// В этой программе создаются два объекта класса Vehicle,class Vehicle { int passengers; // количество пассажиров int fuelcap; // емкость топливного бака int mpg; // потребление топлива в милях на галлон }}// В этом классе объявляется объект типа Vehicle,class TwoVehicles { public static void main(String args[] ) { // Помните, что переменные minivan и sportscar // ссылаются на разные объекты. Vehicle minivan = new Vehicle(); Vehicle sportscar = new Vehicle(); int rangel, range2; // присвоить значения полям в объекте minivan minivan.passengers = 7; minivan.fuelcap = 16; minivan.mpg = 21; // присвоить значения полям в объекте sportscar sportscar.passengers = 2; sportscar.fuelcap = 14; sportscar.mpg = 12; // рассчитать дальность действия транспортного средства, // исходя из того, что топливный бак заполнен rangel = minivan.fuelcap * minivan.mpg; range2 = sportscar.fuelcap * sportscar.mpg; System.out.println("Minivan can carry " + minivan.passengers + " with a range of " + rangel); System.out.println("Sportscar can carry " + sportscar.passengers + " with a range of " + range2); }}