Классы. Объектно-ориентированное программирование
Java является объектно-ориентированным языком, поэтому такие понятия как «класс» и «объект» играют в нем ключевую роль. Любую программу на Java можно представить как набор взаимодействующих между собой объектов.
Шаблоном или описанием объекта является класс , а объект представляет экземпляр этого класса. Можно еще провести следующую аналогию. У нас у всех есть некоторое представление о человеке — наличие двух рук, двух ног, головы, туловища и т.д. Есть некоторый шаблон — этот шаблон можно назвать классом. Реально же существующий человек (фактически экземпляр данного класса) является объектом этого класса.
Класс определяется с помощью ключевого слова сlass :
class Person
В данном случае класс называется Person. После названия класса идут фигурные скобки, между которыми помещается тело класса — то есть его поля и методы.
Любой объект может обладать двумя основными характеристиками: состояние — некоторые данные, которые хранит объект, и поведение — действия, которые может совершать объект.
Для хранения состояния объекта в классе применяются поля или переменные класса. Для определения поведения объекта в классе применяются методы. Например, класс Person, который представляет человека, мог бы иметь следующее определение:
class Person < String name; // имя int age; // возраст void displayInfo()< System.out.printf("Name: %s \tAge: %d\n", name, age); >>
В классе Person определены два поля: name представляет имя человека, а age — его возраст. И также определен метод displayInfo, который ничего не возвращает и просто выводит эти данные на консоль.
Теперь используем данный класс. Для этого определим следующую программу:
public class Program < public static void main(String[] args) < Person tom; >> class Person < String name; // имя int age; // возраст void displayInfo()< System.out.printf("Name: %s \tAge: %d\n", name, age); >>
Как правило, классы определяются в разных файлах. В данном случае для простоты мы определяем два класса в одном файле. Стоит отметить, что в этом случае только один класс может иметь модификатор public (в данном случае это класс Program), а сам файл кода должен называться по имени этого класса, то есть в данном случае файл должен называться Program.java.
Класс представляет новый тип, поэтому мы можем определять переменные, которые представляют данный тип. Так, здесь в методе main определена переменная tom , которая представляет класс Person. Но пока эта переменная не указывает ни на какой объект и по умолчанию она имеет значение null . По большому счету мы ее пока не можем использовать, поэтому вначале необходимо создать объект класса Person.
Конструкторы
Кроме обычных методов классы могут определять специальные методы, которые называются конструкторами . Конструкторы вызываются при создании нового объекта данного класса. Конструкторы выполняют инициализацию объекта.
Если в классе не определено ни одного конструктора, то для этого класса автоматически создается конструктор без параметров.
Выше определенный класс Person не имеет никаких конструкторов. Поэтому для него автоматически создается конструктор по умолчанию, который мы можем использовать для создания объекта Person. В частности, создадим один объект:
public class Program < public static void main(String[] args) < Person tom = new Person(); // создание объекта tom.displayInfo(); // изменяем имя и возраст tom.name = "Tom"; tom.age = 34; tom.displayInfo(); >> class Person < String name; // имя int age; // возраст void displayInfo()< System.out.printf("Name: %s \tAge: %d\n", name, age); >>
Для создания объекта Person используется выражение new Person() . Оператор new выделяет память для объекта Person. И затем вызывается конструктор по умолчанию, который не принимает никаких параметров. В итоге после выполнения данного выражения в памяти будет выделен участок, где будут храниться все данные объекта Person. А переменная tom получит ссылку на созданный объект.
Если конструктор не инициализирует значения переменных объекта, то они получают значения по умолчанию. Для переменных числовых типов это число 0, а для типа string и классов — это значение null (то есть фактически отсутствие значения).
После создания объекта мы можем обратиться к переменным объекта Person через переменную tom и установить или получить их значения, например, tom.name = «Tom» .
В итоге мы увидим на консоли:
Name: null Age: 0 Name: Tom Age: 34
Если необходимо, чтобы при создании объекта производилась какая-то логика, например, чтобы поля класса получали какие-то определенные значения, то можно определить в классе свои конструкторы. Например:
public class Program < public static void main(String[] args) < Person bob = new Person(); // вызов первого конструктора без параметров bob.displayInfo(); Person tom = new Person("Tom"); // вызов второго конструктора с одним параметром tom.displayInfo(); Person sam = new Person("Sam", 25); // вызов третьего конструктора с двумя параметрами sam.displayInfo(); >> class Person < String name; // имя int age; // возраст Person() < name = "Undefined"; age = 18; >Person(String n) < name = n; age = 18; >Person(String n, int a) < name = n; age = a; >void displayInfo() < System.out.printf("Name: %s \tAge: %d\n", name, age); >>
Теперь в классе определено три коструктора, каждый из которых принимает различное количество параметров и устанавливает значения полей класса.
Консольный вывод программы:
Name: Undefined Age: 18 Name: Tom Age: 18 Name: Sam Age: 25
Ключевое слово this
Ключевое слово this представляет ссылку на текущий экземпляр класса. Через это ключевое слово мы можем обращаться к переменным, методам объекта, а также вызывать его конструкторы. Например:
public class Program < public static void main(String[] args) < Person undef = new Person(); undef.displayInfo(); Person tom = new Person("Tom"); tom.displayInfo(); Person sam = new Person("Sam", 25); sam.displayInfo(); >> class Person < String name; // имя int age; // возраст Person() < this("Undefined", 18); >Person(String name) < this(name, 18); >Person(String name, int age) < this.name = name; this.age = age; >void displayInfo() < System.out.printf("Name: %s \tAge: %d\n", name, age); >>
В третьем конструкторе параметры называются так же, как и поля класса. И чтобы разграничить поля и параметры, применяется ключевое слово this:
this.name = name;
Так, в данном случае указываем, что значение параметра name присваивается полю name.
Кроме того, у нас три конструктора, которые выполняют идентичные действия: устанавливают поля name и age. Чтобы избежать повторов, с помощью this можно вызвать один из конструкторов класса и передать для его параметров необходимые значения:
Person(String name)
В итоге результат программы будет тот же, что и в предыдущем примере.
Инициализаторы
Кроме конструктора начальную инициализацию объекта вполне можно было проводить с помощью инициализатора объекта. Инициализатор выполняется до любого конструктора. То есть в инициализатор мы можем поместить код, общий для всех конструкторов:
public class Program < public static void main(String[] args) < Person undef = new Person(); undef.displayInfo(); Person tom = new Person("Tom"); tom.displayInfo(); >> class Person < String name; // имя int age; // возраст /*начало блока инициализатора*/ < name = "Undefined"; age = 18; >/*конец блока инициализатора*/ Person() < >Person(String name) < this.name = name; >Person(String name, int age) < this.name = name; this.age = age; >void displayInfo() < System.out.printf("Name: %s \tAge: %d\n", name, age); >>
Name: Undefined Age: 18 Name: Tom Age: 18
Классы и объекты
Java — это объектно-ориентированный язык, поэтому код в ваших программах будет состоять из объектов и классов.
Классы
Java позволяет создавать классы, которые представляют объекты из реального мира. Например, можно создать класс Car (автомобиль) или Animal (животное) и задать им различные свойства. Для класса Car логично создать такие свойства как двери, колёса, лобовое стекло и т.д. Имея класс Car, можно создать новые классы Легковушки, Грузовики, Автобусы, которые будут иметь все свойства класса Car, а также свои собственные свойства. У класса Animal соответственно можно задать свойства Лапы, Хвост, а затем создать наш любимый класс Cat, у которого будет ещё дополнительное свойство Усы. Иными словами, классы могут наследовать свойства от других классов. Родительский класс называется суперклассом. Внутри классов могут быть объявлены поля и методы.
Для объявления класса служит ключевое слово class. Вспомним стандартную строчку кода из Android-проекта:
public class MainActivity extends Activity < // код внутри класса >
Упрощённая общая форма для класса может иметь следующий вид:
class ИмяКласса < тип переменная_экземпляра1; тип имяМетода(список параметров)< // тело метода >>
В Java принято начинать имена класса с большой буквы. В классе могут быть несколько переменных и методов. Переменные, определённые внутри класса (не метода), называются переменными экземпляра или полями (fields). Код пишется внутри класса. Методы и переменные внутри класса являются членами класса.
Объекты
Новый объект (или экземпляр) создаётся из существующего класса при помощи ключевого слова new:
Cat barsik = new Cat(); // создали кота из класса Cat
В большинстве случаев вы будете использовать такой способ. Пусть вас не удивляет, что приходится дважды использовать слово Cat, оно имеет разный смысл.
Слева от оператора присваивания = определяется имя переменной и его тип Cat. В правой части выражения происходит выделение памяти для нового экземпляра класса Cat и инициализируется экземпляр. Оператор присваивания присваивает переменной ссылку на только что созданный объект. Имена объектов не нужно начинать с большой буквы, как у класса. Так вы будете различать, где класс, а где экземпляр класса. Если имя экземпляра класса состоит из нескольких слов, то используется верблюжья нотация, когда все первые буквы слов, кроме первой, пишутся с большой — superBlackCat.
Если вы помните, при объявлении примитивных типов мы указывали нужный тип в самом начале.
int catAge;
Поэтому код Cat barsik также определяет его тип. Он не всегда может совпадать с именем класса.
Pet barsik = new Cat();
В этом примере используется тип класса домашних любимцев Pet, а обращаемся к классу котов Cat.
Простой пример создания класса Box (коробка для кота):
class Box < int width; // ширина коробки int height; // высота коробки int depth; // глубина коробки >
При таком варианте Java автоматически присвоит переменным значения по умолчанию. Например, для int это будет значение 0. Но не всегда значения по умолчанию подойдут в вашем классе. Если вы создали переменную для описания количества лап у кота, то логично сразу присвоить значение 4. Поэтому считается хорошей практикой сразу присваивать нужные значения полям класса, не полагаясь на систему.
Вам нужно создать отдельный файл Box.java, в который следует вставить код, описанный выше. О том, как создавать новый файл для класса я не буду здесь расписывать.
Сам класс — это просто шаблон, заготовка. Чтобы ваше приложение могло использовать данный шаблон, нужно создать на его основе объект при помощи ключевого слова new:
Box catBox = new Box; // создали реальный объект с именем catBox на основе шаблона Box
Красивая получилась коробочка.
Объект catBox, объявленный в коде вашей программы, сразу займёт часть памяти на устройстве. При этом объект будет содержать собственные копии переменных экземпляра width, height, depth. Для доступа к этим переменным используется точка (.). Если мы хотим присвоить значение переменной width, то после создания объекта класса можете написать код:
catBox.width = 400; // ширина коробки для кота 400 миллиметров
Если мы хотим вычислить объём коробки, то нужно перемножить все значения размеров коробки:
Box catBox = new Box(); catBox.width = 400; catBox.height = 200; catBox.depth = 250; int volume = catBox.width * catBox.height * catBox.depth; mInfoTextView.setText("Объём коробки: " + volume);
Каждый объект содержит собственные копии переменных экземпляра. Вы можете создать несколько объектов на основе класса Box и присваивать разные значения для размеров коробки. При этом изменения переменных экземпляра одного объекта никак не влияют на переменные экземпляра другого объекта. Давайте объявим два объекта класса Box:
Box bigBox = new Box(); // большая коробка Box smallBox = new Box(); // маленькая коробка int volume; // присвоим значения переменным для большой коробки bigBox.width = 400; bigBox.height = 200; bigBox.depth = 250; // присвоим значения переменным для маленькой коробки smallBox.width = 200; smallBox.height = 100; smallBox.depth = 150; // вычисляем объём первой коробки volume = bigBox.width * bigBox.height * bigBox.depth; mInfoTextView.setText("Объём большой коробки: " + volume + "\n"); // вычисляем объём маленькой коробки volume = smallBox.width * smallBox.height * smallBox.depth; mInfoTextView.append("Объём маленькой коробки: " + volume);
Когда мы используем конструкцию типа Box bigBox = new Box();, то в одной строке выполняем сразу два действия — объявляем переменную типа класса и резервируем память под объект. Можно разбить конструкцию на отдельные части:
Box bigBox; // объявляем ссылку на объект bigBox = new Box(); // резервируем память для объекта Box
Обычно такую конструкцию из двух строк кода не используют на практике, если нет особых причин.
Когда мы используем ключевое слово new и указываем имя класса, то после имени ставим круглые скобки, которые указывают на конструктор класса. О них поговорим позже.
Ключевое слово final
Поле может быть объявлено как final (финальное). Это позволяет предотвратить изменение содержимого переменной, по сути, это становится константой. Финальное поле должно быть инициализировано во время его первого объявления.
final int FILE_OPEN = 1;
Теперь можно пользоваться переменной FILE_OPEN так, как если бы она была константой, без риска изменения их значений. Принято записывать имена заглавными буквами.
Кроме полей, final можно использовать для параметров метода (препятствует изменению в пределах метода) и у локальных переменных (препятствует присвоению ей значения более одного раза).
Также слово final можно применять к методам, чтобы предотвратить его переопределение.
class Cat < final void meow() < System.out.println("Мяу"); >> class Kittent extends Cat < // Этот метод создать не получится void meow() < System.out.println("Да хоть гав-гав, всё равно не заведётся"); >>
Ещё один вариант использования ключевого слова final — предотвращение наследования класса. При этом неявно всего методы класса также становятся финальными. Поэтому нельзя одновременно объявить класс абстрактным и финальным, поскольку абстрактный класс является лишь шаблоном и только его подклассы реализуют методы.
final class Tail < // . >// Следующий класс недопустим class BigTail extends Tail < // Ошибка! Класс Хвост нельзя переопределять. >
Ключевое слово instanceof — Проверка принадлежности к классу
Иногда требуется проверить, к какому классу принадлежит объект. Это можно сделать при помощи ключевого слова instanceof. Это булев оператор, и выражение foo instanceof Foo истинно, если объект foo принадлежит классу Foo или его наследнику, или реализует интерфейс Foo (или, в общем виде, наследует класс, который реализует интерфейс, который наследует Foo).
Возьмём пример с рыбками, которые знакомы котам не понаслышке. Пусть у нас есть родительский класс Fish и у него есть унаследованные подклассы SaltwaterFish и FreshwaterFish. Мы можем протестировать, относится ли заданный объект к классу или подклассу по имени
SaltwaterFish nemo = new SaltwaterFish(); if(nemo instanceof Fish) < // рыбка Немо относится к классу Fish // это может быть класс Fish (родительский класс) или подкласс типа // SaltwaterFish или FreshwaterFish. if(nemo instanceof SaltwaterFish) < // Немо - это морская рыбка! >>
Данная проверка удобна во многих случаях. В Android очень много классов, которые происходят от класса View — TextView, CheckBox, Button, имеющие свои собственные наборы свойств. И если имеется метод с параметром View, то при помощи instanceof можно разделить логику кода:
void checkforTextView(View view) < if(view instanceof TextView) < // Код для элемента TextView >else < // Для других элементов View >>
import — Импорт класса
Оператор import сообщает компилятору Java, где найти классы, на которые ссылается код. Любой сложный объект использует другие объекты для выполнения тех или иных функций, и оператор импорта позволяет сообщить о них компилятору Java. Оператор импорта обычно выглядит так:
import ClassNameToImport;
За ключевым словом import следуют класс, который нужно импортировать, и точка с запятой. Имя класса должно быть полным, то есть включать свой пакет. Чтобы импортировать все классы из пакета, после имени пакета можно поместить .*.
В Android Studio импорт класса происходит автоматически при наборе кода. Также это срабатывает и при вставке кода. Если имена классов совпадают, то студия может запросить помощь. Тогда вам нужно вручную указать нужное полное имя класса.
Импорт позволяет избежать долгого набора имени класса. Без импорта нам пришлось бы писать все классы в коде программы полностью.
ru.alexanderklimov.MyClass.Cat.sayMeow(); java.lang.System.out.println("Мяу");
Статический импорт
Существует ещё статический импорт, применяемый для импорта статических членов класса или интерфейса. Это позволяет сократить количество кода. Например, есть статические методы Math.pow(), Math.sqrt(). Для вычислений сложных формул с использованием математических методов, код становится перегружен. К примеру, вычислим гипотенузу.
hypot = Math.sqrt(Math.pow(side1, 2) + Math.pow(side2, 2));
В данном случае без указания класса не обойтись, так как методы статические. Чтобы не набирать имена классов, их можно импортировать следующим образом:
import static java.lang.Math.sqrt; import static java.lang.Math.pow; . hypot = sqrt(pow(side1, 2) + pow(side2, 2));
После импорта уже нет необходимости указывать имя класса.
Второй допустимый вариант, позволяющий сделать видимыми все статические методы класса:
import static java.lang.Math.*;
В этом случае вам не нужно импортировать отдельные методы. Но такой подход в Android не рекомендуется, так как требует больше памяти.
Класс Class
На первый взгляд, класс Class звучит как «масло масляное». Тем не менее, класс с таким именем существует и он очень полезен.
Программно получить имя класса
Иногда из программы нужно получить имя используемого класса. Для этого есть специальные методы getClass().getName() и другие родственные методы. Допустим, нам нужно узнать имя класса кнопки, на которую мы нажимаем в программе.
public void onClick(View view) < String className = view.getClass().getName(); String simpleName = view.getClass().getSimpleName(); String canonicalName = view.getClass().getCanonicalName(); if (canonicalName == null) < canonicalName = "null"; >String s = "Имя класса: " + className + "\n" + "SimpleName: " + simpleName + "\n" + "CanonicalName: " + canonicalName + "\n"; mInfoTextView.setText(s); >
Имя класса: android.support.v7.widget.AppCompatButton SimpleName: AppCompatButton CanonicalName: android.support.v7.widget.AppCompatButton
getSimpleName() возвращает только имя класса без пакета, другие методы вернут полное название.
Если нужно узнать имя класса активности, то достаточно кода:
// подставьте имя вашей активности String className = MainActivity.class.getName();
Если вам известно имя класса, то можете получить сам класс:
try < // получим объект Class ClassmyClass = Class.forName("ru.alexanderklimov.test.MainActivity"); mInfoTextView.setText(myClass.getName()); // выводим в TextView Intent intent = new Intent(this, myClass); startActivity(intent); > catch (ClassNotFoundException e) < // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); >
Метод getSuperclass() возвращает имя суперкласса. Остальные несколько десятков методов не столь популярны.
Как объявить класс в java
В данном случае класс называется HelloWorld. После названия класса идут фигурные скобки, между которыми помещается тело класса — то есть его поля и методы.
public class HelloWorld String helloWorld = "Hello, World!"; void displayInfo() System.out.printf(helloWorld); > > Как объявить класс в коде java
Для создания класса в Java необходимо использовать ключевое слово class , после которого следует имя класса и блок кода, в котором объявляются поля, конструкторы, методы и вложенные классы.
Пример создания класса:
public class MyClass private int myField; public MyClass(int value) myField = value; > public void doSomething() System.out.println("My field value is " + myField); > > В этом примере мы создали класс MyClass с одним закрытым private полем myField , конструктором, принимающим значение для этого поля, и методом doSomething , который выводит значение поля в консоль.
Чтобы создать экземпляр этого класса, можно использовать следующий код:
MyClass myObject = new MyClass(42); Теперь у нас есть объект myObject класса MyClass , который мы можем использовать для вызова методов класса, например:
myObject.doSomething(); // => My field value is 42 Этот код вызовет метод doSomething объекта myObject и выведет в консоль сообщение «My field value is 42»