№1. Особенности реализации основных фундаментальных свойств ООП в Java.

Особенности языка Java

• Основан на синтаксисе С

• Развитая система типов («абстракция», «инкапсуляция», «типизация»)

• Одиночное наследование классов и множественное наследование интерфейсов («иерархия»)

• Развитая система пакетов («модульность»)

• Обработка исключений

• Автоматическая сборка мусора

• Обеспечение конкурентного доступа к данным при многопоточности («параллелизм»)

• Отсутствие низкоуровневого управления памятью

• Развитая библиотека (с поддержкой «сохраняемости»)

Принципы Java

• Простота; Безопасность; Переносимость, независимость от архитектуры; ООП; Многопоточность; Высокая производительность; Распределенность; Динамичность (reflection)

№2.Классы и объекты.

Класс – это шаблон для объекта. Объект – это экземпляр класса. Данные класса называются переменными экземпляра. Каждый объект содержит собственную копию этих переменных. Метод предназначен для обработки данных.

Понятие и определение класса

1. class classname {

2. type instance-variable1;

3. type instance-variable2;

4. // …

5. type instance-variableN;

6. type methodname1 (parameter-list) {

7. // тело метода

8. }

9. type methodname2 (parameter-list) {

10. // тело метода

11. }

12. //…

13. type methodnameN(parameter-list) {

14. // тело метода

15. }

}

Членами класса могут быть: поля; методы; внутренние типы (классов и интерфейсов; конструкторы; инициализаторы; статические инициализаторы.

Классы о объекты

Получение объектов класса − это двухшаговый процесс.

Во-первых, нужно объявить переменную типа «класс». Она не определяет объект. Это просто переменная, которая может ссылаться на объект. Во-вторых, нужно получить актуальную, физическую копию объекта и назначать ее этой переменной. Это можно сделать с помощью операции new. Операция new распределяет динамически (т.е. во время выполнения) память для объекта и возвращает ссылку на нее. Данная ссылка является адресом ячейки памяти, выделенной объекту вышеуказанной операцией. Затем эта ссылка сохраняется в переменной. Таким образом, в Java все объекты класса должны быть распределены динамически.

№3.Динамическая инициализация объектов.

Операция new распределяет динамически (т.е. во время выполнения) память для объекта и возвращает ссылку на нее. Данная ссылка является адресом ячейки памяти, выделенной объекту вышеуказанной операцией. Затем эта ссылка сохраняется в переменной. Таким образом, в Java все объекты класса должны быть распределены динамически.

№4. Модификаторы класса.

• public – класс доступен для использования, наследования вне зависимости от пакета или от каталога; public-классы должны храниться в файлах с именем имя_класса.java.

• friendly – модификатор класса по умолчанию, если модификатор не определен явно для класса. Такой класс доступен только для объектов, находящихся в том же пакете. Вне пакета он выступает как private.

• final – класс не может быть наследован, т.е. иметь подклассов.

• abstract – класс, в котором объявлен хотя бы один абстрактный метод. Для таких классов нельзя создавать объекты. Такие классы используются для производных классов, а также для организации стандартизированных интерфейсов.

№5. Ограничения доступа к элементам класса

Атрибут	Разрешенный доступ
Отсутствие атрибута доступа	Из любого класса в том же пакете
public	Из любого класса откуда угодно
private	Никакого доступа вне класса
protected	Из любого класса в том же пакете и из любого подкласса где угодно

№6. Методы класса, конструкторы.

Создание класса: свойства и методы

Рассмотрим пример создания простейшего класса. Давайте с его помощью смоделируем окружности на координатной плоскости. Каждая такая окружность, как известно, будет определяться своим центром (т.е. точкой с двумя числовыми координатами) и радиусом (т.е. его длиной, представляемой в виде числа). Таким образом, окружность на координатной плоскости характеризуют 3 вещественных числа. Значит в нашем классе должно быть три соответствующих свойства. Пока не будем пытаться решать серьёзных задач с помощью класса, а наделим его следующими возможностями: созданную на основе класса окружность должно быть возможно выводить на экран (в виде описания её характеристик), перемещать (т.е. совершать преобразование движения, меняя координаты её центра) и масштабировать (т.е. совершать преобразование подобия, меняя радиус окружности).

// описываем отдельный новый класс

class Circle {

// свойства класса

public double x; // абсцисса центра

public double y; // ордината центра

public double r; // радиус

// методы класса

// выводит на экран параметры окружности

public void printCircle() {

System.out.println("Окружность с центром ("+x+";"+y+") и радиусом "+r);

}

// перемещает центр, движение окружности

public void moveCircle(double a, double b) {

x = x + a;

y = y + b;

}

// масштабируем, выполняем преобразование подобия с коэффициентом k

public void zoomCircle(double k) {

r = r * k;

}

}

// описываем основной класс, содержащий метод main

public class Main {

public static void main(String[] args) {

// Создаём объект (окружность класса Circle), у неё будет нулевой

// радиус и центр в (0.0;0.0), поскольку все свойства получат

// значения по умолчанию

Circle o1 = new Circle();

// выводим на экран параметры окружности

o1.printCircle();

// Меняем абсциссу центра, обращааясь к свойству x

o1.x = 3;

// Меняем радиус, обращааясь к свойству r

o1.r = 12.3;

// выводим на экран обновлённые параметры окружности

o1.printCircle();

// Создаём другой объект того же класса

Circle o2 = new Circle();

o2.r = 3.14;

o2.zoomCircle(1.66);

o2.printCircle(); // Окружность с центром (0.0;0.0) и радиусом 5.2124

}

}

Конструкторы

Когда мы создаём объект командой Circle o1 = new Circle(); используется так называемый конструктор по умолчанию (или конструктор без параметров) — это специальный метод класса, мы его не определяли явно, но даже если его не определить он создаётся автоматически, выполняется при создании каждого нового объекта и присваивает первоначальные значения его свойствам (инициализирует их). Значения по умолчанию для свойств зависят от их типа (0 или 0.0 для чиловых типов, false для логического типа и т.д.). Конструктор по умолчанию можно описать явно и при этом задать начальные значения для свойств нового объекта, отличные от значений по умолчанию. От остальных методов конструктор отличается тем, что имеет то же самое имя, что и весь класс, а также не имеет типа возвращаемого значения (по сути, в результате своей работы конструктор возвращает новый объект нужного класса).

class Circle {

public double x; // абсцисса центра

public double y; // ордината центра

public double r; // радиус

public void printCircle() {

System.out.println("Окружность с центром ("+x+";"+y+") и радиусом "+r);

}

public void moveCircle(double a, double b) {

x = x + a;

y = y + b;

}

public void zoomCircle(double k) {

r = r * k;

}

// конструктор по умолчанию, теперь сразу после создания объекта будем

// получать окружность единичного радиуса с центром в начале координат

public Circle() {

x = 0.0;

y = 0.0;

r = 1.0;

}

}

public class Main {

public static void main(String[] args) {

Circle o1 = new Circle();

o1.printCircle(); // Окружность с центром (0.0;0.0) и радиусом 1.0

}

}

Поскольку методы можно перегружать, а конструктор является методом, то с помощью перегрузки можно создать дополнительные варианты конструкторов. Например, удобно иметь конструктор, который позволит при создании объекта явно указывать координаты его центра и длину радиуса.

Описать подобный конструктор можно в дополнение к основному следующим образом:

public Circle(double a, double b, double s) {

x = a;

y = b;

r = s;

}

Теперь при создании объектов можно пользоваться любым конструктором на выбор:

Circle o1 = new Circle();

o1.printCircle(); // Окружность с центром (0.0;0.0) и радиусом 1.0

Circle o2 = new Circle(1,-1,14);

o2.printCircle(); // Окружность с центром (1.0;-1.0) и радиусом 14.0

Нужно учитывать следующий факт: если в классе описан явно хотя бы один конструктор с параметрами, то конструктор по умолчанию (без параметров) создаваться автоматические уже не будет (его в такой ситуации надо описывать явно). Хотя, если вам требуется только конструктор с параметрами (как второй из нашего примера), то можно обойтись и совсем без конструктора по умолчанию (описать в классе только один конструктор с параметрами).

Доступ к членам класса из тела методов

Добавим в наш класс метод, вычисляющий площадь той окружности, к которой метод применён. Метод будет описывать так:

public double squareCircle() {

double s = Math.PI * r * r;

return s;

}

Результат работы метода можно увидеть следующим образом:

System.out.println("Площадь круга o2: "+o2.squareCircle()); //615.75...

№7. Основы наследования: понятие суперкласса и подкласса, организация связей при наследовании.

• Чтобы наследовать класс, нужно просто включить определение одного класса в другое, используя ключевое слово extends. Например

class SubClass extends SuperClass

{//тело класса SubClass

}

Членами класса могут быть: поля (данные); методы;  внутренние типы (классов и интерфейсов); конструкторы; инициализаторы; статические инициализаторы.

Основы наследования: Наследование позволяет создавать иерархические классификации; Используя наследование, можно создать главный класс, который определяет свойства, общие для набора связанных элементов; Класс, который унаследован, называется суперклассом (superclass); Класс, который выполняет наследование, называется подклассом (subclass) — это специализированная версия суперкласса; Подкласс наследует все переменные экземпляра и методы, определенные суперклассом, и прибавляет свои собственные уникальные элементы.

№8. Модификаторы ограничения доступа к элементам при наследовании.

Атрибут	Разрешенный доступ
Отсутствие атрибута доступа	Из любого класса в том же пакете
public	Из любого класса откуда угодно
private	Никакого доступа вне класса
protected	Из любого класса в том же пакете и из любого подкласса где угодно

№9. Перегрузка, переопределение методов и их применение.

Переопределение и перегрузка (override и overload)

Ранее мы посмотрели пример того, как можно добавлять функциональность к классу путем его расширения (наследования). Но в класс можно не только добавлять новые возможности путем создания новых методов. Методы класса можно также переопределять - сделать override. Или перегрузить - сделать overload. Давайте попробуем разобраться что означает каждый термин.

Переопределение (override)

Переопределение использутеся тогда, когда вы переписываете (переделываете, переопределяете) УЖЕ сещуствующий метод. Например в классе Object есть очень популярный метод toString(), который возвращает строковое представление объекта. В реализации Object результат достаточно страшненький - имя класса с какими-то цифрами (это так называемы хэш-код).

ublic class Robot

{

}

public class RobotManager

{

public static void main(String[] args) {

Robot robot = new Robot();

System.out.println(robot.toString());

}

}

Перегрузка (overload)

Перегрузка метода заключается в следующем - вы создаете метод с таким же именем, но с другим набором параметров. Например, в классе может быть несколько методов с названием summa, но с разным набором парметров.

public double summa(double x1, double x2) {

return x1 + x2;

}

public double summa(double x1, double x2, double x3) {

return x1 + x2 + x3;

}

public double summa(double x1, double x2, double x3, double x4) {

return x1 + x2 + x3 + x4;

}

№10. Использование ключевого слова final при наследовании.

Запрет наследования или переопределения с помощью ключевого слова final

Если нужно запретить переопределение (overriding) метода во всех порожденных классах, то этот метод можно описать как final. Кроме того, ключевое слово final может применяться к классам. Это означает, что данный класс не может быть унаследован другим классом.

Множественное наследование интерфейсов

Интерфейсы допускают множественное наследование. Один класс при этом может удовлетворять нескольким интерфейсам сразу. В этом состоит серьезное отличие интерфейсов от обычных классов и от абстрактных классов. Интерфейсы не порождают проблем с множественным наследованием, поскольку они не содержат полей.

После этого может следовать ключевое слово extends и список интерфейсов, от которых будет наследоваться объявляемый интерфейс. Родительских типов может быть много, главное, чтобы не было повторений, и чтобы отношение наследования не образовывало циклической зависимости.Наследование интерфейсов действительно очень гибкое. Так, если есть два интерфейса A и B, причем B наследуется от A, то новый интерфейс C может наследоваться от них обоих. Указание наследования от A является избыточным, все элементы этого интерфейса и так будут получены по наследству через интерфейс B.

№11. Понятие и использование абстрактных классов.

• Помимо обычных классов, в Java бывают абстрактные классы (abstract class) и интерфейсы (interface).

Абстрактный класс – класс с модификатором abstract.

Абстрактный класс - класс, в котором объявлен хотя бы один абстрактный метод.

Абстрактный класс, как правило, используется в случаях, когда необходимо, чтобы базовый класс представлял только интерфейс для наследуемых классов. В таких случаях нет смысла создавать физические экземпляры некоторой обобщенной (или виртуальной) сущности, обычно размещаемой в верхних уровнях иерархии классов.

Абстрактный

базовый класс Сотрудник (String fio;

int age;

int kvalif;

------------------------------------

abstract int calcSallary(int age,

int kvalif);

Сотрудник: бухгалтер, финансист, Директор – производные классы

№12. Интерфейсы. Определение интерфейсов

• Интерфейс – ссылочный тип, членами которого являются константы и абстрактные методы.

• Интерфейс не может быть реализован в виде экземпляра объекта, но его могут реализовывать классы, обеспечивая реализацию его абстрактных методов.

• Класс может реализовывать один или более интерфейсов, в том смысле, что любой экземпляр класса реализует все абстракные методы, заданные интерфейсом или интерфейсами.

Формальное определение инфтерфейсов

1. модификатор_доступа interface имя_интерфейса{

2. final тип имя_final_переменной 1=значение;

3. …

4. final тип имя_final_переменной N=значение;

5. тип_возвращаемого_значения имя_метода1(список_параметров);

6. …

7. тип_возвращаемого_значения имя_метода1(список_параметров);

8. }

№13. Интерфейсы. Реализация интерфейсов.

Интерфейсы имеют следующие ограничения

• Модификатор доступа – могут быть только public или не используется (тогда по умолчанию доступен только членам пакета).

• Методы – все только абстрактные.

• Поля – final, static.

• Методы не имеют реализации (тел).

Реализующие данный интерфейс классы отвечают за содержательную реализацию этих методов, т.е. в реализующих классах необходимо реализовать каждый метод интерфейса.

№14. Интерфейсы. Пример применения интерфейсов.

1. interface Figure{

2. final int x=5,y=4;

3. final float P=0, S=0;

4. public float calcPerimeter();

5. public float calcArea();

6. public String printInfo();

}

1. class Circle implements Figure{

2. int r;

3. float f;

4. public float calcPerimeter(){/*тело*/;};

5. public float calcArea(){/*тело*/;}

6. public String printInfo(){/*тело*/;};

7. }

1. class Triangle implements Figure{

2. int a, h;

3. float f;

4. public float calcPerimeter(){/*тело*/;};

5. public float calcArea(){/*тело*/;};

6. public String printInfo(){/*тело*/;};

7. String defineType(){

8. return "TriangleType";};

9. }

1. public class DemoInterface{

2. Figure figure;

3. Circle circle=new Circle();

4. Triangle triangle=new Triangle();

5. float circleperimeter=circle.calcPerimeter();

6. float triangleperimeter=triangle.calcPerimeter();

7. float circlearea=circle.calcArea();

8. float trianglearea=triangle.calcArea();

}

№15. Байтовые и символьные потоки ввода/вывода в Java.

Java-программы выполняют ввод-вывод через потоки. Поток является абстракцией, которая или производит или потребляет информацию. Поток связывается с физическим устройством с помощью системы ввода-вывода. Все потоки ведут себя одинаковым образом, хотя фактически физические устройства, с которыми они связаны, могут сильно различаться. Используя потоки одни и те же классы и методы ввода-вывода можно применять к устройствам любого типа, то есть поток ввода может извлекать много различных видов входных данных: из клавиатуры, из файла, из сетевого разъёма. Поток вывода также может обратиться к консоли, к файлу, к сетевому соединению (сокету). Благодаря потокам программа может выполнить ввод-вывод, не понимая различий между клавиатурой и сетью. Java реализует потоки с помощью иерархии классов, определённых в пакете java.io.

В Java2 определены 2 типа потоков: байтовые и символьные.

• Байтовые потоки представляют удобные средства для обработки ввода и вывода байтов. Используются при чтении и записи данных в двоичном коде.

• Символьные потоки представляют удобные средства для обработки ввода и вывода символов. Они используют Unicode и могут быть интернационализированы.

• Версия Java1.0 не включала символьные потоки и весь ввод-вывод был байтовым. На самом низком уровне весь ввод-вывод всё ёщё байтовый.

№16. Чтение консольного ввода.

Методы классов InputStream/Reader

int read () — возвращает один символ или байт, взятый из входного потока, в виде целого значения типа int; если поток уже закончился, возвращает -1;

int read (byte/char [] buf) — заполняет заранее определенный массив buf символами из входного потока; в классе InputStream массив типа byte[] и заполняется он байтами; метод возвращает фактическое число взятых из потока элементов или -1, если поток уже закончился;

int read (byte/char [] buf, int offset, int len) — заполняет часть символьного или байтового массива buf, начиная с индекса offset, число взятых из потока элементов равно len; метод возвращает фактическое число взятых из потока элементов или -1.

1. import java.io.*;

2. class MethodReadExample{

3. public static void main (String args[]) throws IOEXception {

4. BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

5. int i=br.read();

6. System.out.println(“i= ”+(char)i);

7. }

8. }

№17. Запись консольного вывода.