Классы объектно ориентированное программирование java

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 :

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:

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:

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:

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

Источник

Lesson: Object-Oriented Programming Concepts

If you’ve never used an object-oriented programming language before, you’ll need to learn a few basic concepts before you can begin writing any code. This lesson will introduce you to objects, classes, inheritance, interfaces, and packages. Each discussion focuses on how these concepts relate to the real world, while simultaneously providing an introduction to the syntax of the Java programming language.

What Is an Object?

An object is a software bundle of related state and behavior. Software objects are often used to model the real-world objects that you find in everyday life. This lesson explains how state and behavior are represented within an object, introduces the concept of data encapsulation, and explains the benefits of designing your software in this manner.

What Is a Class?

A class is a blueprint or prototype from which objects are created. This section defines a class that models the state and behavior of a real-world object. It intentionally focuses on the basics, showing how even a simple class can cleanly model state and behavior.

What Is Inheritance?

Inheritance provides a powerful and natural mechanism for organizing and structuring your software. This section explains how classes inherit state and behavior from their superclasses, and explains how to derive one class from another using the simple syntax provided by the Java programming language.

What Is an Interface?

An interface is a contract between a class and the outside world. When a class implements an interface, it promises to provide the behavior published by that interface. This section defines a simple interface and explains the necessary changes for any class that implements it.

What Is a Package?

A package is a namespace for organizing classes and interfaces in a logical manner. Placing your code into packages makes large software projects easier to manage. This section explains why this is useful, and introduces you to the Application Programming Interface (API) provided by the Java platform.

Questions and Exercises: Object-Oriented Programming Concepts

Use the questions and exercises presented in this section to test your understanding of objects, classes, inheritance, interfaces, and packages.

Источник

Классы объектно ориентированное программирование java

Концепции ООП являются основополагающими элементами и составляют основу языка программирования Java. В рамках данного подхода выделяют следующие термины: абстракция, инкапсуляция, наследование и полиморфизм. Понимание данных принципов служит ключом к построению целостной картины того, как работают программы, написанные на Java. По большому счету, объектно-ориентированный подход позволяет нам описывать классы, определять методы и переменные таким образом, чтобы затем использовать их вновь, частично либо полностью, без нарушения безопасности.

• Абстракция. Абстракция означает использование простых вещей для описания чего-то сложного. Например, мы все знаем как пользоваться телевизором, но в тоже время нам не нужно обладать знаниями о том, как он работает чтобы смотреть его. В Java под абстракцией подразумеваются такие вещи, как объекты, классы и переменные, которые в свою очередь лежат в основе более сложного кода. Использование данного принципа позволяет избежать сложности при разработке ПО.

• Инкапсуляция. Под инкапсуляцией подразумевается сокрытие полей внутри объекта с целью защиты данных от внешнего, бесконтрольного изменения со стороны других объектов. Доступ к данным (полям) предоставляется посредством публичных методов (геттеров/сеттеров). Это защитный барьер позволяет хранить информацию в безопасности внутри объекта.

• Наследование. Это особая функциональность в объектно-ориентированных языках программирования, которая позволяет описывать новые классы на основе уже существующих. При этом поля и методы класса-предка становятся доступны и классам-наследникам. Данная фича делает классы более чистыми и понятным за счет устранения дублирования программного кода.

• Полиморфизм. Данный принцип позволяет программистам использовать одни и те же термины для описания различного поведения, зависящего от контекста. Одной из форм полиморфизма в Java является переопределение метода, когда различные формы поведения определяются объектом из которого данный метод был вызван. Другой формой полиморфизма является перегрузка метода, когда его поведение определяется набором передаваемых в метод аргументов.

Концепции ООП в Java позволяют программистам создавать компоненты, которые можно переиспользовать в различных частях программы не подвергая данные опасности.

Основная цель использования данной концепции — это уменьшение сложности компонентов программы за счет скрытия от программиста, использующего эти компоненты, ненужных ему подробностей. Это позволяет реализовать более сложную логику поверх предоставленной абстракции, не вдаваясь в подробности ее реализации.

Приготовление кофе с помощью кофемашины является хорошим примером абстракции. Все, что нам надо знать, что бы ей пользоваться: как налить воды, засыпать кофейные зерна, включить и выбрать вид кофе, который хотим получить. А, как машина будет варить кофе — нам знать не нужно.

В данном примере кофемашина представляет собой абстракцию, которая от нас скрывает все подробности варки кофе. Нам лишь остается просто взаимодействовать с простым интерфейсом, который не требует от нас каких-либо знаний о внутренней реализации машины.

Этот же подход можно использовать и в объектно-ориентированных языках программирования, таких как Java.

Инкапсуляция позволяет нам пользоваться возможностями класса без создания угрозы безопасности данных за счет ограничения прямого доступа к его полям. Также она позволяет изменять код классов не создавая проблем их пользователям (другим классам). В Java данный принцип достигается за счет использования ключевого слова private .

Наследование — еще одна важная концепция ООП, которая позволяет сэкономить время на написании кода. Возможности наследования раскрываются в том, что новому классу передаются свойства и методы уже описанного ранее класса. Класс, который наследуется называется дочерним (или подклассом). Класс, от которого наследуется новый класс — называется родительским, предком и т. д. В языке программирования Java используется ключевое слово extends для того, чтобы указать на класс-предок.

Полиморфизм предоставляет возможность единообразно обрабатывать объекты с различной реализацией при условии наличия у них общего интерфейса или класса. По-простому: способность вызывать нужные методы у объектов, имеющие разные типы (но находящиеся в одной иерархии). При этом происходит автоматический выбор нужного метода в зависимости от типа объекта.

Рассмотрим примеры полиморфизма в Java: переопределение и перегрузка методов.

В случае с переопределением метода, дочерний класс, используя концепцию полиморфизма, может изменить (переопределить) поведение метода родительского класса. Это позволяет программисту по разному использовать один и тот же метод, определяя поведение из контекста вызова (вызывается метод из класса предка или класса наследника).

В случае же с перегрузкой, метод может проявлять различное поведение в зависимости от того, какие аргументы он принимает. В данном случае контекст вызова определяется набором параметров метода.

Источник