Интерфейсы, обратные вызовы, внутренние классы (стр. 2 из 4)
То обстоятельство, что class-файлы, содержащие байт-коды классов, должны быть размещены по соответствующим каталогам, накладывает свои особенности на процесс компиляции и выполнения программы.
Обратимся к тому же примеру. Пусть в каталоге D:\jdkl.3\MyProgs\ch3 есть пустой подкаталог classes и два файла — Base.java и Inp2.java, — содержимое которых показано в листингах П.1 и П.2. Рис. П.2 демонстрирует структуру каталогов уже после компиляции.
Мы можем проделать всю работу вручную.
1. В каталоге classes создаем подкаталоги р1 и р2.
2. Переносим файл Base.java в каталог р1 и делаем р1 текущим каталогом.
3. Компилируем Base.java, получая в каталоге р1 три файла: Base.class, Inpl.class, Derivedpl.class.
4. Переносим файл Inp2java в каталог р2.
5. Снова делаем текущим каталог classes.
6. Компилируем второй файл, указывая путь p2\Inp2.java.
7. Запускаем программу java p2.inp2.
Вместо шагов 2 и 3 можно просто создать три class-файла в любом месте, а потом перенести их в каталог pi. В class-файлах не хранится никакая информация о путях к файлам.
Смысл действий 5 и 6 в том, что при компиляции файла Inp2.java компилятор уже должен знать класс p1.Base, а отыскивает он файл с этим классом по пути p1.Base.class, начиная от текущего каталога.
Обратите внимание на то, что в последнем действии 7 надо указывать полное имя класса.
Если использовать ключи (options) командной строки компилятора, то можно выполнить всю работу быстрее.
1. Вызываем компилятор с ключом -d путь, указывая параметром путь начальный каталог для пакета:
javac -d classes Base.java
Компилятор создаст в каталоге classes подкаталог р1 и поместит туда три class-файла.
2. Вызываем компилятор с еще одним ключом -classpath путь, указывая параметром путь каталог classes, в котором находится подкаталог с уже откомпилированным пакетом pi:
javac -classpath classes -d classes Inp2.java
Компилятор, руководствуясь ключом -d, создаст в каталоге classes подкаталог р2 и поместит туда два class-файла, при создании которых он "заглядывал" в каталог pi, руководствуясь ключом -classpath.
3. Делаем текущим каталог classes.
4. Запускаем профамму java p2.inp2.
Рис. П.2. Структура каталогов
Конечно, если вы используете для работы не компилятор командной строки, а какое-нибудь IDE, то все эти действия будут сделаны без вашего участия.
На рис. П.2 отображена структура каталогов после компиляции.
Во второй строке листинга П.2 новый оператор import. Для чего он нужен?
Дело в том, что компилятор будет искать классы только в одном пакете, именно, в том, что указан в первой строке файла. Для классов из другого пакета надо указывать полные имена. В нашем примере они короткие, и мы могли бы писать в листинге П.2 вместо Base полное имя p1.Base.
Но если полные имена длинные, а используются классы часто, то мы пишем операторы import, указывая компилятору полные имена классов.
Правила использования оператора import очень просты: пишется слово import и, через пробел, полное имя класса, завершенное точкой с запятой. Сколько классов надо указать, столько операторов import и пишется.
Это тоже может стать утомительным и тогда используется вторая форма оператора import — указывается имя пакета или подпакета, а вместо короткого имени класса ставится звездочка *. Этой записью компилятору предписывается просмотреть весь пакет. В нашем примере можно было написать
import p1.*;
Напомним, что импортировать можно только открытые классы, помеченные модификатором public. Пакет java.lang (стандартная библиотека классов) просматривается всегда, его необязательно импортировать. Остальные пакеты стандартной библиотеки надо указывать в операторах import либо записывать полные имена классов.
Подчеркнем, что оператор import вводится только для удобства программистов и слово "импортировать" не означает никаких перемещений классов.
Замечание
Оператор import не эквивалентен директиве препроцессора include в С/С++. Он не подключает никакие файлы.
Теперь можно описать структуру исходного файла с текстом программы на языке Java.
· В первой строке файла может быть необязательный оператор package.
· В следующих строках могут быть необязательные операторы import.
· Далее идут описания классов и интерфейсов.
Еще два правила.
· Среди классов файла может быть только один открытый public-класс.
· Имя файла должно совпадать с именем открытого класса, если последний существует.
Отсюда следует, что, если в проекте есть несколько открытых классов, то они должны находиться в разных файлах.
Соглашение. Рекомендует открытый класс,, если он имеется в файле, описывать первым.
В Java получить расширение можно только от одного класса, каждый класс В или С происходит из неполной семьи, как показано на рис. П.4, а. Все классы происходят только от "Адама", от класса Оbject. Но часто возникает необходимость породить класс D от двух классов В и С, как показано на рис. П.4, б. Это называется множественным наследованием (multiple inheritance). В множественном наследовании нет ничего плохого. Трудности возникают, если классы В и С сами порождены от одного класса А, как показано на рис. П.4 в. Это так называемое "ромбовидное" наследование.
Рис. П.4. Разные варианты наследования
Пусть в классе А определен метод f (), к которому мы обращаемся из некоего метода класса D. Можем ли мы быть уверены, что метод f () выполняет то, что написано в классе А, т. е. это метод A.f ()? Может, он переопределен в классах В и С? Если так, то каким вариантом мы пользуемся: B.f() или С.f()? Конечно, можно определить экземпляры классов и обращаться к методам этих экземпляров, но это совсем другой разговор.
В разных языках программирования этот вопрос решается по-разному, главным образом, уточнением имени метода f().
Создатели языка Java запретили множественное наследование вообще. При расширении класса после слова extends можно написать только одно имя суперкласса. С помощью уточнения super можно обратиться только к членам непосредственного суперкласса.
Но что делать, если все-таки при порождении надо использовать несколько предков? Например, у нас есть общий класс автомобилей Automobile, от которого можно породить класс грузовиков Truck и класс легковых автомобилей Саг. Но вот надо описать пикап Pickup. Этот класс должен наследовать свойства и грузовых, и легковых автомобилей.
В таких случаях используется еще одна конструкция языка Java— интерфейс. Внимательно проанализировав ромбовидное наследование, теоретики ООП выяснили, что проблему создает только реализация методов, а не их описание.
Интерфейс (interface), в отличие от класса, содержит только константы и заголовки методов без их реализации.
Интерфейсы размещаются в тех же пакетах и подпакетах, что и классы, и компилируются тоже в class-файлы.
Описание интерфейса начинается со слова interface, перед которым может стоять модификатор public, означающий, как и для класса, что интерфейс доступен всюду. Если же модификатора public нет, интерфейс будет виден только в своем пакете.
После слова interface записывается имя интерфейса, .потом может стоять слово extends и список интерфейсов-предков через запятую. Таким образом, интерфейсы могут порождаться от интерфейсов, образуя свою, независимую от классов, иерархию, причем в ней допускается множественное наследование интерфейсов. В этой иерархии нет корня (общего предка).
Затем, в фигурных скобках, записываются в любом порядке константы и заголовки методов. Можно сказать, что в интерфейсе все методы абстрактные, но слово abstract писать не надо. Константы всегда статические, но слова static и final указывать не нужно.
Все константы и методы в интерфейсах всегда открыты, не надо даже указывать модификатор public.
Вот какую схему можно предложить для иерархии автомобилей:
interface Automobile{ . . . }
interface Car extends Automobile{ . . . }
interface Truck extends Automobile{ . . . }
interface Pickup extends Car, Truck{ . . . }
Таким образом, интерфейс — это только набросок, эскиз. В нем указано, что делать, но не указано, как это делать.
Как же использовать интерфейс, если он полностью абстрактен, в нем нет ни одного полного метода?
Использовать нужно не интерфейс, а его реализацию (implementation). Реализация интерфейса — это класс, в котором расписываются методы одного или нескольких интерфейсов. В заголовке класса после его имени или после имени его суперкласса, если он есть, записывается слово implements и, через запятую, перечисляются имена интерфейсов.
Вот как можно реализовать иерархию автомобилей:
interface Automobile{ . . . }
interface Car extends Automobile! . . . }
class Truck implements Automobile! . . . }
class Pickup extends Truck implements Car{ . . . }
илитак:
interface Automobile{ . . . }
interface Car extends Automobile{ . . . }
interface Truck extends Automobile{ . . . }
class Pickup implements Car, Truck{ . . . }
Реализация интерфейса может быть неполной, некоторые методы интерфейса расписаны, а другие — нет. Такая реализация — абстрактный класс, его обязательно надо пометить модификатором abstract.
Как реализовать в классе Рickup метод f(), описанный и в интерфейсе саг, и в интерфейсе Truck с одинаковой сигнатурой? Ответ простой — никак. Такую ситуацию нельзя реализовать в классе Pickup. Программу надо спроектировать по-другому.
Итак, интерфейсы позволяют реализовать средствами Java чистое объектно-ориентированное проектирование, не отвлекаясь на вопросы реализации проекта.
Мы можем, приступая к разработке проекта, записать его в виде иерархии интерфейсов, не думая о реализации, а затем построить по этому проекту иерархию классов, учитывая ограничения одиночного наследования и видимости членов классов.
Интересно то, что мы можем создавать ссылки на интерфейсы. Конечно, указывать такая ссылка может только на какую-нибудь реализацию интерфейса. Тем самым мы получаем еще один способ организации полиморфизма.