Типы отношений между классами

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 29Следующая ⇒

Как правило, любая программа, написанная на объектно-ориентированном языке, представляет собой некоторый набор связанных между собой классов. Можно провести аналогию между написанием программы и строительством дома. Подобно тому, как стена складывается из кирпичей, компьютерная программа с использованием ООП строится из классов. Причем эти классы должны иметь представление друг о друге, для того чтобы сообща выполнять поставленную задачу.

Возможны следующие связи между классами в рамках объектной модели (приводятся лишь наиболее простые и часто используемые виды связей, подробное их рассмотрение выходит за рамки этой ознакомительной лекции):

агрегация ( Aggregation );
ассоциация ( Association );
наследование ( Inheritance );
метаклассы ( Metaclass ).

Агрегация

Отношение между классами типа " содержит" (contain) или " состоит из" называется агрегацией, или включением. Например, если аквариум наполнен водой и в нем плавают рыбки, то можно сказать, что аквариум агрегирует в себе воду и рыбок.

Такое отношение включения, или агрегации (aggregation), изображается линией с ромбиком на стороне того класса, который выступает в качестве владельца, или контейнера. Необязательное название отношения записывается посередине линии.

В нашем примере отношение contain является двунаправленным. Объект класса Aquarium содержит несколько объектов Fish. В то же время каждая рыбка " знает", в каком именно аквариуме она живет. Каждый класс имеет свою роль в агрегации, которая указывает, какое место занимает класс в данном отношении. Имя роли не является обязательным элементом обозначений и может отсутствовать на диаграмме. В примере можно видеть роль home класса Aquarium (аквариум является домом для рыбок), а также роль inhabitants класса Fish (рыбки являются обитателями аквариума). Название роли обычно совпадает с названием соответствующего поля в классе. Изображение такого поля на диаграмме излишне, если уже указано имя роли. Т.е. в данном случае класс Aquarium будет иметь свойство (поле) inhabitants, а класс Fish - свойство home.

Число объектов, участвующих в отношении, записывается рядом с именем роли. Запись " 0..n " означает " от нуля до бесконечности". Приняты также обозначения:

" 1..n " - от единицы до бесконечности;
" 0 " - ноль;
" 1 " - один;
" n " - фиксированное количество;
" 0..1 " - ноль или один.

Код, описывающий рассмотренную модель и явление агрегации, может выглядеть, например, следующим образом:

// определение класса Fishpublic class Fish { // определения поля home // (ссылка на объект Aquarium) private Aquarium home; public Fish() { }}// определение класса Aquariumpublic class Aquarium { // определения поля inhabitants // (массив ссылок на объекты Fish) private Fish inhabitants[]; public Aquarium() { }}

Ассоциация

Если объекты одного класса ссылаются на один или более объектов другого класса, но ни в ту, ни в другую сторону отношение между объектами не носит характера " владения", или контейнеризации, такое отношение называют ассоциацией (association). Отношение ассоциации изображается так же, как и отношение агрегации, но линия, связывающая классы, - простая, без ромбика.

В качестве примера можно рассмотреть программиста и его компьютер. Между этими двумя объектами нет агрегации, но существует четкая взаимосвязь. Так, всегда можно установить, за какими компьютерами работает какой-либо программист, а также какие люди пользуются отдельно взятым компьютером. В рассмотренном примере имеет место ассоциация " многие-ко-многим".

В данном случае между экземплярами классов Programmer и Computer в обе стороны используется отношение " 0..n ", т.к. программист, в принципе, может не работать с компьютером (если он теоретик или на пенсии). В свою очередь, компьютер может никем не использоваться (если он новый и еще не установлен).

Код, соответствующий рассмотренному примеру, будет, например, следующим:

public class Programmer { private Computer computers[]; public Programmer() { }}public class Computer { private Programmer programmers[]; public Computer() { }}

Наследование

Наследование является важным случаем отношений между двумя или более классами. Подробно оно рассматривалось выше.

Метаклассы

Итак, любой объект имеет структуру, состоящую из полей и методов. Объекты, имеющие одинаковую структуру и семантику, описываются одним классом, который и является, по сути, определением структуры объектов, порожденных от него.

В свою очередь, каждый класс, или описание, всегда имеет строгий шаблон, задаваемый языком программирования или выбранной объектной моделью. Он определяет, например, допустимо ли множественное наследование, какие существуют ограничения на именование классов, как описываются поля и методы, набор существующих типов данных и многое другое. Таким образом, класс можно рассматривать как объект, у которого есть свойства (имя, список полей и их типы, список методов, список аргументов для каждого метода и т.д.). Также класс может обладать поведением, то есть поддерживать методы. А раз для любого объекта существует шаблон, описывающий свойства и поведение этого объекта, значит, его можно определить и для класса. Такой шаблон, задающий различные классы, называется метаклассом.

Чтобы представить себе, что такое метакласс, рассмотрим пример некой бюрократической организации. Будем считать, что все классы в такой системе представляют собой строгие инструкции, которые описывают, что нужно сделать, чтобы породить новый объект (например, нанять нового служащего или открыть новый отдел). Как и полагается классам, они описывают все свойства новых объектов (например, зарплату и профессиональный уровень для сотрудников, площадь и имущество для отделов) и их поведение (обязанности служащих и функции подразделений).

В свою очередь, написание новой инструкции можно строго регламентировать. Скажем, необходимо использовать специальный бланк, придерживаться правил оформления и заполнить все обязательные поля (например, номер инструкции и фамилии ответственных работников). Такая " инструкция инструкций" и будет представлять собой метакласс в ООП.

Итак, объекты порождаются от классов, а классы - от метакласса. Он, как правило, в системе только один. Но существуют языки программирования, в которых можно создавать и использовать собственные метаклассы, например язык Python. В частности, функциональность метакласса может быть следующая: при формировании класса он будет просматривать список всех методов в классе и, если имя метода имеет вид set_XXX или get_XXX, автоматически создавать поле с именем XXX, если такого не существует.

Поскольку метакласс сам является классом, то нет никакого смысла в создании " мета-мета-классов".

В языке Java также есть метакласс. Это класс, который так и называется - Class (описывает классы ), он располагается в основной библиотеке java.lang. Виртуальная машина использует его по прямому назначению. Когда загружается очередной.class -файл, содержащий описание нового класса, JVM порождает объект класса Class, который будет хранить его структуру. Таким образом, Java использует концепцию метакласса в самых практических целях. С помощью Class реализована поддержка статических ( static ) полей и методов. Наконец, этот класс содержит ряд методов, полезных для разработчиков. Они будут рассмотрены в следующих лекциях.

Достоинства ООП

От любой методики разработки программного обеспечения мы ждем, что она поможет нам в решении наших задач. Но одной из самых значительных проблем проектирования является сложность. Чем больше и сложнее программная система, тем важнее разбить ее на небольшие, четко очерченные части. Чтобы справиться со сложностью, необходимо абстрагироваться от деталей. В этом смысле классы представляют собой весьма удобный инструмент.

Классы позволяют проводить конструирование из полезных компонентов, обладающих простыми инструментами, что позволяет абстрагироваться от деталей реализации.
Данные и операции над ними образуют определенную сущность, и они не разносятся по всей программе, как нередко бывает в случае процедурного программирования, а описываются вместе. Локализация кода и данных улучшает наглядность и удобство сопровождения программного обеспечения.
Инкапсуляция позволяет привнести свойство модульности, что облегчает распараллеливание выполнения задачи между несколькими исполнителями и обновление версий отдельных компонентов.

ООП дает возможность создавать расширяемые системы. Это одно из основных достоинств ООП, и именно оно отличает данный подход от традиционных методов программирования. Расширяемость означает, что существующую систему можно заставить работать с новыми компонентами, причем без внесения в нее каких-либо изменений. Компоненты могут быть добавлены на этапе исполнения программы.

Полиморфизм оказывается полезным преимущественно в следующих ситуациях.

Обработка разнородных структур данных. Программы могут работать, не различая вида объектов, что существенно упрощает код. Новые виды могут быть добавлены в любой момент.
Изменение поведения во время исполнения. На этапе исполнения один объект может быть заменен другим, что позволяет легко, без изменения кода, адаптировать алгоритм в зависимости от того, какой используется объект.
Реализация работы с наследниками. Алгоритмы можно обобщить настолько, что они уже смогут работать более чем с одним видом объектов.
Создание " каркаса" (framework). Независимые от приложения части предметной области могут быть реализованы в виде набора универсальных классов, или каркаса (framework), и в дальнейшем расширены за счет добавления частей, специфичных для конкретного приложения.

Часто многоразового использования программного обеспечения не удается добиться из-за того, что существующие компоненты уже не отвечают новым требованиям. ООП помогает этого достичь без нарушения работы уже имеющихся компонентов, что позволяет извлечь максимум из многоразового использования компонентов.

Сокращается время на разработку, которое может быть отдано другим задачам.
Компоненты многоразового использования обычно содержат гораздо меньше ошибок, чем вновь разработанные, ведь они уже не раз подвергались проверке.
Когда некий компонент используется сразу несколькими клиентами, улучшения, вносимые в его код, одновременно оказывают положительное влияние и на множество работающих с ним программ.
Если программа опирается на стандартные компоненты, ее структура и пользовательский интерфейс становятся более унифицированными, что облегчает ее понимание и упрощает использование.

Недостатки ООП

Документирование классов - задача более трудная, чем это было в случае процедур и модулей. Поскольку любой метод может быть переопределен, в документации должно говориться не только о том, что делает данный метод, но и о том, в каком контексте он вызывается. Ведь переопределенные методы обычно вызываются не клиентом, а самим каркасом. Таким образом, программист должен знать, какие условия выполняются, когда вызывается данный метод. Для абстрактных методов, которые пусты, в документации должно говориться о том, для каких целей предполагается использовать переопределяемый метод.

В сложных иерархиях классов поля и методы обычно наследуются с разных уровней. И не всегда легко определить, какие поля и методы фактически относятся к данному классу. Для получения такой информации нужны специальные инструменты, вроде навигаторов классов. Если конкретный класс расширяется, то каждый метод обычно сокращают перед передачей сообщения базовому классу. Реализация операции, таким образом, рассредотачивается по нескольким классам, и чтобы понять, как она работает, нам приходится внимательно просматривать весь код.

Методы, как правило, короче процедур, поскольку они осуществляют только одну операцию над данными, зато их намного больше. В коротких методах легче разобраться, но они неудобны тем, что код для обработки сообщения иногда " размазан" по многим маленьким методам.

Инкапсуляцией данных не следует злоупотреблять. Чем больше логики и данных скрыто в недрах класса, тем сложнее его расширять. Отправной точкой здесь должно быть не то, что клиентам не разрешается знать о тех или иных данных, а то, что клиентам для работы с классом этих данных знать не требуется.

Многие считают, что ООП является неэффективным. Как же обстоит дело в действительности? Мы должны проводить четкую грань между неэффективностью на этапе выполнения, неэффективностью в смысле распределения памяти и неэффективностью, связанной с излишней универсализацией.

1. Неэффективность на этапе выполнения. В языках типа Smalltalk сообщения интерпретируются во время выполнения программы путем осуществления их поиска в одной или нескольких таблицах и за счет выбора подходящего метода. Конечно, это медленный процесс. И даже при использовании наилучших методов оптимизации Smalltalk-программы в десять раз медленнее оптимизированных C-программ.

В гибридных языках типа Oberon-2, Object Pascal и C++ отправка сообщения приводит лишь к вызову через указатель процедурной переменной. На некоторых машинах сообщения выполняются лишь на 10% медленнее, чем обычные процедурные вызовы. И поскольку сообщения встречаются в программе гораздо реже других операций, их воздействие на время выполнения влияния практически не оказывает.

Однако существует другой фактор, который влияет на время выполнения: это инкапсуляция данных. Рекомендуется не предоставлять прямой доступ к полям класса, а выполнять каждую операцию над данными через методы. Такая схема приводит к необходимости выполнения процедурного вызова каждый раз при доступе к данным. Однако если инкапсуляция используется только там, где она необходима (т.е. в тех случаях, когда это становится преимуществом), то замедление вполне приемлемое.

Неэффективность в смысле распределения памяти. Динамическое связывание и проверка типа на этапе выполнения требуют по ходу работы информации о типе объекта. Такая информация хранится в дескрипторе типа и он выделяется один на класс. Каждый объект имеет невидимый указатель на дескриптор типа для своего класса. Таким образом, в объектно-ориентированных программах необходимая дополнительная память выражается в одном указателе для объекта и в одном дескрипторе типа для класса.

3. Излишняя универсальность. Неэффективность также может означать, что в программе реализованы избыточные возможности. В библиотечном классе часто содержится больше методов, чем это реально необходимо. А поскольку лишние методы не могут быть удалены, они становятся мертвым грузом. Это не влияет на время выполнения, но сказывается на размере кода.

Одно из возможных решений - строить базовый класс с минимальным числом методов, а затем уже реализовывать различные расширения этого класса, которые позволят нарастить функциональность. Другой подход - дать компоновщику возможность удалять лишние методы. Такие интеллектуальные компоновщики уже существуют для различных языков и операционных систем.

Но нельзя утверждать, что ООП неэффективно. Если классы используются лишь там, где это действительно необходимо, то потеря эффективности из-за повышенного расхода памяти и меньшей производительности незначительна. Кроме того, надежность программного обеспечения и быстрота его написания часто бывает важнее, чем производительность.

Заключение

В этой лекции мы рассказали об объектно-ориентированном подходе к разработке ПО, а также о том, что послужило предпосылками к его появлению и сделало его популярным. Были рассмотрены ключевые понятия ООП - объект и класс. Далее были описаны основные свойства объектной модели - инкапсуляция, наследование, полиморфизм. Основными видами отношений между классами являются наследование, ассоциация, агрегация, метакласс. Также были описаны правила изображения классов и связей между ними на языке UML.

Лекция 3. Лексика языка

Кодировка

Технология Java как платформа, изначально спроектированная для Глобальной сети Internet, должна быть многоязыковой, а значит, обычный набор символов ASCII (American Standard Code for Information Interchange, Американский стандартный код обмена информацией), включающий в себя лишь латинский алфавит, цифры и простейшие специальные знаки (скобки, знаки препинания, арифметические операции и т.д.), недостаточен. Поэтому для записи текста программы применяется более универсальная кодировка Unicode UTF-16.

Как известно, Unicode UTF-16 представляет символы кодом из 2 байт, описывая, таким образом, 65535 символов. Это позволяет поддерживать практически все распространенные языки мира. Первые 128 символов совпадают с набором ASCII. Однако понятно, что требуется некоторое специальное обозначение, чтобы иметь возможность задавать в программе любой символ Unicode, ведь никакая клавиатура не позволяет вводить более 65 тысяч различных знаков. Эта конструкция представляет символ Unicode, используя только символы ASCII. Например, если в программу нужно вставить знак с кодом 6917, необходимо его представить в шестнадцатеричном формате (1B05) и записать:

\u1B05,

причем буква u должна быть строчной, а шестнадцатеричные цифры A, B, C, D, E, F можно использовать произвольно, как заглавные, так и строчные. Таким образом можно закодировать все символы Unicode от \u0000 до \uFFFF. Буквы русского алфавита начинаются с \u0410 (только буква Ё имеет код \u0401 ) по \u044F (код буквы ё \u0451 ). В последних версиях JDK в состав демонстрационных приложений и апплетов входит небольшая программа SymbolTest, позволяющая просматривать весь набор символов Unicode. Ее аналог несложно написать самостоятельно. Для перекодирования больших текстов служит утилита native2ascii, также входящая в JDK. Она может работать как в прямом режиме — переводить из разнообразных кодировок в Unicode, записанный ASCII -символами, так и в обратном (опция -reverse ) — из Unicode в стандартную кодировку операционной системы.

В версиях языка Java до 1.1 применялся Unicode версии 1.1.5, в последнем выпуске 1.4 используется 3.0. Таким образом, Java следит за развитием стандарта и базируется на современных версиях. Для любой JDK точную версию Unicode, используемую в ней, можно узнать из документации к классу Character. Официальный web-сайт стандарта, где можно получить дополнительную информацию, — http: //www.unicode.org/.

Итак, используя простейшую кодировку ASCII, можно ввести произвольную последовательность символов Unicode. Далее будет показано, что Unicode используется не для всех лексем, а только для тех, для которых важна поддержка многих языков, а именно: комментарии, идентификаторы, символьные и строковые литералы. Для записи остальных лексем вполне достаточно ASCII -символов.

Анализ программы

Компилятор, анализируя программу, сразу разделяет ее на:

пробелы (white spaces);
комментарии (comments);
основные лексемы (tokens).

Пробелы

Пробелами в данном случае называют все символы, разбивающие текст программы на лексемы. Это как сам символ пробела (space, \u0020, десятичный код 32), так и знаки табуляции и перевода строки. Они используются для разделения лексем, а также для оформления кода, чтобы его было легче читать. Например, следующую часть программы (вычисление корней квадратного уравнения):

double a = 1, b = 1, c = 6; double D = b * b - 4 * a * c; if (D > = 0) { double x1 = (-b + Math.sqrt (D)) / (2 * a); double x2 = (-b - Math.sqrt (D)) / (2 * a); }

можно записать и в таком виде:

double a=1, b=1, c=6; double D=b*b-4*a*c; if(D> =0){double x1=(-b+Math.sqrt(D))/(2*a); double x2=(-b-Math.sqrt(D))/(2*a); }

В обоих случаях компилятор сгенерирует абсолютно одинаковый код. Единственное соображение, которым должен руководствоваться разработчик, — легкость чтения при дальнейшей поддержке такого кода.

Для разбиения текста на строки в ASCII используется два символа - " возврат каретки" ( carriage return, CR, \u000d, десятичный код 13) и символ новой строки ( linefeed, LF, \u000a, десятичный код 10). Чтобы не зависеть от особенностей используемой платформы, в Java применяется наиболее гибкий подход. Завершением строки считается:

ASCII -символ LF, символ новой строки;
ASCII -символ CR, " возврат каретки";
символ CR, за которым сразу же следует символ LF.

Разбиение на строки важно для корректного разбиения на лексемы (как уже говорилось, завершение строки также служит разделителем между лексемами), для правильной работы со строковыми комментариями (см. следующую тему " Комментарии" ), а также для вывода отладочной информации (при выводе ошибок компиляции и времени исполнения указывается, на какой строке исходного кода они возникли). Итак, пробелами в Java считаются:

ASCII -символ SP, space, пробел, \u0020, десятичный код 32;
ASCII -символ HT, horizontal tab, символ горизонтальной табуляции, \u0009, десятичный код 9;
ASCII -символ FF, form feed, символ перевода страницы (был введен для работы с принтером), \u000c, десятичный код 12;
завершение строки.

Комментарии

Комментарии не влияют на результирующий бинарный код и используются только для ввода пояснений к программе.

В Java комментарии бывают двух видов:

строчные
блочные

Строчные комментарии начинаются с ASCII -символов // и длятся до конца текущей строки. Как правило, они используются для пояснения именно этой строки, например:

int y=1970; // год рождения

Блочные комментарии располагаются между ASCII -символами /* и */, могут занимать произвольное количество строк, например:

/* Этот цикл не может начинаться с нуля из-за особенностей алгоритма*/for (int i=1; i< 10; i++) {...}

Часто блочные комментарии оформляют следующим образом (каждая строка начинается с * ):

/* * Описание алгоритма работы * следующего цикла while */while (x > 0) {...}

Блочный комментарий не обязательно должен располагаться на нескольких строках, он может даже находиться в середине оператора:

float s = 2*Math.PI/*getRadius()*/; // Закомментировано для отладки

В этом примере блочный комментарий разбивает арифметические операции. Выражение Math.PI предоставляет значение константы PI, определенное в классе Math. Вызов метода getRadius() теперь закомментирован и не будет произведен, переменная s всегда будет принимать значение 2 PI. Завершает строку строчный комментарий.

Комментарии не могут находиться в символьных и строковых литералах, идентификаторах (эти понятия подробно рассматриваются далее в этой лекции). Следующий пример содержит случаи неправильного применения комментариев:

// В этом примере текст /*…*/ станет просто // частью строки sString s = " text/*just text*/"; /* Следующая строка станет причиной ошибки при компиляции, так как комментарий разбил имя метода getRadius()*/circle.get/*comment*/Radius();

А такой код допустим:

// Комментарий может разделять вызовы функций: circle./*comment*/getRadius(); // Комментарий может заменять пробелы: int/*comment*/x=1;

В последней строке между названием типа данных int и названием переменной x обязательно должен быть пробел или, как в данном примере, комментарий.

Комментарии не могут быть вложенными. Символы /*, */, // не имеют никакого особенного значения внутри уже открытых комментариев, как строчных, так и блочных. Таким образом, в примере

/* начало комментария /* // /** завершение: */

описан только один блочный комментарий. А в следующем примере (строки кода пронумерованы для удобства)

1. /*2. comment3. /*4. more comments5. */6. finish7. */

компилятор выдаст ошибку. Блочный комментарий начался в строке 1 с комбинации символов /*. Вторая открывающая комбинация /* на строке 3 будет проигнорирована, так как находится уже внутри комментария. Символы */ в строке 5 завершат его, а строка 7 породит ошибку – попытка закрыть комментарий, который не был начат.

Любые комментарии полностью удаляются из программы во время компиляции, поэтому их можно использовать неограниченно, не опасаясь, что это повлияет на бинарный код. Основное их предназначение - сделать программу простой для понимания, в том числе и для других разработчиков, которым придется в ней разбираться по какой-либо причине. Также комментарии зачастую используются для временного исключения частей кода, например:

int x = 2; int y = 0; /*if (x > 0) y = y + x*2; else y = -y - x*4; */y = y*y; // + 2*x;

В этом примере закомментировано выражение if-else и оператор сложения +2*x.

Как уже говорилось выше, комментарии можно писать символами Unicode, то есть на любом языке, удобном разработчику.

Кроме этого, существует особый вид блочного комментария – комментарий разработчика. Он применяется для автоматического создания документации кода. В стандартную поставку JDK, начиная с версии 1.0, входит специальная утилита javadoc. На вход ей подается исходный код классов, а на выходе получается удобная документация в HTML-формате, которая описывает все классы, все их поля и методы. При этом активно используются гиперссылки, что существенно упрощает изучение программы (например, читая описание метода, можно с помощью одного нажатия мыши перейти на описание типов, используемых в качестве аргументов или возвращаемого значения). Однако понятно, что одного названия метода и перечисления его аргументов недостаточно для понимания его работы. Необходимы дополнительные пояснения от разработчика.

Комментарий разработчика записывается так же, как и блочный. Единственное различие в начальной комбинации символов – для документации комментарий необходимо начинать с /**. Например:

/** * Вычисление модуля целого числа. * Этот метод возвращает * абсолютное значение аргумента x. */int getAbs(int x) { if (x> =0) return x; else return -x; }

Первое предложение должно содержать краткое резюме всего комментария. В дальнейшем оно будет использовано как пояснение этой функции в списке всех методов класса (ниже будут описаны все конструкции языка, для которых применяется комментарий разработчика).

Поскольку в результате создается HTML-документация, то и комментарий необходимо писать по правилам HTML. Допускается применение тегов, таких как < b> и < p>. Однако теги заголовков с < h1> по < h6> и < hr> использовать нельзя, так как они активно применяются javadoc для создания структуры документации.

Символ * в начале каждой строки и предшествующие ему пробелы и знаки табуляции игнорируются. Их можно не использовать вообще, но они удобны, когда необходимо форматирование, скажем, в примерах кода.

/** * Первое предложение - краткое * описание метода. * < p> * Так оформляется пример кода: * < blockquote> * < pre> * if (condition==true) { * x = getWidth(); * y = x.getHeight(); * } * < /pre> < /blockquote> * А так описывается HTML-список: * < ul> * < li> Можно использовать наклонный шрифт * < i> курсив< /i>, * < li> или жирный < b> жирный< /b>. * < /ul> */public void calculate (int x, int y) {...}

Из этого комментария будет сгенерирован HTML-код, выглядящий примерно так:

Первое предложение – краткое описание метода. Так оформляется пример кода: if (condition==true) { x = getWidth(); y = x.getHeight(); } А так описывается HTML-список: * Можно использовать наклонный шрифт курсив, * или жирный жирный.

Наконец, javadoc поддерживает специальные теги. Они начинаются с символа @. Подробное описание этих тегов можно найти в документации. Например, можно использовать тег @see, чтобы сослаться на другой класс, поле или метод, или даже на другой Internet-сайт.

/** * Краткое описание. * * Развернутый комментарий. * * @see java.lang.String * @see java.lang.Math#PI * @see < a href=" java.sun.com" > Official * Java site< /a> */

Первая ссылка указывает на класс String ( java.lang – название библиотеки, в которой находится этот класс), вторая – на поле PI класса Math (символ # разделяет название класса и его полей или методов), третья ссылается на официальный сайт Java.

Комментарии разработчика могут быть записаны перед объявлением классов, интерфейсов, полей, методов и конструкторов. Если записать комментарий /** … */ в другой части кода, то ошибки не будет, но он не попадет в документацию, генерируемую javadoc. Кроме того, можно описать пакет (так называются библиотеки, или модули, в Java). Для этого необходимо создать специальный файл package.html, сохранить в нем комментарий и поместить его в каталог пакета. HTML-текст, содержащийся между тегами < body> и < /body>, будет помещен в документацию, а первое предложение будет использоваться для краткой характеристики этого пакета.

Лексемы

Итак, мы рассмотрели пробелы (в широком смысле этого слова, т.е. все символы, отвечающие за форматирование текста программы) и комментарии, применяемые для ввода пояснений к коду. С точки зрения программиста они применяются для того, чтобы сделать программу более читаемой и понятной для дальнейшего развития.

С точки зрения компилятора, а точнее его части, отвечающей за лексический разбор, основная роль пробелов и комментариев – служить разделителями между лексемами, причем сами разделители далее отбрасываются и на компилированный код не влияют. Например, все следующие примеры объявления переменной эквивалентны:

// Используем пробел в качестве разделителя.int x = 3; // здесь разделителем является перевод строкиintx=3; // здесь разделяем знаком табуляцииint x = 3; /* * Единственный принципиально необходимый * разделитель между названием типа данных * int и именем переменной x здесь описан * комментарием блочного типа. */int/**/x=3;

Конечно, лексемы очень разнообразны, и именно они определяют многие свойства языка. Рассмотрим все их виды более подробно.

Виды лексем

Ниже перечислены все виды лексем в Java:

идентификаторы (identifiers);
ключевые слова (key words);
литералы (literals);
разделители (separators);
операторы (operators).

Рассмотрим их по отдельности.

Идентификаторы

Идентификаторы – это имена, которые даются различным элементам языка для упрощения доступа к ним. Имена имеют пакеты, классы, интерфейсы, поля, методы, аргументы и локальные переменные (все эти понятия подробно рассматриваются в следующих лекциях). Идентификаторы можно записывать символами Unicode, то есть на любом удобном языке. Длина имени не ограничена.

Идентификатор состоит из букв и цифр. Имя не может начинаться с цифры. Java-буквы, используемые в идентификаторах, включают в себя ASCII -символы A-Z ( \u0041 - \u005a ), a-z ( \u0061 - \u007a ), а также знаки подчеркивания _ ( ASCII underscore, \u005f ) и доллара $ ( \u0024 ). Знак доллара используется только при автоматической генерации кода (чтобы исключить случайное совпадение имен), либо при использовании каких-либо старых библиотек, в которых допускались имена с этим символом. Java-цифры включают в себя обычные ASCII -цифры 0-9 ( \u0030 - \u0039 ).

Для идентификаторов не допускаются совпадения с зарезервированными словами (это ключевые слова, булевские литералы true и false и null- литерал null ). Конечно, если 2 идентификатора включают в себя разные буквы, которые одинаково выглядят (например, латинская и русская буквы A ), то они считаются различными.

В этой лекции уже применялись следующие идентификаторы:

Character, a, b, c, D, x1, x2, Math, sqrt, x, y, i, s, PI, getRadius, circle, getAbs, calculate, condition, getWidth, getHeight, java, lang, String

Также допустимыми являются идентификаторы:

Computer, COLOR_RED, _, aVeryLongNameOfTheMethod

Ключевые слова

Ключевые слова – это зарезервированные слова, состоящие из ASCII -символов и выполняющие различные задачи языка. Вот их полный список (48 слов):

abstract double int strictfpboolean else interface superbreak extends long switchbyte final native synchronizedcase finally new thiscatch float package throwchar for private throwsclass goto protected transientconst if public trycontinue implements return voiddefault import short volatiledo instanceof static while

Ключевые слова goto и const зарезервированы, но не используются. Это сделано для того, чтобы компилятор мог правильно отреагировать на их использование в других языках. Напротив, оба булевских литерала true, false и null- литерал null часто считают ключевыми словами (возможно, потому, что многие средства разработки подсвечивают их таким же образом), однако это именно литералы.

Значение всех ключевых слов будет рассматриваться в следующих лекциях.

Литералы

Литералы позволяют задать в программе значения для числовых, символьных и строковых выражений, а также null- литералов. Всего в Java определено 6 видов литералов:

целочисленный (integer);
дробный (floating-point);
булевский (boolean);
символьный (character);
строковый (string);
null- литерал (null-literal).

Рассмотрим их по отдельности.

Целочисленные литералы

Целочисленные литералы позволяют задавать целочисленные значения в десятичном, восьмеричном и шестнадцатеричном виде. Десятичный формат традиционен и ничем не отличается от правил, принятых в других языках. Значения в восьмеричном виде начинаются с нуля, и, конечно, использование цифр 8 и 9 запрещено. Запись шестнадцатеричных чисел начинается с 0x или 0X (цифра 0 и латинская ASCII -буква X в произвольном регистре). Таким образом, ноль можно записать тремя различными способами:

00X00x0

Как обычно, для записи цифр 10 - 15 в шестнадцатеричном формате используются буквы A, B, C, D, E, F, прописные или строчные. Примеры таких литералов:

0xaBcDeF, 0xCafe, 0xDEC

Типы данных рассматриваются ниже, однако здесь необходимо упомянуть два целочисленных типа int и long длиной 4 и 8 байт, соответственно (или 32 и 64 бита, соответственно). Оба эти типа знаковые, т.е. тип int хранит значения от -2³¹ до 2³¹-1, или от -2.147.483.648 до 2.147.483.647. По умолчанию целочисленный литерал имеет тип int, а значит, в программе допустимо использовать литералы только от 0 до 2147483648, иначе возникнет ошибка компиляции. При этом литерал 2147483648 можно использовать только как аргумент унарного оператора -:

int x = -2147483648; \\ верноint y = -5-2147483648; \\ здесь возникнет \\ ошибка компиляции

Соответственно, допустимые литералы в восьмеричной записи должны быть от 00 до 017777777777 ( =2³¹-1 ), с унарным оператором - допустимо также -020000000000 ( = -2³¹ ). Аналогично для шестнадцатеричного формата – от 0x0 до 0x7fffffff ( =2³¹-1 ), а также -0x80000000 ( = -2³¹ ).

Тип long имеет длину 64 бита, а значит, позволяет хранить значения от -2⁶³ до 2⁶³-1. Чтобы ввести такой литерал, необходимо в конце поставить латинскую букву L или l, тогда все значение будет трактоваться как long. Аналогично можно выписать максимальные допустимые значения для них:

9223372036854775807L0777777777777777777777L 0x7fffffffffffffffL// наибольшие отрицательные значения: -9223372036854775808L-01000000000000000000000L-0x8000000000000000L

Другие примеры целочисленных литералов типа long:

0L, 123l, 0xC0B0L

Дробные литералы

Дробные литералы представляют собой числа с плавающей десятичной точкой. Правила записи таких чисел такие же, как и в большинстве современных языков программирования.

Примеры:

3.142..57e103.1E-20

Таким образом, дробный литерал состоит из следующих составных частей:

целая часть;
десятичная точка (используется ASCII -символ точка);
дробная часть;
порядок (состоит из латинской ASCII -буквы E в произвольном регистре и целого числа с опциональным знаком + или - );
окончание-указатель типа.

Целая и дробная части записываются десятичными цифрами, а указатель типа (аналог указателя L или l для целочисленных литералов типа long ) имеет два возможных значения – латинская ASCII -буква D (для типа double ) или F (для типа float ) в произвольном регистре. Они будут подробно рассмотрены ниже.

Необходимыми частями являются:

хотя бы одна цифра в целой или дробной части;
десятичная точка или показатель степени, или указатель типа.

Все остальные части необязательные. Таким образом, " минимальные" дробные литералы могут быть записаны, например, так:

1..11e11f

В Java есть два дробных типа, упомянутые выше, – float и double. Их длина – 4 и 8 байт или 32 и 64 бита, соответственно. Дробный литерал имеет тип float, если он заканчивается на латинскую букву F в произвольном регистре. В противном случае он рассматривается как значение типа double и может включать в себя окончание D или d, как признак типа double (используется только для наглядности).

// float-литералы: 1f, 3.14F, 0f, 1e+5F// double-литералы: 0., 3.14d, 1e-4, 31.34E45D

В Java дробные числа 32-битного типа float и 64-битного типа double хранятся в памяти в бинарном виде в формате, стандартизированном спецификацией IEEE 754 (полное название – IEEE Standard for Binary Floating-Point Arithmetic, ANSI/IEEE Standard 754-1985 (IEEE, New York)). В этой спецификации описаны не только конечные дробные величины, но и еще несколько особых значений, а именно:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒