Презентация "Объектно-ориентированное программирование. Базовые и утилитные классы API JAVA"

Базовые и утилитные классы API JAVA

Занятие 6

План лекции

• Пакет java.lang и его структура
• Класс Object и его методы
• Класс Class
• Интерфейс Comparable
• Классы-обертки примитивных типов
• Класс Math
• Классы работы со строками
• Пакет java.util и его структура

Пакет java.lang

• Базовые классы
• Object
• Class
• Обертки примитивных типов
• Math
• Классы работы со строками
• Классы управления процессами и потоками
• Средства рефлексии
• И т.д.

• Базовые интерфейсы
• Cloneable
• Comparable
• Runnable
• И т.д.
• Основные исключения
• Exception
• Error
• RuntimeException
• SecutityException
• И т.д.

• Этот пакет импортируется по умолчанию

Класс Object

• Является суперклассом для всех классов (включая массивы)
• Переменная этого типа может ссылаться на любой объект (но не на переменную примитивного типа)
• Его методы наследуются всеми классами
• Реализует базовые операции с объектами

Методы класса Object

• Получение строкового представления объекта String toString()
• Получение ссылки на описание класса объекта final Class getClass()
• Клонирование объекта (получение копии) protected Object clone()
• Проверка равенства объектов boolean equals(Object obj)
• Получение хэш-кода объекта int hashCode()
• Метод завершения работы с объектом protected void finalize()
• Методы обслуживания блокировок в многопоточных приложениях void wait(...), void notify(), void notifyAll()

Клонирование объектов

• Считается, что результатом клонирования является копия объекта
• Массивы поддерживают операцию клонирования
• В классе Object метод clone() является защищенным
• Метод clone() реализуется в конкретном классе
• Никто не гарантирует того, что результатом его выполнения будет копия объекта, и даже того, что новый объект будет того же класса
• Однако существует ряд соглашений, регламентирующих реализацию метода clone()

int[] arrayCopy = (int []) array.clone();

Простое клонирование объектов

• Класс должен переопределять метод clone()
• Класс должен реализовывать интерфейс-маркер Cloneable
• Результат клонирования должен быть получен вызовом super.clone()
• Результатом работы метода Object.clone() является точная копия объекта

public Object clone() {

Object result = null;

try {

result = super.clone();

} catch (CloneNotSupportedException ex) {

throw new InternalError();

}

return result;

}

Особенности клонирования

int[][] a = {{1, 2, 3}, {4, 5,6}};

int[][] b = (int[][]) a.clone();

System.out.println(a[0][0]);

b[0][0] = 9;

System.out.println(a[0][0]);

1

9

• В результате клонирования скопировался только сам объект a, но не объект, на которые он ссылался
• При использовании результатов клонирования необходимо явное приведение типа
• Начиная с Java5 для массивов можно не выполнять явное приведение типа, но только для массивов

Глубокое клонирование объектов

• Простого клонирования может быть недостаточно, если объект содержит ссылки на агрегированные объекты
• В этом случае после процедуры простого клонирования необходимо создать и их копии тоже

public Object clone() {

Object result = null;

try {

result = super.clone();

result.a = (...) a.clone();

...

} catch (CloneNotSupportedException ex) { }

return result;

}

Равенство объектов

• Простого сравнения ссылок недостаточно для сравнения содержимого объектов
• Для сравнения объектов по их содержимому применяется метод equals(Object obj)
• В классе Object метод реализован таким образом, что возвращает true только при сравнении с самим объектом
• Конкретный класс должен переопределять метод equals(...)

Равенство объектов

• Метод equals(...) должен проверять эквивалентность объектов с точки зрения бизнес-логики
• Отношение, задаваемое на множестве объектов этим методом, должно обладать следующими свойствами:
• рефлективность
• симметричность
• транзитивность
• консистентность
• сравнение с null должно приводить к результату false

Хэш-код объекта

• Метод int hashCode() предназначен для получения хэш-кода – числа, используемого для быстрого сравнения объектов
• Если объект не изменял свое состояние, то значение хэш-кода не должно изменяться
• Если два объекта эквивалентны (с точки зрения метода equals()), то хэш-коды объектов должны быть одинаковыми
• Если хэш-коды объектов одинаковы, то это еще не значит, что объекты эквивалентны
• Изменение реализации в классе метода equals() влечет за собой изменение реализации метода hashCode()

Класс Class

• Является метаклассом для всех классов Java
• Экземпляры содержат описания классов, загружаемых JVM
• Не имеет доступного конструктора
• Содержит методы для работы с классами и их методами
• Лежит в основе т.н. «рефлексии»

Интерфейс Comparable

• Реализация интерфейса означает введение отношения порядка на множестве объектов класса
• Метод compareTo()
• a.compareTo(b) < 0 a < b
• a.compareTo(b) > 0 a > b
• a.compareTo(b) = 0 a = b
• Настоятельно рекомендуется согласовывать работу методов compareTo() и equals()

Классы-обертки примитивных типов

• Значения примитивных типов не могут быть непосредственно использованы в контексте, где требуется ссылка
• Ссылочное представление значений примитивных типов является основной задачей т.н. классов-оберток
• Экземпляр такого класса хранит внутри значение примитивного типа и предоставляет доступ к этому значению

Классы-обертки примитивных типов

• Boolean
• Byte
• Character
• Double
• Float

• Integer
• Long
• Number
• Short
• Void

Наполнение классов-оберток

• Константы типов Integer.MAX_VALUE, Double.NaN
• Конструкторы: по значению и строке Float(float value), Float(String s)
• Методы получения значения Boolean.booleanValue(), Float.floatValue()
• Методы преобразования типов Integer.parseInt(String s), Float.byteValue()
• Методы проверки состояния и вида значения compareTo(...), Double.isInfinite()
• Специальные методы, обусловленные спецификой типа Double.longBitsToDouble(...), Integer.toHexString()

Задачи классов-оберток примитивных типов

• Ссылочное представление значений примитивных типов
• Хранение вспомогательных функций для работы со значениями примитивных типов
• Представление примитивных типов и их значений в механизмах рефлексии

Класс Math

• Предназначен для выполнения простых математических операций
• Не имеет явного конструктора
• Является final-классом
• Все методы являются статическими
• Не гарантирует повторяемости результатов на различных платформах (в отличие от класса StrictMath)

Наполнение класса Math

• Константы E и PI
• Функции взятия модуля abs()
• Функции максимума и минимума max(), min()
• Функции округления round(), rint()
• Функции ближайшего целого ceil(), floor()
• Тригонометрические функции sin(), cos(), tan(), asin(), acos(), atan()
• Функции перевода toDegrees(), toRadians(), atan2()
• Функции степени pow(), exp(), log(), sqrt()
• Случайное значение random() (см. класс java.util.Random)

Хранение строк

• byte [] Массив байт кодов
• char [] Массив Unicode-символов
• String
Неизменяемая строка
• StringBuffer Изменяемая строка

Работа со строками Класс String

• Значение объекта класса String не может быть изменено без порождения нового объекта
• Реализует операции для строки в целом
• Экземпляры этого класса можно создавать без ключевого слова new
• Каждый строковый литерал порождает экземпляр String
• Значение любого типа может быть приведено к строке

Наполнение класса String

• Строковое представление valueOf(), copyValueOf()
• Преобразование типов getBytes(), getChars(), toCharArray(), toString()
• Сравнение compareTo(), compareToIgnoreCase(), contentEquals(), equals(), equalsIgnoreCase(), intern()
• Выделение элементов charAt(), substring(), split()
• Операции над всей строкой concat(), replace(), replaceAll(), replaceFirst(), toLowerCase(), toUpperCase(), trim()
• Проверка содержимого строки endsWith(), indexOf(), lastIndexOf(), length(), matches(), regionMatches(), startsWith()

Пакет java.util.regex

• Класс Pattern Реализует шаблоны регулярных выражений. Позволяет составлять сложные шаблоны и разделять строки на элементы
• Класс Matcher Реализует поиск элементов, соответствующих шаблону, в строках и проверку строк на соответствие шаблону

У вас есть проблема. Вы решили использовать регулярные выражения чтобы её решить. Теперь у вас две проблемы.

Работа со строками Класс StringBuffer

• Реализует методы модификации строки без порождения нового объекта
• Реализует операции с элементами строки по отдельности
• Используется по умолчанию при конкатенации строк
• Для хранения строк использует буфер переменного объема

Наполнение класса StringBuffer

• Добавление фрагментов append(...), insert(...)
• Поиск вхождений indexOf(), lastIndexOf()
• Извлечение фрагментов charAt(), getChars(), reverse(), substring()
• Модификация строки delete(), deleteCharAt(), replace(), setCharAt(), setLength()
• Состояние буфера length(), capacity(), ensureCapacity(), trimToSize()

Конкатенация строк

System.out.println("a = " + a + ";");

System.out.println(

(new StringBuffer("a = "))

.append(a)

.append(";")

.toString()

);

• Не стоит злоупотреблять автоматической конкатенацией
• Особенно если для вас критична память и скорость выполнения программы

Пакет java.util

• Классы для работы со временем
• Классы для работы с локализацией
• Классы для работы с массивами
• Классы и интерфейсы коллекций
• Классы и интерфейсы для создания многопоточных приложений
• Прочие вспомогательные классы и интерфейсы

java.util.Arrays Содержит статические методы для работы с массивами

• Представление массива списком List asList(Object[] a)
• Поиск элемента в массиве int binarySearch(…[] a, … key)
• Сравнение массивов по элементам boolean equals(…[] a1, …[] a2)
• Заполнение массива элементами fill(…[] a, int from, int to, … val)
• Сортировка массива sort(…[] a, int from, int to)

Классы работы со временем

• Date Отражает дату и время с точностью до миллисекунд. Не рекомендуется к использованию
• Calendar и сопутствующие Содержит константы и методы для работы с датой и временем с учетом особенностей локализации
• Timer Позволяет создавать задания для более позднего запуска (с использованием потоков инструкций)

Классы для работы с локализацией

• Locale Содержит константы и методы для работы с языками и особенностями регионов
• TimeZone Содержит методы для работы с часовыми поясами
• SimpleTimeZone Реализует TimeZone для Григорианского календаря

java.util.Random

• Экземпляр класса является отдельным генератором псевдослучайных чисел (ГПСЧ)
• Различные ГПСЧ позволяют формировать некоррелированные последовательности
• «Основание» имеет размерность 48bit
• Методы получения ПСЧ: nextBoolean(), nextByte(), nextDouble(), nextFloat(), nextInt(), nextLong(), nextGaussian()
• Метод настройки setSeed(long seed)

Спасибо за внимание! Дополнительные источники

• Арнолд, К. Язык программирования Java [Текст] / Кен Арнолд, Джеймс Гослинг, Дэвид Холмс. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2001. – 624 с.
• Вязовик, Н.А. Программирование на Java. Курс лекций [Текст] / Н.А. Вязовик. – М. : Интернет-университет информационных технологий, 2003. – 592 с.
• Хорстманн, К. Java 2. Библиотека профессионала. Том 1. Основы [Текст] / Кей Хорстманн, Гари Корнелл. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2010 г. – 816 с.
• Хорстманн, К. Java 2. Библиотека профессионала. Том 2. Тонкости программирования [Текст] / Кей Хорстманн, Гари Корнелл. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2010 г. – 992 с.
• Эккель, Б. Философия Java [Текст] / Брюс Эккель. – СПб. : Питер, 2011. – 640 с.
• JavaSE at a Glance [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/overview/index.html, дата доступа: 21.10.2011.
• JavaSE APIs & Documentation [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/api-jsp-136079.html, дата доступа: 21.10.2011.