Объекты и правила работы с ними
Объект (object) – это экземпляр некоторого класса, или экземпляр массива. Массивы будут подробно рассматриваться в соответствующей лекции. Класс – это описание объектов одинаковой структуры, и если в программе такой класс используется, то описание присутствует в единственном экземпляре. Объектов этого класса может не быть вовсе, а может быть создано сколь угодно много.
Объекты всегда создаются с использованием ключевого слова new, причем одно слово new порождает строго один объект (или вовсе ни одного, если происходит ошибка). После ключевого слова указывается имя класса, от которого мы собираемся породить объект. Создание объекта всегда происходит через вызов одного из конструкторов класса (их может быть несколько), поэтому в заключение ставятся скобки, в которых перечислены значения аргументов, передаваемых выбранному конструктору. В приведенных выше примерах, когда создавались объекты типа Point, выражение new Point (3,5) означало обращение к конструктору класса Point, у которого есть два аргумента типа int. Кстати, обязательное объявление такого конструктора в упрощенном объявлении класса отсутствовало. Объявление классов рассматривается в следующих лекциях, однако приведем правильное определение Point:
class Point { int x, y;
/** * Конструктор принимает 2 аргумента, * которыми инициализирует поля объекта. */ Point (int newx, int newy){ x=newx; y=newy; } }
Если конструктор отработал успешно, то выражение new возвращает ссылку на созданный объект. Эту ссылку можно сохранить в переменной, передать в качестве аргумента в какой-либо метод или использовать другим способом. JVM всегда занимается подсчетом хранимых ссылок на каждый объект. Как только обнаруживается, что ссылок больше нет, такой объект предназначается для уничтожения сборщиком мусора (garbage collector). Восстановить ссылку на такой "потерянный" объект невозможно.
Point p=new Point(1,2); // Создали объект, получили на него ссылку Point p1=p; // теперь есть 2 ссылки на точку (1,2) p=new Point(3,4); // осталась одна ссылка на точку (1,2) p1=null;
Ссылок на объект-точку (1,2) больше нет, доступ к нему утерян и он вскоре будет уничтожен сборщиком мусора.
Любой объект порождается только с применением ключевого слова new. Единственное исключение – экземпляры класса String. Записывая любой строковый литерал, мы автоматически порождаем объект этого класса. Оператор конкатенации +, результатом которого является строка, также неявно порождает объекты без использования ключевого слова new.
Рассмотрим пример:
"abc"+"def"
При выполнении этого выражения будет создано три объекта класса String. Два объекта порождаются строковыми литералами, третий будет представлять результат конкатенации.
Операция создания объекта – одна из самых ресурсоемких в Java. Поэтому следует избегать ненужных порождений. Поскольку при работе со строками их может создаваться довольно много, компилятор, как правило, пытается оптимизировать такие выражения. В рассмотренном примере, поскольку все операнды являются константами времени компиляции, компилятор сам осуществит конкатенацию и вставит в код уже результат, сократив таким образом количество создаваемых объектов до одного.
Кроме того, в версии Java 1.1 была введена технология reflection, которая позволяет обращаться к классам, методам и полям, используя лишь их имя в текстовом виде. С ее помощью также можно создать объект без ключевого слова new, однако эта технология довольно специфична, применяется в редких случаях, а кроме того, довольно проста и потому в данном курсе не рассматривается. Все же приведем пример ее применения:
Point p = null; try { // в следующей строке, используя лишь // текстовое имя класса Point, порождается // объект без применения ключевого слова new p=(Point)Class.forName("Point").newInstance();
} catch (Exception e) { // обработка ошибок System.out.println(e); }
Объект всегда "помнит", от какого класса он был порожден. С другой стороны, как уже указывалось, можно ссылаться на объект, используя ссылку другого типа. Приведем пример, который будем еще много раз использовать. Сначала опишем два класса, Parent и его наследник Child:
// Объявляем класс Parent class Parent { }
// Объявляем класс Child и наследуем // его от класса Parent class Child extends Parent { }
Пока нам не нужно определять какие-либо поля или методы. Далее объявим переменную одного типа и проинициализируем ее значением другого типа:
Parent p = new Child();
Теперь переменная типа Parent указывает на объект, порожденный от класса Child.
Над ссылочными значениями можно производить следующие операции:
- обращение к полям и методам объекта
- оператор instanceof (возвращает булевское значение)
- операции сравнения == и != (возвращают булевское значение)
- оператор приведения типов
- оператор с условием ? :
- оператор конкатенации со строкой +
Обращение к полям и методам объекта можно назвать основной операцией над ссылочными величинами. Осуществляется она с помощью символа . (точка). Примеры ее применения будут приводиться.
Используя оператор instanceof, можно узнать, от какого класса произошел объект. Этот оператор имеет два аргумента. Слева указывается ссылка на объект, а справа – имя типа, на совместимость с которым проверяется объект. Например:
Parent p = new Child(); // проверяем переменную p типа Parent // на совместимость с типом Child print(p instanceof Child);
Результатом будет true. Таким образом, оператор instanceof опирается не на тип ссылки, а на свойства объекта, на который она ссылается. Но этот оператор возвращает истинное значение не только для того типа, от которого был порожден объект. Добавим к уже объявленным классам еще один:
// Объявляем новый класс и наследуем // его от класса Child class ChildOfChild extends Child { }
Теперь заведем переменную нового типа:
Parent p = new ChildOfChild(); print(p instanceof Child);
В первой строке объявляется переменная типа Parent, которая инициализируется ссылкой на объект, порожденный от ChildOfChild. Во второй строке оператор instanceof анализирует совместимость ссылки типа Parent с классом Child, причем задействованный объект не порожден ни от первого, ни от второго класса. Тем не менее, оператор вернет true, поскольку класс, от которого этот объект порожден, наследуется от Child.
Добавим еще один класс:
class Child2 extends Parent { }
И снова объявим переменную типа Parent:
Parent p=new Child(); print(p instanceof Child); print(p instanceof Child2);
Переменная p имеет тип Parent, а значит, может ссылаться на объекты типа Child или Child2. Оператор instanceof помогает разобраться в ситуации:
true false
Для ссылки, равной null, оператор instanceof всегда вернет значение false.
С изучением свойств объектной модели Java мы будем возвращаться к алгоритму работы оператора instanceof.
Операторы сравнения == и != проверяют равенство (или неравенство) объектных величин именно по ссылке. Однако часто требуется альтернативное сравнение – по значению. Сравнение по значению имеет дело с понятием состояние объекта. Сам смысл этого выражения рассматривается в ООП, что же касается реализации в Java, то состояние объекта хранится в его полях. При сравнении по ссылке ни тип объекта, ни значения его полей не учитываются, true возвращается только в том случае, если обе ссылки указывают на один и тот же объект.
Point p1=new Point(2,3); Point p2=p1; Point p3=new Point(2,3); print(p1==p2); print(p1==p3);
Результатом будет:
true false
Первое сравнение оказалось истинным, так как переменная p2 ссылается на тот же объект, что и p1. Второе же сравнение ложно, несмотря на то, что переменная p3 ссылается на объект-точку с точно такими же координатами. Однако это другой объект, который был порожден другим выражением new.
Если один из аргументов оператора = равен null, а другой – нет, то значение такого выражения будет false. Если же оба операнда null, то результат будет true.
Для корректного сравнения по значению существует специальный метод equals, который будет рассмотрен позже. Например, строки надо сравнивать следующим образом:
String s = "abc"; s=s+1; print(s.equals("abc1"));
Операция с условием ? : работает как обычно и может принимать второй и третий аргументы, если они оба одновременно ссылочного типа. Результат такого оператора также будет иметь объектный тип.
Как и простые типы, ссылочные величины можно складывать со строкой. Если ссылка равна null, то к строке добавляется текст "null". Если же ссылка указывает на объект, то у него вызывается специальный метод (он будет рассмотрен ниже, его имя toString()) и текст, который он вернет, будет добавлен к строке.
