Программирование на Java - Н.А. Вязовик

Child.a=10;

Parent.a=5;

System.out.println(Child.a);

В этом примере поле a не было скрыто и передалось по наследству классу Child. Однако результат показывает, что это все же одно поле:

5

Несмотря на то, что к полю класса идут обращения через разные классы, переменная всего одна.

Итак, наследники могут объявлять поля с именами, совпадающими с родительскими полями. Такие объявления называют скрывающими. При этом объекты будут содержать оба значения, а компилятор будет каждый раз определять, с каким из них надо работать.

Методы

Рассмотрим случай переопределения (overriding) методов:

class Parent {

public int getValue() {

return 0;

}

}

class Child extends Parent {

public int getValue() {

return 1;

}

}

И строки, демонстрирующие работу с этими методами:

Child c = new Child();

System.out.println(c.getValue());

Parent p = c;

System.out.println(p.getValue());

Результатом будет:

1

1

Можно видеть, что родительский метод полностью перекрыт, значение 0 никак нельзя получить через ссылку, указывающую на объект класса Child. В этом ключевая особенность полиморфизма – наследники могут изменять родительское поведение, даже если обращение к ним производится по ссылке родительского типа. Напомним, что, хотя старый метод снаружи уже недоступен, внутри класса-наследника к нему все же можно обратиться с помощью super.

Рассмотрим более сложный пример:

class Parent {

public int getValue() {

return 0;

}

public void print() {

System.out.println(getValue());

}

}

class Child extends Parent {

public int getValue() {

return 1;

}

}

Что появится на консоли после выполнения следующих строк?

Parent p = new Child();

p.print();

С помощью ссылки типа Parent вызывается метод print(), объявленный в классе Parent. Из этого метода делается обращение к getValue(), которое в классе Parent возвращает 0. Но компилятор уже не может предсказать, к динамическому методу какого класса произойдет обращение во время работы программы. Это определяет виртуальная машина на основе объекта, на который указывает ссылка. И раз этот объект порожден от Child, то существует лишь один метод getValue().

Результатом работы примера будет:

1

Данный пример демонстрирует, что переопределение методов должно производиться с осторожностью. Если слишком сильно изменить логику их работы, нарушить принятые соглашения (например, начать возвращать null в качестве значения ссылочного типа, если родительский метод такого не допускал), это может привести к сбоям в работе родительского класса, а значит, объекта наследника. Более того, существуют и некоторые обязательные ограничения.

Вспомним, что заголовок метода состоит из модификаторов, возвращаемого значения, сигнатуры и throws -выражения. Сигнатура (имя и набор аргументов) остается неизменной, если говорить о переопределении. Возвращаемое значение также не может меняться, иначе это приведет к появлению двух разных методов с одинаковыми сигнатурами.

Рассмотрим модификаторы доступа.

class Parent {

protected int getValue() {

return 0;

}

}

class Child extends Parent {

/* ??? */ protected int getValue() {

return 1;

}

}

Пусть родительский метод был объявлен как protected. Понятно, что метод наследника можно оставить с таким же уровнем доступа, но можно ли его расширить (public), или сузить (доступ по умолчанию)? Несколько строк для проверки:

Parent p = new Child();

p.getValue();

Обращение к методу осуществляется с помощью ссылки типа Parent. Именно компилятор выполняет проверку уровня доступа, и он будет ориентироваться на родительский класс. Но ссылка-то указывает на объект, порожденный от Child, и по правилам полиморфизма исполняться будет метод именно этого класса. А значит, доступ к переопределенному методу не может быть более ограниченным, чем к исходному. Итак, методы с доступом по умолчанию можно переопределять с таким же доступом, либо protected или public. Protected -методы переопределяются такими же, или public, а для public менять модификатор доступа и вовсе нельзя.

Что касается private -методов, то они определены только внутри класса, снаружи не видны, а потому наследники могут без ограничений объявлять методы с такими же сигнатурами и произвольными возвращаемыми значениями, модификаторами доступа и т.д.

Аналогичные ограничения накладываются и на throws -выражение, которое будет рассмотрено в следующих лекциях.

Если абстрактный метод переопределяется неабстрактным, то говорят, что он его реализовал (implements). Как ни странно, абстрактный метод может переопределить другой абстрактный, или даже неабстрактный, метод. В первом случае такое действие может иметь смысл только при изменении модификатора доступа (расширении), либо throws -выражения. Во втором случае полностью утрачивается старая реализация метода, что может потребоваться в особенных случаях.

Перейдем к статическим методам. Рассмотрим пример:

class Parent {

static public int getValue() {

return 0;

}

}

class Child extends Parent {

static public int getValue() {

return 1;

}

}

И строки, демонстрирующие работу с этими методами:

Child c = new Child();

System.out.println(c.getValue());

Parent p = c;

System.out.println(p.getValue());

Аналогично случаю со статическими переменными, вспоминаем алгоритм обработки компилятором таких обращений к статическим элементам и получаем, что код эквивалентен следующим строкам:

System.out.println(Child.getValue());

System.out.println(Parent.getValue());

Результатом будет:

1

0

То есть статические методы, подобно статическим полям, принадлежат классу и появление наследников на них не сказывается.

Статические методы не могут перекрывать обычные, и наоборот.

Полиморфизм и объекты

В заключение рассмотрим несколько особенностей, вытекающих из свойств полиморфизма.

Во-первых, теперь можно точно сформулировать, что является элементами ссылочного типа. Ссылочный тип обладает следующими элементами:

* непосредственно объявленными в его теле;

* объявленными в его родительском классе и реализуемых интерфейсах, кроме:

- private -элементов;

- "скрытых" элементов (полей и статических методов, скрытых одноименными элементами);

- переопределенных (динамических) методов.

Во-вторых, продолжим рассматривать взаимосвязь типа переменной и типов ее возможных значений. К случаям, описанным в предыдущей лекции, добавляются еще два. Переменная типа абстрактный класс может ссылаться на объекты, порожденные неабстрактным наследником этого класса. Переменная типа интерфейс может ссылаться на объекты, порожденные от класса, реализующего данный интерфейс.

Сведем эти данные в таблицу.

Таблица 8.1. Взаимосвязь типа переменной и типов ее возможных значений.

Тип переменной

Допустимые типы ее значения

Абстрактный класс

* null

* неабстрактный наследник

Интерфейс

* null

* классы, реализующие интерфейс, а именно:

* реализующие напрямую (заголовок содержит implements);

* наследуемые от реализующих классов;

* реализующие наследников этого интерфейса;

* смешанный случай - наследование от класса, реализующего наследника интерфейса

Таким образом, Java предоставляет гибкую и мощную модель объектов, позволяющую проектировать самые сложные системы. Необходимо хорошо разбираться в ее основных свойствах и механизмах – наследование, статические элементы, абстрактные элементы, интерфейсы, полиморфизм, разграничения доступа и другие. Все они позволяют избегать дублирующего кода, облегчают развитие системы, добавление новых возможностей и изменение старых, помогают обеспечивать минимальную связность между частями системы, то есть повышают модульность. Также удачные технические решения можно многократно использовать в различных системах, сокращая и упрощая процесс их создания.

Для достижения таких важных целей требуется не только знание Java, но и владение объектно-ориентированным подходом, основными способами проектирования систем и проверки качества архитектурных решений. Платформа Java является основой и весьма удобным инструментом для применения всех этих технологий.

Заключение

В этой лекции были рассмотрены особенности объектной модели Java. Это, во-первых, статические элементы, позволяющие использовать интерфейс класса без создания объектов. Нужно помнить, что, хотя для обращения к статическим элементам можно задействовать ссылочную переменную, на самом деле ее значение не используется, компилятор основывается только на ее типе.

Для правильной работы со статическими элементами вводятся понятия статического и динамического контекста.

Далее рассматривалось использование ключевых слов this и super. Выражение this предоставляет ссылку, указывающую на объект, в контексте которого оно встречается. Эта конструкция помогает избегать конфликтов имен, а также применяется в конструкторах.