Классы или опять ООП на примере Java

Сегодня я решил чуть подробнее написать о классах. Это тема явно животрепещущая. Вопросы на эту тему не раз встречались в комментах ко многим статьям в этом блоге. Вопросы на эту тему я часто слышу от своих студентов. И очень хорошо вижу, что многие из них не до конца понимают эту тему. Итак, попробуем разобраться как можно более досконально в этом не очень сложном для понимания вопросе.

И начнем, пожалуй, издалека. Что вообще такое объектно-ориентированное программирование и для чего оно нужно? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте посмотрим вокруг. Все, что находится рядом с нами — это объекты. Например на моем столе лежит ноутбук, на котором я набираю эту статью, телефон, на котором я тестирую свои программы, тарелка на которой лежали оладьи и т.д. Каждая из этих вещей обладает какими-то свойствами, каждая из чего-то состоит, каждая в той или иной степени сложна и обладает какими-то возможностями. Таким образом делаем вывод:

Наш мир состоит из объектов. Мы привыкли обращаться с объектами.

Было бы не плохо перенести привычные нам концепции в программирование, правда? Собственно именно именно для этого и появилось ООП. Глубоко вдаваться в теоретические основы не буду. Что такое полиморфизм, наследование, инкапсуляция, абстракция вы можете подробно узнать из wikipedia :-).

Я постараюсь объяснить эти понятия на пальцах (на примерах из жизни).

Наследование — предполагает создание новых классов на основе уже существующих. Например вы разработали свою электробритву. Начали ее производство, а потом решили добавить к ней триммер. Вы не трогаете основную реализацию вашего устройства «электробритва», вы просто добавляете к ней триммер, внося в нее минимальные изменения. При этом основной функционал бритвы не изменяется. таким образом вы унаследовали от класса «бритва» весь имеющийся функционал в класс «бритва с триммером», расширили его и стали создавать новые объекты :).

Теперь пример с кодом:

	class Shaver{
		int mRazors;
		Shaver(int razorCount){
			this.mRazors=razorCount;
		}

		void shave(int stubble){
			while(stubble>=mRazors){
				stubble-=this.mRazors;
			}
		}
	}

Попробуем его разобрать как можно подробнее. Итак, у нас есть забавный класс бритва (Shaver). У класса, как водится, есть одноименный конструктор, переменная mRazors в которой хранится количество лезвий и метод shave(). Давайте попробуем разобраться что будет происходить, когда мы создаем экземпляр этого класса например вот так:

Shaver myShaver = new Shaver(3);

Как я уже писал здесь, описание класса — есть ни что иное как шаблон, по которому будут создаваться объекты. Итак, по описанию создастся экземпляр класса Shaver (т.е. будут инициализированы все переменные, описанные в классе), а затем вызовется конструктор, который у нас принимает в качестве параметра целочисленное значение — количество лезвий. У нас лезвий три штуки. В конструкторе присутствует такая запись:

this.mRazors=razorCount;

То есть новосозданной бритве мы передали три лезвия. А что такое слово this? Это указатель на текущий объект. Т.е. в данном случае на конкретный экземпляр класса Shaver, для которого вызывается конструктор. По сути это аналог такой вот записи:

mRazors=razorCount;

Для чего же тогда нужно это this в принципе? А представим себе такой вот код:

	Shaver(int mRazors){
		this.mRazors=mRazors;
	}

Здесь у нас в качестве параметра в конструктор передается переменная с таким же именем, как и поле класса. И как теперь компилятору понять куда что присваивать? А используя указатель на текущий объект this достаточно просто определить что именно и куда мы хотим присвоить.

Ну и собственно сам процесс бритья описан в методе shave(). Передаем в него в качестве параметра щетину и начинаем брить до тех пор, пока щетина больше чем ноль. Кстати, можем чего лишнего отхватить! 🙂

Но возвращаемся к наследованию. Давайте таки попробуем наследовать наш класс. Для этого создаем вот такой вот:

	class ShaverWithTrimmer extends Shaver{

		ShaverWithTrimmer(int razorCount) {
			super(razorCount);
			this.mRazors++;
		}

	}

Это наш класс — наследник бритва с триммером и говорит нам об этом ключевое слово extends. Ура! Что есть в этом классе? Пока что только другой конструктор. А что значит непонятное super()? Это просто вызов конструктора из родительского класса. Т.е. когда мы создадим объект «бритва с триммером» например вот так:

ShaverWithTrimmer myTrimShaver = new ShaverWithTrimmer(3)

произойдет примерно следующее, создастся экземпляр класса ShaverWithTrimmer который унаследует все поля и методы от своего класса родителя. Затем вызовется конструктор класса ShaverWithTrimmer в котором вызовется конструктор родительского класса, а затем после выполнения конструктора родительского класса количество лезвий в нашей бритве увеличится на 1 (это как раз то самое лезвие триммера 🙂 ) (Ух какое предложение, сам офигеваю 🙂 )

Теперь давайте поменяем процесс бритья. Сделаем отдельный метод trim() — подравнять. И переопределим метод бритья. Выглядеть наш класс теперь будет вот так:

	class ShaverWithTrimmer extends Shaver {

		ShaverWithTrimmer(int razorCount) {
			super(razorCount);
			this.mRazors++;
		}

		void trim() {
			// Тут как-то ровняем
		}

		@Override
		void shave(int stubble) {
			super.shave(stubble);
			this.trim();
	}
	}

Давайте теперь разберемся. @Override — указывает компилятору что мы хотим перегрузить переопределить метод класса родителя. Что такое super.shave(subble)? Это мы вызвали метод класса родителя (фактически Shaver.shave()). А затем this.trim() — подровняли :-). Вот оно наследование в действии.

Полиморфизм — предполагает что по-разному реализованными объектами можно управлять используя один и тот же интерфейс независимо от того как реализованы эти объекты. Возьмем в качестве примера все многообразие мобильных телефонов. Вы можете единообразно совершать звонки с любого телефона: набрать на клавиатуре номер (клавиатура, кстати, может быть реализована в виде обычных кнопок или кнопок на тачскрине), нажать кнопку вызова и телефон постарается позвонить на набранный вами номер. И абсолютно не важно кто производитель телефона, какие у него кнопки и т.д. ведь все телефоны обладают сходим интерфейсом, а значит мы легко можем управлять любым из них зная основные принципы работы с телефонами.

Ну и вернемся к нашему примеру с бритвами в котром возможен такой вот код:

		Shaver [] shavers = new Shaver[2];
		shavers[0] = new Shaver(3);
		shavers[1] = new ShaverWithTrimmer(3);
		for (Shaver s: shavers){
			s.shave(0);
		}

Что тут происходит? Прежде всего создается массив бритв из двух элементов. В первый элемент мы записываем новую бритву без триммера, во второй новую бритву с триммером. Оп-па! Вроде же бритва с триммером и бритва без триммера это разные вещи? А мы так легко их обе запихали в массив элементы которого — просто бритва без триммера. А дело в том, что бритва с триммером наследуется у класса бритва. А значит такое присвоение возможно. Правда напрямую использовать мы можем только те методы и поля, которые есть у класса бритва (но это логично, ведь у класса бритва нет метода trim() вообще!). Дальше в цикле для всех элементов массива мы вызываем метод shave(). (т.е. управляем различными объектам с разной реализацией с помощью одного интерфейса) А самое интересное то, что для для простой бритвы вызовется метод shave из класса Shaver, а для бритвы с триммером метод Shave из класса ShaverWithTrimmer! И это очень удобно!

Т.е. объекты реализованы по разному, а управляются с использованием одного и того же метода, хотя в каждом случае происходят разные вещи (в первом случае ничего не ровняется а во втором еще и подравниваем).

Инкапсуляция — предполагает что вы можете не знать, как именно работает тот или иной объект для того чтобы пользоваться им. Например вам вовсе не обязательно знать детали реализации архитектуры процессора в вашем телефоне или планшете, для того чтоб играть на нем в Angry Birds. Т.е. инкапсуляция — это когда вы скрываете от пользователя то как именно реализованы ваши классы, выставляя напоказ лишь интерфейс для взаимодействия с классом. Ну здесь я думаю примеров из кода даже не надо 🙂

Фууух…

Думаю на сегодня хватит. Если что-то не понятно, если что-то плохо написано, или где-то ошибка пишите в комментах! Буду рад дискуссии!