Классы и создание объектов классов

На предыдущем занятии мы с вами познакомились с общей концепцией ООП. Но, чтобы вы могли все это использовать на практике, в частности, на языке Java, нужно знать как реализуются ее элементы. И, как всегда, начнем по порядку с самого начала – описания способа объявления классов и создания его объектов (экземпляров).

Во всех наших прежних программах у нас фигурировали строчки:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    }
}

Смотрите, здесь вначале используется ключевое слово class, за которым следует его название – Main. Далее, открываются фигурные скобки и записывается функция main(), которая является точкой входа в программу. Это пример того, как можно объявлять класс. Начальный синтаксис здесь такой:

[модификаторы] class <имя класса> {
    данные (переменные класса);
    методы (функции класса);
    другие классы и интерфейсы.
}

Как видите, внутри класса можно объявлять переменные, методы, вложенные классы и интерфейсы (что такое интерфейс мы будем говорить позже). Фактически, класс может содержать любые конструкции языка Java и иметь произвольный, самый изощренный функционал.

Конечно, сейчас мы изощряться не будем, а объявим в нашей программе простейший класс и, обычно, я выбираю класс для представления точек на плоскости:

class Point {
    int x, y;
}

Все, вот так просто можно добавить свой собственный класс в программу. Имя этого класса Point и он содержит два поля (две переменные) x и y.

Здесь сразу следует сделать два замечания:

1. В языке Java каждый новый класс принято записывать в отдельном файле проекта. Причем, имя файла должно совпадать с именем класса – это требование языка.

2. Объявление класса может находиться в любом месте программы. Это никак не влияет на возможность его использования, где бы то ни было в рамках проекта.

Например, мы можем создать ссылку типа Point в функции main(), несмотря на то, что сам класс объявлен после нее:

   public static void main(String[] args) {
        Point pt;
    }

Я пока оставлю объявление класса в этом же файле для упрощения изложения материала. Итак, мы создали ссылку pt на класс Point. Посмотрим повнимательнее на эту запись. Что из нее следует? Да, имя класса можно воспринимать как новый тип данных. И этот тип данных формирует ссылки на соответствующие объекты. Обратите внимание, я произношу слово «ссылка», а не «переменная». В чем разница? Ссылка – это скрытый указатель, который хранит адрес объекта, на который ссылается, а переменная любого примитивного типа – это имя ячейки памяти, в которой непосредственно хранятся данные:

В этом принципиальная разница между ссылками и обычными переменными. Как же узнать, когда мы работаем со ссылками, а когда с переменными? Очень просто:

Если в качестве типа данных используется имя класса или интерфейса, то формируется ссылка. Если же используется примитивный тип данных (например, int, short, double, bool и т.п.), то объявляется обычная переменная.

Итак, мы создали ссылку на класс Point. Но самого объекта в памяти еще нет. Для его создания используется оператор new, за которым указывается имя класса создаваемого экземпляра:

Point pt = new Point();

Все, теперь у нас появился новый объект и на него ссылается переменная pt:

Что, если мы захотим создать еще один такой же объект. Давайте это сделаем вот так:

pt = new Point();

Мы здесь создаем еще один экземпляр класса Point в памяти устройства, и на него ссылается та же переменная pt. В итоге произойдет следующее:

Прежняя ссылка pt изменит свой адрес и будет ссылаться только на второй объект. Что произойдет с первым? Он так и останется в памяти «безымянным солдатом»? Без единой ссылки? Ссылок на него действительно не будет и пользоваться им мы уже не сможем. Но в памяти он не останется – он будет автоматически уничтожен сборщиком мусора. Это одно из ключевых отличий языка Java от языка C++ – наличие сборщика мусора. Благодаря ему, программист в Java может не беспокоиться об удалении ненужных объектов, то есть, объектов, на которые нет внешних ссылок. И это предотвращает неприятную историю, известную, как «утечка памяти», когда ненужные объекты остаются в памяти и постепенно накапливаются по мере работы программы. Это частая проблема языка C++ и, к счастью, в Java ничего подобного нет. Как мы потом увидим, это значительно упрощает программы и увеличивает гибкость программного кода.

Итак, мы научились объявлять классы и создавать его экземпляры. Как теперь обратиться к полям x, y созданного объекта и записать туда числовую информацию? Для этого используется следующий синтаксис:

имя_ссылки.имя_поля

Например, для доступа к полям через ссылку pt мы должны записать следующее:

pt.x = 1;
pt.y = 2;

В результате, в объект, на который ссылается переменная pt будут записаны числа 1 и 2:

Соответственно, их можно потом прочитать оттуда, например, так:

System.out.println("x = " + pt.x + ", y = " + pt.y);

Вот так в самом простом варианте происходит запись и чтение данных из полей объекта. Причем, если создать еще один объект класса Point и записать туда другие числовые значения:

Point pt2 = new Point();
pt2.x = 10;
pt2.y = 20;
 
System.out.println("x = " + pt2.x + ", y = " + pt2.y);

То это будут совершенно другие данные, никак не связанные с первыми. То есть, мы получим два независимых объекта класса Point.

Вот так в простейшем случае объявляются классы в Java и создаются их экземпляры. На следующем занятии мы продолжим эту тему и поговорим о конструкторах класса.

Путь кодера

Подвиг 1. Объявить класс Point3D для хранения координат трехмерного пространства. Создать три таких объекта, записать в них различные координаты и вывести их поля в консоль.

Подвиг 2. Объявить класс Line, который бы хранил две координаты: начало и конец линии. Создать два таких объекта, записать и вывести по ним информацию в консоль.

Классы и создание объектов классов

Видео по теме