Ильдар Хабибуллин - Java 7 [Наиболее полное руководство]

В начале разработки объектно-ориентированной программы сразу встает множество вопросов. Сколько объектов понадобится для правильной работы программы? Каким образом и в какое время создавать объекты? Как распределить работу между объектами? Как организовать взаимодействие объектов? В объектно-ориентированном программировании выработано несколько общепризнанных принципов, более или менее полно отвечающих на эти вопросы. Познакомимся с ними.

Принципы объектно-ориентированного программирования

Объектно-ориентированное программирование развивается уже несколько десятков лет. Имеется несколько школ, каждая из которых предлагает свой набор принципов работы с объектами и по-своему излагает эти принципы. Бурные обсуждения и дискуссии, проходившие между представителями этих школ, позволили выработать несколько общепринятых принципов, признанных всеми школами и внедренных во все объектноориентированные языки программирования. Перечислим эти принципы.

Описывая поведение какого-либо объекта, например автомобиля, мы строим его модель. Модель, как правило, не может описать объект полностью: реальные объекты слишком сложны. Приходится отбирать только те характеристики объекта, которые важны для решения поставленной перед нами задачи. Скажем, для описания грузоперевозок важной характеристикой будет грузоподъемность автомобиля, а для описания автомобильных гонок она не существенна. Но для моделирования гонок обязательно надо описать метод набора скорости данным автомобилем, а для грузоперевозок это не столь важно.

Для характеристики спортсмена обязательно надо указать его вес, рост, скорость реакции, спортивные достижения, а для ученого все эти качества несущественны, зато важны его квалификация, ученая степень, количество опубликованных научных работ.

Мы должны абстрагироваться от некоторых конкретных деталей объекта, отбросить их. Очень важно выбрать правильную степень абстракции. Слишком высокая степень даст только приблизительное описание объекта, не позволит правильно моделировать его поведение. Можно охарактеризовать человека как "Двуногое без перьев", но что это даст для его понимания? С другой стороны, слишком низкая степень абстракции сделает модель очень сложной, перегруженной деталями и потому непригодной.

Например, можно совершенно точно предсказать погоду на завтра в определенном месте, но расчеты по такой модели продлятся трое суток даже на самом мощном компьютере. Зачем нужна модель, опаздывающая на два дня? Ну а точность модели, используемой синоптиками, мы все знаем сами. Зато расчеты по этой модели занимают всего несколько часов.

Итак, прежде всего нам надо выбрать уровень абстракции, необходимый для правильного описания реального информационного процесса. Затем следует выделить объекты, участвующие в этом процессе, и установить связи между этими объектами. Как это сделать? Опишите процесс словами и проанализируйте получившиеся фразы. "Завод выпускает автомобили". Здесь два объекта — завод и автомобиль. Производственнотехнические характеристики завода составят набор полей объекта "Завод", а процесс выпуска автомобиля будет описан в виде набора методов объекта "Завод".

Пример из другой области: "Преподаватель читает учебный курс". Полями объекта "Преподаватель" будут его фамилия, имя и отчество, научно-педагогический стаж, квалификация, ученая степень, выпущенные им учебники и методические пособия. Методами "Преподавателя" будут такие действия, как "читать", "писать", "повышать квалификацию", "проводить консультацию", "принимать зачет". Полями объекта "Учебный курс" будут его название, программа, количество часов, перечень учебных пособий. Будет ли объект "Учебный курс" обладать какими-то методами или в этом объекте будут только поля? Какие действия выполняет "Учебный курс"? По-видимому, единственным действием объекта "Учебный курс" будет предоставление своих полей другим объектам, значит, нужны методы доступа к полям объекта.

Таким образом, если в словесном описании процесса вам потребовалось сформулировать какое-то понятие, то оно и будет кандидатом на оформление его в виде объекта. Существительные, описывающие это понятие, будут полями объекта, а глаголы — методами будущего объекта.

В объектно-ориентированных языках модель информационного процесса записывается в виде одного или нескольких классов (classes). Каждый класс описывает свойства одного объекта. Класс можно считать проектом, слепком, чертежом, по которому затем будут создаваться конкретные объекты. При описании класса применяются знакомые нам конструкции программирования.

Поля, в которых объект будет хранить необходимую ему информацию, описываются массивами, переменными и константами. Количество переменных и их типы выбираются так, чтобы в наибольшей степени охарактеризовать объект. Они называются полями класса (class fields). Полями класса могут быть не только простые переменные, константы или массивы, но и другие объекты и массивы объектов. Кроме полей в классе можно определить локальные переменные, хранящие промежуточные результаты работы методов класса.

Методы обработки информации, используемые объектом, описываются процедурами и функциями. Они называются методами класса (class methods). Сложные объекты могут содержать несколько десятков методов, а значит, несколько десятков процедур и функций. Методы класса активно используют поля класса, но кроме них могут создавать и свои локальные переменные, необходимые для работы метода.

Кроме полей и методов в классе можно описать и вложенные классы (nested classes), и вложенные интерфейсы, в которые, в свою очередь, можно вложить классы и интерфейсы. Мы можем создать сложную "матрешку" вложенных классов. Поля, методы и вложенные классы первого уровня называются членами класса (class members). Разные школы объектно-ориентированного программирования предлагают разные термины для описания структуры класса, мы используем терминологию, принятую в технологии Java.

Вот набросок описания автомобиля:

class Automobile{

int maxVelocity; // Поле, содержащее наибольшую скорость автомобиля.

int speed; // Поле, содержащее текущую скорость автомобиля.

int weight; // Поле, содержащее вес автомобиля.

// Прочие поля...

void moveTo(int x, int y){

// Метод, моделирующий перемещение автомобиля в точку (x, y).

// Параметры метода x и y — уже не поля, а локальные переменные. int a = 1; // a — локальная переменная, а не поле.

// Тело метода. Здесь описывается способ перемещения автомобиля / / в точку (x, y)

}

// Прочие методы класса...

}

Знатокам Pascal