Урок 18. Пакеты и интерфейсы.

Пакет (package) — это некий контейнер, который используется для того, чтобы изолировать имена классов. Например, вы можете создать класс List, заключить его в пакет и не думать после этого о возможных конфликтах, которые могли бы возникнуть если бы кто-нибудь еще создал класс с именем List.

Интерфейс — это явно указанная спецификация набора методов, которые должны быть представлены в классе, который реализует эту спецификацию. Реализация же этих методов в интерфейсе отсутствует. Подобно абстрактным классам интерфейсы обладают замечательным дополнительным свойством — их можно многократно наследовать. Конкретный класс может быть наследником лишь одного суперкласса, но зато в нем может быть реализовано неограниченное число интерфейсов.

Пакеты

Все идентификаторы, которые мы до сих пор использовали в наших примерах, располагались в одном и том же пространстве имен (name space). Это означает, что нам во избежание конфликтных ситуаций приходилось заботиться о том, чтобы у каждого класса было свое уникальное имя. Пакеты — это механизм, который служит как для работы с пространством имен, так и для ограничения видимости. У каждого файла .java есть 4 одинаковых внутренних части, из которых мы до сих пор в наших примерах использовали только одну. Ниже приведена общая форма исходного файла Java.

¦ одиночный оператор package (необязателен)

¦ любое количество операторов import (необязательны)

¦ одиночное объявление открытого (public) класса

¦ любое количество закрытых (private) классов пакета (необязательны)

Оператор package

Первое, что может появиться в исходном файле Java — это оператор package, который сообщает транслятору, в каком пакете должны определяться содержащиеся в данном файле классы. Пакеты задают набор раздельных пространств имен, в которых хранятся имена классов. Если оператор package не указан, классы попадают в безымянное пространство имен, используемое по умолчанию. Если вы объявляете класс, как принадлежащий определенному пакету, например,

package java.awt.image;

то и исходный код этого класса должен храниться в каталоге java/awt/image.

Трансляция классов в пакетах

При попытке поместить класс в пакет, вы сразу натолкнетесь на жесткое требование точного совпадения иерархии каталогов с иерархией пакетов. Вы не можете переименовать пакет, не переименовав каталог, в котором хранятся его классы. Эта трудность видна сразу, но есть и менее очевидная проблема.

Представьте себе, что вы написали класс с именем PackTest в пакете test. Вы создаете каталог test, помещаете в этот каталог файл PackTest.Java и транслируете. Пока — все в порядке. Однако при попытке запустить его вы получаете от интерпретатора сообщение “can't find class PackTest” (“He могу найти класс PackTest”). Ваш новый класс теперь хранится в пакете с именем test, так что теперь надо указывать всю иерархию пакетов, разделяя их имена точками — test.PackTest. Кроме того, вам надо либо подняться на уровень выше в иерархии каталогов и снова набрать “java test.PackTest”, либо внести в переменную CLASSPATH каталог, который является вершиной иерархии разрабатываемых вами классов.

Оператор import

После оператора package, но до любого определения классов в исходном Java-файле, может присутствовать список операторов import. Пакеты являются хорошим механизмом для отделения классов друг от друга, поэтому все встроенные в Java классы хранятся в пакетах. Общая форма оператора import такова:

import пакет1 [.пакет2].(имякласса|*);

Здесь пакет1 — имя пакета верхнего уровня, пакет2 — это необязательное имя пакета, вложенного в первый пакет и отделенное точкой. И, наконец, после указания пути в иерархии пакетов, указывается либо имя класса, либо метасимвол звездочка. Звездочка означает, что, если Java-транслятору потребуется какой-либо класс, для которого пакет не указан явно, он должен просмотреть все содержимое пакета со звездочкой вместо имени класса. В приведенном ниже фрагменте кода показаны обе формы использования оператора import:

import java.util.Date

import java.io.*;

Все встроенные в Java классы, которые входят в комплект поставки, хранятся в пакете с именем java. Базовые функции языка хранятся во вложенном пакете java.lang. Весь этот пакет автоматически импортируется транслятором во все программы. Это эквивалентно размещению в начале каждой программы оператора

import java.lang.*;

Если в двух пакетах, подключаемых с помощью формы оператора import со звездочкой, есть классы с одинаковыми именами, однако вы их не используете, транслятор не отреагирует. А вот при попытке использовать такой класс, вы сразу получите сообщение об ошибке, и вам придется переписать операторы import, чтобы явно указать, класс какого пакета вы имеете ввиду.

class MyDate extends Java.util.Date { }

Ограничение доступа

Java предоставляет несколько уровней защиты, обеспечивающих возможность тонкой настройки области видимости данных и методов. Из-за наличия пакетов Java должна уметь работать еще с четырьмя категориями видимости между элементами классов:

¦ Подклассы в том же пакете.

¦ Не подклассы в том же пакете.

¦ Подклассы в различных пакетах.

¦ Классы, которые не являются подклассами и не входят в тот же пакет.

В языке Java имеется три уровня доступа, определяемых ключевыми словами: private (закрытый), public (открытый) и protected (защищенный), которые употребляются в различных комбинациях.

Элемент, объявленный public, доступен из любого места. Все, что объявлено private, доступно только внутри класса, и нигде больше. Если у элемента вообще не указан модификатор уровня доступа, то такой элемент будет виден из подклассов и классов того же пакета. Именно такой уровень доступа используется в языке Java по умолчанию. Если же вы хотите, чтобы элемент был доступен извне пакета, но только подклассам того класса, которому он принадлежит, вам нужно объявить такой элемент protected. И наконец, если вы хотите, чтобы элемент был доступен только подклассам, причем независимо от того, находятся ли они в данном пакете или нет — используйте комбинацию private protected.

Ниже приведен довольно длинный пример, в котором представлены все допустимые комбинации модификаторов уровня доступа. В исходном коде первого пакета определяется три класса: Protection, Derived и SamePackage. В первом из этих классов определено пять целых переменных — по одной на каждую из возможных комбинаций уровня доступа. Переменной n приписан уровень доступа по умолчанию, n_pri — уровень private, n_pro — protected, n_pripro — private protected и n_pub — public. Во всех остальных классах мы пытаемся использовать переменные первого класса. Те строки кода, которые из-за ограничения доступа привели бы к ошибкам при трансляции, закомментированы с помощью однострочных комментариев (//) — перед каждой указано, откуда доступ при такой комбинации модификаторов был бы возможен. Второй класс — Derived — является подклассом класса Protection и расположен в том же пакете р1. Поэтому ему доступны все перечисленные переменные за исключением n_pri. Третий класс, SamePackage, расположен в том же пакете, но при этом не является подклассом Protection. По этой причине для него недоступна не только переменная n_pri, но и n_pripro, уровень доступа которой — private protected.

package р1;

public class Protection {

int n = 1;

private int n_pri = 2;

protected int n_pro = 3;

private protected int n_pripro = 4;

public int n_pub = 5;

public Protection() {

System.out.println("base constructor");

System.out.println("n = " + n);

System.out.println("n_pri = " + n_pri);

System.out.println("n_pro = " + n_pro);

System.out.println("n_pripro = " + n_pripro);

System.out.println("n_pub = " + n_pub);

} }

class Derived extends Protection {

Derived() {

System.out.println("derived constructor");

System.out.println("n = " + n);

// только в классе

// System.out.println("n_pri = " + n_pri);

System.out.println("n_pro = " + n_pro);

System.out.println("n_pripro = " + n_pripro);

System.out.println("n_pub = " + n_pub);

} }

class SamePackage {

SamePackage() {

Protection p = new Protection();

System.out.println("same package constructor")

System.out.println("n = " + p.n);

// только в классе

// System.out.println("n_pri = " + p.n_pri);

System.out.println("n_pro = " + p.n_pro);

// только в классе и подклассе

// System.out.println("n_pripro = " + p.n_pripro):

System.out.println("n_pub = " + p.n_pub):

} }

Интерфейсы

Интерфейсы Java созданы для поддержки динамического выбора (resolution) методов во время выполнения программы. Интерфейсы похожи на классы, но в отличие от последних у интерфейсов нет переменных представителей, а в объявлениях методов отсутствует реализация. Класс может иметь любое количество интерфейсов. Все, что нужно сделать — это реализовать в классе полный набор методов всех интерфейсов. Сигнатуры таких методов класса должны точно совпадать с сигнатурами методов реализуемого в этом классе интерфейса. Интерфейсы обладают своей собственной иерархией, не пересекающейся с классовой иерархией наследования. Это дает возможность реализовать один и тот же интерфейс в различных классах, никак не связанных по линии иерархии классового наследования. Именно в этом и проявляется главная сила интерфейсов. Интерфейсы являются аналогом механизма множественного наследования в C++, но использовать их намного легче.

Оператор interface

Определение интерфейса сходно с определением класса, отличие состоит в том, что в интерфейсе отсутствуют объявления данных и конструкторов. Общая форма интерфейса приведена ниже:

interface имя {

тип_результата имя_метода1(список параметров);

тип имя_final1-переменной = значение;

}

Обратите внимание — у объявляемых в интерфейсе методов отсутствуют операторы тела. Объявление методов завершается символом ; (точка с запятой). В интерфейсе можно объявлять и переменные, при этом они неявно объявляются final-переменными. Это означает, что класс реализации не может изменять их значения. Кроме того, при объявлении переменных в интерфейсе их обязательно нужно инициализировать константными значениями. Ниже приведен пример определения интерфейса, содержащего единственный метод с именем callback и одним параметром типа int.

interface Callback {

void callback(int param);

}

Оператор implements

Оператор implements — это дополнение к определению класса, реализующего некоторый интерфейс(ы).

class имя_класса [extends суперкласс]

[implements интерфейс0 [, интерфейс1...]] { тело класса }

Если в классе реализуется несколько интерфейсов, то их имена разделяются запятыми. Ниже приведен пример класса, в котором реализуется определенный нами интерфейс:

class Client implements Callback {

void callback(int p) {

System.out.println("callback called with " + p);

} }

В очередном примере метод callback интерфейса, определенного ранее, вызывается через переменную — ссылку на интерфейс:

class TestIface {

public static void main(String args[]) { Callback с = new client();

c.callback(42);

} }

Ниже приведен результат работы программы:

С:\ > Java TestIface

callback called with 42