Абстрактные классы
Многие программисты, использующие язык Си++, уже знакомы с понятием абстрактных классов. В языке программирования Java абстрактные классы весьма схожи со своими "родственниками" из Си++ и отличаются лишь деталями реализации. Но тем не менее давайте рассмотрим абстрактные классы Java подробно.
Предположим, вы создаете некую модель бытовой техники и вам требуются отдельные классы для описания каждой детали этого устройства. Логично создать единую электронную форму для занесения в нее сведений о любом аппарате, в которой будет стоять ссылка на некий класс "Бытовое устройство". Теперь вы можете смело ссылаться из этой формы на любой класс, унаследованный от класса "Бытовое устройство". Это может быть "Пылесос", "Электрогриль" и т. п. При этом все ссылки будут работать корректно, несмотря на то, что они могут указывать на совершенно разные классы. Главное, чтобы у них был некий общий предок. Но вот что интересно. Когда мы начинаем пользоваться классами, мы создаем их экземпляры с помощью вызовов new. Остается неясным, зачем создавать экземпляр класса "Бытовое устройство", ведь товара с таким наименованием просто не существует! Какой покупатель станет платить за непонятный агрегат "Бытовое устройство"! Стало быть, это всего лишь удобный способ задания общего класса-предка. А раз не требуется его реализация, то можно просто создать пустой класс, в котором будут описаны (но не реализованы!) некоторые общие методы для работы с данными внутри класса, например методы "Установить величину напряжения питания" или "Включить устройство". Полученный класс будет называться абстрактным. Все классы - потомки абстрактного класса унаследуют его данные и методы, но должны будут сами предоставить код тех методов, которые класс-предок оставил нереализованными, т. е. абстрактными. Резонно спросить, почему базовый абстрактный класс не реализует методы самостоятельно, а отдает это на откуп своим потомкам. Ответ прост: для каждого устройства потребуется своя собственная методика включения и установки напряжения питания. К примеру, пылесос можно включить нажатием на кнопку, а сушилка для рук запускается автоматически, когда под нее подставляют руки. Такие тонкости может знать только класс самого устройства, а значит, ему и отвечать за реализацию соответствующих методов.
Другой часто приводимый пример - программа рисования геометрических фигур. Есть некоторая программа, задача которой состоит в рисовании точки, круга и квадрата. На ее примере мы и рассмотрим, как создавать абстрактные классы Java. Для начала создадим абстрактный класс Shape - предок всех фигур. Для каждой фигуры потребуются одинаковые данные: цвет (Color) и начальная точка (StartPoint). Чтобы нарисовать фигуру, необходимо создать метод Draw. Как вы, наверное, уже поняли, метод Draw абстрактного класса Shape будет пустым. Непосредственной его реализацией займется класс каждой фигуры. Для объекта класса "Точка" (Point) нужно нарисовать точку, для объекта класса "Круг" (Circle) - круг, а для объекта класса "Квадрат" (Square) - квадрат.
На языке Java абстрактный класс Shape будет описан следующим образом:
// Абстрактный класс "Фигура"
abstract public class Shape
{
// Цвет фигуры
int Color;
// Начальная точка фигуры
Coordinates StartPoint;
// Нарисовать фигуру
abstract public void Draw();
}
Обратите внимание на модификатор abstract в описании класса Shape и его метода Draw. Этим модификатором необходимо отмечать все абстрактные методы и классы. На тип Coordinates не обращайте внимания. Он взят лишь для примера. Предполагается, что где-то ранее он был описан как тип для задания координат x и y фигуры.
Теперь унаследуем от класса Shape необходимые нам классы фигур.
// Конкретный класс "Точка"
class Point extends Shape
{
// Цвет точки
int Color;
// Координаты точки
Coordinates StartPoint;
// Нарисовать точку
public void Draw()
{
// Здесь рисуется точка
}
}
// Конкретный класс "Круг"
class Circle extends Shape
{
// Цвет круга
int Color;
// Координаты центра круга
Coordinates StartPoint;
// Нарисовать круг
public void Draw()
{
// Здесь рисуется круг
}
}
// Конкретный класс "Квадрат"
class Square extends Shape
{
// Цвет квадрата
int Color;
// Координаты верхнего левого угла
Coordinates StartPoint;
// Нарисовать квадрат
public void Draw()
{
// Здесь рисуется квадрат
}
}
Теперь у нас есть все необходимое для рисования фигур. Можно создавать их в оперативной памяти и рисовать на экране:
Point point = new Point();
Circle circle = new Circle();
Square square = new Square();
point.Draw();
circle.Draw();
square.Draw();
В качестве дополнительного "бесплатного пирожка" мы получили возможность хранить все унаследованные от Shape объекты в одном массиве, не обращая внимания на их тип:
// Создаем массив
Shape[] shape = new Shape[3];
shape[0] = new Point();
shape[1] = new Circle();
shape[2] = new Square();
Мы даже можем вызывать методы Draw для всех элементов этого массива, не заботясь об их типе. Руководствуясь идеей полиморфизма, Java сам отследит тип объектов и вызовет корректный метод:
shape[0].Draw(); // Вызывает Point.Draw();
shape[1].Draw(); // Вызывает Circle.Draw();
shape[2].Draw(); // Вызывает Square.Draw();
Я специально упростил пример, оставив лишь голый шаблон, и не указал конструкторов классов, методы инициализации, методики рисования и т. п. Если хотите, в качестве упражнения можете дописать эту программу до конца.
Два замечания напоследок:
