Функциональные интерфейсы в java

Предупреждение о классах со всеми статическими членами

Будьте осторожны при написании классов со всеми статическими членами. Хотя такие «чисто статические классы» могут быть полезны, но они также имеют свои недостатки.

Во-первых, поскольку все статические члены создаются только один раз, то несколько копий «чисто статического класса» быть не может (без клонирования класса и его дальнейшего переименования). Например, если нам нужны два независимых объекта класса IDGenerator, то это будет невозможно через «чисто статический» класс.

Во-вторых, из урока о глобальных переменных мы знаем, что глобальные переменные опасны, поскольку любая часть кода может изменить их значения и, в конечном итоге, изменит другие фрагменты, казалось бы, не связанного с этими переменными кода (детально см. здесь). То же самое справедливо и для «чисто статических» классов. Поскольку все члены принадлежат классу (а не его объектам), а классы имеют глобальную область видимости, то в «чисто статическом классе» мы объявляем глобальные функции и переменные со всеми минусами, которые они имеют.

Static Blocks

In Java, static blocks are used to initialize the static variables. For example,

Here we can see that we have used a static block with the syntax:

The static block is executed only once when the class is loaded in memory. The class is loaded if either the object of the class is requested in code or the static members are requested in code.

A class can have multiple static blocks and each static block is executed in the same sequence in which they have been written in a program.

Example 3: Use of static block in java

Output:

First Static block.
Second Static block.
a = 23
b = 92
max = 30

In the above program. as soon as the Main class is loaded,

  • The value of a is set to .
  • The first static block is executed. Hence, the string is printed and the value of b is set to .
  • The second static block is executed. Hence, the string is printed and the value of max is set to .
  • And finally, the print statements inside the method are executed.

2 Отделение «описания методов» от их реализации.

Раньше мы уже рассказывали, что если вы хотите разрешить вызывать методы своего класса из других классов, то их нужно пометить ключевым словом . Если же хотите, чтобы какие-то методы можно было вызывать только из этого же класса, их нужно помечать ключевым словом private. Другими словами, мы делим методы класса на две категории: «для всех» и «только для своих».

С помощью интерфейсов это деление можно усилить еще больше. Мы сделаем специальный «класс для всех», и второй «класс для своих», который унаследуем от первого. Вот как это примерно будет:

Было Стало

Мы разбили наш класс на два: интерфейс и класс, унаследованный от интерфейса. И в чем тут преимущество?

Один и тот же интерфейс могут реализовывать (наследовать) различные классы. И у каждого может быть свое поведение. Так же, как и — это две различные реализации интерфейса .

Таким образом, мы скрываем не только различные реализации, но и сам класс, который ее содержит (везде в коде может фигурировать только интерфейс). Это позволяет очень гибко, прямо в процессе исполнения программы, подменять одни объекты на другие, меняя поведение объекта скрытно от всех классов, которые его используют.

Это очень мощная технология в сочетании с полиморфизмом. Сейчас далеко не очевидно, зачем так нужно делать. Вы сначала должны столкнуться с программами, состоящими из десятков или сотен классов, чтобы понять, что интерфейсы способны существенно упростить жизнь.

Классы памяти переменных

По умолчанию, локальные переменные имеют класс auto. Такие переменные располагаются на стеке а их область видимости ограничена своим блоком. Запись

#include <conio.h> #include <stdio.h> void main() { int x = 10; { int x = 20; { int x = 30; printf(«%d\n», x); } printf(«%d\n», x); } printf(«%d\n», x); getch(); }

идентична

#include <conio.h> #include <stdio.h> void main() { int auto x = 10; { int auto x = 20; { int auto x = 30; printf(«%d\n», x); } printf(«%d\n», x); } printf(«%d\n», x); getch(); }

Очевидно, что глобальные переменные не могут быть объявлены как auto, потому что располагаются в data-сегменте.

Следующий класс памяти – register. Когда мы определяем регистровую переменную, то мы просим компилятор, чтобы переменная располагалась в регистре, а не в оперативной памяти. Компилятор может сделать переменную регистровой, если позволяют условия (регистры не заняты, и по мнению компилятора это не приведёт к увеличению издержек). Регистровые переменные определяются с помощью служебного слово register перед типом

register int x = 20; register int y = 30;

Так как регистровая переменная не имеет адреса, то к ней не применима операция взятия адреса, это вызовет ошибку во время компиляции. Аргументы функции также могут быть заданы как register. Внутри функции они будут вести себя также, как и регистровые переменные.

Следующий класс памяти – статический. Переменные, объявленные как static, хранятся в data или в bss сегменте. Отличительной чертой является то, что время их жизни совпадает с временем жизни приложения, как и у глобальных переменных. Но в отличие от глобальных переменных, область видимости ограничена только блоком, в котором они определены.

#include <conio.h> #include <stdio.h> unsigned long long factorial(unsigned char n) { static unsigned char prevArg = 0; static long long prevAns = 1; if (n == prevArg) { printf(«return previous answer\n»); return prevAns; } else { unsigned i = 0; printf(«count new answer\n»); prevAns = 1; for (i = 1; i <= n; i++) { prevAns *= i; } prevArg = n; return prevAns; } } void main() { printf(«!%d == %llu\n», 10, factorial(10)); printf(«!%d == %llu\n», 10, factorial(10)); printf(«!%d == %llu\n», 11, factorial(11)); printf(«!%d == %llu\n», 11, factorial(11)); getch(); }

В этом примере переменные prevArg и prevAns инициализируются единожды, и не уничтожаются после выхода из функции. Переменная prevArg используется для хранения предыдущего аргумента функции, а prevAns для хранения предыдущего результата. Если аргумента функции совпадает с предыдущим, то возвращается ранее вычисленное значение, иначе оно вычисляется по-новому.

Другой показательный пример – функция-генератор, которая при каждом вызове возвращает новое значение.

#include <conio.h> #include <stdio.h> int next() { static int counter = 0; counter++; return counter; } void main() { printf(«%d\n», next()); printf(«%d\n», next()); printf(«%d\n», next()); printf(«%d\n», next()); printf(«%d\n», next()); _getch(); }

Если бы служебное слово static отсутствовало, то каждый раз при вызове функции локальная переменная counter снова создавалась, инициализировалась и уничтожалась после выхода из функции.

Статическая переменная может иметь только константную инициализацию. Например, она не может быть инициализирована вызовом функции.

… static double x = foo(3); //Ошибка …

Переменная, объявленная как static, должна иметь только один экземпляр в данной области видимости и вне этой области видимости не видна. Глобальная переменная, объявленная как static, видна только в своём файле.

Напротив, переменная, объявленная как extern может быть использована в других файлах при условии, что она была определена.

Static Methods

Static methods are also called class methods. It is because a static method belongs to the class rather than the object of a class.

And we can invoke static methods directly using the class name. For example,

Here, we can see that the static method can be accessed directly from other classes using the class name.

In every Java program, we have declared the method . It is because to run the program the JVM should be able to invoke the main method during the initial phase where no objects exist in the memory.

Example 1: Java static and non-static Methods

Output:

2 * 2 = 4
2 + 3 = 5

In the above program, we have declared a non-static method named and a static method named inside the class .

Inside the Main class, we can see that we are calling the non-static method using the object of the class (). However, we are calling the static method by using the class name ().

Статический членыStatic Members

Нестатический класс может содержать статические методы, поля, свойства или события.A non-static class can contain static methods, fields, properties, or events. Статический член вызывается для класса даже в том случае, если не создан экземпляр класса.The static member is callable on a class even when no instance of the class has been created. Доступ к статическому члены всегда выполняется по имени класса, а не экземпляра.The static member is always accessed by the class name, not the instance name. Существует только одна копия статического члена, независимо от того, сколько создано экземпляров класса.Only one copy of a static member exists, regardless of how many instances of the class are created. Статические методы и свойства не могут обращаться к нестатическим полям и событиям в их содержащем типе, и они не могут обращаться к переменной экземпляра объекта, если он не передается явно в параметре метода.Static methods and properties cannot access non-static fields and events in their containing type, and they cannot access an instance variable of any object unless it’s explicitly passed in a method parameter.

Более привычно объявление нестатического класса с несколькими статическими членами, чем объявление всего класса как статического.It is more typical to declare a non-static class with some static members, than to declare an entire class as static. Статические поля обычно используются для следующих двух целей: хранение счетчика числа созданных объектов или хранение значения, которое должно совместно использоваться всеми экземплярами.Two common uses of static fields are to keep a count of the number of objects that have been instantiated, or to store a value that must be shared among all instances.

Статические методы могут быть перегружены, но не переопределены, поскольку они относятся к классу, а не к экземпляру класса.Static methods can be overloaded but not overridden, because they belong to the class, and not to any instance of the class.

Несмотря на то, что поле не может быть объявлено как , поле const по своему поведению является статическим.Although a field cannot be declared as , a const field is essentially static in its behavior. Он относится к типу, а не к экземплярам типа.It belongs to the type, not to instances of the type. Поэтому к полям можно обращаться с использованием той же нотации , что и для статических полей.Therefore, fields can be accessed by using the same notation that’s used for static fields. Экземпляр объекта не требуется.No object instance is required.

C# не поддерживает статические локальные переменные (то есть переменные, объявленные в области действия метода).C# does not support static local variables (that is, variables that are declared in method scope).

Для объявления статических методов класса используется ключевое слово перед возвращаемым типом члена, как показано в следующем примере:You declare static class members by using the keyword before the return type of the member, as shown in the following example:

Статические члены инициализируются перед первым доступом к статическому члену и перед вызовом статического конструктора, если таковой имеется.Static members are initialized before the static member is accessed for the first time and before the static constructor, if there is one, is called. Для доступа к члену статического класса следует использовать имя класса, а не имя переменной, указывая расположение члена, как показано в следующем примере:To access a static class member, use the name of the class instead of a variable name to specify the location of the member, as shown in the following example:

Если класс содержит статические поля, должен быть указан статический конструктор, который инициализирует эти поля при загрузке класса.If your class contains static fields, provide a static constructor that initializes them when the class is loaded.

Вызов статического метода генерирует инструкцию вызова в промежуточном языке Microsoft (MSIL), в то время как вызов метода экземпляра генерирует инструкцию , которая также проверяет наличие ссылок на пустые объекты.A call to a static method generates a call instruction in Microsoft intermediate language (MSIL), whereas a call to an instance method generates a instruction, which also checks for null object references. Однако в большинстве случаев разница в производительности двух видов вызовов несущественна.However, most of the time the performance difference between the two is not significant.

Блок инициализации

Статический инициализатор представляет собой статический {} блок кода внутри класса Java и запускается только за один раз до вызова конструктора или основного метода. Блок кода со статическим модификатором означает инициализатор класса; без статического модификатора блок кода является инициализатором экземпляра.

Python

public class TestClass {
static {
System.out.println(«Hello before main»);
}
}

1
2
3
4
5

publicclassTestClass{

static{

System.out.println(«Hello before main»);

}

}

Он автоматически вызывается, когда класс загружается. Статический блок выполняется один раз в жизненном цикле любой программы, и нет другого способа вызвать его

Однако из Java 7 это больше не работает, даже если он компилируется, при попытке его выполнить появляется следующая ошибка:

Python

Main class should contain method: public static void main (String[] args).

1 Main classshould contain methodpublic static void main(Stringargs).

Давайте посмотрим, как все это работает!

Пока что все изложенное было чистой
теорией. Но я считаю, что вы должны
научиться интуитивно улавливать разницу
между методами на практике. Сейчас мы
разберем несколько более конкретных
примеров.

Давайте посмотрим, как все эти методы
ведут себя, когда мы их вызываем. Начнем
с создания экземпляра класса, а затем
вызовем все три метода.

В MyClass реализация каждого метода
возвращает сведения, благодаря которым
мы можем понимать, к каким частям класса
или объекта может иметь доступ метод,
а также отслеживать происходящее.

Вот что происходит при вызове метода
экземпляра класса:

>>> obj = MyClass()
>>> obj.method()
('instance method called', <MyClass instance at 0x101a2f4c8>)

Мы видим, что method (т. е., метод
экземпляра класса) имеет доступ к
экземпляру объекта (это видно по выводу
<MyClass instance>) при помощи аргумента
self.

При вызове этого метода Python замещает
аргумент self экземпляром объекта (obj). Мы
можем проигнорировать синтаксический
сахар dot-call синтаксиса (obj.method()) и получить
тот же результат, передав экземпляр
объекта вручную:

>>> MyClass.method(obj)
('instance method called', <MyClass instance at 0x101a2f4c8>)

Можете догадаться, что произойдет,
если вы попытаетесь вызвать этот метод
без первоначального создания экземпляра
класса?

Кстати, методы экземпляра класса при
помощи атрибута self.__class__ также могут
иметь доступ и к самому классу. Это
делает данные методы особенно полезными
в условиях ограничений доступа: они
могут изменять состояние экземпляра
объекта и самого класса.

Теперь давайте испытаем метод класса:

>>> obj.classmethod()
('class method called', <class MyClass at 0x101a2f4c8>)

Вызов classmethod() показал, что этот метод
не имеет доступа к объекту <MyClass
instance>. Но у него есть доступ к объекту
<class MyClass>, который представляет сам
класс (в Python вообще все является объектом,
даже классы).

Стоит отметить, что при вызове
MyClass.classmethod() Python автоматически передает
класс в качестве первого аргумента
функции. Это поведение Python запускается,
если метод вызывается при помощи
dot-синтаксиса. В методах экземпляра
класса аналогично работает параметр
self.

Пожалуйста, обратите внимание, что
эти параметры именуются self и cls лишь в
силу соглашений. С тем же успехом вы
можете назвать их the_object и the_class

Важно
то, что они идут первыми в списке
параметров метода. А теперь давайте вызовем статический
метод:

А теперь давайте вызовем статический
метод:

>>> obj.staticmethod()
'static method called'

Как видите, мы успешно вызвали
staticmethod() через
объект. Некоторые разработчики
удивляются, когда узнают, что можно
вызывать статический метод через
экземпляр объекта.

Просто когда при вызове статического
метода с использованием dot-синтаксиса
не передаются аргументы self или cls, Python
применяет ограничения доступа.

Этот пример подтверждает, что статические
методы не имеют доступа ни к состоянию
экземпляра объекта, ни к состоянию
класса. Они работают как обычные функции,
но при этом относятся к пространству
имен класса (и каждого его экземпляра).

Теперь давайте посмотрим, что произойдет,
если мы попытаемся вызвать эти методы
в самом классе, т. е., без предварительного
создания экземпляра объекта:

>>> MyClass.classmethod()
('class method called', <class MyClass at 0x101a2f4c8>)

>>> MyClass.staticmethod()
'static method called'

>>> MyClass.method()
TypeError: unbound method method() must
    be called with MyClass instance as first
    argument (got nothing instead)

Нам прекрасно удалось вызвать
classmethod() и staticmethod() , но попытка вызвать
метод экземпляра класса method() провалилась
(TypeError).

Этого и следовало ожидать: в этот раз
мы не создавали экземпляр объекта и
попытались вызвать функцию экземпляра
класса прямо из самого класса. Это
означает, что у Python не было никакой
возможности заполнить аргумент self и,
как следствие этого, вызов метода
провалился.

Это должно более четко разграничить
три вида методов. Но я на этом не
остановлюсь. В следующих двух разделах
я разберу два немного более реалистичных
примера использования разных видов
методов.

Мои примеры будут основаны на классе
Pizza:

class Pizza:
    def __init__(self, ingredients):
        self.ingredients = ingredients

    def __repr__(self):
        return f'Pizza({self.ingredients!r})'

>>> Pizza()
Pizza()

Примечание. В этом примере кода
(а также в последующих) для форматирования
строки, возвращаемой при помощи __repr__,
мы будем использовать Python
3.6 f-strings. В Python 2 и версиях Python 3 до 3.6
для форматирования строки следует
использовать другие выражения, например:

def __repr__(self):
    return 'Pizza(%r)' % self.ingredients

КомментарииRemarks

Параметр константного выражения объявления представляет программное утверждение.The constant-expression parameter of a declaration represents a software assertion. Программное утверждение определяет условие, которое должно выполняться на определенном этапе работы программы.A software assertion specifies a condition that you expect to be true at a particular point in your program. Если условие имеет значение true, объявление не оказывает никакого влияния.If the condition is true, the declaration has no effect. Если условие имеет значение false, то утверждение не выполняется, компилятор отображает сообщение в параметре строки-литерала , и компиляция завершается ошибкой.If the condition is false, the assertion fails, the compiler displays the message in string-literal parameter, and the compilation fails with an error. В Visual Studio 2017 и более поздних версиях параметр строкового литерала является необязательным.In Visual Studio 2017 and later, the string-literal parameter is optional.

В объявлении проверяется программное утверждение во время компиляции.The declaration tests a software assertion at compile time. В отличие от этого, макросы Assert и функции _ASSERT и _wassert проверяют программное утверждение во время выполнения и приводят к затратам времени выполнения в пространстве или времени.In contrast, the assert Macro and _assert and _wassert functions test a software assertion at run time and incur a run time cost in space or time. Объявление особенно полезно для отладки шаблонов, так как аргументы шаблона могут быть добавлены в параметр константного выражения .The declaration is especially useful for debugging templates because template arguments can be included in the constant-expression parameter.

Компилятор проверяет объявление на наличие синтаксических ошибок при обнаружении объявления.The compiler examines the declaration for syntax errors when the declaration is encountered. Компилятор вычисляет параметр константного выражения немедленно, если он не зависит от параметра шаблона.The compiler evaluates the constant-expression parameter immediately if it does not depend on a template parameter. В противном случае компилятор вычисляет параметр константного выражения при создании экземпляра шаблона.Otherwise, the compiler evaluates the constant-expression parameter when the template is instantiated. Таким образом, компилятор может вывести одно диагностическое сообщение, когда встретит объявление, а второе — когда будет создавать экземпляр шаблона.Consequently, the compiler might issue a diagnostic message once when the declaration is encountered, and again when the template is instantiated.

Ключевое слово можно использовать в пространстве имен, класса или области видимости блока.You can use the keyword at namespace, class, or block scope. ( Ключевое слово является техническим объявлением, хотя оно не вводит новое имя в программу, так как оно может использоваться в области видимости пространства имен.)(The keyword is technically a declaration, even though it does not introduce new name into your program, because it can be used at namespace scope.)

C++ не поддерживает статические конструкторы

Если вы можете инициализировать обычную переменную-член через конструктор, то по логике вещей вы должны иметь возможность инициализировать статические переменные-члены через статический конструктор. И, хотя некоторые современные языки действительно поддерживают статические конструкторы именно для этой цели, язык C++, к сожалению, не является одним из таковых.

Если ваша статическая переменная может быть инициализирована напрямую, то конструктор не нужен: вы можете определить статическую переменную-член, даже если она является private. Мы делали это в вышеприведенном примере с . Вот еще один пример:

class Something
{
public:
static std::vector<char> s_mychars;
};

std::vector<char> Something::s_mychars = { ‘o’, ‘a’, ‘u’, ‘i’, ‘e’ }; // определяем статическую переменную-член

1
2
3
4
5
6
7

classSomething

{

public

staticstd::vector<char>s_mychars;

};

std::vector<char>Something::s_mychars={‘o’,’a’,’u’,’i’,’e’};// определяем статическую переменную-член

Если для инициализации вашей статической переменной-члена требуется выполнить код (например, цикл), то есть несколько разных способов это сделать. Следующий способ является лучшим из них:

#include <iostream>
#include <vector>

class Something
{
private:
static std::vector<char> s_mychars;

public:
class _nested // определяем вложенный класс с именем _nested
{
public:
_nested() // конструктор _nested() инициализирует нашу статическую переменную-член
{
s_mychars.push_back(‘o’);
s_mychars.push_back(‘a’);
s_mychars.push_back(‘u’);
s_mychars.push_back(‘i’);
s_mychars.push_back(‘e’);
}
};

// Статический метод для вывода s_mychars
static void getSomething() {
for (auto const &element : s_mychars)
std::cout << element << ‘ ‘;
}
private:
static _nested s_initializer; // используем статический объект класса _nested для гарантии того, что конструктор _nested() выполнится
};

std::vector<char> Something::s_mychars; // определяем нашу статическую переменную-член
Something::_nested Something::s_initializer; // определяем наш статический s_initializer, который вызовет конструктор _nested() для инициализации s_mychars

int main() {
Something::getSomething();
return 0;
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38

#include <iostream>
#include <vector>
 

classSomething

{

private

staticstd::vector<char>s_mychars;

public

class_nested// определяем вложенный класс с именем _nested

{

public

_nested()// конструктор _nested() инициализирует нашу статическую переменную-член

{

s_mychars.push_back(‘o’);

s_mychars.push_back(‘a’);

s_mychars.push_back(‘u’);

s_mychars.push_back(‘i’);

s_mychars.push_back(‘e’);

}

};

// Статический метод для вывода s_mychars

staticvoidgetSomething(){

for(auto const&element s_mychars)

std::cout<<element<<‘ ‘;

}

private

static_nested s_initializer;// используем статический объект класса _nested для гарантии того, что конструктор _nested() выполнится

};

std::vector<char>Something::s_mychars;// определяем нашу статическую переменную-член

Something::_nested Something::s_initializer;// определяем наш статический s_initializer, который вызовет конструктор _nested() для инициализации s_mychars

intmain(){

Something::getSomething();

return;

}

Результат выполнения программы:

При определении статического члена вызовется конструктор по умолчанию _nested() (так как является объектом класса _nested). Мы можем использовать этот конструктор для инициализации любых статических переменных-членов класса Something. Самое крутое здесь — это то, что весь код инициализации скрыт внутри исходного класса со статическим членом.

Последовательность шагов и уже готовая шаблонная магия

Итак, нам нужно иметь класс с несколькими наборами методов. Содержимое этих наборов должно откуда-то взяться. Откуда?

В языке D мы могли бы воспользоваться и определить разные части класса в зависимости от разных условий. В каком-нибудь Ruby мы могли бы подмешать методы в свой класс посредством метода include. Но мы в C++, в котором пока наши возможности сильно ограничены: мы можем либо определить метод/атрибут прямо внутри класса, либо можем унаследовать метод/атрибут из какого-то базового класса.

Определить разные методы/атрибуты внутри класса в зависимости от какого-то условия мы не можем, т.к. C++ный — это не D-шный . Следовательно, остается только наследование.

В C++ мы можем определить несколько базовых классов, от которых мы затем отнаследуем . А выбор того или иного базового класса уже будем делать в зависимости от значений параметров шаблона, посредством std::conditional.

Но фокус в том, что нам потребуется не просто набор базовых классов, а небольшая цепочка наследования. В ее начале будет класс, который будет определять общую функциональность, которая потребуется в любом случае. Далее будут базовые классы, которые будут определять логику поведения «умного указателя». А уже затем будет класс, который определит нужные getter-ы. В таком порядке мы и рассмотрим реализованные классы.

Нашу задачу упрощает то, что в SObjectizer-е уже есть готовая шаблонная магия, , а также . Поэтому в реализации мы эту готовую магию будем просто использовать и не станем погружаться в детали ее работы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector