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          2008年3月4日 #

          Inner Class

               摘要:   閱讀全文

          posted @ 2008-03-04 20:44 Patrick 閱讀(126) | 評論 (0)編輯 收藏

          final

          引用自http://www.chinaitpower.com/A200507/2005-07-24/165848.html, 著作權歸原作者所有

          final在Java中并不常用,然而它卻為我們提供了諸如在C語言中定義常量的功能,不僅如此,final還可以讓你控制你的成員、方法或者是一個類是否可被覆寫或繼承等功能,這些特點使final在Java中擁有了一個不可或缺的地位,也是學習Java時必須要知道和掌握的關鍵字之一。
          final成員
          當你在類中定義變量時,在其前面加上final關鍵字,那便是說,這個變量一旦被初始化便不可改變,這里不可改變的意思對基本類型來說是其值不可變,而對于對象變量來說其引用不可再變。其初始化可以在兩個地方,一是其定義處,也就是說在final變量定義時直接給其賦值,二是在構造函數中。這兩個地方只能選其一,要么在定義時給值,要么在構造函數中給值,不能同時既在定義時給了值,又在構造函數中給另外的值。下面這段代碼演示了這一點:
          1. import java.util.List;
          2. import java.util.ArrayList;
          3. import java.util.LinkedList;
          4. public class Bat{
          5.     final PI=3.14;          //在定義時便給址值
          6.     final int i;            //因為要在構造函數中進行初始化,所以此處便不可再給值
          7.     final List list;        //此變量也與上面的一樣
          8.     Bat(){
          9.         i=100;
          10.         list=new LinkedList();
          11.     }
          12.     Bat(int ii,List l){
          13.         i=ii;
          14.         list=l;
          15.     }
          16.     public static void main(String[] args){
          17.         Bat b=new Bat();
          18.         b.list.add(new Bat());
          19.         //b.i=25;
          20.         //b.list=new ArrayList();
          21.         System.out.println("I="+b.i+" List Type:"+b.list.getClass());
          22.         b=new Bat(23,new ArrayList());
          23.         b.list.add(new Bat());
          24.         System.out.println("I="+b.i+" List Type:"+b.list.getClass());
          25.     }
          26. }

          此程序很簡單的演示了final的常規用法。在這里使用在構造函數中進行初始化的方法,這使你有了一點靈活性。如Bat的兩個重載構造函數所示,第一個缺省構造函數會為你提供默認的值,重載的那個構造函數會根據你所提供的值或類型為final變量初始化。然而有時你并不需要這種靈活性,你只需要在定義時便給定其值并永不變化,這時就不要再用這種方法。在main方法中有兩行語句注釋掉了,如果你去掉注釋,程序便無法通過編譯,這便是說,不論是i的值或是list的類型,一旦初始化,確實無法再更改。然而b可以通過重新初始化來指定i的值或list的類型,輸出結果中顯示了這一點:
          I=100 List Type:class java.util.LinkedList
          I=23 List Type:class java.util.ArrayList
          還有一種用法是定義方法中的參數為final,對于基本類型的變量,這樣做并沒有什么實際意義,因為基本類型的變量在調用方法時是傳值的,也就是說你可以在方法中更改這個參數變量而不會影響到調用語句,然而對于對象變量,卻顯得很實用,因為對象變量在傳遞時是傳遞其引用,這樣你在方法中對對象變量的修改也會影響到調用語句中的對象變量,當你在方法中不需要改變作為參數的對象變量時,明確使用final進行聲明,會防止你無意的修改而影響到調用方法。
          另外方法中的內部類在用到方法中的參變量時,此參變也必須聲明為final才可使用,如下代碼所示:
          1. public class INClass{
          2.    void innerClass(final String str){
          3.         class IClass{
          4.             IClass(){
          5.                 System.out.println(str);
          6.             }
          7.         }
          8.         IClass ic=new IClass();
          9.     }
          10.   public static void main(String[] args){
          11.       INClass inc=new INClass();
          12.       inc.innerClass("Hello");
          13.   }
          14. }

          final方法
          將方法聲明為final,那就說明你已經知道這個方法提供的功能已經滿足你要求,不需要進行擴展,并且也不允許任何從此類繼承的類來覆寫這個方法,但是繼承仍然可以繼承這個方法,也就是說可以直接使用。另外有一種被稱為inline的機制,它會使你在調用final方法時,直接將方法主體插入到調用處,而不是進行例行的方法調用,例如保存斷點,壓棧等,這樣可能會使你的程序效率有所提高,然而當你的方法主體非常龐大時,或你在多處調用此方法,那么你的調用主體代碼便會迅速膨脹,可能反而會影響效率,所以你要慎用final進行方法定義。

          final類
          當你將final用于類身上時,你就需要仔細考慮,因為一個final類是無法被任何人繼承的,那也就意味著此類在一個繼承樹中是一個葉子類,并且此類的設計已被認為很完美而不需要進行修改或擴展。對于final類中的成員,你可以定義其為final,也可以不是final。而對于方法,由于所屬類為final的關系,自然也就成了final型的。你也可以明確的給final類中的方法加上一個final,但這顯然沒有意義。
          下面的程序演示了final方法和final類的用法:
          1. final class final{
          2.     final String str="final Data";
          3.     public String str1="non final data";
          4.     final public void print(){
          5.         System.out.println("final method.");
          6.     }
          7.     public void what(){
          8.         System.out.println(str+"\n"+str1);
          9.     }
          10. }
          11. public class FinalDemo {   //extends final 無法繼承 
          12.     public static void main(String[] args){
          13.         final f=new final();
          14.         f.what();
          15.         f.print();
          16.     }
          17. }

          從程序中可以看出,final類與普通類的使用幾乎沒有差別,只是它失去了被繼承的特性。final方法與非final方法的區別也很難從程序行看出,只是記住慎用。
          final在設計模式中的應用
          在設計模式中有一種模式叫做不變模式,在Java中通過final關鍵字可以很容易的實現這個模式,在講解final成員時用到的程序Bat.java就是一個不變模式的例子。如果你對此感興趣,可以參考閻宏博士編寫的《Java與模式》一書中的講解。

          posted @ 2008-03-04 20:28 Patrick 閱讀(104) | 評論 (0)編輯 收藏

          Abstract Class & Interface

          本文引用自http://www.cnblogs.com/Mozier/archive/2006/04/08/369851.html

          abstract class和interface是Java語言中對于抽象類定義進行支持的兩種機制,正是由于這兩種機制的存在,才賦予了Java強大的面向對象能力。abstract class和interface之間在對于抽象類定義的支持方面具有很大的相似性,甚至可以相互替換,因此很多開發者在進行抽象類定義時對于abstract class和interface的選擇顯得比較隨意。其實,兩者之間還是有很大的區別的,對于它們的選擇甚至反映出對于問題領域本質的理解、對于設計意圖的理解是否正確、合理。本文將對它們之間的區別進行一番剖析,試圖給開發者提供一個在二者之間進行選擇的依據。

          理解抽象類

          abstract class和interface在Java語言中都是用來進行抽象類(本文中的抽象類并非從abstract class翻譯而來,它表示的是一個抽象體,而abstract class為Java語言中用于定義抽象類的一種方法,請讀者注意區分)定義的,那么什么是抽象類,使用抽象類能為我們帶來什么好處呢?

          在面向對象的概念中,我們知道所有的對象都是通過類來描繪的,但是反過來卻不是這樣。并不是所有的類都是用來描繪對象的,如果一個類中沒有包含足夠的信息來描繪一個具體的對象,這樣的類就是抽象類。抽象類往往用來表征我們在對問題領域進行分析、設計中得出的抽象概念,是對一系列看上去不同,但是本質上相同的具體概念的抽象。比如:如果我們進行一個圖形編輯軟件的開發,就會發現問題領域存在著圓、三角形這樣一些具體概念,它們是不同的,但是它們又都屬于形狀這樣一個概念,形狀這個概念在問題領域是不存在的,它就是一個抽象概念。正是因為抽象的概念在問題領域沒有對應的具體概念,所以用以表征抽象概念的抽象類是不能夠實例化的。

          在面向對象領域,抽象類主要用來進行類型隱藏。我們可以構造出一個固定的一組行為的抽象描述,但是這組行為卻能夠有任意個可能的具體實現方式。這個抽象描述就是抽象類,而這一組任意個可能的具體實現則表現為所有可能的派生類。模塊可以操作一個抽象體。由于模塊依賴于一個固定的抽象體,因此它可以是不允許修改的;同時,通過從這個抽象體派生,也可擴展此模塊的行為功能。熟悉OCP的讀者一定知道,為了能夠實現面向對象設計的一個最核心的原則OCP(Open-Closed Principle),抽象類是其中的關鍵所在。

          從語法定義層面看abstract class和interface

          在語法層面,Java語言對于abstract class和interface給出了不同的定義方式,下面以定義一個名為Demo的抽象類為例來說明這種不同。
          使用abstract class的方式定義Demo抽象類的方式如下:

          abstract class Demo 
          
          abstract void method1(); 
          
          abstract void method2()
          … 
          }

           

          使用interface的方式定義Demo抽象類的方式如下:

          interface Demo { 
          
          void method1(); 
          
          void method2(); 
          …
          } 

           

          在abstract class方式中,Demo可以有自己的數據成員,也可以有非abstarct的成員方法,而在interface方式的實現中,Demo只能夠有靜態的不能被修改的數據成員(也就是必須是static final的,不過在interface中一般不定義數據成員),所有的成員方法都是abstract的。從某種意義上說,interface是一種特殊形式的abstract class。

          從編程的角度來看,abstract class和interface都可以用來實現"design by contract"的思想。但是在具體的使用上面還是有一些區別的。

          首先,abstract class在Java語言中表示的是一種繼承關系,一個類只能使用一次繼承關系。但是,一個類卻可以實現多個interface。也許,這是Java語言的設計者在考慮Java對于多重繼承的支持方面的一種折中考慮吧。

          其次,在abstract class的定義中,我們可以賦予方法的默認行為。但是在interface的定義中,方法卻不能擁有默認行為,為了繞過這個限制,必須使用委托,但是這會 增加一些復雜性,有時會造成很大的麻煩。

          在抽象類中不能定義默認行為還存在另一個比較嚴重的問題,那就是可能會造成維護上的麻煩。因為如果后來想修改類的界面(一般通過abstract class或者interface來表示)以適應新的情況(比如,添加新的方法或者給已用的方法中添加新的參數)時,就會非常的麻煩,可能要花費很多的時間(對于派生類很多的情況,尤為如此)。但是如果界面是通過abstract class來實現的,那么可能就只需要修改定義在abstract class中的默認行為就可以了。

          同樣,如果不能在抽象類中定義默認行為,就會導致同樣的方法實現出現在該抽象類的每一個派生類中,違反了"one rule,one place"原則,造成代碼重復,同樣不利于以后的維護。因此,在abstract class和interface間進行選擇時要非常的小心。

          從設計理念層面看abstract class和interface

          上面主要從語法定義和編程的角度論述了abstract class和interface的區別,這些層面的區別是比較低層次的、非本質的。本小節將從另一個層面:abstract class和interface所反映出的設計理念,來分析一下二者的區別。作者認為,從這個層面進行分析才能理解二者概念的本質所在。

          前面已經提到過,abstarct class在Java語言中體現了一種繼承關系,要想使得繼承關系合理,父類和派生類之間必須存在"is a"關系,即父類和派生類在概念本質上應該是相同的(參考文獻〔3〕中有關于"is a"關系的大篇幅深入的論述,有興趣的讀者可以參考)。對于interface 來說則不然,并不要求interface的實現者和interface定義在概念本質上是一致的,僅僅是實現了interface定義的契約而已。為了使論述便于理解,下面將通過一個簡單的實例進行說明。

          考慮這樣一個例子,假設在我們的問題領域中有一個關于Door的抽象概念,該Door具有執行兩個動作open和close,此時我們可以通過abstract class或者interface來定義一個表示該抽象概念的類型,定義方式分別如下所示:

          使用abstract class方式定義Door:

          abstract class Door 
          
          abstract void open(); 
          
          abstract void close(); 
          }

           

          使用interface方式定義Door:

           

          interface Door 
          
          void open(); 
          
          void close(); 
          }

           

          其他具體的Door類型可以extends使用abstract class方式定義的Door或者implements使用interface方式定義的Door。看起來好像使用abstract class和interface沒有大的區別。

          如果現在要求Door還要具有報警的功能。我們該如何設計針對該例子的類結構呢(在本例中,主要是為了展示abstract class和interface反映在設計理念上的區別,其他方面無關的問題都做了簡化或者忽略)?下面將羅列出可能的解決方案,并從設計理念層面對這些不同的方案進行分析。

          解決方案一:

          簡單的在Door的定義中增加一個alarm方法,如下:

           

          abstract class Door 
          
          abstract void open(); 
          
          abstract void close(); 
          
          abstract void alarm(); 
          }

           

          或者

           

          interface Door 
          
          void open(); 
          
          void close(); 
          
          void alarm(); 
          }

           

          那么具有報警功能的AlarmDoor的定義方式如下:

           

          class AlarmDoor extends Door 
          
          void open() { … } 
          
          void close() { … } 
          
          void alarm() { … } 
          }

           

          或者

           

          class AlarmDoor implements Door {
          
          void open() { … }
          
          void close() { … }
          
          void alarm() { … }
          }
           

           

          這種方法違反了面向對象設計中的一個核心原則ISP(Interface Segregation Priciple),在Door的定義中把Door概念本身固有的行為方法和另外一個概念"報警器"的行為方法混在了一起。這樣引起的一個問題是那些僅僅依賴于Door這個概念的模塊會因為"報警器"這個概念的改變(比如:修改alarm方法的參數)而改變,反之依然。

          解決方案二:

          既然open、close和alarm屬于兩個不同的概念,根據ISP原則應該把它們分別定義在代表這兩個概念的抽象類中。定義方式有:這兩個概念都使用abstract class方式定義;兩個概念都使用interface方式定義;一個概念使用abstract class方式定義,另一個概念使用interface方式定義。

          顯然,由于Java語言不支持多重繼承,所以兩個概念都使用abstract class方式定義是不可行的。后面兩種方式都是可行的,但是對于它們的選擇卻反映出對于問題領域中的概念本質的理解、對于設計意圖的反映是否正確、合理。我們一一來分析、說明。

          如果兩個概念都使用interface方式來定義,那么就反映出兩個問題:1、我們可能沒有理解清楚問題領域,AlarmDoor在概念本質上到底是Door還是報警器?2、如果我們對于問題領域的理解沒有問題,比如:我們通過對于問題領域的分析發現AlarmDoor在概念本質上和Door是一致的,那么我們在實現時就沒有能夠正確的揭示我們的設計意圖,因為在這兩個概念的定義上(均使用interface方式定義)反映不出上述含義。

          如果我們對于問題領域的理解是:AlarmDoor在概念本質上是Door,同時它有具有報警的功能。我們該如何來設計、實現來明確的反映出我們的意思呢?前面已經說過,abstract class在Java語言中表示一種繼承關系,而繼承關系在本質上是"is a"關系。所以對于Door這個概念,我們應該使用abstarct class方式來定義。另外,AlarmDoor又具有報警功能,說明它又能夠完成報警概念中定義的行為,所以報警概念可以通過interface方式定義。如下所示:

           

          abstract class Door {
          
          abstract void open();
          
          abstract void close();
          }

          
          interface Alarm {
          
          void alarm();
          }

          
          class AlarmDoor extends Door implements Alarm {
          
          void open() { … }
          
          void close() { … }
          
          void alarm() { … }
          }

           

          這種實現方式基本上能夠明確的反映出我們對于問題領域的理解,正確的揭示我們的設計意圖。其實abstract class表示的是"is a"關系,interface表示的是"like a"關系,大家在選擇時可以作為一個依據,當然這是建立在對問題領域的理解上的,比如:如果我們認為AlarmDoor在概念本質上是報警器,同時又具有Door的功能,那么上述的定義方式就要反過來了。

          結論

          abstract class和interface是Java語言中的兩種定義抽象類的方式,它們之間有很大的相似性。但是對于它們的選擇卻又往往反映出對于問題領域中的概念本質的理解、對于設計意圖的反映是否正確、合理,因為它們表現了概念間的不同的關系(雖然都能夠實現需求的功能)。這其實也是語言的一種的慣用法,希望讀者朋友能夠細細體會。

          posted @ 2008-03-04 20:09 Patrick 閱讀(116) | 評論 (0)編輯 收藏

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