Staattiset ja sisäiset luokat Java-kielellä

Sisäkkäiset luokat ovat luokkia, jotka ilmoitetaan muiden luokkien tai laajuuksien jäseniksi. Luokkien pesiminen on yksi tapa järjestää koodisi paremmin. Oletetaan esimerkiksi, että sinulla on ei-sisäkkäinen luokka (tunnetaan myös nimellä a huippuluokan), joka tallentaa objektit kooltaan muutettavissa olevaan ryhmään, jota seuraa iteraattoriluokka, joka palauttaa jokaisen objektin. Sen sijaan, että saastuttaisi ylätason luokan nimitilaa, voit julistaa iteraattoriluokan kooltaan muutettavan taulukkorakenneluokan jäseneksi. Tämä toimii, koska nämä kaksi liittyvät läheisesti toisiinsa.

Java-tilassa sisäkkäiset luokat luokitellaan joko staattiset jäsenluokat tai sisäiset luokat. Sisäiset luokat ovat ei-staattisia jäsenkursseja, paikallisia kursseja tai nimettömiä luokkia. Tässä opetusohjelmassa opit työskentelemään staattisten jäsenluokkien ja kolmen tyyppisen sisäisen luokan kanssa Java-koodissasi.

Vältä muistivuotoja sisäkkäisissä luokissa

Katso myös tähän opetusohjelmaan liittyvä Java-vinkki, jossa opit, miksi sisäkkäiset luokat ovat alttiita muistivuodoille.

Staattiset luokat Java-kielellä

Minussa Java 101 opetusohjelma Luokat ja Java-objektit, opit ilmoittamaan staattiset kentät ja staattiset menetelmät luokan jäseniksi. Jaavan luokan ja objektien alustuksessa opit ilmoittamaan staattiset alustusohjelmat luokan jäseniksi. Nyt opit ilmoittamaan staattiset luokat. Tunnetaan virallisesti nimellä staattiset jäsenluokat, nämä ovat sisäkkäisiä luokkia, jotka ilmoitat samalla tasolla kuin nämä muut staattiset entiteetit staattinen avainsana. Tässä on esimerkki staattisen jäsenluokan ilmoituksesta:

 luokka C {staattinen int f; staattinen void m () {} staattinen {f = 2; } staattinen luokka D {// jäsenet}} 

Tämä esimerkki esittelee ylätason luokan C staattisella kentällä f, staattinen menetelmä m (), staattinen alustus ja staattinen jäsenluokka D.. Huomaa, että D. on jäsenenä C. Staattinen kenttä f, staattinen menetelmä m (), ja staattinen alustus ovat myös ryhmän jäseniä C. Koska kaikki nämä elementit kuuluvat luokkaan C, se tunnetaan nimellä sulkeva luokka. Luokka D. tunnetaan nimellä suljettu luokka.

Kotelointi ja pääsyn säännöt

Vaikka se on suljettu, staattinen jäsenluokka ei voi käyttää sulkevan luokan ilmentymäkenttiä ja käyttää sen ilmentymämenetelmiä. Se voi kuitenkin käyttää ympäröivän luokan staattisia kenttiä ja käyttää sen staattisia menetelmiä, jopa ilmoitetut jäsenet yksityinen. Osoituksena luettelo 1 ilmoittaa Kotelointiluokka sisäkkäin SM-luokka.

Listaus 1. Staattisen jäsenluokan ilmoittaminen (EnclosingClass.java, versio 1)

 luokka EnclosingClass {private static String s; yksityinen staattinen void m1 () {System.out.println (s); } staattinen void m2 () {SMClass.accessEnclosingClass (); } staattinen luokka SMClass {static void accessEnclosingClass () {s = "Soitettu SMClassin accessEnclosingClass () -metodista"; m1 (); } void accessEnclosingClass2 () {m2 (); }}} 

Listaus 1 julistaa ylätason luokan nimeltä Kotelointiluokka luokan kentällä s, luokan menetelmät m1 () ja m2 ()ja staattinen jäsenluokka SM-luokka. SM-luokka julistaa luokan menetelmän accessEnclosingClass () ja instanssimenetelmä accessEnclosingClass2 (). Huomaa seuraava:

• m2 ()kutsui käyttäjän SM-luokkaon accessEnclosingClass () menetelmä edellyttää SM-luokka. etuliite koska accessEnclosingClass () ilmoitetaan staattinen.
• accessEnclosingClass () pääsee käsiksi Kotelointiluokkaon s kenttä ja soita sen m1 () menetelmä, vaikka molemmat on ilmoitettu yksityinen.

Listaus 2 näyttää lähdekoodin SMCDemo sovellusluokka, joka osoittaa, kuinka kutsua SM-luokkaon accessEnclosingClass () menetelmä. Se osoittaa myös kuinka instantisoida SM-luokka ja vedota sen accessEnclosingClass2 () instanssimenetelmä.

Listaus 2. Staattisen jäsenluokan menetelmien kutsuminen (SMCDemo.java)

 public class SMCDemo {public static void main (String [] args) {EnclosingClass.SMClass.accessEnclosingClass (); EnclosingClass.SMClass smc = uusi EnclosingClass.SMClass (); smc.accessEnclosingClass2 (); }} 

Kuten luettelossa 2 on esitetty, jos haluat käyttää ylätason luokan menetelmää suljetun luokan sisällä, sinun on etuliitettävä suljetun luokan nimi sen sulkevan luokan nimellä. Samoin suljetun luokan luomiseksi sinun on etuliitettävä kyseisen luokan nimi sen sulkevan luokan nimellä. Tämän jälkeen voit käyttää instanssimenetelmää normaalilla tavalla.

Kokoa luettelot 1 ja 2 seuraavasti:

 javac * .java 

Kun käännät liitettävän luokan, joka sisältää staattisen jäsenluokan, kääntäjä luo luokkatiedoston staattiselle jäsenluokalle, jonka nimi koostuu sen sulkevan luokan nimestä, dollarin merkki-merkistä ja staattisen jäsenluokan nimestä. Tässä tapauksessa tulosten kokoaminen EnclosingClass $ SMCClass.class ja EnclosingClass.class.

Suorita sovellus seuraavasti:

 java SMCDemo 

Ota huomioon seuraava tulos:

 Soitettu SMClassin accessEnclosingClass () -menetelmästä Soitettu SMClassin accessEnclosingClass () -menetelmästä 

Esimerkki: Staattiset luokat ja Java 2D

Java tavallinen luokan kirjasto on ajonaikainen luokkatiedostojen kirjasto, joka tallentaa kootut luokat ja muut viitetyypit. Kirjasto sisältää lukuisia esimerkkejä staattisista jäsenluokista, joista osa löytyy Java 2D: n geometrisista muotoluokista java.awt.geom paketti. (Opit paketeista seuraavassa Java 101 opetusohjelma.)

Ellipse2D luokka löytyi java.awt.geom kuvaa ellipsin, jonka rajaa suorakulmio (x, y) vasemmassa yläkulmassa yhdessä leveyden ja korkeuden ulottuvuuksien kanssa. Seuraava koodinpätkä osoittaa, että tämän luokan arkkitehtuuri perustuu Kellua ja Kaksinkertainen staattiset jäsenluokat, jotka molemmat alaluokka Ellipse2D:

 julkinen abstrakti luokka Ellipse2D ulottuu RectangularShape {julkinen staattinen luokka Float jatkuu Ellipse2D toteuttaa sarjallisilla {julkinen kelluva x, y, leveys, korkeus; public Float () {} public Float (float x, float y, float w, float h) {setFrame (x, y, w, h); } public double getX () {return (double) x; } // ylimääräisiä instanssimenetelmiä} julkinen staattinen luokka Tuplalaajennus laajentaa Ellipse2D-työkalua Serialisoitava {julkinen kaksinkertainen x, y, leveys, korkeus; public Double () {} public Double (double x, double y, double w, double h) {setFrame (x, y, w, h); } public double getX () {return x; } // ylimääräiset instanssimenetelmät} julkinen totuusarvo sisältää (double x, double y) {// ...} // Float-, Double- ja muiden // Ellipse2D-alaluokkien jakamat lisätilamenetelmät} 

Kellua ja Kaksinkertainen luokat jatkuvat Ellipse2D, joka tarjoaa kelluvan pisteen ja kaksinkertaisen tarkkuuden kelluvan pisteen Ellipse2D toteutukset. Kehittäjät käyttävät Kellua vähentää muistin kulutusta, varsinkin kun tarvitset tuhansia tai enemmän näitä objekteja yhden 2D-kohtauksen rakentamiseen. Käytämme Kaksinkertainen kun vaaditaan suurempaa tarkkuutta.

Et voi instantisoida abstraktia Ellipse2D luokka, mutta voit myös joko Kellua tai Kaksinkertainen. Voit myös laajentaa Ellipse2D kuvaamaan mukautettua muotoa, joka perustuu ellipsiin.

Oletetaan esimerkiksi, että haluat esitellä a Ympyrä2D luokka, jota ei ole läsnä java.awt.geom paketti. Seuraava koodinpätkä näyttää kuinka luodaan Ellipse2D objekti, jossa on liukuluku-toteutus:

 Ellipse2D e2d = uusi Ellipse2D.Float (10,0f, 10,0f, 20,0f, 30,0f); 

Seuraava koodinpätkä näyttää kuinka luodaan Ellipse2D objekti, jossa on kaksitarkka liukulukutoteutus:

 Ellipse2D e2d = uusi Ellipse2D.Double (10,0, 10,0, 20,0, 30,0); 

Voit nyt vedota mihin tahansa menetelmässä ilmoitettuun Kellua tai Kaksinkertainen kutsumalla palautetun menetelmän Ellipse2D viite (esim. e2d.getX ()). Samalla tavalla voit käyttää mitä tahansa tavallista menetelmää Kellua ja Kaksinkertainen, ja jotka ilmoitetaan Ellipse2D. Esimerkiksi:

 e2d. sisältää (2.0, 3.0) 

Se täydentää staattisten jäsenluokkien johdannon. Seuraavaksi tarkastelemme sisäisiä luokkia, jotka ovat ei-staattisia jäsenluokkia, paikallisia luokkia tai nimettömiä luokkia. Opit työskentelemään kaikkien kolmen sisäisen luokan tyypin kanssa.

lataa Hanki koodi Lataa lähdekoodi esimerkkejä tästä opetusohjelmasta. Luonut Jeff Friesen JavaWorldille.

Sisäluokat, tyyppi 1: Ei-staattiset jäsenluokat

Olet oppinut aiemmin Java 101 sarja kuinka julistaa ei-staattiset (esiintymä) kentät, menetelmät ja konstruktorit luokan jäseniksi. Voit myös ilmoittaa ei-staattiset jäsenluokat, jotka ovat sisäkkäisiä ei-staattisia luokkia, jotka ilmoitat samalla tasolla kuin instanssikentät, -menetelmät ja -rakentajat. Harkitse tätä esimerkkiä:

 luokka C {int f; mitätön m () {} C () {f = 2; } luokka D {// jäsenet}} 

Tässä esitellään huipputason luokka C instanssikentän kanssa f, esimerkkimenetelmä m (), konstruktori ja ei-staattinen jäsenluokka D.. Kaikki nämä entiteetit ovat luokan jäseniä C, joka sulkee ne. Toisin kuin edellisessä esimerkissä, nämä ilmentymäkokonaisuudet liittyvät tapauksiaC eikä C luokka itse.

Jokainen ei-staattisen jäsenluokan esiintymä liittyy implisiittisesti sen sulkevan luokan esiintymään. Ei-staattisen jäsenluokan ilmentymämenetelmät voivat kutsua sulkevan luokan ilmentymämenetelmiä ja käyttää sen ilmentymäkenttiä. Tämän pääsyn osoittamiseksi luettelo 3 ilmoittaa Kotelointiluokka sisäkkäin NSMClass.

Listaus 3. Ilmoita suljettu luokka sisäkkäin olevalla ei-staattisella jäsenluokalla (EnclosingClass.java, versio 2)

 luokka EnclosingClass {private String s; private void m () {System.out.println (s); } luokka NSMClass {void accessEnclosingClass () {s = "Soitettu NSMClassin accessEnclosingClass () -metodista"; m (); }}} 

Listaus 3 julistaa ylätason luokan nimeltä Kotelointiluokka instanssikentän kanssa s, esimerkkimenetelmä m ()ja ei-staattinen jäsenluokka NSMClass. Lisäksi, NSMClass julistaa instanssimenetelmän accessEnclosingClass ().

Koska accessEnclosingClass () on ei-staattinen, NSMClass täytyy instantisoida ennen kuin tätä menetelmää voidaan käyttää. Tämän instantisoinnin on tapahduttava Kotelointiluokka, kuten luettelossa 4 on esitetty.

Listaus 4. NSMCDemo.java

 public class NSMCDemo {public static void main (String [] args) {EnclosingClass ec = uusi EnclosingClass (); ec.uusi NSMClass (). accessEnclosingClass (); }} 

Listaus 4: stä main () menetelmä ensin ilmentää Kotelointiluokka ja tallentaa viitteensä paikalliseen muuttujaan ec. main () menetelmä käyttää sitten Kotelointiluokka viite etuliitteenä Uusi operaattorin kanssa, jotta se voi toimia heti NSMClass. NSMClass viittausta käytetään sitten soittamiseen accessEnclosingClass ().

Pitäisikö minun käyttää sanaa 'uusi' viittaamalla oheiseen luokkaan?

Etuliite Uusi viitaten sulkevaan luokkaan on harvinaista. Sen sijaan soitat tyypillisesti suljetun luokan konstruktorille konstruktorista tai sen sulkuluokan instanssimenetelmästä.

Kokoa luettelot 3 ja 4 seuraavasti:

 javac * .java 

Kun käännät suljettavaa luokkaa, joka sisältää ei-staattisen jäsenluokan, kääntäjä luo luokkatiedoston ei-staattiselle jäsenluokalle, jonka nimi koostuu sen sulkevan luokan nimestä, dollarin merkki-merkistä ja ei-staattisesta jäsenluokasta nimi. Tässä tapauksessa tulosten kokoaminen EnclosingClass $ NSMCClass.class ja EnclosingClass.class.

Suorita sovellus seuraavasti:

 java NSMCDemo 

Ota huomioon seuraava tulos:

 Soitettu NSMClassin accessEnclosingClass () -menetelmästä 

Milloin (ja miten) saada tämä

Suljetun luokan koodi voi saada viittauksen sen sulkevan luokan esiintymään kvalifioimalla varatun sanan Tämä mukana olevan luokan nimen ja jäsenen käyttöoperaattorin (.). Esimerkiksi, jos koodi sisällä accessEnclosingClass () tarvitaan viittauksen saamiseen Kotelointiluokka esimerkiksi se täsmentäisi EnclosingClass. Tämä. Koska kääntäjä luo koodin tämän tehtävän suorittamiseksi, tämän etuliitteen määrittäminen on harvinaista.

Esimerkki: Ei-staattiset jäsenluokat HashMapissa

Vakioluokakirjasto sisältää ei-staattiset jäsenluokat sekä staattiset jäsenluokat. Tässä esimerkissä tarkastellaan HashMap luokka, joka on osa Java Collections Frameworkia java.util paketti. HashMap, joka kuvaa kartan hash-taulukkopohjaista toteutusta, sisältää useita ei-staattisia jäsenluokkia.

Esimerkiksi KeySet ei-staattinen jäsenluokka kuvaa joukkoa näkymä kartan sisältämistä avaimista. Seuraava koodi katkaisee liitteen KeySet luokka sen HashMap sulkuluokka:

 julkinen luokka HashMap laajentaa AbstractMap-sovellusta Map, Cloneable, Serializable {// eri jäsenten lopullinen luokka KeySet laajentaa AbstractSet {// eri jäsenet} // eri jäsenet} 

ja syntaksit ovat esimerkkejä geneeriset lääkkeet, sarja asiaankuuluvia kieliominaisuuksia, jotka auttavat kääntäjää valvomaan tyyppiturvallisuutta. Esittelen geneeriset tuotteet tulevassa Java 101 opetusohjelma. Toistaiseksi sinun tarvitsee vain tietää, että nämä syntaksit auttavat kääntäjää toteuttamaan kartalle ja näppäimistöön tallennettavien avainobjektien tyypin ja kartalle tallennettavien arvo-objektien tyypin.

HashMap tarjoaa a keySet () menetelmä, joka ilmentää KeySet tarvittaessa ja palauttaa tämän tai välimuistissa olevan ilmentymän. Tässä on täydellinen menetelmä: