программирование, создание программ, учебник Delphi, учебник по программированию, бейсек, делфи, си, паскаль
 
 
 

 

Классы-оболочки


Java — полностью объектно-ориентированный язык. Это означает, что все, что только можно, в Java представлено объектами.
Восемь примитивных типов нарушают это правило. Они оставлены в Java из-за многолетней привычки к числам и символам. Да и арифметические действия удобнее и быстрее производить с обычными числами, а не с объектами классов.
Но и для этих типов в языке Java есть соответствующие классы — классы-оболочки (wrapper) примитивных типов. Конечно, они предназначены не для вычислений, а для действий, типичных при работе с классами — создания объектов, преобразования объектов, получения численных значений объектов в разных формах и передачи объектов в методы по ссылке.
На  1 показана одна из ветвей иерархии классов Java. Для каждого примитивного типа есть соответствующий класс. Числовые классы имеют общего предка — абстрактный класс Number , в котором описаны шесть методов, возвращающих числовое значение, содержащееся в классе, приведенное к соответствующему примитивному типу: bytevalue (), doubievalue () , floatValue (), intValue(), longValue (), shortValue () . Эти методы переопределены в каждом из шести числовых классов-оболочек.
Помимо метода сравнения объектов equals о, переопределенного из класса object , все описанные в этой главе классы, кроме Boolean и class , имеют метод compareTo () , сравнивающий числовое значение, содержащееся в данном объекте, с числовым значением объекта — аргумента метода compareTo() . В результате работы метода получается целое значение:

  • 0, если значения равны;
  • отрицательное число (—1), если числовое значение в данном объекте меньше, чем в объекте-аргументе;
  • положительное число (+1), если числовое значение в данном объекте больше числового значения, содержащегося в аргументе.

Что полезного в классах-оболочках?
Числовые классы
В каждом из шести числовых классов-оболочек есть статические методы преобразования строки символов типа string лредставляющей число, в соответствующий примитивный тип: Byte.parseByte(), Double.parseDouble(), Float.parseFloat(), Integer.parselnt(), Long.parseLong(), Short.parseShort() . Исходная строка типа string , как всегда в статических методах, задается как аргумент метода. Эти методы полезны при вводе данных в поля ввода, обработке параметров командной строки, т. е. всюду, где числа представляются строками цифр со знаками плюс или минус и десятичной точкой.
В каждом из этих классов есть статические константы MAX_VALUE и MIN_VALUE , показывающие диапазон числовых значений соответствующих примитивных типов. В классах Double и Float есть еще константы POSITIVE_INFINITY, NEGATIVE_INFINITY, NaN , о которых шла речь в главе 1, и логические методы проверки isNan() , isInfinite() .
Если вы хорошо знаете двоичное представление вещественных чисел, то можете воспользоваться статическими методами floatTointBits() и doubieToLongBits() , преобразующими вещественное значение в целое. Вещественное число задается как аргумент метода. Затем вы можете изменить отдельные биты побитными операциями и преобразовать измененное целое число обратно в вещественное значение методами intsitsToFioat() и longBitsToDouble() .
Статическими методами toBinaryString(), toHexString() и   toOctalString() классов integer и Long можно преобразовать целые значения типов int и long , заданные как аргумент метода, в строку символов, показывающую двоичное, шестнадцатеричное или восьмеричное представление числа.
В листинге 4.1 показано применение этих методов, а  2 демонстрирует вывод результатов.
Листинг 4.1. Методы числовых классов
class NumberTest{
  public static void main(String[] args){ 
    int i = 0; 
    short sh = 0;
    double d = 0; 
    Integer kl = new Integer(55); 
    Integer k2 = new Integer(100); 
    Double dl = new Double(3.14); 
    try{
      i = Integer.parselnt(args[0]);
     sh = Short.parseShort(args[0]); 
      d = Double.parseDouble(args[1]);
     dl = new Double(args[1]);
     kl = new Integer(args[0]); 
    }catch(Exception e){} 
    double x = 1.0/0.0; 
    System.out.println("i = " + i) ; 
    System.outjprintln("sh - " + sh) ; 
    System.out.println("d. = " + d) ;
    System.out.println("kl.intValue() = " + kl.intValue()); 
    System.out.println("dl.intValue() '= "'+ dl.intValuei)); 
    System.out.println("kl > k2? " + kl.compareTo(k2)); 
    System.out.println ("x = " + x);
    System.out.println("x isNaN? " + Double.isNaN(x)); 
    System.out.println("x islnfinite? " + Double.islnfinite(x)); 
    System.out.println("x == Infinity? " +
           (x == Double.POSITIVE_INFINITY) );
    System.out.println("d = " + Double.doubleToLongBits(d)); 
    System.out.println("i = " + Integer.toBinaryString(i)); 
    System.out.println("i = " + Integer.toHexString(i)); 
    System.out.println("i = " + Integer.toOctalString(i)); 
  } 
}
Методы parseint() и конструкторы классов требуют обработки исключений, поэтому в листинг 4.1 вставлен блок try{} catch(){} . Обработку исключительных ситуаций мы разберем в главе 16.
 
Класс Boolean
Это очень небольшой класс, предназначенный главным образом для того, чтобы передавать логические значения в методы по ссылке.
Конструктор Boolean (String s) создает объект, содержащий значение true , если строка s равна " true " в любом сочетании регистров букв, и значение false для любой другой строки.
Логический метод booieanvalue() возвращает логическое значение, хранящееся в объекте.
Класс Character
В этом классе собраны статические константы и методы для работы с отдельными символами.
Статический метод
digit(char ch, in radix)
переводит цифру ch системы счисления с основанием radix в ее числовое значение типа int .
Статический метод
forDigit(int digit, int radix)
производит обратное преобразование целого числа digit в соответствующую цифру (тип char ) в системе счисления с основанием radix .
Основание системы счисления должно находиться в диапазоне от Character.MIN_RADIX до Character.MAX_RADIX.
Метод tostring() переводит символ, содержащийся в классе, в строку с тем же символом.
Статические методы toLowerCase() , touppercase(), toTitieCase() возвращают символ, содержащийся в классе, в указанном регистре. Последний из этих методов предназначен для правильного перевода в верхний регистр четырех кодов Unicode, не выражающихся одним символом.
Множество статических логических методов проверяют различные характеристики символа, переданного в качестве аргумента метода:

  • isDef ined() — выясняет, определен ли символ в кодировке Unicode; 
  • isDigit() — проверяет, является ли символ цифрой Unicode;
  • isidentifierignorable() — выясняет, нельзя ли использовать символ в идентификаторах;
  • isisocontroi() — определяет, является ли символ управляющим;
  • isJavaidentifierPart() — выясняет, можно ли использовать символ в идентификаторах;
  • isjavaidentifierstart() — определяет, может ли символ начинать идентификатор;
  • isLetter() — проверяет, является ли символ буквой Java;
  • IsLetterOrDigit() — Проверяет, является ли символ буквой или цифрой Unicode;
  • isLowerCase() — определяет, записан ли символ в нижнем регистре; 
  • isSpaceChar() — выясняет, является ли символ пробелом в смысле Unicode; 
  • isTitieCase() — проверяет, является ли символ титульным;
  • isUnicodeldentifierPart() — выясняет, можно ли использовать символ в именах Unicode;
  • isunicodeidentifierstart() — проверяет, является ли символ буквой Unicode; 
  • isUpperCase() — проверяет, записан ли символ в верхнем регистре; 
  • isWhitespace() — выясняет, является ли символ пробельным.

Точные диапазоны управляющих символов, понятия верхнего и нижнего регистра, титульного символа, пробельных символов, лучше всего посмотреть по документации Java API.
Листинг 4.2 демонстрирует использование этих методов, а на  3 показан вывод этой программы.
Листинг 4.2. Методы класса Character в программе CharacterTest 
class CharacterTest{
  public static void main(String[] args){ 
  char ch = '9';
  Character cl = new Character(ch); 
  System.out.println("ch = " + ch);
  System.out.println("cl.charValue() = " +
     c1.charValue()); 
  System.out.println("number of 'A' = " +
     Character.digit('A', 16}}; 
  System.out.println("digit for 12 = " +
     Character.forDigit(12, 16}}; 
  System.out.printlnC'cl = " + cl.toString() ); 
  System.out.println("ch isDefined? " +
     Character.isDefined(ch)); 
  System.out.println("ch isDigit? " +
     Character.isDigit(ch)); 
  System.out.println("ch isldentifierlgnorable? " +
     Character.isldentifierlgnorable(ch)); 
  System.out.println("ch isISOControl? " +
     Character.isISOControl(ch)); 
  System.out.println("ch isJavaldentifierPart? " +
     Character.isJavaldentifierPart(ch)); 
  System.out.println("ch isJavaldentifierStart? " +
     Character.isJavaldentifierStart(ch)); 
  System.out.println("ch isLetter? " +
     Character.isLetter(ch)); 
  System.out.println("ch isLetterOrDigit? " +
     Character.isLetterOrDigit(ch)); 
  System.out.println("ch isLowerCase? " +
     Character.isLowerCase(ch)); 
  System.out.println("ch isSpaceChar? " +
     Character.isSpaceChar(ch)); 
  System.out.println("ch isTitleCase? " +
     Character.isTitleCase(ch)); 
  System.out.println("ch isUnicodeldentifierPart? " +
     Character.isUnicodeldentifierPart(ch)); 
  System.out.println("ch isUnicodeldentifierStart? " +
     Character.isUnicodeldentifierStart(ch)); 
  System.out.println("ch isUpperCase? " +
     Character.isUpperCase(ch)); 
  System.out.println("ch isWhitespace? " +
     Character.isWhitespace(ch)); } }
В класс Character вложены классы Subset и UnicodeBlock , причем класс Unicode и еще один класс, inputSubset , являются расширениями класса Subset , как это видно на  1. Объекты этого класса содержат подмножества Unicode.
Вместе с классами-оболочками удобно рассмотреть два класса для работы со сколь угодно большими числами.

Класс Biglnteger


Все примитивные целые типы имеют ограниченный диапазон значений. В целочисленной арифметике Java нет переполнения, целые числа приводятся по модулю, равному диапазону значений.
Для того чтобы было можно производить целочисленные вычисления с любой разрядностью, в состав Java API введен класс Biglnteger , хранящийся в пакете java.math . Этот класс расширяет класс Number , следовательно, в нем переопределены методы doubleValue(), floatValue(), intValue(), longValue() . Методы byteVaiue() и shortvalue() не переопределены, а прямо наследуются от класса Number .
Действия с объектами класса Biglnteger не приводят ни к переполнению, ни к приведению по модулю. Если результат операции велик, то число разрядов просто увеличивается. Числа хранятся в двоичной форме с дополнительным кодом.
Перед выполнением операции числа выравниваются по длине распространением знакового разряда.
Шесть конструкторов класса создают объект класса BigDecimai из строки символов (знака числа и цифр) или из массива байтов.
Две константы — ZERO и ONE — моделируют нуль и единицу в операциях с объектами класса Biglnteger .
Метод toByteArray() преобразует объект в массив байтов.
Большинство методов класса Biglnteger моделируют целочисленные операции и функции, возвращая объект класса Biglnteger :

  • abs() — возвращает объект, содержащий абсолютное значение числа, хранящегося в данном объекте this ;
  • add(x) — операция this + х ; 
  • and(x) — операция this & х ;
  • andNot(x) — операция this & (~х) ;
  • divide (x) — операция this / х ; 
  • divideAndRemainder(х) — возвращает массив из двух объектов класса Biglnteger , содержащих частное и остаток от деления this на х ;
  • gcd(x) — наибольший общий делитель, абсолютных, значений объекта this и аргумента х ;
  • mах(х) — наибольшее из значений объекта this и аргумента х ; min(x) — наименьшее из значений объекта this и аргумента х ; mod(x) — остаток от деления объекта this на аргумент метода х ;
  • modinverse(x) — остаток от деления числа, обратного объекту this , на аргумент х ;
  • modPow(n, m) — остаток от деления объекта this , возведенного в степень n , на m ;
  • multiply (х) —операция this * х ;
  • negate() — перемена знака числа, хранящегося в объекте;
  • not() — операция ~this ;
  • оr(х) — операция this | х ;
  • pow(n) — операция возведения числа, хранящегося в объекте, в степень n ;
  • remainder(х) —операция this % х ;
  • shiftLeft (n) — операция this « n ;
  • shiftRight (n) — операция this » n;
  • signum() — функция sign (x) ;
  • subtract (x) — операция this - x ;
  • xor(x) — операция this ^ x .

В листинге 4.3 приведены примеры использования данных методов, а  4 показывает результаты выполнения этого листинга.
Листинг 4.3. Методы класса Biglnteger в программе BiglntegerTest
import Java.math.Biglnteger;
class BiglntegerTest{
  public static void main(String[] args){
    Biglnteger a = new Biglnteger("99999999999999999") ;
    Biglnteger b = new Biglnteger("88888888888888888888");
    System.out.println("bits in a = " + a.bitLength());
    System.out.println("bits in b = " + b.bitLengthO);
    System.out.println("a + b = " + a.add(b));
    System.out.println("a & b = " + a.and(b));
    System.out.println("a & ~b = " + a.andNot(b));
    System.out.println("a / b = " + a.divide(b));
    Biglnteger[] r = a.divideAndRemainder(b);
    System.out.println("a / b: q = " + r[0] + ", r = " + r[l]);
    System.out.println("gcd(a, b) = " + a.gcd(b));
    System.out.println("max(a, b) = " + a.max(b));
    System.out.printin("min(a, b) = " + a.min(b));
    System.out.println("a mod b = " + a.mod(b));
    System.out.println("I/a mod b = " + a.modlnverse(b));
    System.out.println("алп mod b = " + a.modPow(a, b));
    System.out.println("a * b = " + a.multiply(b));
    System.out.println("-a = " + a.negate());
    System, out. println ("~a = " + a.not());
    System.out.println("a | b = " + a.or(b));
    System.out.println("а л 3 = " + a.pow(3)); 
    System.out.println("a % b = " + a.remainder(b)); 
    System.out.println("a « 3 = " + a.shiftLeft(3)}; 
    System.out.println("a » 3 = " + a.shiftRight(3)); 
    System.out.println("sign(a) = " + a.signum()); 
    System.out.println("a - b = " + a.subtract(b)); 
    System.out.println("а л b = " + a.xor(b)); 
    } 
}
Обратите внимание на то, что в программу листинга 4.3 надо импортировать пакет Java.math .
Класс Big Decimal
Класс BigDecimal расположен В пакете java.math .
Каждый объект этого класса хранит два целочисленных значения: мантиссу вещественного числа в виде объекта класса Biglnteger , и неотрицательный десятичный порядок числа типа int .
Например, для числа 76.34862 будет храниться мантисса 7 634 862 в объекте класса Biglnteger , и порядок 5 как целое число типа int . Таким образом, мантисса может содержать любое количество цифр, а порядок ограничен значением константы integer.MAX_VALUE . Результат операции над объектами класса BigDecimal округляется по одному из восьми правил, определяемых следующими статическими целыми константами:

  • ROUND_CEILING — округление в сторону большего целого;
  • ROUND_DOWN — округление к нулю, к меньшему по модулю целому значению;
  • ROUND_FLOOR — округление к меньшему целому;
  • ROUND_HALF_DOWN — округление к ближайшему целому, среднее значение округляется к меньшему целому;
  • ROUND_HALF_EVEN — округление к ближайшему целому, среднее значение округляется к четному числу;
  • ROOND_HALF_UP — округление к ближайшему целому, среднее значение округляется к большему целому;
  • ROUND_UNNECESSARY — предполагается, что результат будет целым, и округление не понадобится; 
  • ROUND_UP — округление от нуля, к большему по модулю целому значению.

В классе BigDecimal четыре конструктора:

  • BigDecimal (Biglnteger bi) — объект будет хранить большое целое bi, порядок равен нулю;
  • BigDecimal (Biglnteger mantissa, int scale) — задается мантиса mantissa и неотрицательный порядок scale объекта; если порядок scale отрицателен, возникает исключительная ситуация;
  • BigDecimal (double d) — объект будет содержать вещественное число удвоенной точности d ; если значение d бесконечно или NaN , то возникает исключительная ситуация;
  • BigDecimal (String val) число задается строкой символов val , которая должна содержать запись числа по правилам языка Java.

При использовании третьего из перечисленных конструкторов возникает неприятная особенность, отмеченная в документации. Поскольку вещественное число при переводе в двоичную форму представляется, как правило, бесконечной двоичной дробью, то при создании объекта, например, BigDecimal(0.1) , мантисса, хранящаяся в объекте, окажется очень большой. Она показана на  5. Но при создании такого же объекта четвертым конструктором, BigDecimal ("0.1") , мантисса будет равна просто 1.
В Классе переопределены методы doubleValue(), floatValue(), intValue(), longValue() .
Большинство методов этого класса моделируют операции с вещественными числами. Они возвращают объект класса BigDecimal . Здесь буква х обозначает объект класса BigDecimal , буква n — целое значение типа int , буква r — способ округления, одну из восьми перечисленных выше констант:
abs() — абсолютное значение объекта this ;
add(x) — операция this + х ;
divide(х, r) — операция this / х с округлением по способу r ;
divide(х, n, r) — операция this / х с изменением порядка и округлением по способу r ;
mах(х) — наибольшее из this и х ; 
min(x) — наименьшее из this и х ; 
movePointLeft(n) — сдвиг влево на n разрядов;
movePointRight(n) — сдвиг вправо на n разрядов;
multiply(х) — операция this * х ; 
negate() — возврзщает объект с обратным знаком; 
scale() — возвращает порядок числз; 
setscaie(n) — устзнавливает новый порядок n ;
setscaie(n, r) — устанавливает новый порядок п и округляет число при необходимости по способу r ;
signumo — знак числа, хранящегося в объекте;
subtract(х) — операция this - х ;
toBiginteger() — округление числа, хранящегося в объекте;
unscaiedvalue() —возвращает мантиссу числа.
Листинг 4.4 показывает примеры использования этих методов, а  5 — вывод результатов.
Листинг 4.4. Методы класса BigDecimal В программе BigDecimalTest
import java.math.*;
class BigDecimalTest{
  public static void main,( String [] args) {
    BigDecimal x = new BigDecimal("-12345.67890123456789");
    BigDecimal у = new BigDecimal("345.7896e-4");
    BigDecimal z = new BigDecimal(new Biglnteger("123456789"),8);
    System.out.println("|x| = " + x.abs());
    System.out.println("x + у = " + x.add(y));
    System.out.println("x / у = " + x.divide(y, BigDecimal.ROUND__DOWN));
    System.out.println("х / у = " +
      x.divide(y, 6, BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN)); 
    System.out.println("max(x, y) = " + x.max(y)); 
    System.out.println("min(x, y) = " + x.min(y)); 
    System.out.println("x « 3 = " * x.movePointLeft(3)); 
    System.out.println("x » 3 = " + x.mpvePQintRight(3));
    System.out.println("x * у = " + x.multiply(y));
    System.out.println("-x = " + x.negate());
    System.out.println("scale of x = " + x.scale());
    System.out.println("increase scale of x to 20 = " + x.setScale(20));
    System.out.println("decrease scale of x to 10 = " + 
            x.setScale (10, BigDecimal.ROUND_HALF__UP)) ; 
    System.out.println("sign(x) = " + x.signum()); 
    System.out.println("x - у = " + x.subtract(y)}; 
    System.out.println("round x = " + x.toBiglnteger());
    System.out.println("mantissa of x = " + x.unscaledValue());
    System.out.println("mantissa of 0.1 =\n= " +
      new BigDecimal(0.1).unscaledValue()); } }
Приведем еще один пример. Напишем простенький калькулятор, выполняющий четыре арифметических действий с числами любой величины. Он работает из командной строки. Программа представлена в листинге 4.5, а примеры использования калькулятора — на  6.
Листинг 4.5. Простейший калькулятор
import Java.math.*; 
class Calc{
  public static void main(String[] args){ 
    if (args.length < 3){
     System.err.println("Usage: Java Calc operand operator operand"); 
     return; 
   }
   BigDecimal a = new BigDecimal(args[0]); 
   BigDecimal b = new BigDecimal(args[2]); 
   switch (args[l].charAt(0)){
     case '+': System.out.println(a.add(b)); break; 
     case '-': System.out.println(a.subtract(b)); break; 
     case '*': System.out.println(a.multiply(b)); break; 
     case '/': System.out.println(a.divide(b,
                         BigDecimal.ROUND_HALF_EVEN)); break; 
     default : System.out.println("Invalid operator"); 
   } 

}
Почему символ умножения — звездочка — заключен на  6 в кавычки? "Юниксоидам" это понятно, а для других дадим краткое пояснение.
Это особенность операционной системы, а не языка Java. Введенную с клавиатуры строку вначале просматривает командная оболочка (shell) операционной системы, а звездочка для нее — указание подставить на это место все имена файлов из текущего каталога. Оболочка сделает это, и интерпретатор Java получит от нее длинную строку, в которой вместо звездочки стоят имена файлов через пробел.
Звездочка в кавычках понимается командной оболочкой как обычный символ. Командная оболочка снимает кавычки и передает интерпретатору Java то, что надо.
 
Класс Class
Класс Object , стоящий во главе иерархии классов Java, представляет все объекты, действующие в системе, является их общей оболочкой. Всякий объект можно считать экземпляром класса Object .
Класс с именем class представляет характеристики класса, экземпляром которого является объект. Он хранит информацию о том, не является ли объект на самом деле интерфейсом, массивом или примитивным типом, каков суперкласс объекта, каково имя класса, какие в нем конструкторы, поля, методы и вложенные классы.
В классе class нет конструкторов, экземпляр этого класса создается исполняющей системой Java во время загрузки класса и предоставляется методом getciass() класса object , например:
String s = "Это строка"; 
Class с = s.getClass();
Статический метод forName(string class) возвращает объект класса class для класса, указанного в аргументе, например:
Class cl = Class.forName("Java,lang.String");
Но этот способ создания объекта класса class считается устаревшим (deprecated). В новых версиях JDK для этой цели используется специальная конструкция — к имени класса через точку добавляется слово class :
Class c2 = Java.lang.String.class;
Логические методы isArray(), isIntetface(), isPrimitive() позволяют уточнить, не является ли объект массивом, интерфейсом или примитивным типом.
Если объект ссылочного типа, то можно извлечь сведения о вложенных классах, конструкторах, методах и полях методами getoeciaredciasses() , getdeclaredConstructors(), getDeclaredMethods(), getDeclaredFields() , в виде массива классов, соответствейно, Class, Constructor, Method, Field . Последние три класса расположены в пакете java.lang.reflect и содержат сведения о конструкторах, полях и методах аналогично тому, как класс class хранит сведения о классах.
Методы getClasses(), getConstructors(), getlnterfaces(), getMethods(), getFieids() возвращают такие же массивы, но не всех, а только открытых членов класса.
Метод getsuperciass() возвращает суперкласс объекта ссылочного типа, getPackage() — пакет, getModifiers() — модификаторы класса В битовой форме. Модификаторы можно затем расшифровать методами класса Modifier из пакета Java.lang.reflect .
Листинг 4.6 показывает применение этих методов, а  7 — вывод результатов
Листийс 4.6 tМетоды класса Class в программе ClassTest
import java.lang.reflect.*;
class ClassTest{
  public static void main(String[] args)(
    Class с = null, c1 = null, c2 = null;
    Field[] fld = null;
    String s = "Some string";
    с = s.getClass();
    try{
      cl = Class.forName("Java.lang.String"); // Старый стиль 
      c2 =  Java.lang.String.class;           // Новый стиль 
      if (!c1.isPrimitive())
      fid = cl.getDeclaredFields();           // Все поля класса String
    }catch(Exception e){}
    System.out.println("Class      c: " + c); 
    System.out.println("Class     cl: " + cl); 
    System,out.println("Class     c2: " + c2); 
    System.out.printlnt"Superclass c: " + c.getSuperclass());
    System.out.println("Package    c: " + c.getPackageO); 
    System.out.printlnf"Modifiers  c: " + c.getModifiers()); 
    for(int i = 0; i < fid.length; i++)
      System.out.println(fld[i]);
  }
}
Методы, возвращающие свойства классов, вызывают исключительные ситуации, требующие обработки. Поэтому в программу введен блок try{} catch() {} .

 

 
На главную | Содержание | < Назад....Вперёд >
С вопросами и предложениями можно обращаться по nicivas@bk.ru. 2013 г. Яндекс.Метрика