Важнейшие объектные типы

7.7. Типы-перечисления (enum)

Иногда требуется использовать элементы, которые не являются ни числами, ни строками, но ведут себя как имена элементов и одновременно обладают порядковыми номерами. Например, названия месяцев или дней недели. В этих случаях используют перечисления. Для задания типа какого-либо перечисления следует написать зарезервированное слово enum (сокращение от enumeration – "перечисление"), после которого имя задаваемого типа, а затем в фигурных скобках через запятую элементы перечисления. В качестве элементов можно использовать любые простые идентификаторы (не содержащие квалификаторов вида имя1.имя2 ).

Тип-перечисление обязан быть глобальным – он может задаваться либо на уровне пакета, либо в каком-либо классе. Но его нельзя задавать внутри какого-либо метода. Элементы перечисления могут иметь любые имена, в том числе совпадающие в разных перечислениях или совпадающие с именами классов или их членов – каждое перечисление имеет свое собственное пространство имен. Доступ к элементу перечисления осуществляется с квалификацией именем типа-перечисления:

• ИмяТипа.имяЭлемента

У каждого элемента перечисления имеется порядковый номер, соответствующий его положению в наборе - нумерация начинается с нуля. Поэтому первый элемент имеет номер 0, второй элемент – номер 1, и так далее. Имеется функция ordinal(), возвращающая порядковый номер элемета в перечислении. Также имеется функция compareTo, позволяющая сравнивать два элемента перечисления - она возвращает разницу в их порядковых номерах.

Строковое представление значения можно получить с помощью функции name(). Преобразование из строки в значение типа "перечисление" осуществляется с помощью функции класса valueOf, в которую передается строковое представление значения.

Если требуется рассматривать элементы перечисления как массив, можно воспользоваться функцией values() – она возвращает массив элементов, к которым можно обращаться по индексу. Формат вызова функции такой: ИмяТипа.values()

Для примера зададим типы-перечисления Monthes ("месяцы") и Spring ("весна"), соответствующие различным наборам месяцев:

enum Monthes {jan,feb,mar,apr,may,jun,jul,aug,sept,oct,nov,dec};
enum Spring { march, apr, may };

Названия месяцев мы намеренно пишем со строчной буквы для того, чтобы было понятно, что это идентификаторы переменных, а не типы. А имя марта написано по-разному в типах Monthes и Spring для того, чтобы показать независимость их пространств имен. Объявление переменных типа "перечисление" делается так же, как для всех остальных типов, при этом переменные могут быть как неинициализированы, так и инициализированы при задании:

• public Monthes m1 ,m2=Monthes.mar, m3; - при задании в классе общедоступных полей m1, m2 и m3,
• Spring spr1=Spring.apr, spr2; - при задании в методе локальной переменной или задании в классе поля spr1 с пакетным уровнем доступа.

После чего возможны следующие операторы:

spr2=spr1;
spr1=Spring.may;
System.out.println("Результат сравнения="+spr2.compareTo(Spring.march));

После выполнения этих операторов в консольное окно будет выведен текст

Результат сравнения=1 ,

поскольку в переменной spr2 окажется значение Spring.apr, порядковый номер которого на 1 больше, чем у значения Spring.march, с которым идет сравнение.

Пусть в переменной spr2 хранится значение Spring.may. Порядковый номер значения, хранящегося в переменной, можно получить с помощью вызова spr2.ordinal(). Он возвратит число 2, так как may – третий элемент перечисления (сдвиг на 1 получается из-за того, что нумерация начинается с нуля).

Строковое представление значения, хранящегося в переменной spr2, можно получить с помощью вызова spr2.name(). Он возвратит строку "may" - имя типа в возвращаемое значение не входит.

Если переменная типа "перечисление" не инициализирована, в ней хранится значение null. Поэтому вызов

System.out.println("spr2="+spr2);

осуществленный до присваивания переменной spr2 значения возвратит строку

spr2=null

А вот попытки вызовов spr2.ordinal() или spr2.name() приведут к возникновению ошибки (исключительной ситуации) с диагностикой

Exception in thread "AWT-EventQueue-0" java.lang.NullPointerException

Получение значения типа Spring по номеру, хранящемуся в переменной i, осуществляется так:

spr1=Spring.values()[i];

Преобразование из строки в значение типа Spring будет выглядеть так:

spr1=Spring.valueOf("march");

Краткие итоги

• В Java массивы являются объектами, но особого рода – их объявление отличается от объявления других видов объектов. Переменная типа массив является ссылочной. Массивы Java являются динамическими - в любой момент им можно задать новую длину.
• Двумерный массив представляет собой массив ячеек, каждая из которых имеет тип "одномерный массив". Трехмерный – массив двумерных массивов. Соответствующим образом они и задаются.
• Для копирования массивов лучше использовать метод System.arraycopy. Быстрое заполнение массива одинаковыми значениями может осуществляться методом Arrays.fill - класс Arrays расположен в пакете java.util Поэлементное сравнение массивов следует выполнять с помощью метода Arrays.equals (сравнение на равенство содержимого массивов) либо Arrays.deepEquals (глубокое сравнение, то есть на равенство содержимого, а не ссылок – на произвольном уровне вложенности). Сортировка (упорядочение по значениям) массива производится методом Arrays.sort.
• Коллекции (Collections) – "умные" массивы с динамически изменяемой длиной, поддерживающие ряд важных дополнительных операций по сравнению с массивами. Доступ к элементам коллекции в общем случае не может осуществляться по индексу, так как не все коллекции поддерживают индексацию элементов. Эту функцию осуществляют с помощью специального объекта – итератора (iterator). У каждой коллекции имеется свой итератор который умеет с ней работать.
• Класс String инкапсулирует действия со строками. Объект типа String – строка, состоящая из произвольного числа символов, от 0 до . Литерные константы типа String представляют собой последовательности символов, заключенные в двойные кавычки. В классе Object имеется метод toString(), обеспечивающий строковое представление любого объекта.
• Строки типа String являются неизменяемыми объектами – при каждом изменении содержимого строки создается новый объект-строка. Для того чтобы сделать работу с многочисленными присваиваниями более эффективной, используются классы StringBuffer и StringBuilder.
• Вывод графики осуществляется с помощью методов объекта типа java.awt.Graphics. Для того, чтобы результаты вывода не пропадали, в классе приложения требуется переопределить метод paint, вызываемый при отрисовке. А также обработчик события ComponentResized.
• Исключительные ситуации в Java являются объектами. Их типы являются классами-потомками объектного типа Throwable. От Throwable наследуются классы Error ("Ошибка") и Exception ("Исключение"). Экземплярами класса Error являются непроверяемые исключительные ситуации, которые невозможно перехватить в блоках catch. Экземплярами класса Exception и его потомков являются проверяемые исключительные ситуации. Кроме одного потомка – класса RuntimeException (и его потомков).
• Непроверяемые исключения генерируются и обрабатываются системой автоматически – как правило, приводя к завершению приложения. При этом их типы нигде не указываются, и слово throws в заголовке метода указывать не надо. Если же в теле реализуемого метода используется вызов метода, который может возбуждать исключительную ситуацию, и это исключение не перехватывается, в заголовке реализуемого метода требуется указывать соответствующий тип возбуждаемого исключения.
• Объекты типа File обеспечивают работу с именами файлов и папок (проверка существования файла или папки с заданным именем, нахождение абсолютного пути по относительному и наоборот, проверка и установка атрибутов файлов и папок).
• При работе с файлами в подавляющем большинстве приложений требуется вызов файлового диалога JFileChooser (пакет javax.swing).
• Потоки ввода-вывода обеспечивают работу не только с файлами, но и с памятью, а также различными устройствами ввода-вывода. Соответствующие классы расположены в пакете java.io. Абстрактный класс InputStream ("входной поток") инкапсулирует модель входных потоков, позволяющих считывать из них данные. Абстрактный класс OutputStream ("выходной поток") - модель выходных потоков, позволяющих записывать в них данные.
• Для чтения строк (в виде массива символов) используются потомки абстрактного класса Reader ("читатель"). В частности, для чтения из файла – класс FileReader. Аналогично, для записи строк используются классы- потомки абстрактного класса Writer ("писатель"). В частности, для записи массива символов в файл – класс FileWriter.
• Имеется еще один важный класс для работы с файлами - RandomAccessFile ("файл с произвольным доступом"), предназначенный для чтения и записи данных в произвольном месте файла. Такой файл с точки зрения класса RandomAccessFile представляет массив байт, сохраненных на внешнем носителе. Класс RandomAccessFile не является абстрактным, поэтому можно создавать его экземпляры.

Задания

• Написать пример с графическим пользовательским интерфейсом для записи численных данных в файл и считывания их из файла с помощью классов FileInputStream/FileOutputStream (потомков InputStream/OutputStream ). Использовать диалоги выбора файлов.
• Написать пример с графическим пользовательским интерфейсом для записи численных данных в файл и считывания их из файла с помощью класса RandomAccessFile. Использовать диалоги выбора файлов.
• Написать пример с графическим пользовательским интерфейсом для записи строковых данных в файл из компонента JTextArea и считывания их из файла с помощью класса RandomAccessFile. Использовать диалоги выбора файлов. Проверить работу с русским языком при записи и чтении текста в различных кодировках (ANSI, UNICODE,UTF-8).
• Написать пример сложения, вычитания, умножения матриц задаваемых пользователем размеров. Для визуального представления матриц использовать компоненты JTable. Действия проводить с помощью массивов чисел типа double.
• Усложнить пример, добавив возможность сохранения каждой из трех матриц в текстовый файл, и загрузки первых двух матриц из текстового файла.