Объявление конструкторов
Формат объявления конструкторов похож на упрощенное объявление методов. Также выделяют заголовок и тело конструктора. Заголовок состоит, во-первых, из модификаторов доступа (никакие другие модификаторы недопустимы). Во-вторых, указывается имя класса, которое можно расценивать двояко. Можно считать, что имя конструктора совпадает с именем класса. А можно рассматривать конструктор как безымянный, а имя класса – как тип возвращаемого значения, ведь конструктор может породить только объект класса, в котором он объявлен. Это исключительно дело вкуса, так как на формате объявления никак не сказывается:
public class Human { private int age;
protected Human(int a) { age=a; }
public Human(String name, Human mother, Human father) { age=0; } }
Как видно из примеров, далее следует перечисление входных аргументов по тем же правилам, что и для методов. Завершает заголовок конструктора throws-выражение (в примере не использовано, см. лекцию 10 "Исключения"). Оно имеет особую важность для конструкторов, поскольку сгенерировать ошибку – это для конструктора единственный способ не создавать объект. Если конструктор выполнился без ошибок, то объект гарантированно создается.
Тело конструктора пустым быть не может и поэтому всегда описывается в фигурных скобках (для простейших реализаций скобки могут быть пустыми).
В отсутствие имени (или из-за того, что у всех конструкторов одинаковое имя, совпадающее с именем класса) сигнатура конструктора определяется только набором входных параметров по тем же правилам, что и для методов. Аналогично, в одном классе допускается любое количество конструкторов, если у них различные сигнатуры.
Тело конструктора может содержать любое количество return-выражений без аргументов. Если процесс исполнения дойдет до такого выражения, то на этом месте выполнение конструктора будет завершено.
Однако логика работы конструкторов имеет и некоторые важные особенности. Поскольку при их вызове осуществляется создание и инициализация объекта, становится понятно, что такой процесс не может происходить без обращения к конструкторам всех родительских классов. Поэтому вводится обязательное правило – первой строкой в конструкторе должно быть обращение к родительскому классу, которое записывается с помощью ключевого слова super.
public class Parent { private int x, y;
public Parent() { x=y=0; }
public Parent(int newx, int newy) { x=newx; y=newy; } }
public class Child extends Parent { public Child() { super(); }
public Child(int newx, int newy) { super(newx, newy); } }
Как видно, обращение к родительскому конструктору записывается с помощью super, за которым идет перечисление аргументов. Этот набор определяет, какой из родительских конструкторов будет использован. В приведенном примере в каждом классе имеется по два конструктора и каждый конструктор в наследнике обращается к аналогичному в родителе (это довольно распространенный, но, конечно, не обязательный способ).
Проследим мысленно весь алгоритм создания объекта. Он начинается при исполнении выражения с ключевым словом new, за которым следует имя класса, от которого будет порождаться объект, и набор аргументов для его конструктора. По этому набору определяется, какой именно конструктор будет использован, и происходит его вызов. Первая строка его тела содержит вызов родительского конструктора. В свою очередь, первая строка тела конструктора родителя будет содержать вызов к его родителю, и так далее. Восхождение по дереву наследования заканчивается, очевидно, на классе Object, у которого есть единственный конструктор без параметров. Его тело пустое (записывается парой пустых фигурных скобок), однако можно считать, что именно в этот момент JVM порождает объект и далее начинается процесс его инициализации. Выполнение начинает обратный путь вниз по дереву наследования. У самого верхнего родителя, прямого наследника от Object, происходит продолжение исполнения конструктора со второй строки. Когда он будет полностью выполнен, необходимо перейти к следующему родителю, на один уровень наследования вниз, и завершить выполнение его конструктора, и так далее. Наконец, можно будет вернуться к конструктору исходного класса, который был вызван с помощью new, и также продолжить его выполнение со второй строки. По его завершении объект считается полностью созданным, исполнение выражения new будет закончено, а в качестве результата будет возвращена ссылка на порожденный объект.
Проиллюстрируем этот алгоритм следующим примером:
public class GraphicElement { private int x, y; // положение на экране
public GraphicElement(int nx, int ny) { super(); // обращение к конструктору // родителя Object System.out.println("GraphicElement"); x=nx; y=ny; } }
public class Square extends GraphicElement { private int side;
public Square(int x, int y, int nside) { super(x, y); System.out.println("Square"); side=nside; } }
public class SmallColorSquare extends Square { private Color color;
public SmallColorSquare(int x, int y, Color c) { super(x, y, 5); System.out.println("SmallColorSquare"); color=c; } }
После выполнения выражения создания объекта на экране появится следующее:
GraphicElement Square SmallColorSquare
Выражение super может стоять только на первой строке конструктора. Часто можно увидеть конструкторы вообще без такого выражения. В этом случае компилятор первой строкой по умолчанию добавляет вызов родительского конструктора без параметров (super()). Если у родительского класса такого конструктора нет, выражение super обязательно должно быть записано явно (и именно на первой строке), поскольку необходима передача входных параметров.
Напомним, что, во-первых, конструкторы не имеют имени и их нельзя вызвать явно, только через выражение создания объекта. Кроме того, конструкторы не передаются по наследству. То есть, если в родительском классе объявлено пять разных полезных конструкторов и требуется, чтобы класс-наследник имел аналогичный набор, необходимо все их описать заново.
Класс обязательно должен иметь конструктор, иначе невозможно порождать объекты ни от него, ни от его наследников. Поэтому если в классе не объявлен ни один конструктор, компилятор добавляет один по умолчанию. Это public-конструктор без параметров и с телом, описанным парой пустых фигурных скобок. Из этого следует, что такое возможно только для классов, у родителей которых объявлен конструктор без параметров, иначе возникнет ошибка компиляции. Обратите внимание, что если затем в такой класс добавляется конструктор (не важно, с параметрами или без), то конструктор по умолчанию больше не вставляется:
/* * Этот класс имеет один конструктор. */ public class One { // Будет создан конструктор по умолчанию // Родительский класс Object имеет // конструктор без параметров. }
/* * Этот класс имеет один конструктор. */ public class Two { // Единственный конструктор класса Two. // Выражение new Two() ошибочно! public Two(int x) { } }
/* * Этот класс имеет два конструктора. */ public class Three extends Two { public Three() { super(1); // выражение super требуется }
public Three(int x) { super(x); // выражение super требуется } }
Если класс имеет более одного конструктора, допускается в первой строке некоторых из них указывать не super, а this – выражение, вызывающее другой конструктор этого же класса.
Рассмотрим следующий пример:
public class Vector { private int vx, vy; protected double length;
public Vector(int x, int y) { super(); vx=x; vy=y; length=Math.sqrt(vx*vx+vy*vy); }
public Vector(int x1, int y1, int x2, int y2) { super(); vx=x2-x1; vy=y2-y1; length=Math.sqrt(vx*vx+vy*vy); } }
Видно, что оба конструктора совершают практически идентичные действия, поэтому можно применить более компактный вид записи:
public class Vector { private int vx, vy; protected double length;
public Vector(int x, int y) { super(); vx=x; vy=y; length=Math.sqrt(vx*vx+vy*vy); }
public Vector(int x1, int y1, int x2, int y2) { this(x2-x1, y2-y1); } }
Большим достоинством такого метода записи является то, что удалось избежать дублирования идентичного кода. Например, если процесс инициализации объектов этого класса удлинится на один шаг (скажем, добавится проверка длины на ноль), то такое изменение надо будет внести только в первый конструктор. Такой подход помогает избежать случайных ошибок, так как исчезает необходимость тиражировать изменения в нескольких местах.
Разумеется, такое обращение к конструкторам своего класса не должно приводить к зацикливаниям, иначе будет выдана ошибка компиляции. Цепочка this должна в итоге приводить к super, который должен присутствовать (явно или неявно) хотя бы в одном из конструкторов. После того, как отработают конструкторы всех родительских классов, будет продолжено выполнение каждого конструктора, вовлеченного в процесс создания объекта.
public class Test { public Test() { System.out.println("Test()"); }
public Test(int x) { this(); System.out.println("Test(int x)"); } }
После выполнения выражения new Test(0) на консоли появится:
Test() Test(int x)
В заключение рассмотрим применение модификаторов доступа для конструкторов. Может вызвать удивление возможность объявлять конструкторы как private. Ведь они нужны для генерации объектов, а к таким конструкторам ни у кого не будет доступа. Однако в ряде случаев модификатор private может быть полезен. Например:
private-конструктор может содержать инициализирующие действия, а остальные конструкторы будут использовать его с помощью this, причем прямое обращение к этому конструктору по каким-то причинам нежелательно;- запрет на создание объектов этого класса, например, невозможно создать экземпляр класса Math;
- реализация специального шаблона проектирования из ООП Singleton, для работы которого требуется контролировать создание объектов, что невозможно в случае наличия не-private конструкторов.
