Table Of ContentББК 32.972.2-018я7
УДК 004.43(075)
В19
Васильев А. Н.
В19 Java. Объектно-ориентированное программирование: Учебное пособие. —
СПб.: Питер, 2011. — 400 с.
ISBN 978-5-49807-948-6
Учебное пособие предназначено для изучающих объектно-ориентированное программирование
в вузе, а также для всех желающих самостоятельно изучить язык программирования Java. Книга
охватывает все базовые темы, необходимые для эффективного составления программ на Java,
в том числе базовые типы данных, управляющие инструкции, особенности описания классов
и объектов в Java, создание пакетов и интерфейсов, перегрузку методов и наследование. Особое
внимание уделяется созданию приложений с графическим интерфейсом.
В первой части книги излагаются основы синтаксиса языка Java. Материала первой части кни-
ги достаточно для написания простых программ. Во второй части описываются темы, которые бу-
дут интересны тем, кто хочет освоить язык на профессиональном уровне. Каждая глава книги со-
держит теоретический материал, иллюстрируемый простыми примерами, позволяющими под-
черкнуть особенности языка программирования Java. В конце каждой главы первой части имеется
раздел с примерами решения задач.
Учебное пособие соответствует Государственному образовательному стандарту 3-го поколения
для специальностей «Информатика и вычислительная техника», «Информационные системы
и технологии», «Прикладная информатика» и «Фундаментальная информатика и информационные
технологии».
ББК 32.972.2-018я7
УДК 004.43(075)
Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было фор-
ме без письменного разрешения владельцев авторских прав.
Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как
надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не
может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за
возможные ошибки, связанные с использованием книги.
ISBN 978-5-49807-948-6 © ООО Издательство «Питер», 2011
Краткое оглавление
Вступление. О книге и не только .................................9
Часть I. Введение в Java ..........................................15
Глава 1. Основы Java ............................................................................................................16
Глава 2. Управляющие инструкции Java ......................................................................49
Глава 3. Массивы ...................................................................................................................80
Глава 4. Классы и объекты ...............................................................................................110
Глава 5. Методы и конструкторы ..................................................................................153
Глава 6. Наследование и переопределение методов ...............................................198
Часть II. Нетривиальные возможности Java .............. 229
Глава 7. Пакеты и интерфейсы .......................................................................................230
Глава 8. Работа с текстом .................................................................................................242
Глава 9. Обработка исключительных ситуаций .......................................................262
Глава 10. Многопоточное программирование .............................................................282
Глава 11. Система ввода-вывода ......................................................................................299
Глава 12. Создание программ с графическим интерфейсом .................................318
Заключение ...............................................................................................................................376
Литература ................................................................................................................................377
Приложение. Программное обеспечение................. 379
Алфавитный указатель ......................................... 396
Оглавление
Вступление. О книге и не только .................................9
Объектно-ориентированное программирование и Java .........................................10
Различия между Java и С++ .............................................................................................11
Программное обеспечение .................................................................................................12
Обратная связь .......................................................................................................................12
Программные коды ..............................................................................................................12
Благодарности ........................................................................................................................13
Часть I. Введение в Java ..........................................15
Глава 1. Основы Java ...............................................................................16
Простые программы .............................................................................................................16
Комментарии ..........................................................................................................................18
Простые типы данных и литералы ................................................................................19
Приведение типов .................................................................................................................23
Основные операторы Java .................................................................................................25
Примеры программ ..............................................................................................................32
Резюме .......................................................................................................................................48
Глава 2. Управляющие инструкции Java ...................................................49
Условная инструкция if() ...................................................................................................49
Условная инструкция switch() .........................................................................................53
Инструкция цикла for() .....................................................................................................56
Инструкция цикла while() ................................................................................................59
Инструкция do-while() .......................................................................................................60
Метки и инструкции break() и continue() ..................................................................61
Примеры программ ..............................................................................................................63
Резюме .......................................................................................................................................78
Глава 3. Массивы ....................................................................................80
Создание одномерного массива .......................................................................................80
Двухмерные и многомерные массивы ..........................................................................83
Символьные массивы ..........................................................................................................87
Присваивание и сравнение массивов ............................................................................89
Оглавление 7
Примеры программ ..............................................................................................................92
Резюме .....................................................................................................................................108
Глава 4. Классы и объекты ....................................................................110
Знакомство с ООП .............................................................................................................110
Создание классов и объектов .........................................................................................114
Статические элементы ......................................................................................................118
Доступ к членам класса ....................................................................................................121
Ключевое слово this ...........................................................................................................124
Внутренние классы.............................................................................................................126
Анонимные объекты ..........................................................................................................128
Примеры программ ............................................................................................................129
Резюме .....................................................................................................................................151
Глава 5. Методы и конструкторы ...........................................................153
Перегрузка методов ............................................................................................................153
Конструкторы .......................................................................................................................156
Объект как аргумент и результат метода ..................................................................159
Способы передачи аргументов .......................................................................................164
Примеры программ ............................................................................................................166
Резюме .....................................................................................................................................197
Глава 6. Наследование и переопределение методов ................................198
Создание подкласса ............................................................................................................198
Доступ к элементам суперкласса ..................................................................................200
Конструкторы и наследование .......................................................................................202
Ссылка на элемент суперкласса ....................................................................................204
Переопределение методов при наследовании ..........................................................208
Многоуровневое наследование ......................................................................................212
Объектные переменные суперкласса и динамическое
управление методами .....................................................................................................215
Абстрактные классы...........................................................................................................218
Примеры программ ............................................................................................................220
Резюме .....................................................................................................................................227
Часть II. Нетривиальные возможности Java .............. 229
Глава 7. Пакеты и интерфейсы ...............................................................230
Пакеты в Java .......................................................................................................................230
Интерфейсы ..........................................................................................................................232
Интерфейсные ссылки ......................................................................................................235
Расширение интерфейсов ................................................................................................239
Резюме .....................................................................................................................................240
Глава 8. Работа с текстом ......................................................................242
Объекты класса String ......................................................................................................242
Метод toString() ..................................................................................................................246
Методы для работы со строками ..................................................................................248
Сравнение строк ..................................................................................................................251
8 Оглавление
Поиск подстрок и индексов ............................................................................................253
Изменение текстовых строк............................................................................................254
Класс StringBuffer ...............................................................................................................256
Аргументы командной строки .......................................................................................259
Резюме .....................................................................................................................................260
Глава 9. Обработка исключительных ситуаций .......................................262
Исключительные ситуации .............................................................................................262
Классы исключений ...........................................................................................................264
Описание исключительной ситуации .........................................................................267
Множественный блок catch{} .........................................................................................268
Вложенные блоки try ........................................................................................................270
Искусственное генерирование исключений .............................................................273
Выбрасывание исключений методами ........................................................................275
Контролируемые и неконтролируемые исключения ............................................277
Создание собственных исключений ............................................................................278
Резюме .....................................................................................................................................280
Глава 10. Многопоточное программирование ..........................................282
Поточная модель Java .......................................................................................................282
Создание потока ..................................................................................................................285
Создание нескольких потоков .......................................................................................290
Синхронизация потоков ...................................................................................................293
Резюме .....................................................................................................................................298
Глава 11. Система ввода-вывода ............................................................299
Байтовые и символьные потоки ....................................................................................300
Консольный ввод с использованием объекта System.in ......................................301
Консольный ввод с помощью класса Scanner ..........................................................305
Использование диалогового окна .................................................................................307
Работа с файлами ................................................................................................................310
Резюме .....................................................................................................................................316
Глава 12. Создание программ с графическим интерфейсом .....................318
Создание простого окна ...................................................................................................319
Обработка событий ............................................................................................................323
Приложение с кнопкой .....................................................................................................326
Классы основных компонентов .....................................................................................332
Создание графика функции ............................................................................................339
Калькулятор ..........................................................................................................................355
Основы создания апплетов .............................................................................................363
Резюме .....................................................................................................................................375
Заключение ..........................................................................................376
Литература ...........................................................................................377
Приложение. Программное обеспечение................. 379
Алфавитный указатель ......................................... 396
Вступление. О книге и не только
Вниманию читателя предлагается книга по языку программирования Java. В ос-
нову книги положены курсы лекций, прочитанные в разное время автором для
магистров на физическом факультете Киевского национального университета
имени Тараса Шевченко и бакалавров на медико-инженерном факультете Наци-
онального технического университета «Киевский политехнический институт».
Курс адаптирован для всех желающих самостоятельно изучать язык программи-
рования Java и поэтому может использоваться в качестве самоучителя.
Материал книги разбит на две части, в каждой из которой по шесть глав, хотя
следует признать, что деление это во многом условное. В первой части излага-
ются основы синтаксиса языка Java. Этого материала вполне достаточно, чтобы
начать писать простые программы. Во второй части описываются темы, интерес-
ные тем, кто желает освоить язык на профессиональном уровне. Вообще же кни-
га охватывает все базовые темы, необходимые для эффективного составления
программ на Java, в том числе в ней описываются базовые типы данных, управ-
ляющие инструкции, особенности создания классов и объектов в Java, спосо-
бы создания пакетов и интерфейсов, перегрузка методов и наследование. Кроме
того, отдельно рассматриваются вопросы создания приложений с графическим
интерфейсом. Этой теме посвящена последняя глава книги.
Теоретический материал каждой главы иллюстрируется достаточно простыми
примерами, позволяющими подчеркнуть особенности языка программирования
Java. В конце каждой главы первой части имеется раздел с примерами решения
задач. Это более сложные по сравнению с примерами основной части главы за-
дачи и нередко для их решения приходится использовать специальные подходы
или приемы. Разделы с примерами призваны продемонстрировать практические
приемы применения программных средств Java для составления эффективных
программных кодов. Для лучшего усвоения материала в конце каждой главы
имеется краткое резюме.
10 Вступление. О книге и не только
Объектно-ориентированное программирование и Java
Язык Java является полностью объектно-ориентированным. Это означает, что любая
программа, написанная на языке Java, должна поддерживать парадигму объект но-
ориентированного программирования (сокращенно ООП). В отличие от традици-
онного процедурного программирования, объектно-ориентированные программы
подразумевают описание классов и, как правило, создание объектов. На сегод-
няшний день существует несколько наиболее популярных языков программиро-
вания, поддерживающих концепцию ООП. В первую очередь это C++, С# и Java.
Исторически первым появился язык C++, ставший существенно усовершенство-
ванной версией языка C. Усовершенствования касались главным образом под-
держки парадигмы ООП. Именно С++ стал в известном смысле родительским
для языков С# и Java. В этом несложно убедиться, если сравнить синтаксисы
языков — они очень схожи. Язык C++ в известном смысле является «переход-
ным», поскольку позволяет писать программы как с использованием классов,
так и без них. В то же время такие языки, как Java и C#, для составления даже
самой простой программы требуют использовать концепцию классов.
Язык Java является продуктом компании Sun Microsystems (теперь эта компания
поглощена корпорацией Oracle), язык C# поддерживается компанией Microsoft.
Языки программирования Java и C# можно рассматривать как попытку «усовер-
шенствовать» и «адаптировать» используемые в C++ подходы для эффективного
создания программных кодов, ориентированных на Интернет. В данном случае
задачи и проблемы, которые решали создатели языка C#, нас интересовать не
будут, а вот об особенностях языка Java хочется сказать несколько слов.
«Написано однажды — работает везде!» — эти слова можно назвать главным
принципом, положенным в основу технологии Java. Именно на создание универ-
сальной технологии программирования были направлены усилия разработчиков
компании Sun Microsystems, в результате чего и появился язык программирова-
ния Java. Периодом создания языка принято считать годы с 1991 по 1995. К тому
времени остро встала проблема составления эффективных программ для работы
в Интернете. В этом случае важное место занимают вопросы совместимости
программного обеспечения, поскольку особенностью интернет-среды является
принципиальное разнообразие используемых операционных систем и аппарат-
ного обеспечения. Другими словами, задача состояла в том, чтобы эффектив-
ность и корректность написанных на Java программ не зависела (или почти не
зависела) от типа процессора или операционной системы.
Решение задачи было найдено в рамках концепции виртуальной Java-машины.
Так, если обычно при компиляции программы (например, написанной на C++)
на выходе мы получаем исполнительный машинный код, то в результате ком-
пиляции Java-программы получают промежуточный байт-код, который выпол-
няется не операционной системой, а виртуальной Java-машиной ( Java Virtual
Machine, JVM). Разумеется, предварительно виртуальная Java-машина должна
быть установлена на компьютер пользователя. С одной стороны, это позволяет
создавать достаточно универсальные программы (в том смысле, что они могут
