Java: руководство для начинающих (ЛП) - Шилдт Герберт

Иногда требуется определить такой член класса, который будет использоваться независимо от всех остальных объектов этого класса. Как правило, доступ к члену класса организуется посредством объекта этого класса, но в то же время можно создать член класса для самостоятельного применения без ссылки на конкретный экземпляр объекта. Для того чтобы создать такой член класса, достаточно указать в самом начале его объявления ключевое слово static. Если член класса объявляется как static, он становится доступным до создания любых объектов своего класса и без ссылки на какой-нибудь объект. С помощью ключевого слова static можно объявлять как переменные, так и методы. Наиболее характерным примером члена типа static служит метод main (), который объявляется таковым потому, что он должен вызываться виртуальной машиной Java в самом начале выполняемой программы.

Для того чтобы воспользоваться членом типа static за пределами класса, достаточно указать имя этого класса с оператором-точкой. Но создавать объект для этого не нужно. В действительности член типа static оказывается доступным не по ссылке на объект, а по имени своего класса. Так, если требуется присвоить значение 10 переменной count типа static, являющейся членом класса Timer, то для этой цели можно воспользоваться следующей строкой кода:Timer.count = 10;

Эта форма записи подобна той, что используется для доступа к обычным переменным экземпляра посредством объекта, но в ней указывается имя класса, а не объекта. Аналогичным образом можно вызвать метод типа static, используя имя класса и оператор-точку.

Переменные, объявляемые как static, по существу являются глобальными. Когда же объекты объявляются в своем классе, копия переменной типа static не создается. Вместо этого все экземпляры класса совместно пользуются одной и той же переменной типа static. Ниже приведен пример программы, демонстрирующий отличия переменной, объявленной как static, от обычной переменной экземпляра.// Применение статической переменной,class StaticDemo { int х; // обычная переменная экземпляра static int у; // статическая переменная — это одна копия, // совместно используемая всеми объектами. // возвратить сумму значений переменной экземпляра х и // статической переменной у. int sum() { return х + у; }}class SDemo { public static void main(String args[]) { StaticDemo obi = new StaticDemo(); StaticDemo ob2 = new StaticDemo(); // У каждого объекта имеется своя копия переменной экземпляра, obl.x = 10; ob2.х = 20; System.out.println("Of course, obl.x and ob2.x " + "are independent."); System.out.println("obi.x: " + obl.x + "nob2.x: " + ob2.x); System.out.println() ; // Все объекты совместно пользуются одной общей // копией статической переменной. System.out.println("The static variable у is shared."); StaticDemo.y = 19; System.out.println("Set StaticDemo.y to 19."); System.out.println("ob1.sum() : " + obl.sum()); System.out.println("ob2.sum(): " + ob2.sum()); System.out.println(); StaticDemo.y = 100; System.out.println("Change StaticDemo.y to 100"); System.out.println("ob1.sum() : " + ob1.sum()); System.out.println("ob2.sum(): " + ob2.sum()); System.out.println(); }}

Выполнение этой программы дает следующий результат:Of course, obl.x and ob2.x are independent,obl.x: 10ob2.x: 20The static variable у is shared.Set StaticDemo.y to 19.obi.sum(): 29ob2.sum(): 39Change StaticDemo.y to 100obi.sum(): 110ob2.sum(): 120

Нетрудно заметить, что статическая переменная у используется как объектом obi, так и объектом оЬ2. Изменения в ней оказывают влияние на весь класс, а не только на его экземпляр.

Метод типа static отличается от обычного метода тем, что его можно вызывать по имени его класса, не создавая экземпляр объекта этого класса. Пример такого вызова уже приводился ранее. Это был метод sqrt () типа static, относящийся к классу Math из стандартной библиотеки классов Java. Ниже приведен пример программы, в которой объявляется статическая переменная и создается метод типа static.// Применение статического метода,class StaticMeth { static int val = 1024; // статическая переменная // Статический метод, static int valDiv2() { return val/2; }}class SDemo2 { public static void main(String args[]) { System.out.println("val is " + StaticMeth.val); System.out.println("StaticMeth.valDiv2(): " + StaticMeth.valDiv2()); StaticMeth.val = 4; System.out.println("val is " + StaticMeth.val); System.out.println("StaticMeth.valDiv2(): " + StaticMeth.valDiv2()); }}

Выполнение этой программы дает следующий результат:val is 1024StaticMeth.valDiy2() : 512val is 4StaticMeth.valDiv2(): 2

На применение методов типа static накладывается ряд следующих ограничений.

В методе типа static допускается непосредственный вызов только других методов типа static.

Для метода типа static непосредственно доступными оказываются только другие данные типа static, определенные в его классе.

В методе типа static должна отсутствовать ссылка this.

В приведенном ниже классе код статического метода valDivDenom () создан некорректно.class StaticError { int denom =3; // обычная переменная экземпляра static int val = 1024; // статическая переменная /* Ошибка! К нестатическим переменным нельзя обращаться из статического метода. */ static int valDivDenom() { return val/denom; // не подлежит компиляции! }}Статические блоки

Иногда для подготовки к созданию объектов в классе должны быть выполнены некоторые инициализирующие действия. В частности, может возникнуть потребность установить соединение с удаленным сетевым узлом или задать значения некоторых статических переменных перед тем, как воспользоваться статическими методами класса. Для решения подобных задач в Java предусмотрены статические блоки. Статический блок выполняется при первой загрузке класса, еще до того, как класс будет использован для каких-нибудь других целей. Ниже приведен пример применения статического блока.// Применение статического блока,class StaticBlock { static double root0f2; static double root0f3; // Этот блок выполняется при загрузке класса. static { System.out.println("Inside static block."); root0f2 = Math.sqrt(2.0); rootOf3 = Math.sqrt(3.0); } StaticBlock(String msg) { System.out.println (msg) ; }}class SDemo3 { public static void main(String args[]) { StaticBlock ob = new StaticBlock("Inside Constructor"); System.out.println("Square root of 2 is " + StaticBlock.rootOf2); System.out.println("Square root of 3 is " + StaticBlock.rootOf3) ; }}

Результат выполнения данной программы выглядит следующим образом:Inside static block.Inside ConstructorSquare root of 2 is 1.4142135623730951Square root of 3 is 1.7320508075688772

Как видите, статический блок выполняется еще до того, как будет создан какой-нибудь объект.

Пример для опробования 6.3.Быстрая сортировка

В главе 5 был рассмотрен простой способ так называемой пузырьковой сортировки, а кроме него, вкратце упоминались и более совершенные способы сортировки. В этом проекте предстоит реализовать один из самых лучших способов: быструю сортировку. Алгоритм быстрой сортировки был разработан Ч. Хоаром и назван его именем. На сегодняшний день это самый лучший универсальный алгоритм сортировки. Он не был продемонстрирован в главе 5 лишь потому, что реализовать быструю сортировку лучше всего с помощью рекурсии. В данном проекте будет создана программа для сортировки символьного массива, но демонстрируемый подход может быть применен к сортировке любых объектов.

Быстрая сортировка опирается на принцип разделения. Сначала выбирается опорное значение (так называемый компаранд), и массив разделяется на две части. Все элементы, которые больше или равны разделяемому компаранду, помещаются в одну часть массива, а те элементы, которые меньше компаранда, — в другую часть. Затем процесс рекурсивно повторяется для каждой оставшейся части до тех пор, пока массив не окажется отсортированным. Допустим, имеется массив, содержащий последовательность символов f edacb, а в качестве компаранда выбран символ d. На первом проходе массив будет частично упорядочен следующим образом:Исходные данныеf e d a с bПроход 1b с a d e f