Схема программы на java

Сегодня вы узнаете немного о том, как устроена типичная программа на Java. И главная новость: каждая программа на Java состоит из классов и объектов.

Что такое классы, вы уже знаете, а что такое объекты?

Начну с аналогии. Представьте, что вы хотите сделать небольшой корабль. Сначала нужно сделать чертёж, затем отдать его на завод, где по этому чертежу соберут корабль. Или десяток. Да вообще, сколько угодно кораблей.

По одному чертежу строятся десятки идентичных кораблей, вот что важно.

В программировании на Java все точно так же.

Чертежи

Программист — он как проектировщик. Только проектировщик рисует чертежи, а Java-программист пишет классы. Затем на основе чертежей создаются детали, а на основе классов — объекты.

Сначала мы пишем классы (делаем чертежи), а потом, во время исполнения программы, на основе этих классов Java-машина создает объекты. Точно так же, как корабли создаются на основе чертежей.

Самый подробный урок про Блок-схемы, Понимание, Чтение и Создание блок-схем

Чертёж один, но кораблей может быть много. Корабли разные, у них разные имена, они возят разные грузы. Но они очень похожие: они все — корабли с идентичной конструкцией, и могут выполнять аналогичные задачи.

Или вот еще аналогия.

Муравейник

Муравейник — это хороший пример взаимодействия объектов. В простейшем муравейнике есть три класса муравьёв: королева, воины и рабочие муравьи.

Количество муравьёв каждого класса — разное. Королева — одна на весь муравейник, воинов — десятки, а рабочих муравьёв — сотни. Три класса и сотни объектов. Муравьи взаимодействуют друг с другом, с такими же муравьями и муравьями других классов по жёстко заданным правилам.

Это просто идеальный пример. В типичной программе все точно так же. Есть главный объект, который создаёт объекты всех остальных классов. Объекты начинают взаимодействовать друг с другом и «внешним миром» программы. Внутри этих объектов жёстко запрограммировано их поведение.

Два этих пояснения — это две стороны одной медали. Истина посередине. Первый пример (про чертеж и корабли) показывает связь между классом и объектами этого класса. Аналогия очень сильная. Второй пример (про муравейник) показывает связь между объектами, которые существуют во время работы программы, и написанными классами.

Сначала вы должны написать классы для всех существующих в программе объектов, а потом ещё и описать их взаимодействие. Да, это так, но это легче, чем кажется.

В Java все сущности во время работы программы являются объектами, а написание программы сводится к описанию различных способов взаимодействия объектов. Объекты просто вызывают методы друг друга и передают в них нужные данные.

Документация

А как узнать, какие данные передавать в методы? Тут все уже придумано до вас.

Обычно у каждого класса есть описание, в котором говорится, для чего он создан. Также обычно и у каждого публичного метода есть описание: что он делает, и какие данные нужно в него передавать.

Блок-схемы для начинающих (Блок схемы алгоритмов)

Чтобы использовать класс, нужно в общих чертах знать, что он делает. А также нужно точно знать, что делает каждый его метод. И совсем не обязательно знать, как он это делает. Такая себе волшебная палочка.

Давайте посмотрим на код — копирование файла:

package com.javarush.lesson2; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; public class FileCopy < public static void main(String[] args) throws IOException < FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(«c:\data.txt»); FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(«c:\result.txt»); while (fileInputStream.available() >0) < int data = fileInputStream.read(); fileOutputStream.write(data); >fileInputStream.close(); fileOutputStream.close(); > >

Если прочитать это код построчно, можно догадаться, что он делает в общих чертах. Хотя тут нужен опыт и практика. Так что спустя некоторое время этот код вам покажется знакомым и понятным.

2. Проектирование программы

Проектирование программы — это целое искусство. Это и просто, и сложно одновременно. Просто, потому что никаких жестких законов нет: все, что не запрещено — разрешено. Ну а сложно тоже по этой причине: очень много способов что-то сделать и непросто найти самый лучший.

Проектировать программу — это как писать книгу. С одной стороны, вы просто пишете буквы, слова, предложения. А с другой – важен сюжет, характеры героев, внутренние противоречия, конфликты, стиль повествования, интрига и т.п.

Главное — понимать, для кого вы пишете код. А код вы пишете для других программистов.

Разработка любого продукта — это внесение изменений: добавили здесь, удалили там, переделали тут. И так маленькими итерациями рождаются большие, огромные и гигантские проекты.

Главное требование к коду — он должен быть понятен другим программистам. Неправильный, но понятный код можно исправить. Правильный и непонятный код улучшать не получится. Его останется только выбросить.

Так как же писать хороший и понятный код?

Для этого нужно делать три вещи:

• Писать хороший и понятный код внутри методов — самое простое.
• Решить, какие сущности должны быть в программе
• Правильно разбивать программу на логические части

Что же стоит за этими понятиями?

Писать хороший код внутри методов

Если у вас хотя бы начальный уровень английского, возможно, вы обратили внимание, как легко иногда читается код: как предложения на английском языке:

• class Cat extends Pet – класс Кот расширяет класс ДомашнееЖивотное
• while(stream.ready()) – пока поток готов .
• if (a

Так сделано специально. Java — один из нескольких языков, в которых легко писать самодокументированный код: код, который понятен без комментариев. В хорошем коде в Java многие методы читаются просто как предложения на английском языке.

Ваша задача при написании кода — тоже делать его максимально простым и лаконичным. Просто думайте, а насколько ваш код будет легко читать, и вы начнете двигаться в правильном направлении.

В Java принято писать легко читаемый код. Желательно, чтобы каждый метод целиком помещался на экран (длина метода — 20-30 строк). Это норма для всего Java-комьюнити. Если код можно улучшить, его нужно улучшить.

Лучший способ научиться писать хороший код — постоянная практика. Пишите много кода, изучайте чужой код, просите более опытных коллег сделать ревью вашего кода.

И помните, что в тот момент, когда вы себе скажете «и так сойдет», ваше развитие остановится.

Решать, какие сущности должны быть в программе

Вам нужно писать код, понятный для других программистов. Если 9 из 10 программистов при проектировании программы сделают в ней классы A, B и С, то и вам тоже нужно сделать в вашей программе классы A, B, и C. Вы должны писать код, понятный для других.

Отличный, работающий, быстрый, нестандартный код — это плохой код.

Вам нужно изучать чужие проекты: это самый лучший, самый быстрый и самый легкий способ перенять всю мудрость, которая десятилетиями копилась в ИТ-индустрии.

И, кстати, у вас уже есть под рукой отличный, популярный, хорошо документированный проект — Java SDK. Начните с него.

Разбирайте классы и структуры классов. Думайте, почему одни методы сделаны статическими, а другие — нет. Почему у методов именно такие параметры, а не другие. Почему именно такие методы, почему классы называются именно так и находятся именно в таких пакетах.

Когда вы начнете понимать ответы на все эти вопросы, вы сможете писать код, понятный другим.

Однако хочу предостеречь вас от разбора кода в методах Java SDK. Код многих методов был переписан с целью максимизации скорости работы — его читабельность под большим вопросом.

Правильно разбивать программу на логические части

Любую программу обычно разбивают на части или модули. Каждая часть отвечает за свой аспект программы.

Вот у компьютера есть системный блок, монитор, клавиатуры, и это все отдельные, малозависимые части. Более того, их взаимодействие стандартизировано: USB, HDMI и т.п. Зато если вы прольете кофе на клавиатуру, вы можете просто помыть ее под краном, просушить и пользоваться дальше.

А вот ноутбук — это пример монолитной архитектуры: логические части вроде и есть, но интегрированы гораздо сильнее. У MacBookPro, чтобы почистить клавиатуру, нужно разобрать половину ноутбука. А пролитый на ноутбук кофе — повод заказать новый. Только не кофе.

3. Создание своих классов

Но т.к. вы только учитесь программировать, вам нужно начинать с малого — учиться создавать собственные классы.

Вы их, конечно же, уже создавали, но вам нужно учиться понимать, какие классы должны быть в программе, как они должны называться, какие у них должны быть методы. И как они должны друг с другом взаимодействовать.

Список сущностей

Если вы не знаете, с чего начать, начните с начала.

В самом начале проектирования программы вы можете просто выписать на листик список сущностей (объектов), которые должны быть в программе. А потом запрограммировать их по такому принципу: каждая сущность — отдельный класс.

Пример

Допустим, вы хотите написать игру в шахматы. Вам понадобятся такие сущности: шахматная доска и 6 типов фигур. Фигуры ходят по-разному, имеют разную ценность — логично, что это отдельные классы. И вообще, в самом начале, чем больше классов — тем лучше.

Встретить программиста-новичка, который вместо двух классов написал бы десять — большая редкость. Вот вместо десяти написать два, а то и один — это новички любят. Так что больше классов, господа программисты. И ваш код станет понятнее всем, кроме, возможно вас

Шахматы

Допустим, мы решили писать классы для шахмат: как бы эти классы выглядели?

Шахматная доска — это просто массив 8 на 8? Лучше сделайте для нее отдельный класс, который внутри хранит ссылку на массив. Тогда в класс «шахматная доска» вы сможете добавить много полезных методов, которые, например, проверяют, что клетка пустая или занята

В общем, в начале всегда можно руководствоваться принципом: Программа имеет разные Сущности, а у Сущности есть тип. Вот этот тип — это и есть класс.

4. Статические переменные и методы

Также не забывайте пользоваться статическими переменными и методами. Если у вас одна шахматная фигура взаимодействует с другой на шахматной доске, значит, в коде у вас должен быть метод, в который передаются ссылки на первую фигуру, на вторую и на шахматную доску.

Чтобы постоянно не передавать ссылки на объекты, которые «существуют всегда», их обычно делают статическими переменными, и к ним можно обратиться из любого места программы.

public class ChessBoard < public static ChessBoard board = new ChessBoard(); public ChessItem[][] cells = new ChessItem[8][8]; . > public class Game < public static void main(String[] args) < var board = ChessBoard.board; board.cells[0][3] = new King(Color.WHITE); board.cells[0][4] = new Queen(Color.WHITE); . > >

Ссылка на единственный объект типа ChessBoard .
Двумерный массив 8×8, не статическая переменная.

Ну или вместо статической переменной можно сделать метод, который возвращает единственный объект. Например, так:

public class ChessBoard < private static ChessBoard board = new ChessBoard(); public static ChessBoard getBoard() < return board; > public ChessItem[][] cells = new ChessItem[8][8]; . > public class Game < public static void main(String[] args) < var board = ChessBoard.getBoard(); board.cells[0][3] = new King(Color.WHITE); board.cells[0][4] = new Queen(Color.WHITE); . > >

Источник: javarush.com

Структура программы Java

В предыдущем уроке мы немного исправили наш код. Вот как теперь должно выглядеть ваше окно с кодом: Вы можете заметить, что первая строка у нас — это имя пакета. Обратите внимание, что строка заканчивается точкой с запятой. Если вы пропустите точку с запятой, программа не будет компилироваться:

package myproject;
Имя класса будет следующим:
public class MyProject >

Класс является сегментом кода и относится к структуре программы Java. Важно указать программе, где сегменты кода начинаются, а где заканчиваются.

Это можно сделать с помощью фигурных скобок. Начало сегмента кода выполняется с помощью левой фигурной скобки < и заканчивается правой фигурной скобкой >Все, что находится внутри левой и правой фигурных скобок, принадлежит этому сегменту кода. Внутри левых и правых фигурных скобок в классе находится еще один сегмент кода. Вот этот:

public static void main(String[] args) >

Слово «main» является важной частью. Всякий раз, когда Java-программа запускается, она ищет в своей структуре метод с именем main. (Метод — это просто кусок кода. Вы узнаете об этом позже.) Затем она выполняет код в фигурных скобках в main.

Если у вас нет основного метода в программе Java, вы получите сообщения об ошибке. Но, как следует из названия, это основная точка входа в ваши будущие программы. Синие части перед словом «main» пока можно игнорировать.

Остальные части кода общей структуры Java программы:

• public означает, что метод можно увидеть за пределами этого класса;
• static означает, что вам не нужно создавать новый объект;
• void означает, что метод не возвращает никакого значения;
• части между круглыми скобками main — это то, что называется аргументами командной строки.

Не беспокойтесь, если вы чего-то не понимаете.

Важно помнить основную структуру программы Java: то, что у нас есть класс MyProject. Этот класс содержит метод с именем main. У обоих есть свои наборы фигурных скобок. Но основной кусок кода принадлежит классу MyProject.

Вы можете запустить этот код и превратить его в программу. Он ничего не делает, но все равно будет компилироваться. Итак, давайте добавим одну строку кода, чтоб увидеть, как он работает. Мы сделаем это в следующем уроке.

Дата обновления: 11.07.2019

Источник: marina-marchenko.com

Написание простой программы

Рассмотрим сначала простую задачу вычисления площади круга. Как написать программу для решения этой проблемы?

Алгоритм

Написание программы включает в себя разработку алгоритмов и перевод алгоритмов в инструкции программирования или код. Алгоритм описывает, как проблема решается путем перечисления действий, которые необходимо предпринять, и порядка их выполнения. Алгоритмы могут помочь программисту распланировать программу, прежде чем писать ее на языке программирования.

Псевдокод

Алгоритмы могут быть описаны в естественных языках или в псевдокоде (естественный язык, смешанный с некоторым программным кодом). Алгоритм вычисления площади круга можно описать следующим образом:

1. Прочитать радиус круга.

2. Вычислить площадь используя следующую формулу:

площадь = радиус * радиус * π

3. Показать результаты.

Совет: всегда полезно описать свою программу (или ее основную проблему) в виде алгоритма перед началом кодирования.

Когда вы кодите, то есть, когда вы пишете программу, вы переводите алгоритм в программу. Вы уже знаете, что каждая Java программа начинается с определения класса, в котором за ключевым словом class следует имя класса. Предположим, что вы выбрали ComputeArea как имя класса. Схема программы будет выглядеть так:

public class ComputeArea < // Подробности будут даны позже >

Как вы знаете, каждая программа Java должна иметь основной (main) метод, в котором начинается выполнение программы. Следовательно, программа расширяется следующим образом:

public class ComputeArea < public static void main(String[] args) < // Шаг 1: Считать радиус // Шаг 2: Рассчитать площадь // Шаг 3: Показать площадь >>

Программе необходимо прочитать радиус, введенный пользователем с клавиатуры. Это поднимает два важных вопроса:

• Чтение радиуса.
• Сохранение радиуса в программе.

Сначала рассмотрим второй вопрос. Чтобы сохранить радиус, программе нужно объявить символ, который называется переменной. Переменная представляет значение, хранящееся в памяти компьютера.

Вместо использования x и y в качестве имен переменных выбирайте описательные имена: в этом случае radius для радиуса и area для площади. Чтобы компилятор знал, чем являются radius и area, укажите их типы данных. Это тип данных, хранящихся в переменной, будь то целое, действительное число или что-то еще.

Это называется объявлением переменных. Java предоставляет простые типы данных для представления целых чисел, действительных чисел, символов и булевых типов. Эти типы известны как примитивные типы данных или фундаментальные типы.

Реальные числа (т. е. числа с десятичной точкой) представлены с использованием метода, известного в компьютерах как плавающая точка. Таким образом, реальные числа также называются числами с плавающей точкой. В Java вы можете использовать ключевое слово double для объявления переменной с плавающей запятой. Объявите radius и area как double. Следовательно, программа может быть расширена следующим образом:

public class ComputeArea < public static void main(String[] args) < double radius; double area; // Шаг 1: Считать радиус // Шаг 2: Рассчитать площадь // Шаг 3: Показать площадь >>

Программа объявляет переменные radius и area. Зарезервированное слово double указывает, что radius и area являются значениями, которые хранятся на компьютере с плавающей запятой.

Первый шаг – предложить пользователю обозначить радиус круга. Вскоре вы узнаете, как запрашивать у пользователя информацию. Пока, чтобы узнать, как работают переменные, вы можете назначить фиксированное значение радиусу (переменной radius) в программе при написании кода; позже вы измените программу, чтобы запросить у пользователя это значение.

Второй шаг – посчитать площадь и присвоить результат выражения radius * radius * 3.14159 переменной area.

На последнем этапе программа отобразит значение area на консоли с помощью метода System.out.println.

В результате полная программа имеет вид:

public class ComputeArea < public static void main(String[] args) < double radius; // Объявить radius double area; // Объявить area // Присвоить значение радиуса radius = 20; // теперь радиус равен 20 // Посчитать площадь area = radius * radius * 3.14159; // Показать результаты System.out.println(«Площадь круга с радиусом » + radius + » равна » + area); >>

Программа показывает площадь круга:

Листинг в NetBeans (с номерами строк):

Переменные, такие как radius и area, соответствуют местам памяти. Каждая переменная имеет имя, тип, размер и значение. Строка под номером 5 объявляет, что radius может хранить значение double. Значение не определено, пока вы его неназначили. Строка 9 назначает 20 в переменную radius.

Аналогично, строка 6 объявляет переменную area, а строка 12 присваивает значение area. В следующей таблице показано значение в памяти для radius и area при выполнении программы. Каждая строка в таблице показывает значения переменных после выполнения оператора в соответствующей строке в программе. Этот метод рассмотрения работы программы называется трассировкой программы. Программы трассировки полезны для понимания того, как работают программы, и они являются полезными инструментами для поиска ошибок в программах.

Объединение строк

Знак плюс (+) имеет два значение: одно – это сложение, а второе – это конкатенация (объединение) строк. Знак плюса (+) в строках 15-16 называется оператором конкатенации строк. Он соединяет две строки в одну.

Объединение строк с числами

Если строка соединяется с числом, то число конвертируется (преобразовывается) в строку и объединяется с другой строкой. Следовательно, знак плюс (+) в строках 15-16 конкатенирует строки в одну более длинную строку, которая отображается в выводе. Строки и объединение строк будет рассмотрено в одной из последующих глав.

Внимание: в исходном коде строка не может быть разбита на несколько строк. Следовательно, следующая инструкция приведёт к ошибке компиляции:

System.out.println(«Программирование на Java, вместе с Java9»);

Для исправления этой ошибки, разбейте строку на две отдельные подстроки и используйте оператор конкатенации (+) для их объединения:

System.out.println(«Программирование на Java, » + вместе с Java9″);

Проверь себя:

Найдите и исправьте ошибки в следующем коде:

public class Test < public void main(string[] args) < double i = 50.0; double k = i + 50.0; double j = k + 1; System.out.println(«j is » + j + » and k is » + k); >>

Источник: java9.ru