Базовые и утилитные классы Java

2013
Лекция 6
УНЦ «Инфоком»
Самара
2013

типов
Класс Math
Классы String и StringBuffer
Пакет java.util и его классы
Коллекции

String и StringBuffer
Класс Throwable, базовый класс исключений
Классы Thread и ThreadGroup
Прочие

фундаментальные типы
System, Runtime, Process, ClassLoader, SecurityManager, Compiler, Cloneable, Comparable

JVM
Не имеет доступного конструктора
Содержит методы для работы с классами и

их методами
Лежит в основе т.н. "рефлексии"

создании любого объекта создаются
Сам создаваемый объект
Объект типа Class описания класса

объекта
Объекты типа Class описания классов-предков
Объект типа Class описания класса Class
Метод forName(String name) получения объекта описания типа Class по имени класса

может ссылаться на любой объект (но не на переменную примитивного

типа)

Его методы наследуются всеми классами

Реализует базовые операции с объектами

описание класса объекта final Class getClass()
Клонирование объекта (получение копии)

protected Object clone()
Проверка равенства объектов boolean equals(Object obj)
Получение хэш-кода объекта int hashCode()
Метод завершения работы с объектом protected void finalize()
Методы обслуживания блокировок в многопоточных приложениях void wait(...), void notify(), void notifyAll()

клонирования


В классе Object метод clone() является защищенным
Метод clone() реализуется в

конкретном классе
Никто не гарантирует того, что результатом его выполнения будет копия объекта, и даже того, что новый объект будет того же класса
Однако существует ряд соглашений, регламентирующих реализацию метода clone()

int[] arrayCopy = (int []) array.clone();

реализовывать интерфейс-маркер Cloneable
Результат клонирования должен быть получен вызовом super.clone()
Результатом работы

метода clone() должна быть точная копия объекта

public Object clone() {
Object result = null;
try {
result = (ThisCurrentType) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException ex) { }
return result;
}

не объект, с которым связана ссылка

При использовании результатов клонирования необходимо

явное приведение типа
Начиная с Java5 для массивов можно не выполнять явное приведение типа, но только для массивов

int[][] a = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
int[][] b = (int[][]) a.clone();
System.out.println(a[0][0]);
b[0][0] = 9;
System.out.println(a[0][0]);

1
9

ссылки на агрегированные объекты

В этом случае после процедуры простого клонирования

необходимо создать и их копии тоже

public Object clone() {
Object result = null;
try {
result = (...) super.clone();
result.a = (...) a.clone();
...
} catch (CloneNotSupportedException ex) { }
return result;
}

объектов по их содержимому применяется метод equals(Object obj)

В классе Object

метод реализован таким образом, что возвращает true только при сравнении с самим объектом

Конкретный класс может переопределять метод equals(Object obj)

бизнес-логики

Отношение, задаваемое на множестве объектов этим методом, должно обладать следующими

свойствами:
рефлективность (x.equals(x))
симметричность (x.equals(y) и y.equals(x))
транзитивность (x, y, z)
непротиворечивость (многократное x.equals(y))
сравнение с null (false)

p1;
private double p2;
...
public boolean

equals(Object object) {
if (object == this) {
return true;
}
if (!(object instanceof Gadget)) {
return false;
}
Gadget gdgt = (Gadget) object;
return (this.p1 == gdgt.p1) && (this.p2 == gdgt.p2);
}
}

используемого для быстрого сравнения объектов
Если объект не изменял свое состояние,

то значение хэш-кода не должно изменяться
Если два объекта эквивалентны (с точки зрения метода equals()), то хэш-коды объектов должны быть одинаковыми
Если хэш-коды объектов одинаковы, то это еще не значит, что объекты эквивалентны
Изменение реализации в классе метода equals() влечет за собой изменение реализации метода hashCode()

String name;
Department dept;

//some other methods

public int hashCode() {
int hash = 42;
hash = hash * 17 + employeeId;
hash = hash * 31 + name.hashCode();
hash = hash * 13 + (dept == null ? 0 : dept.hashCode());
return hash;
}
}

в контексте, где требуется ссылка

Ссылочное представление значений примитивных типов является

основной задачей т.н. классов-оберток

Экземпляр такого класса хранит внутри значение примитивного типа и предоставляет доступ к этому значению

для работы со значениями примитивных типов

Представление примитивных типов и их

значений в механизмах рефлексии

s)
Методы получения значения aBoolean.booleanValue(), aFloat.floatValue()
Методы преобразования в значение примитивного типа Integer.parseInt(String s),

aFloat.byteValue()()
Методы преобразования в объект класса-обертки Integer.valueOf(String s, int radix)
Методы проверки состояния и вида значения aWrapedValue.compareTo(...), aDouble.isInfinite()
Специальные методы, обусловленные спецификой типа Double.longBitsToDouble(...), Integer.toHexString()

публичный конструктор (кроме класса Void)
Объекты классов-оберток могут сравниваться между собой

методом equals()
Значения примитивных типов можно получить из объектов вызовом методов Value()
Классы-обертки предоставляют статические методы работы с примитивными типами

final-классом
Все методы являются статическими
Не гарантирует повторяемости результатов на различных платформах

(в отличие от класса StrictMath)

и минимума max(), min()
Функции округления round(), rint()
Функции ближайшего целого ceil(),

floor()
Тригонометрические функции sin(), cos(), tan(), asin(), acos(), atan()
Функции перевода toDegrees(), toRadians(), atan2()
Функции степени pow(), exp(), log(), sqrt()
Случайное значение random() (см. класс java.util.Random)

изменено без порождения нового объекта
Реализует операции для строки в целом
Экземпляры

этого класса можно создавать без ключевого слова new
Каждый строковый литерал порождает экземпляр String
Значение любого типа может быть приведено к строке

contentEquals(…), equals(…), equalsIgnoreCase(…), intern()
Выделение элементов charAt(…), substring(…), split(…)
Операции над всей строкой concat(…),

replace(…), replaceAll(…), replaceFirst(…), toLowerCase(), toUpperCase(), trim()
Проверка содержимого строки endsWith(…), indexOf(…), lastIndexOf(…), length(), matches(…), regionMatches(…), startsWith(…)

объекта
Реализует операции с элементами строки по отдельности
Используется по умолчанию при

конкатенации строк
Для хранения строк использует буфер переменного объема

substring(…)
Модификация строки delete(…), deleteCharAt(…), replace(…), setCharAt(…), setLength(…)
Состояние буфера length(), capacity(), ensureCapacity(…), trimToSize()

= "))
.append(a)
.append(";")
.toString()
);

Не стоит злоупотреблять автоматической конкатенацией

Особенно если

для вас критична память и скорость выполнения программы

(объектов Class) в память JVM
SecurityManager – реализует методы проверки допустимости

запрашиваемой операции
System – содержит набор полезных статических полей и методов
Runtime – позволяет приложению взаимодействовать со средой исполнения
Process – представляет интерфейс взаимодействия с внешней программой, запущенной через Runtime

для работы с массивами

Классы и интерфейсы коллекций

Прочие вспомогательные классы и

интерфейсы

миллисекунд. Не рекомендуется к использованию
Calendar и сопутствующие Содержит константы и методы

для работы с датой и временем с учетом особенностей локализации
Timer Позволяет создавать задания для более позднего запуска (с использованием потоков инструкций)

value)

Добавляет смещение к текущей величине поля
public abstract void add(int field,

int amount)

Добавляет смещение к величине поля, причем не производит изменения старших полей
public abstract void roll(int field, boolean up)

cal = Calendar.getInstance();
cal.set(Calendar.YEAR, 2012);
cal.set(Calendar.MONTH, Calendar.AUGUST);
cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 31);
System.out.println("Initialy set date :" +

sdf.format(cal.getTime()));
cal.add(Calendar.MONTH, 1);
System.out.println("Month changed by add():" + sdf.format(cal.getTime()));
cal.roll(Calendar.DATE, 45);
System.out.println("Date changed by roll():" + sdf.format(cal.getTime()));

Initialy set date:2012 Август 31 15:05:09
Month changed by add():2012 Сентябрь 30 15:05:09
Date changed by roll():2012 Сентябрь 15 15:05:09

с языками и особенностями регионов
TimeZone Содержит методы для работы с часовыми

поясами
SimpleTimeZone Реализует TimeZone для Григорианского календаря

формировать некоррелированные последовательности
«Основание» имеет размерность 48bit
Методы получения ПСЧ: nextBoolean(), nextByte(), nextDouble(),

nextFloat(), nextInt(), nextLong(), nextGaussian()
Метод настройки setSeed(long seed)

с помощью универсальных символов, которые специальным образом интерпретируются
Используются в большом

количестве языков программирования

и разделять строки на элементы
Класс Matcher
Реализует поиск элементов, соответствующих шаблону,

в строках и проверку строк на соответствие шаблону
PatternSyntaxException
указывает на синтаксическую ошибку в выражении

объектов с целью обеспечения возможностей эффективного доступа к ним

В Java

коллекции разделены на интерфейсы, абстрагирующие общие принципы работы с коллекциями, и классы, реализующие конкретную функциональность

Не все методы, заявленные в интерфейсах, должны в действительности реализовываться классами. Часть методов может просто выбрасывать исключение UnsupportedOperationException

добавление, удаление, выбор элементов в коллекции
Допускает дубликаты и пустые элементы
Абстрактный

класс AbstractCollection определяет реализацию ряда методов

элементов boolean remove(Object o), boolean removeAll(Collection c), boolean retainAll(Collection c), void

clear()
Состояние коллекции boolean contains(Object o), boolean containsAll(Collection c), boolean isEmpty(), int size()
Вспомогательные методы Object[] toArray(), Iterator iterator()

null
Объекты коллекции должны корректно реализовывать метод equals()
Расширение SortedSet требует упорядоченности

по значениям набора
Абстрактный класс AbstractSet определяет реализацию ряда методов

порядком добавления элементов
Позволяет обращаться к элементам по их номеру в

коллекции
Абстрактный класс AbstractList определяет реализацию ряда методов

boolean addAll(int index, Collection c)
Адресные операции с элементами Object get(int

index), Object set(int index, Object o), Object remove(int index)
Операции поиска int indexOf(Object o), int lastIndexOf(Object o)
Специальные операции List subList(int from, int to), ListIterator listIterator()

элементов
Метод Iteraror iterator() вызывается для объекта коллекции
Проверка наличия следующего объекта

коллекции boolean hasNext()
Следующий объект Object next()
Исключение объекта void remove()

должны быть уникальными
Порядок следования пар не определен
Расширение SortedMap требует упорядоченности

по значениям ключей
Абстрактный класс AbstractMap определяет реализацию ряда методов

t)
Исключение объектов Object remove(Object key), void clear()
Доступ к объекту по ключу Object

get(Object key)
Состояние boolean containsValue(Object value), boolean containsKey(Object key), int size(), boolean isEmpty()
Преобразование типа Set entrySet(), Set keySet(), Collection values()

карта TreeSet (Set), TreeMap (SortedMap)
Ряд других классов HashMap (Map), HashSet (Set),

…

в коллекцию
Методы доступа к элементам не синхронизированы
Рекомендуется для использования при

работе с коллекцией из одной нити

i < 5; i++) {
arrayList.add("Item " + i);
System.out.println(arrayList.get(i));
}

System.out.println("---");

arrayList.add(2,

"Item to insert");
Iterator it = arrayList.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println((String) it.next());
}

Item 0
Item 1
Item 2
Item 3
Item 4
---
Item 0
Item 1
Item 2
Item to insert
Item 3
Item 4

доступа, добавления и удаления элементов в начало и конец списка
Удобен

для организации стека

linkedList.remove(1);
printCurrentCollection(linkedList);
linkedList.remove(linkedList.getLast());
printCurrentCollection(linkedList);
Item 3
Item 1
Item

2
Item 4
---
Item 3
Item 2
Item 4
---
Item 3
Item 2

виде пар ключ/значение
Не позволяет null в ключах и значениях
Использует алгоритм

хэширования для увеличения скорости доступа к данным
Число key.hashCode() % array.length используется для определения индекса элемента
Синхронизированный доступ

пар ключ/значение
Для одного ключа и элементов допускаются значения типа null
Порядок

хранения элементов не совпадает с порядком их добавления и может меняться
Обеспечивает постоянное время доступа для операций get() и put()

i < 10; i++) {
hashmap.put("Key" + i, new Integer(i));
}
System.out.println("Key1:

" +
(Integer) hashmap.get("Key1"));
System.out.println("---");

Map.Entry m = null;
Iterator iterator = hashmap.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
m = (Map.Entry) iterator.next();
System.out.println(m.getKey() + ": " + (Integer) m.getValue());
}

Key1: 1
---
Key0: 0
Key2: 2
Key1: 1
Key4: 4
Key3: 3
Key6: 6
Key5: 5
Key8: 8
Key7: 7
Key9: 9

для ключей
при использовании дубликатов ключей ссылка на предыдущий объект теряется
TreeMap

tm = new TreeMap();
tm.put("key", "String1");
tm.put("key", "String2"); // изменение ссылки по ключу key

объектами коллекций
Группы методов:
Создание и поддержка оберток коллекций
Прочие прикладные методы

…

Неизменяемые
Запрещают использование методов модификации значений
Map unmodifiableMap(Map m), …

fill(), copy(), nCopies()
Сортировка списков sort()
Поиск элементов в списке binarySearch()
Прочие прикладные методы

a)
Поиск элемента в массиве int binarySearch(…[] a, … key)
Сравнение массивов по

элементам boolean equals(…[] a1, …[] a2)
Заполнение массива элементами fill(…[] a, int from, int to, … val)
Сортировка массива sort(…[] a, int from, int to)

Джеймс Гослинг, Дэвид Холмс. – М. : Издательский дом «Вильямс»,

2001. – 624 с.
Вязовик, Н.А. Программирование на Java. Курс лекций [Текст] / Н.А. Вязовик. – М. : Интернет-университет информационных технологий, 2003. – 592 с.
Хорстманн, К. Java 2. Библиотека профессионала. Том 1. Основы [Текст] / Кей Хорстманн, Гари Корнелл. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2010 г. – 816 с.
Хорстманн, К. Java 2. Библиотека профессионала. Том 2. Тонкости программирования [Текст] / Кей Хорстманн, Гари Корнелл. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2010 г. – 992 с.
Эккель, Б. Философия Java [Текст] / Брюс Эккель. – СПб. : Питер, 2011. – 640 с.
JavaSE at a Glance [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/overview/index.html, дата доступа: 21.10.2011.
JavaSE APIs & Documentation [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/api-jsp-136079.html, дата доступа: 21.10.2011.