40
Замыкание, предоставляемое внутренним классом, — хорошее решение, гораздо более гибкое и безопасное, чем указатель. Рассмотрим пример:
//: innerclasses/CalIbacks.java
// Использование внутренних классов
// для реализации обратных вызовов
package innerclasses;
import static net.mindview.util.Print.*;
interface Incrementable { void incrementO,
}
// Простая реализация интерфейса: class Call eel implements Incrementable { private int i = 0. public void incrementO { i++;
print(i);
class Mylncrement {
public void increment О { System, out. pri ntlnC'flpy гая операция") }; public static void f(MyIncrement mi) { mi.incrementО; }
}
// Если класс должен вызывать метод increment О // по-другому, необходимо использовать внутренний класс: class Callee2 extends Mylncrement { private int i = 0, private void increment О { super.increment(): i++;
print(i):
}
private class Closure implements Incrementable { public void increment О {
// Указывается метод внешнего класса;
// в противном случае возникает бесконечная рекурсия.
Са11ее2.this.increment();
}
}
Incrementable getCallbackReferenceO { return new ClosureO;
class Caller {
private Incrementable callbackReference;
Caller(Incrementable cbh) { callbackReference = cbh, }
void go() { callbackReference incrementO; }
}
public class Callbacks {
public static void main(String[] args) { Call eel cl = new CalleelO; Callee2 c2 = new Callee2(); Mylncrement.f(c2), Caller callerl = new Caller(cl); Caller caller2 = new Caller(c2.getCallbackReferenceO); callerl. goO; callerl.goO; caller2.go(); caller2.go();
}
} /* Output: Другая операция 1 1 2
Другая операция 2
Другая операция 3
*///:-
Этот пример также демонстрирует различия между реализацией интерфейса внешним или внутренним классом. Класс Calleel — наиболее очевидное решение задачи с точки зрения программирования. Класс Callee2 наследует от класса Mylncrement, в котором уже есть метод increment(), выполняющий действие, никак не связанное с тем, что ожидает от него интерфейс Incrementable. Когда класс Mylncrement наследуется в Callee2, метод increment() нельзя переопределить для использования в качестве метода интерфейса Incrementable, поэтому нам приходится предоставлять отдельную реализацию во внутреннем классе. Также отметьте, что создание внутреннего класса не затрагивает и не изменяет существующий интерфейс внешнего класса.
Все элементы, за исключением метода getCallbackReference(), в классе Callee2 являются закрытыми. Длялюбойсвязи с окружающим миром необходим интерфейс Incrementable. Здесь мы видим, как интерфейсы позволяют полностью отделить интерфейс от реализации.
Внутренний класс Closure просто реализует интерфейс Incrementable, предоставляя при этом связь с объектом Callee2 — но связь эта безопасна. Кто бы ни получил ссылку на Incrementable, он в состоянии вызвать только метод incrementO, и других возможностей у него нет (в отличие от указателя, с которым программист может вытворять все, что угодно).
Класс Caller получает ссылку на Incrementable в своем конструкторе (хотя передача ссылки для обратного вызова может происходить в любое время), а после этого использует ссылку для «обратного вызова» объекта Callee.
Главным достоинством обратного вызова является его гибкость — вы можете динамически выбирать функции, выполняемые во время работы программы.
Внутренние классы и система управления
В качестве более реального пример использования внутренних классов мы рассмотрим то, что я буду называть здесьсистемой управления(control framework).Каркас приложения(application framework) — это класс или набор классов, разработанных для решения определенного круга задач. При работе с каркасами приложений обычно используется наследование от одного или нескольких классов, с переопределением некоторых методов. Код переопределенных методов адаптирует типовое решение, предоставляемое каркасом приложения, к вашим конкретным потребностям. Система управления представляет собой определенный тип каркаса приложения, основным движущим механизмом которого является обработка событий. Такие системы называютсясистемами, управляемыми по событиям(event-driven system). Одной из самых типичных задач в прикладном программировании является создание графического интерфейса пользователя (GUI), всецело и полностью ориентированного на обработку событий.
Чтобы на наглядном примере увидеть, как с применением внутренних классов достигается простота создания и использования библиотек, мы рассмотрим систему, ориентированную на обработку событий по их «готовности». Хотя в практическом смысле под «готовностью» может пониматься все, что угодно, в нашем случае она будет определяться по показаниям счетчика времени. Далее приводится общее описание управляющей системы, никак не зависящей от того, чем именно она управляет. Нужная информация предоставляется посредством наследования, при реализации метода action().
Начнем с определения интерфейса, описывающего любое событие системы. Вместо интерфейса здесь используется абстрактный класс, поскольку по умолчанию управление координируется по времени, а следовательно, присутствует частичная реализация:
//: innerclasses/control 1er/Event.java
// Общие для всякого управляющего события методы.
package innerclasses/controller;
public abstract class Event {
private long eventTime;
protected final long delayTime;
public Event(long delayTime) {
this.delayTime = delayTime; startO;
}
public void startO { // Позволяет перезапуск eventTime = System nanoTimeO + delayTime;
}
public boolean readyО {
return System.nanoTimeO >= eventTime;
}
public abstract void actionO; } ///:-
Конструктор просто запоминает время (от момента создания объекта), через которое должно выполняться событие Event, и после этого вызывает метод start(), который прибавляет к текущему времени интервал задержки, чтобы вычислить время возникновения события. Метод start() отделен от конструктора, благодаря чему становится возможным «перезапуск» события после того, как его время уже истекло; таким образом, объект Event можно использовать многократно. Скажем, если вам понадобится повторяющееся событие, достаточно добавить вызов start() в метод action().
Метод ready() сообщает, что пора действовать — вызывать метод action(). Конечно, метод ready() может быть переопределен любым производным классом, если событие Event активизируется не по времени, а по иному условию.
Следующий файл описывает саму систему управления, которая распоряжается событиями и инициирует их. Объекты Event содержатся в контейнере List<Event>. На данный момент достаточно знать, что метод add() присоединяет объект Event к концу контейнера с типом List, метод size() возвращает количество элементов в контейнере, синтаксис foreach() осуществляет последовательную выборку элементов List, а метод remove() удаляет заданный элемент из контейнера:
//: innerclasses/control 1er/Control1er.java // Обобщенная система управления package innerclasses.controller; import java.util.*;
public class Controller {
// Класс из пакета java.util для хранения событий Event: private List<Event> eventList = new ArrayList<Event>(); public void addEvent(Event c) { eventList.add(c): } public void run() {
while(eventList.size() > 0) {
for(Event e : new ArrayList<Event>(eventList)) if(e.readyO) {
System.out.println(e): e.actionO; eventList.remove(e):
}
}
} ///:-
Метод run() в цикле перебирает копию eventList в поисках событий Event, готовых для выполнения. Для каждого найденного элемента он выводит информацию об объекте методом toString(), вызывает метод action(), а после этого удаляет событие из списка.
Заметьте, что в этой архитектуре совершенно неважно,чтоконкретно выполняет некое событие Event. В этом и состоит «изюминка» разработанной системы; она отделяет постоянную составляющую от изменяющейся. «Вектором изменения» являются различные действия разнообразных событий Event, выражаемые посредством создания разных субклассов Event.
На этом этапе в дело вступают внутренние классы. Они позволяют добиться двух целей:
1. Вся реализация системы управления создается в одном классе, с полной инкапсуляцией всей специфики данной реализации. Внутренние классы используются для представления различных разновидностей action(), необходимых для решения задачи.
2. Внутренние классы помогают избежать громоздкой, неудобной реализации, так как у них есть доступ к внешнему классу. Без этой возможности программный код очень быстро станет настолько неприятным, что вам захочется поискать другие альтернативы.
Рассмотрим конкретную реализацию системы управления, разработанную для управления функциями оранжереи
[3]
. Все события — включение света, воды и нагревателей, звонок и перезапуск системы — абсолютно разнородны. Однако система управления разработана так, что различия в коде легко изолируются. Внутренние классы помогают унаследовать несколько производных версий одного базового класса Event в пределах одного класса. Для каждого типа события от Event наследуется новый внутренний класс, и в его реализации action() записывается управляющий код.
Как это обычно бывает при использовании каркасов приложений, класс GreenhouseControls наследует от класса Controller:
//: innerclasses/GreenhouseControls.java // Пример конкретного приложения на основе системы // управления, все находится в одном классе. Внутренние // классы дают возможность инкапсулировать различную // функциональность для каждого отдельного события, import innerclasses.control 1er.*,
public class GreenhouseControls extends Controller {
private boolean light = false,
public class LightOn extends Event {
public LightOndong delayTime) { super (delayTime). } public void actionO {
// Сюда помещается аппаратный вызов, выполняющий // физическое включение света, light = true;
}
public String toStringO { return "Свет включен"; }
}
public class LightOff extends Event {
public LightOffdong delayTime) { super(delayTime); } public void actionO {
// Сюда помещается аппаратный вызов, выполняющий // физическое выключение света light = false;
}
public String toStringO { return "Свет выключен", }
}
private boolean water = false;
public class WaterOn extends Event {
public WaterOn(long delayTime) { super(delayTime), } public void actionO {
// Здесь размещается код включения '// системы полива, water = true;
}
public String toStringO {
return "Полив включен";
}
}
public class WaterOff extends Event {
public WaterOffdong delayTime) { super(delayTime); } public void actionO {
// Здесь размещается код выключения // системы полива water = false;
}
public String toStringO {
return "Полив отключен";
}
}
private String thermostat = "День";
public class Thermostaticght extends Event {
public Thermostaticght(long delayTime) { super(delayTime);
}
public void actionO {
// Здесь размещается код управления оборудованием thermostat = "Ночь";
public String toStringO {
return "Термостат использует ночной режим";
}
}
public class ThermostatDay extends Event {
public ThermostatDay(long delayTime) { super(delayTime);
}
public void actionO {
// Здесь размещается код управления оборудованием thermostat = "День";
}
public String toStringO {
return "Термостат использует дневной режим";
}
}
// Пример метода actionO, вставляющего
// самого себя в список событий.
public class Bell extends Event {
public Bell(long delayTime) { super(delayTime); } public void actionO {
addEvent(new Bell(delayTime));
}
public String toStringO { return "Бам!"; }
}
public class Restart extends Event { private Event[] eventList;
public Restartdong delayTime. Event[] eventList) { super(delayTime); this.eventList = eventList; for(Event e : eventList) addEvent(e);
}
public void actionO {
for(Event e : eventList) {
e. start О; // Перезапуск каждый раз addEvent(e);
}
startO; // Возвращаем это событие Event addEvent(this);
}
public String toStringO {
return "Перезапуск системы";
}
}
public static class Terminate extends Event {
public Terminatedong delayTime) { super(delayTime); }
public void actionO { System.exit(0); }
public String toStringO { return "Отключение"; }
}
} ///;-
Заметьте, что поля light, thermostat и ring принадлежат внешнему классу GreenhouseControls, и все же внутренние классы имеют возможность обращаться к ним, не используя особой записи и не запрашивая особых разрешений. Большинство методов action() требует управления оборудованием оранжереи, что, скорее всего, привлечет в программу сторонние низкоуровневые вызовы.