آموزش برنامه نویسی جاوا (بخش هفتم: معرفی کلاس ها در جاوا)

کلاس هسته اصلی جاوا است. کلاس یک ساختار منطقی است که تمامیت زبان جاوا بر آن استوار شده ، زیرا شکل (Shape) و طبیعت یک شی را روشن می کند. کلاس همچنین شکل دهنده اساس برنامه نویسی شی ئ گرا در جاوا می باشد.

هر مفهومی که مایلید در یکد برنامه جاوا پیاده سازی نمایید باید ابتدا داخل یک کلاس کپسول سازی شود. از این پس می آموزید چگونه یک کلاس را برای تولید اشیا استفاده کنید. همچنین درباره روشها (methods) و سازنده ها (constructors) و وازه کلیدی this ، مطالبی می آموزید.

کلاسهای تولید شده در بحثهای گذشته فقط برای کپسول سازی روش ()main ، استفاده می شد، که برای نشان دادن اصول دستور زبان جاوا مناسب بودند.

شاید بهترین چیزی که باید درباره یک کلاس بدانید این است که کلاس یک نوع جدید داده را تعریف می کند. هربار که این نوع تعریف شود، می توان از آن برای ایجاد اشیائی از همان نوع استفاده نمود.

بنابراین، یک کلاس قالبی (template)، برای یک شی است. و یک شی نمونه ای از یک کلاس است. به شی، object نیز می گویند. که می توان کلمه نمونه (instance) را نیز برای آن به کار برد.

هنگامی که یک کلاس را تعریف می کنید، در حقیقت شکل و طبیعت دقیق آن کلاس ر ا اعلان می کنید. این کار را با توصیف داده های موجود در آن کلاس و کدهایی که روی آن داده ها عمل می کنند، انجام می دهید. در حالیکه کلاسها ممکن است خیلی ساده فقط شامل داده یا فقط کد باشند، اکثر کلاسهای واقعی هردو موضوع را دربرمیگیرند.

بعدا می بینیم که کد یک کلاس، رابط آن به داده های همان کلاس را توصیف می کند.

یک کلاس را با واژه کلیدی Class اعلام می کنند. کلاس ها می توانند بسیار ساده و یا خیلی پیچیده باشند.

شکل عمومی توصیف یک کلاس را می توانید در کد زیر مشاهده نمایید:

type methodname2(parameter-list ){
// body of method
}
//...
type methodnameN(parameter-list ){
// body of method
}

داده یا متغیرهایی که داخل یک کلاس تعریف شده اند را متغیرهای نمونه (instance variables) می گویند. کدها نیز داخل روش ها (methods) قرار می گیرند.

روشها و متغیرهای تعریف شده داخل یک کلاس را اعضای (members) یک کلاس می نامند.

در اکثر کلاسها، متغیرهای نمونه یا روی روشهای تعریف شده برای آن کلاس عمل کرده یا توسط این روشها مورد دسترسی قرار می گیرند. بنابراین، روشها تعیین کننده چگونگی استفاده از داده های یک کلاس هستند.

متغیرهای تعریف شده داخل یک کلاس، متغیرهای نمونه خوانده شده زیرا هر نمونه از کلاس ( یعنی هر شی، یک کلاس ) شامل کپی خاص خودش از این متغیرهاست. بنابراین داده مربوط به یک شی، جدا و منحصر بفرد از داده مربوط به شی دیگری است. ما بزودی این نکته را بررسی خواهیم نمود، اما فعلا باید این نکته بسیار مهم را بیاد داشته باشید. کلیه روش ها نظیر ()main ، همان شکل عمومی را دارند که تاکنون استفاده کرده ایم. اما اکثر روش ها را به عنوان static یا public توصیف نمی کنند.

بررسی خود را با یک نمونه ساده از کلاسها شروع می کنیم. در اینجا کلاسی تحت عنوان Box وجود دارد که سه متغیر نمونه را تعریف می کند: Width , Height , Depth

class Box {
double width;
double height;
double depth;
}

همان طور که قبلا گفتیم، یک کلاس نوع جدیدی از داده را توصیف می کند. در مثال بالا نوع جدید از داده را Box نامیده ایم. از نام Box برای اعلان اشیایی که می خواهیم از نوع داده Box باشند، استفاده می کنیم. در نظر داشته باشید، که اعلان یک کلاس یک شی چدید به وجود نمیاورد. بلکه یک قالب به وجود میاورد. پس برای ایجاد یک شی از نوع کلاس Box به ترتیب زیر عمل می کنیم:

Box mybox = new Box(); // create a Box object called mybox

پس از اجرای این دستور ، mybox نمونه ای از کلاس Box خواهد بود. بدین ترتیب، هر شی Box در برگیرنده کپی های خود از متغیرهای نمونه width, height,depth می باشد.

برای دسترسی به این متغیرها از عملگر نقطه (.) استفاده می کنید. عملگر نقطه، نام یک شی را با نام یک متغیر نمونه پیوند می دهد. بعنوان مثال ، برای منتسب کردن مقدار 100 به متغیر width در mybox، از دستور زیر استفاده نمایید:

mybox.width = 100;

این دستور به کامپایلر می گوید که کپی width که داخل شی mybox قرار گرفته است، را معادل 100 قرار بدهد.

به طور کلی، از عملگر نقطه ای برای دسترسی هم به متغیرهای نمونه و هم به روشهای موجود در یک شی استفاده می شود.

حال در اینجا برنامه ای را مشاهده می کنید که از کلاس Box استفاده کرده است:

/* A program that uses the Box class.
Call this file BoxDemo.java
/*
class Box {
double width;
double height;
double depth;
}

// This class declares an object of type Box.
class BoxDemo {
public static void main(String args[] ){
Box mybox = new Box();
double vol;
// assign values to mybox's instance variables
mybox.width = 10;
mybox.height = 20;
mybox.depth = 15;
// compute volume of box
vol = mybox.width * mybox.height * mybox.depth;
System.out.println("Volume is " + vol);
}
}

فایلی را که دربرگیرنده این برنامه است باید با نام BoxDemo.java بخوانید. زیرا روش ()main در کلاس BoxDemo و نه در کلاس Box قرار گرفته است. هنگامیکه این برنامه را کامپایل می کنید، می بینید که دو فایل .class ایجاد شده است. یکی برای Box و دیگری برای BoxDemo . کامپایلر جاوا به طور خودکار، هر کلاس را در فایل .class مربوط به خودش، قرار می دهد. ضرورتی ندارد که هر دو کلاس Box و BoxDemo در یک فایل منبع قرار بگیرند. می توانید هر کلاس را در فایل خاص خودش گذاشته و آنها را به ترتیب Box.java و BoxDemo.java بنامید. برای اجرای این برنامه باید BoxDemo.class را اجرا کنید. پس از این کار، حاصل زیر به دست می آید:

Volume is 3000

قبلا هم گفتیم که هر شی ئ دارای کپی های خاص خودش از متغیرهای نمونه است. یعنی اگر دو شی Box داشته باشید، هرکدام  نسخه ای از width,height,lenght خواهند داشت. تغییرات در متغیرهای نمونه یک شی به تغییرات در متغیرهای نمونه شی دیگر، اثر نمی گذارد.

خلاصه:

پس تا به اینجا یاد گرفتیم که کلاس، می تواند ترکیبی از متغیرهای مختلف باشد. و یک قالب است. پس می توانیم به عنوان مثال کلاس ماشین را طبق کد زیر داشته باشیم:

class car{
int height;
int lenght;
string model;
string color;
bool dande;
}

در کلاس car که در بالا معرفی نمودیم، ما ارتفاع و طول ماشین، مدل و رنگ و دنده ای بودن یا اتوماتیک بودن ماشین را برای قالب کلاس تعریف نمودیم. دقت کنید که می توان از متغیرهای مختلف برای قالب کلاس، استفاده کرد.

برای تعریف شی از نوع کلاس ماشین می توانیم به ترتیب زیر عمل نماییم:

car car1 = new car();
car car2 = new car();

برای مقدار دهی به شی car1 و شی car2 به ترتیب زیر عمل می کنیم:

car1.height=100;
car1.lenght=250;
car1.model="pride";
car1.color="white";
car1.dande=true;

car2.height=120;
car2.lenght=280;
car2.model="206";
car2.color="black";
car2.dande=false;

دقت نمایید که car1 شی ای با خصوصیات خودش، و car2 شی ای با خصوصیات دیگری نیز می باشد که این دو ارتباطی با هم ندارند به حز این که هر دو از قالب کلاس car استفاده می نمایند.