Часть I. Введение в Java

Глава 1. Основы Java

Фандорин, у меня времени нет! Скажите по-человечески.

Я не понимаю этого языка.

Из к/ф «Статский советник»

Как отмечалось во вступлении, язык программирования Java является полно- стью объектно-ориентированным. Это означает, что для составления даже самой простой программы необходимо описать класс. Однако в языке программирова- ния Java, кроме классов и объектов, есть на что обратить внимание.

Рассмотрение методов программирования в Java начнем с наиболее простых случаев. При этом нам все же придется использовать классы. Чтобы не загро- мождать самое начало книги довольно отвлеченными и не всегда понятными для новичков в программировании вопросами по созданию классов и объектов, используем следующий прием. Постулируем некоторые базовые синтаксические конструкции как основу создания программы в Java, а затем, в главе 4, посвя- щенной классам и объектам, дадим более подробные объяснения по этому пово- ду, причем в контексте методов объектно-ориентированного программирования (сокращенно ООП ). Думается, такой подход, с одной стороны, позволит чита- телю, не знакомому с концепцией ООП, легче и быстрее усваивать новый мате- риал, а затем плавно перейти к созданию реальных объектно-ориентированных программ в Java. С другой стороны, практически не пострадают те, кто знаком с методами ООП (например, программирующие на C++), поскольку представ- ленный далее материал в любом случае важен для понимания принципов про- граммирования в Java.

Простые программы

Отлично, отлично! Простенько, и со вкусом!

Из к/ф «Бриллиантовая рука»

За исключением нескольких последних глав книги, в основном будут рассма- триваться консольные программы. Памятуя о том, что лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, рассмотрим достаточно простую программу, выводящую на экран сообщение.

Простые программы 17

Листинг 1.1. Простая программа

class Intro{

public static void main(String[] args){

System.out.println("Мы программируем на Java!");

}

}

После компиляции и запуска программы (например, в среде NetBeans) в окне вывода появляется сообщение Мы программируем на Java!. Рассмотрим программ- ный код подробнее. Приведенные далее комментарии о этому поводу предна- значены в основном для тех, кто никогда не имел дела с таким языком програм- мирования, как С++.

Во-первых, сразу отметим, что фигурными скобками в языке программирова- ния Java (как и C++ и C#) отмечаются блоки программного кода. Программный код размещается между открывающей (символ {) и закрывающей (символ }) фигурными скобками. В данном случае использовано две пары фигурных ско- бок. Первая, внешняя, пара использована для определения программного кода класса, вторая — для определения метода этого класса.

Как неоднократно отмечалось, для создания даже самой простой программы не- обходимо описать класс. Описание класса начинается с ключевого слова class. После этого следует уникальное имя класса. Непосредственно программный код класса заключается в фигурные скобки. Таким образом, синтаксической кон- струкцией class Intro{...} определяется класс с названием Intro.

Программный код класса Intro состоит всего из одного метода с названием main() (здесь и далее названия методов будут указываться с круглыми скобками после имени, чтобы отличать их от переменных). Название метода стандартное. Дело в том, что выполнение Java-программы начинается с вызова метода с именем main(). Другими словами, в методе main() представлен код, который выполня- ется в результате вызова программы. Программа содержит один и только один метод с именем main() (исключение составляют апплеты — у них метода main() нет). Метод main() иногда называют главным методом программы, поскольку во многом именно с этим методом отождествляется сама программа.

Ключевые слова public, static и void перед именем метода main() означают бук- вально следующее: public — метод доступен вне класса, static — метод статиче- ский и для его вызова нет необходимости создавать экземпляр класса (то есть объект), void — метод не возвращает результат. Уровни доступа членов класса, в том числе открытый (public) доступ, детально описываются в главе 6, посвя- щенной наследованию. Статические (static) члены класса и особенности рабо- ты с ними описываются в главе 4, посвященной созданию классов и объектов. Пояснения по поводу типа результата, возвращаемого методами (в том числе методом main()), даются в той же главе.

Инструкция String[] args в круглых скобках после имени метода main() озна- чает тип аргумента метода: формальное название аргумента args, и этот ар- гумент является текстовым массивом (тип String). Типу String посвящена

отдельная глава книги (см. главу 8). Массивы описываются в следующей главе. Желающие побольше узнать о способах передачи аргументов методам могут обратиться к главе 4, посвященной созданию классов и объектов. Квадратные скобки можно указывать после ключевого слова String или после имени ар- гумента args.

Тем, кто программирует в С++, многое из приведенного уже знакомо. Для тех, кто ничего знакомого во всем этом не увидел, резюмируем: на ближайшее время все наши программы будут иметь следующую структуру:

class имя_класса{

public static void main(String[] args){

программный_код

}

}

Название класса (параметр имя_класса) задается пользователем — это, фактиче- ски, название программы. В месте, где указан параметр программный_код, указыва- ется непосредственно выполняемый при вызове программы программный код.

В рассматриваемом примере программный код состоит всего из одной команды System.out.println("Мы программируем на Java!"). Команда заканчивается точкой с запятой — это стандарт для Java. Командой с помощью встроенного метода println() на консоль (по умолчанию консолью является экран) выводится со- общение "Мы программируем на Java!". Текст сообщения указан аргументом метода. Метод вызывается через поле-объект out объекта потока стандартного вывода System. Подробнее система ввода-вывода обсуждается во второй части книги, по- сле того как мы подробнее познакомимся с классами и объектами. Пока же сле- дует запомнить, что для вывода информации на экран в консольных приложе- ниях используется инструкция вида System.out.println(), где в круглых скобках указывается выводимый текст, числовые значения, имена переменных и т. д. — все то, что можно указывать аргументом метода println(), и каковы будут по- следствия, описано в главе 8, посвященной работе с объектами класса String и StringBuffer.

Если читатель испытывает трудности с компиляцией и запуском программы из листинга 1.1, рекомендуем ему обратиться к приложению в конце книги, посвя- щенному методам практического использования среды разработки NetBeans.

Комментарии

Это мелочи. Но нет ничего важнее мелочей!

Из к/ф «Приключения Шерлока Холмса

и доктора Ватсона»

Очень часто в программном коде необходимо оставить комментарий — не- которые пояснения, напоминания или просто текст, предназначенный для

пользователя. Важно отметить, что комментарий предназначен не для компи- лятора, поэтому компилятором он игнорируется. В Java существует три типа комментариев.

1. Однострочный комментарий. Такой комментарий начинается с двойной косой черты (символ //). Все, что находится в строке кода справа от двойной косой черты, компилятором игнорируется.

2. Многострочный комментарий. Такой комментарий начинается последователь- ностью символов /* и заканчивается последовательностью символов */. Все, что находится между символами /* и */, компилятором игнорируется.

3. Многострочный комментарий документационной информации. Начинается последовательностью символов /** и заканчивается последовательностью символов */. Обычно используется для выделения в качестве комментария данных справочного характера.

Не следует недооценивать значения комментариев. Хороший комментарий су- щественно улучшает читабельность программного кода и позволяет избежать многих неприятностей. К сожалению, большинство программистов учатся это- му правилу на своих горьких ошибках.

Простые типы данных и литералы

Все должно быть изложено так просто, как только возможно, но не проще.

А. Энштейн

Обычно программы пишут для того, чтобы обрабатывать данные. Методы и воз- можности по обработке данных в значительной степени зависят от типа данных. Язык Java относится к строго типизованным языкам. Это означает, что любая переменная в программе относится к определенному типу данных — одному и только одному. В Java все данные можно разделить на простые и ссылочные. Ссылочные данные реализуются через иерархию классов. Простые данные — это скорее дань традиции. Забегая наперед, отметим, что для простых типов данных существуют ссылочные аналоги.

Разница между простыми и ссылочными типами на практике проявляется при передаче аргументов методам. Простые типы данных передаются по значению, ссылочные — через ссылку. Читателям, знакомым хотя бы с одним из современ- ных языков программирования, эти термины должны быть знакомы. Способы передачи аргументов методам в языке Java подробно обсуждаются в главе 4, посвященной работе с классами и объектами. Пока же заметим, что простые типы данных являются, по сути, базовыми. Именно данные этих типов будут наиболее часто использоваться в первой части книги.

В Java существует четыре группы базовых типов: для работы с целыми числами, для работы с числами в формате с плавающей точкой (действительные числа),

символы и логический тип — таким образом, всего получается восемь базовых типов. Базовые типы Java перечислены в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Базовые (простые) типы в Java

Тип данных (название)	Количество битов	Пояснение	Класс- оболочка
byte	8	Целые числа в диапазоне от –128 до 127	Byte
short	16	Целые числа в диапазоне от –32768 до 32767	Short
int	32	Целые числа в диапазоне от –2147483648 до 2147483647	Integer
long	64	Целые числа в диапазоне от –9223372036854775808 до 9223372036854775807	Long
float	32	Действительные числа. По абсолютной величине изменяются в диапазоне от 3,4 10–38 до 3,4 1038	Float
double	64	Действительные числа двойной точности. По абсолютной величине изменяются в диапазоне от 1,7 10–308 до 1,7 10308	Double
char	16	Символьный тип для представления символьных значений (букв). Диапазон значений от 0 до 65536 (каждое значение соответствует определенному символу)	Character
boolean	–	Логический тип данных. Переменная этого типа может принимать два значения: true (истина) и false (ложь)	Boolean

В этой же таблице приведены названия классов-оболочек для базовых типов. Классы-оболочки используются в тех случаях, когда переменную соответствую- щего типа необходимо рассматривать как объект. Далее изучим каждую группу базовых типов отдельно. В первую очередь стоит обратить внимание на цело- численные типы данных.

В Java существует четыре типа целочисленных данных: byte, short, int и long. Отличаются типы количеством битов, выделяемых для записи значения соот- ветствующего типа. Размер в битах увеличивается от 8 для типа byte до 32 для типа long (с шагом дискретности 8 бит). На практике выбор подходящего типа осуществляется в соответствии с предполагаемым диапазоном изменения зна- чения переменных. Разумеется, для надежности разумно использовать наиболее

«широкий» тип данных, однако при этом не следует забывать и о том, что си- стемные ресурсы даже самого производительного компьютера не безграничны. Для работы с действительными числами используются типы float и double. С помощью этих типов реализуется формат числа с плавающей точкой. В этом формате действительное число задается посредством двух чисел: мантиссы

и показателя степени. Заданное таким образом число равно произведению ман- тиссы на десять в соответствующей второму числу степени. Поскольку размер в битах, выделяемый для типа double, в два раза больше размера для данных типа float, тип double называют типом действительных чисел двойной точности. На практике обычно используется тип double.

Поскольку в Java для символьных данных (тип char) выделяется 16 бит, такая широта размаха позволяет охватить практически все имеющиеся и использую- щиеся на сегодня символы, включая китайские иероглифы. Этот демократизм, свойственный далеко не каждому языку программирования, является следстви- ем курса разработчиков Java на создание универсального языка программи- рования, ориентированного на работу в Интернете. Символам расширенного 8-разрядного набора ISO-Latin-1 соответствует интервал значений от 0 до 255, а интервал значений от 0 до 127 определяет стандартные символы ASCII.

Что касается логического типа boolean, то переменные этого типа могут прини- мать всего два значения: true и false. В свете этого обстоятельства говорить о раз- мере (в битах) переменной типа boolean как-то не принято. В действительности ответ на этот вопрос зависит от типа используемой виртуальной Java-машины. Как правило, логические выражения применяются в условных инструкциях при создании точек ветвления программы.

Указать тип переменной недостаточно. Переменной рано или поздно придется присвоить значение. Делается это с помощью литералов. Литерал — это посто- янное значение, предназначенное для восприятия человеком, которое не может быть изменено в программе. В рассмотренном ранее примере уже использовался строчный литерал — фраза "Мы программируем на Java!". Читатель, вероятно, не удивится, узнав, что целочисленные литералы вводятся с помощью арабских цифр от 0 до 9. Также вводятся действительные числа. При этом в качестве десятичного разделителя используется точка. Символы вводятся в одинарных кавычках (не путать с текстом, который заключается в двойные кавычки!), а для ввода логических значений указывают ключевые слова true и false.

Что касается непосредственно объявления переменных в Java, то выполняется оно по следующим правилам. В первую очередь при объявлении переменной перед ее именем в обязательном порядке указывается идентификатор типа. На- пример, инструкцией int n объявляется переменная n целочисленного типа int. Впоследствии этой переменной может быть присвоено значение. В качестве оператора присваивания в Java используется оператор =. Следующими коман- дами объявляется целочисленная переменная, после чего ей присваивается зна- чение 12:

int n; n=12;

При этом всю означенную конструкцию из двух команд можно объединить в одну инструкцию вида int n=12. Более того, объявлять и инициализировать можно сразу несколько переменных, которые перечисляются через запятую

после идентификатора типа. Сразу при объявлении переменной допускается присваивать ей начальное значение, как показано далее:

long n, m;

int x, y=3, z=5; char sym='a';

В приведенном фрагменте первой инструкцией объявляются две целочислен- ные переменные типа long, после чего следующей командой объявляются три пере- менных типа int, причем для двух из них указано начальное значение. Третьей ко- мандой инициализируется символьная переменная sym со значением a (символы- значения заключаются в одинарные кавычки). Что касается доступности перемен- ных, то она определяется блоком, в котором эта переменная объявлена. Блок, в свою очередь, выделяется парой фигурных скобок (то есть { и }).

Инструкции объявления и инициализации переменных могут размещаться в лю- бом месте программы. Самое главное, чтобы переменная в программе исполь- зовалась (вызывалась) после того, как эта переменная инициализирована (ей присвоено значение). Пример программы, в которой применяются переменные разных типов и литералы, приведен в листинге 1.2.

Листинг 1.2. Переменные и литералы

class VarDemo{

public static void main(String[] args){

// Инициализация переменных: byte age=34;

char sex='м';

double weight=103.6; int height=182;

// Вывод данных:

System.out.println("Персональные данные пользователя:"); System.out.println("Возраст: "+age+" лет"); System.out.println("Пол (м/ж): "+sex+"."); System.out.println("Вес: "+weight+" кг"); System.out.println("Рост: "+height+" см");

}

}

Результат выполнения этой программы:

Персональные данные пользователя: Возраст: 34 лет

Пол (м/ж): м. Вес: 103.6 кг

Рост: 182 см

В программе объявлено с одновременной инициализацией несколько перемен- ных разных типов. Переменные предназначены для хранения персональных данных пользователя (таких как возраст, рост, вес и пол). Выражения в правой

Приведение типов 23

части от операторов присваивания (присваиваемые переменным значения) яв- ляются примерами литералов.

Числовые литералы, кроме обычного десятичного представления, могут быть записаны в восьмеричной и шестнадцатеричной системах счисления. Восьме- ричные литералы начинаются с нуля. Следующие цифры в позиционной записи восьмеричного литерала могут принимать значения в диапазоне от 0 до 7 вклю- чительно. Например, восьмеричный литерал 012 означает десятичное число 10. Шестнадцатеричные литералы начинаются с префикса 0x. Для позиционного представления шестнадцатеричного числа используются цифры от 0 до 9 и бук- вы от А до F. Например, шестнадцатеричный литерал 0x12 означает десятичное число 18.

Наконец, в формате '\xxx' задаются восьмеричные символы Unicode, а в форма- те '\uxxx' — шестнадцатеричные (символами x обозначены позиции кода).

Приведение типов

Я там столкнулся с одним очень нахальным типом.

Из к/ф «Приключения Шерлока Холмса

и доктора Ватсона»

Строгая типизация переменных вместе с очевидными преимуществами при- вносит и ряд не столь очевидных проблем. Поясним это на простом при- мере. Предположим, что в программе объявлены две числовые переменные: одна типа int и другая типа double. Переменным присвоены значения. Далее мы хотим к переменной типа double прибавить значение переменной типа int и результат записать в первую переменную. С формальной точки зрения здесь нет никакой проблемы, поскольку целые числа являются подмноже- ством множества действительных чисел. С точки зрения программной ло- гики ситуация не такая простая, ведь складываются переменные разных ти- пов. Понятно, что на самом деле здесь проблемы не возникает и описанную операцию можно выполнить (в том числе и в Java), причем возможность выполнения подобного рода операций достижима благодаря автоматическо- му приведению типов. Другими словами, если нужно вычислить выражение, в которое входят переменные разных типов, автоматически выполняется пре- образование входящих в выражение переменных к общему формату. Процесс автоматического преобразования типов подчиняется нескольким базовым пра- вилам. Вот они.

Типы переменных, входящих в выражение, должны быть совместимыми. Например, целое число можно преобразовать в формат действительного чис- ла, чего не скажешь о текстовой строке.

Целевой тип (тип, к которому выполняется приведение) должен быть «шире» исходного типа. Другими словами, преобразование должно выполняться без потери данных.

Перед выполнением арифметической операции типы byte, short и char рас- ширяются до типа int.

Если в выражении есть операнды типа long, то расширение осуществляется до типа long.

Если в выражении есть операнды типа float, то расширение осуществляется до типа float.

Если в выражении есть операнды типа double, то расширение осуществляется до типа double.

К этим правилам следует добавить не менее важные правила интерпретации ли- тералов. Действительно, как следует рассматривать, например, число (литерал) 2? Как значение типа int, типа long или, например, типа double? Следующие прави- ла дают ответы на подобные вопросы.

Литералы, обозначающие целые числа, интерпретируются как значения типа

int.

Литералы, обозначающие действительные числа, интерпретируются как зна- чения типа double.

Хотя эти правила представляются логичными и простыми, нередко автоматиче- ское приведение типов приводит к непредсказуемым, на первый взгляд, резуль- татам и ошибкам там, где их быть в принципе не должно. Например, следующая последовательность команд приводит к ошибке:

byte a=1,b=2,c;

// Ошибка: c=a+b;

Ошибку вызывает последняя команда. Хотя все три переменные относятся к типу byte, при вычислении выражения a+b выполняется автоматическое преобразова- ние к типу int. В результате имеет место попытка присвоить значение типа int переменной типа byte. Поскольку в Java преобразования с возможной потерей точности не допускаются, программа с таким кодом не скомпилируется.

Еще один пример ошибки, связанной с автоматическим преобразованием ти- пов:

float x=2.7;

В данном случае проблема связана с тем, что литерал 2.7, использованный для инициализации переменной x типа float, интерпретируется как значение типа double.

Для обработок ошибок подобного рода, а также для ряда других целей в Java предусмотрено явное приведение типов и явное определение типа литерала с помощью суффиксов типа.

Для приведения выражения к нужному типу перед этим выражением указы- вается имя типа, заключенное в круглые скобки. Например, следующий код является корректным:

byte a=1,b=2,c;

// Нет ошибки – явное приведение типа: c=(byte)(a+b);

Командой (byte)(a+b) вычисляется сумма значений переменных a и b, а резуль- тат преобразуется к типу byte. Поскольку в правой части от оператора при- сваивания стоит переменная того же типа, проблем не возникает. Тем не менее следует понимать, что явное приведение типа потенциально опасно, поскольку может приводить к потере значения. Такие ситуации должен отслеживать про- граммист — системой они не отслеживаются.

Аналогичную процедуру можно применять и к литералам. Кроме того, изменять тип литералов можно с помощью суффиксов. Так, суффикс L у целочисленного литерала (например, 123L) означает, что он принадлежит к типу long, а суф- фикс F у литерала, обозначающего действительное число (например, 12.5F), озна- чает, что этот литерал относится к типу float. В свете сказанного корректными являются такие команды:

float x=2.7F;

float x=(float)2.7;

Кроме прочего, явное приведение типов часто используется вместе с операто- ром деления.

В Java, как и в С++, допускается динамическая инициализация переменных. При динамической инициализации значение переменной присваивается при объявлении, причем значением является выражение, содержащее другие пере- менные. Пример динамической инициализации переменной:

int a=3,b=4; int c=a*a+b*b;

В данном случае переменная c инициализируется выражением a*a+b*b, то есть получает значение 25. Главное и единственное условие для динамической ини- циализации — все переменные, входящие в соответствующее выражение, долж- ны быть предварительно объявлены и им должны быть присвоены значения.

Основные операторы Java

Мне кажется, давно уже пора приступить к разработке документа, в котором будет четко оговорено, что граждане могут делать в свое свободное время, а чего они делать не должны.

Из к/ф «Забытая мелодия для флейты»

Все операторы Java можно разделить на четыре группы: арифметические, логиче- ские, побитовые и сравнения. Рассмотрим последовательно каждую группу опе- раторов. Начнем с арифметических. Эти операторы перечислены в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Арифметические операторы Java

Оператор	Название	Пояснение
+	Сложение	Бинарный оператор. Результатом команды a+b являет- ся сумма значений переменных a и b
-	Вычитание	Бинарный оператор. Результатом команды a-b являет- ся разность значений переменных a и b
*	Умножение	Бинарный оператор. Результатом команды a*b являет- ся произведение значений переменных a и b
/	Деление	Бинарный оператор. Результатом команды a/b являет- ся частное от деления значений переменных a и b. Для целочисленных операндов по умолчанию выполняется деление нацело
%	Остаток	Бинарный оператор. Результатом команды a%b яв- ляется остаток от целочисленного деления значений переменных a и b
+=	Сложение (упро- щенная форма с присваиванием)	Упрощенная форма оператора сложения с присваива- нием. Команда a+=b является эквивалентом команды a=a+b
-=	Вычитание (упро- щенная форма с присваиванием)	Упрощенная форма оператора вычитания с присваива- нием. Команда a-=b является эквивалентом команды a=a-b
*=	Умножение (упро- щенная форма с присваиванием)	Упрощенная форма оператора умножения с присваи- ванием. Команда a*=b является эквивалентом команды a=a*b
/=	Деление (упро- щенная форма с присваиванием)	Упрощенная форма оператора деления с присваива- нием. Команда a/=b является эквивалентом команды a=a/b
%=	Остаток (упро- щенная форма)	Упрощенная форма оператора вычисления остатка с присваиванием. Команда a%=b является эквивален- том команды a=a%b
++	Инкремент	Унарный оператор. Команда a++ (или ++a) является эквивалентом команды a=a+1
--	Декремент	Унарный оператор. Команда a-- (или --a) является эквивалентом команды a=a-1

Эти операторы имеют некоторые особенности. В первую очередь обращаем вни- мание на оператор деления /. Если операндами являются целые числа, в ка- честве значения возвращается результат целочисленного деления. Рассмотрим последовательность команд:

int a=5,b=2; double x=a/b;

В данном примере переменная x получает значение 2.0, а не 2.5, как можно было бы ожидать. Дело в том, что сначала вычисляется выражение a/b. Поскольку

операнды целочисленные, выполняется целочисленное деление. И только по- сле этого полученное значение преобразуется к формату double и присваивается переменной x.

Для того чтобы при целочисленных операндах выполнялось обычное деление, перед выражением с оператором деления указывается в круглых скобках иден- тификатор типа double (или float). Например, так:

int a=5,b=2;

double x=(double)a/b;

Теперь значение переменной x равно 2.5.

В Java, как и в С++, есть группа упрощенных арифметических операторов с присваиванием. Если op — один из операторов сложения, умножения, деления и вычисления остатка, то упрощенная форма этого оператора с присваиванием имеет вид op=. Это тоже бинарный оператор, как и оператор op, а команда вида x op=y является эквивалентом команды x=x op y.

Еще два исключительно полезных унарных оператора — операторы инкремента (++) и декремента (--). Действие оператора декремента сводится к увеличению на единицу значения операнда, а оператор декремента на единицу уменьшает операнд. Другими словами, команда x++ эквивалентна команде x=x+1, а команда x-- эквивалентна команде x=x-1. У операторов инкремента и декремента есть не только представленная здесь постфиксная форма (оператор следует после опе- ранда: x++ или x--), но и префиксная (оператор располагается перед операндом:

++x или --x). С точки зрения действия на операнд нет разницы в том, префикс- ная или постфиксная формы оператора использованы. Однако если выражение с оператором инкремента или декремента является частью более сложного вы- ражения, различие в префиксной и постфиксной формах операторов инкремента и декремента существует. Если использована префиксная форма оператора, сна- чала изменяется значение операнда, а уже после этого вычисляется выражение. Если использована постфиксная форма оператора, сначала вычисляется выраже- ние, а затем изменяется значение операнда. Рассмотрим небольшой пример:

int n,m; n=10;

m=n++;

В этом случае после выполнения команд переменная n будет иметь значение 11, а переменная m — значение 10. На момент выполнения команды m=n++ значение переменной n равно 10. Поскольку в команде m=n++ использована постфиксная форма оператора инкремента, то сначала выполняется присваивание значения переменной m, а после этого значение переменной n увеличивается на единицу.

Иной результат выполнения следующих команд:

int n,m; n=10;

m=++n;

Обе переменные (n и m) в этом случае имеют значение 11. Поскольку в команде m=++n использована префиксная форма инкремента, сначала на единицу увели- чивается значение переменной n, а после этого значение переменной n присваи- вается переменной m.

Следующую группу образуют логические операторы. Операндами логических операторов являются переменные и литералы типа boolean. Логические опера- торы Java перечислены в табл. 1.3.

Таблица 1.3. Логические операторы Java

Оператор	Название	Пояснение
&	Логическое И	Бинарный оператор. Результатом операции A&B явля- ется true, если значения обоих операндов равны true. В противном случае возвращается значение false
&&	Сокращенное логическое И	Бинарный оператор. Особенность оператора, по срав- нению с оператором &, состоит в том, что если значе- ние первого операнда равно false, то значение второго операнда не проверяется
|	Логическое ИЛИ	Бинарный оператор. Результатом операции A|B являет- ся true, если значение хотя бы одного операнда равно true. В противном случае возвращается значение false
||	Сокращенное логическое ИЛИ	Бинарный оператор. Особенность оператора, по срав- нению с оператором |, состоит в том, что если значе- ние первого операнда равно true, то значение второго операнда не проверяется
^	Исключающее ИЛИ	Бинарный оператор. Результатом операции A^B являет- ся true, если значение одного и только одного опе- ранда равно true. В противном случае возвращается значение false
!	Логическое отрицание	Унарный оператор. Результатом команды !A является true, если значение операнда A равно false. Если зна- чение операнда A равно true, результатом команды !A является значение false

Логические операторы обычно используются в качестве условий в условных операторах и операторах цикла.

В табл. 1.4 перечислены операторы сравнения, используемые в Java.

Таблица 1.4. Операторы сравнения Java

Оператор	Название	Пояснение
==	Равно	Результатом операции A==B является значения true, если операнды A и B имеют одинаковые значения. В противном случае значением является false

Оператор	Название	Пояснение
<	Меньше	Результатом операции A<B является значения true, если значение операнда A меньше значения операнда B. В противном случае значением является false
<=	Меньше или равно	Результатом операции A<=B является значения true, если значение операнда A не больше значения операн- да B. В противном случае значением является false
>	Больше	Результатом операции A>B является значения true, если значение операнда A больше значения операнда B. В противном случае значением является false
>=	Больше или равно	Результатом операции A>=B является значения true, если значение операнда A не меньше значения опе- ранда B. В противном случае значением является false
!=	Не равно	Результатом операции A!=B является значения true, если операнды A и B имеют разные значения. В про- тивном случае значением является false

Операторы сравнения обычно используются совместно с логическими операто- рами.

Для понимания принципов работы поразрядных операторов необходимо иметь хотя бы элементарные познания о двоичном представлении чисел. Напомним читателю некоторые основные моменты.

В двоичном представлении позиционная запись числа содержит нули и еди- ницы.

Старший бит (самый первый слева) определяет знак числа. Для положитель- ных чисел старший бит равен нулю, для отрицательных — единице.

Перевод из двоичной системы счисления положительного числа с позицион-

ной записью

b_nb_n1...b₂b₁b₀

(b_i могут принимать значения 0 или 1, старший

бит для положительных чисел b_n = 0) в десятичную выполняется так:

0 1 2

n1 n

b₀ 2

b₁2

b₂ 2

... b_n12

• b_n 2 .

Для перевода отрицательного двоичного числа в десятичное представление производится побитовое инвертирование кода (об операции побитового ин- вертирования — см. далее), полученное двоичное число переводится в деся- тичную систему, к нему прибавляется единица (и добавляется знак минус).

Для перевода отрицательного числа из десятичной в двоичную систему от модуля числа отнимают единицу, результат переводят в бинарный код и затем этот код инвертируют.

Умножение числа на два эквивалентно сдвигу влево на один бит позиционной записи числа (с заполнением первого бита нулем).

Побитовые операторы Java описаны в табл. 1.5.

Таблица 1.5. Побитовые операторы Java

Оператор	Название	Пояснение
&	Побитовое И	Бинарный оператор. Логическая операция И приме- няется к каждой паре битов операндов. Результатом является 1, если каждый из двух сравниваемых битов равен 1. В противном случае результат равен 0
|	Побитовое ИЛИ	Бинарный оператор. Логическая операция ИЛИ при- меняется к каждой паре битов операндов. Результатом является 1, если хотя бы один из двух сравниваемых битов равен 1. В противном случае результат равен 0
^	Побитовое ИСКЛЮЧА- ЮЩЕЕ ИЛИ	Бинарный оператор. Логическая операция ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ применяется к каждой паре битов операндов. Результатом является 1, если один и только один из двух сравниваемых битов равен 1. В противном случае результат равен 0
~	Побитовое отрицание	Унарный оператор. Выполняется инверсия двоичного кода: 0 меняется на 1, а 1 меняется на 0
>>	Сдвиг вправо	Бинарный оператор. Результатом является число, получаемое сдвигом вправо в позиционном пред- ставлении первого операнда (слева от оператора) на количество битов, определяемых вторым операндом (справа от оператора). Исходное значение перво- го операнда при этом не меняется. Младшие биты теряются, а старшие заполняются дублированием знакового бита
<<	Сдвиг влево	Бинарный оператор. Результатом является число, получаемое сдвигом влево в позиционном представле- нии первого операнда (слева от оператора) на количе- ство битов, определяемых вторым операндом (справа от оператора). Исходное значение первого операнда при этом не меняется. Младшие биты заполняются нулями, а старшие теряются
>>>	Беззнаковый сдвиг вправо	Бинарный оператор. Результатом является число, по- лучаемое сдвигом вправо в позиционном представле- нии первого операнда (слева от оператора) на количе- ство битов, определяемых вторым операндом (справа от оператора). Исходное значение первого операнда при этом не меняется. Младшие биты теряются, а старшие заполняются нулями
&=	Упрощенная форма побито- вого оператора & с присваиванием	Команда вида A&=B является эквивалентом команды A=A&B
|=	Упрощенная форма побито- вого оператора | с присваиванием	Команда вида A|=B является эквивалентом команды A=A|B

Оператор	Название	Пояснение
^=	Упрощенная	Команда вида A^=B является эквивалентом команды
	форма побито-
	вого оператора ^	A=A^B
	с присваиванием
>>=	Упрощенная	Команда вида A>>=B является эквивалентом команды
	форма побитово-
	го оператора >>	A=A>>B
	с присваиванием
<<=	Упрощенная	Команда вида A<<=B является эквивалентом команды
	форма побитово-
	го оператора <<	A=A<<B
	с присваиванием
>>>=	Упрощенная	Команда вида A>>>=B является эквивалентом команды
	форма побитово-
	го оператора >>>	A=A>>>B
	с присваиванием

За редким исключением, побитовые операции используются в случаях, когда необходимо оптимизировать программу в отношении быстродействия.

Помимо перечисленных операторов, в Java есть единственный тернарный опе- ратор (у оператора три операнда). Формально оператор обозначается как ?:. Синтаксис вызова этого оператора следующий:

условие?значение_1:значение_2

Первым операндом указывается условие — выражение, возвращающее в качестве значения логическое значение. Если значение выражения-условия равно true, в качестве значения тернарным оператором возвращается значение_1. Если зна- чением выражения-условия является false, тернарным оператором в качестве значения возвращается значение_2.

Несколько замечаний по поводу оператора присваивания (оператор =). В Java оператор присваивания возвращает значение. Команда вида x=y выполняется следующим образом. Сначала вычисляется выражение y, после чего это выра- жение приводится к типу переменной x и затем записывается в эту переменную. Благодаря тому, что, в отличие от других операторов с равными приоритетами, присваивание выполняется справа налево, в Java допустимыми являются ко- манды вида x=y=z. В этом случае значение переменной z присваивается сначала переменной y, а затем значение переменной y присваивается переменной x.

Еще одно замечание касается упрощенных форм операторов с присваиванием, то есть операторов вида op=. Хотя утверждалось, что команда вида A op=B эк- вивалента команде A=A op B, это не совсем так. При выполнении команды вида A op=B сначала вычисляется выражение A op B, затем полученное значение при- водится к типу переменной A и только после этого присваивается переменной A. Поскольку приведение к типу переменной A выполняется, фактически, явно, а в команде A=A op B приведение типов неявное, может проявиться разница

в использовании полной и упрощенной форм команд присваивания. Рассмо- трим простой пример:

byte a=10,b=20;

// Правильно: a+=20;

// Неправильно: a=a+b;

В данном случае команда a+=20 является корректной, а команда a=a+b — нет. В первом случае литерал 20 типа int «насильственно» приводится к типу byte в силу особенностей оператора +=. Во втором случае результат вычисления вы- ражения a+b автоматически расширяется до типа int, а автоматическое приведе- ние типа int к типу byte запрещено.

Напоследок приведем в табл. 1.6 данные о приоритете различных операторов в Java.

Таблица 1.6. Приоритеты операторов в Java

Приоритет	Операторы
1	Круглые скобки ( ), квадратные скобки [ ] и оператор «точка»
2	Инкремент ++, декремент --, отрицания ~ и !
3	Умножение *, деление / и вычисление остатка %
4	Сложение + и вычитание -
5	Побитовые сдвиги >>, << и >>>
6	Больше >, больше или равно >=, меньше или равно <= и меньше <
7	Равно == и неравно !=
8	Побитовое И &
9	Побитовое исключающее ИЛИ ^
10	Побитовое ИЛИ |
11	Логическое И &&
12	Логические ИЛИ ||
13	Тернарный оператор ?:
14	Присваивание = и сокращенные формы операторов вида op=

Операторы равных приоритетов (за исключением присваивания) выполняются слева направо. В случаях когда возникают сомнения в приоритете операторов и последовательности вычисления выражений, рекомендуется использовать круглые скобки.