Блоки и локальные переменные

Блок - это последовательность операторов, объявлений локальных классов или локальных переменных, заключенных в скобки. Область видимости локальных переменных и классов ограничена блоком, в котором они определены.

Операторы в блоке выполняются слева направо, сверху вниз. Если все операторы (выражения) в блоке выполняются нормально, то и весь блок выполняется нормально. Если какой-либо оператор (выражение) завершается ненормально, то и весь блок завершается ненормально.

Нельзя объявлять несколько локальных переменных с одинаковыми именами в пределах видимости блока. Приведенный ниже код вызовет ошибку времени компиляции.

public class Test { public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); int x; lbl: { int x = 0; System.out.println("x = " + x); } } }

В то же время не следует забывать, что локальные переменные перекрывают видимость переменных-членов. Так, следующий пример отработает нормально.

public class Test { static int x = 5; public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); int x = 1; System.out.println("x = " + x); } }

На консоль будет выведено x = 1.

То же самое правило применимо к параметрам методов.

public class Test { static int x; public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); t.test(5); System.out.println("Member value x = " + x); } private void test(int x){ this.x = x + 5; System.out.println("Local value x = " + x); } }

В результате работы этого примера на консоль будет выведено:

Local value x = 5 Member value x = 10

На следующем примере продемонстрируем, что область видимости локальной переменной ограничена областью видимости блока, или оператора, в пределах которого данная переменная объявлена.

public class Test { static int x = 5; public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); { int x = 1; System.out.println("First block x = " + x); } { int x = 2; System.out.println("Second block x =" + x); } System.out.print("For cycle x = "); for(int x =0;x<5;x++) { System.out.print(" " + x); } } }

Данный пример откомпилируется без ошибок и на консоль будет выведен следующий результат:

First block x = 1 Second block x =2 For cycle x = 0 1 2 3 4

Следует помнить, что определение локальной переменной есть исполняемый оператор. Если задана инициализация переменной, то выражение исполняется слева направо и его результат присваивается локальной переменной. Использование неинициализированных локальных переменных запрещено и вызывает ошибку компиляции.

Следующий пример кода

public class Test { static int x = 5; public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); int x; int y = 5; if( y > 3) x = 1; System.out.println(x); } }

вызовет ошибку времени компиляции, т.к. возможны условия, при которых переменная x может быть не инициализирована до ее использования (несмотря на то, что в данном случае оператор if(y > 3) и следующее за ним выражение x = 1; будут выполняться всегда).

Пустой оператор

Точка с запятой ( ; ) является пустым оператором. Данная конструкция вполне применима там, где не предполагается выполнение никаких действий. Преждевременное завершение пустого оператора невозможно.

Метки

Любой оператор, или блок, может иметь метку. Метку можно указывать в качестве параметра для операторов break и continue. Область видимости метки ограничивается оператором, или блоком, к которому она относится. Так, в следующем примере мы получим ошибку компиляции:

public class Test { static int x = 5; static { } public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); int x = 1; Lbl1: { if(x == 0) break Lbl1; } Lbl2:{ if(x > 0) break Lbl1; } } }

В случае, если имеется несколько вложенных блоков и операторов, допускается обращение из внутренних блоков к меткам, относящимся к внешним.

Этот пример является вполне корректным:

public class Test { static int x = 5; static { } public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); int L2 = 0; Test: for(int i = 0; i< 10;i++) { test: for(int j = 0; j< 10;j++) { if( i*j > 50) break Test; } } } private void test() { ; } }

В этом же примере можно увидеть, что метки используют пространство имен, отличное от пространства имен переменных, методов и классов.

Традиционно использование меток не рекомендуется, особенно в объектно-ориентированных языках, поскольку серьезно усложняет понимание порядка выполнения кода, а значит, и его тестирование и отладку. Для Java этот запрет можно считать не столь строгим, поскольку самый опасный оператор goto отсутствует. В некоторых ситуациях (как в рассмотренном примере с вложенными циклами) использование меток вполне оправданно, но, конечно, их применение следует ограничивать лишь самыми необходимыми случаями.

Оператор if

Пожалуй, наиболее распространенной конструкцией в Java, как и в любом другом структурном языке программирования, является оператор условного перехода.

В общем случае конструкция выглядит так:

if (логическое выражение) выражение или блок 1 else выражение или блок 2

Логическое выражение может быть любой языковой конструкцией, которая возвращает булевский результат. Отметим отличие от языка C, в котором в качестве логического выражения могут использоваться различные типы данных, где отличное от нуля выражение трактуется как истинное значение, а ноль - как ложное. В Java возможно использование только логических выражений.

Если логическое выражение принимает значение "истина", то выполняется выражение или блок 1, в противном случае - выражение или блок 2. Вторая часть оператора ( else ) не является обязательной и может быть опущена. Т.е. конструкция if(x == 5) System.out.println("Five") вполне допустима.

Операторы if-else могут каскадироваться.

String test = "smb"; if( test.equals("value1") { ... } else if (test.equals("value2") { ... } else if (test.equals("value3") { ... } else { ... }

Следует помнить, что оператор else относится к ближайшему к нему оператору if. В данном случае последнее условие else будет выполняться, только если не выполнено предыдущее. Заключительная конструкция else относится к самому последнему условию if и будет выполнена только в том случае, если ни одно из вышеперечисленных условий не будет истинным. Если хотя бы одно из условий выполнено, то все последующие выполняться не будут.

Например:

... int x = 5; if( x < 4) { System.out.println("Меньше 4"); } else if (x > 4) { System.out.println("Больше 4"); } else if (x == 5) { System.out.println("Равно 5"); } else{ System.out.println("Другое значение"); }

Предложение "Равно 5" в данном случае напечатано не будет.

Оператор switch

Оператор switch() удобно использовать в случае необходимости множественного выбора. Выбор осуществляется на основе целочисленного значения.

Структура оператора:

switch(int value) { case const1: выражение или блок case const2: выражение или блок case constn: выражение или блок default: выражение или блок }

Причем, фраза default не является обязательной.

В качестве параметра switch может использоваться переменная типа byte, short, int, char или выражение. Выражение должно в конечном итоге возвращать параметр одного из указанных ранее типов. В операторе switch не могут применяться значения примитивного типа long и ссылочных типов Long, String, Integer, Byte и т.д.

При выполнении оператора switch производится последовательное сравнение значения x с константами, указанными после case, и в случае совпадения выполняется выражение следующее за этим условием. Если выражение выполнено нормально и нет преждевременного его завершения, то производится выполнение для последующих case. Если же выражение, следующее за case, завершилось ненормально, то будет прекращено выполнение всего оператора switch.

Если не выполнен ни один оператор case, то выполнится оператор default, если он имеется в данном switch. Если оператора default нет и ни одно из условий case не выполнено, то ни одно из выражений switch также выполнено не будет.

Следует обратить внимание, что, в отличие от многозвенного if-else, если какое-либо условие case выполнено, то выполнение switch не прекратится, а будут выполняться следующие за ним выражения. Если этого необходимо избежать, то после кода следующего за оператором case используется оператор break, прерывающий дальнейшее выполнение оператора switch.

После оператора case должен следовать литерал, который может быть интерпретирован как 32-битовое целое значение. Здесь не могут применяться выражения и переменные, если они не являются final static.

Рассмотрим пример:

int x = 2; switch(x) { case 1: case 2: System.out.println("Равно 1 или 2"); break; case 3: case 4: System.out.println("Равно 3 или 4"); break; default: System.out.println( "Значение не определено"); }

В данном случае на консоль будет выведен результат "Равно 1 или 2". Если же убрать операторы break, то будут выведены все три строки.

Вот такая конструкция вызовет ошибку времени компиляции.

int x = 5; switch(x) { case y: // только константы! ... break; }

В операторе switch не может быть двух case с одинаковыми значениями.

Т.е. конструкция

switch(x) { case 1: System.out.println("One"); break; case 1: System.out.println("Two"); break; case 3: System.out.println("Tree or other value"); }

недопустима.

Также в конструкции switch может быть применен только один оператор default.

Управление циклами

В языке Java имеется три основных конструкции управления циклами:

цикл while ;

цикл do ;

цикл for.

Цикл while

Основная форма цикла while может быть представлена так:

while(логическое выражение) повторяющееся выражение, или блок;

В данной языковой конструкции повторяющееся выражение, или блок будет исполняться до тех пор, пока логическое выражение будет иметь истинное значение. Этот многократно исполняемый блок называют телом цикла

Операторы continue и break могут изменять нормальное исполнение тела цикла. Так, если в теле цикла встретился оператор continue, то операторы, следующие за ним, будут пропущены и выполнение цикла начнется сначала. Если continue используется с меткой и метка принадлежит к данному while, то выполнение его будет аналогичным. Если метка не относится к данному while, его выполнение будет прекращено и управление будет передано на оператор, или блок, к которому относится метка.

Если встретился оператор break, то выполнение цикла будет прекращено.

Если выполнение блока было прекращено по какой-то другой причине (возникла исключительная ситуация), то выполнение всего цикла будет прекращено по той же причине.

Рассмотрим несколько примеров:

public class Test { static int x = 5; public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); int x = 0; while(x < 5) { x++; if(x % 2 == 0) continue; System.out.print(" " + x); } } }

На консоль будет выведено

1 3 5

т.е. вывод на печать всех четных чисел будет пропущен.

public class Test { static int x = 5; public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); int x = 0; int y = 0; lbl: while(y < 3) { y++; while(x < 5) { x++; if(x % 2 == 0) continue lbl; System.out.println("x=" + x + " y="+y); } } } }

На консоль будет выведено

x=1 y=1 x=3 y=2 x=5 y=3

т.е. при выполнении условия if(x % 2 == 0) continue lbl; цикл по переменной x будет прерван, а цикл по переменной y начнет новую итерацию.

Типичный вариант использования выражения while():

int i = 0; while( i++ < 5) { System.out.println("Counter is " + i); }

Следует помнить, что цикл while() будет выполнен только в том случае, если на момент начала его выполнения логическое выражение будет истинным. Таким образом, при выполнении программы может иметь место ситуация, когда цикл while() не будет выполнен ни разу.

boolean b = false; while(b) { System.out.println("Executed"); }

В данном случае строка System.out.println("Executed"); выполнена не будет.

Цикл do

Основная форма цикла do имеет следующий вид:

do повторяющееся выражение или блок; while(логическое выражение)

Цикл do будет выполняться до тех пор, пока логическое выражение будет истинным. В отличие от цикла while, этот цикл будет выполнен, как минимум, один раз.

Типичная конструкция цикла do:

int counter = 0; do { counter ++; System.out.println("Counter is " + counter); } while(counter < 5);

В остальном выполнение цикла do аналогично выполнению цикла while, включая использование операторов break и continue.

Цикл for

Довольно часто бывает необходимо изменять значение какой-либо переменной в заданном диапазоне и выполнять повторяющуюся последовательность операторов с использованием этой переменной. Для выполнения такой последовательности действий как нельзя лучше подходит конструкция цикла for.

Основная форма цикла for выглядит следующим образом:

for(выражение инициализации; условие; выражение обновления) повторяющееся выражение или блок;

Ключевыми элементами данной языковой конструкции являются предложения, заключенные в круглые скобки и разделенные точкой с запятой.

Выражение инициализации выполняется до начала выполнения тела цикла. Чаще всего используется как некое стартовое условие (инициализация, или объявление переменной).

Условие должно быть логическим выражением и трактуется точно так же, как логическое выражение в цикле while(). Тело цикла выполняется до тех пор, пока логическое выражение истинно. Как и в случае с циклом while(), тело цикла может не исполниться ни разу. Это происходит, если логическое выражение принимает значение "ложь" до начала выполнения цикла.

Выражение обновления выполняется сразу после исполнения тела цикла и до того, как проверено условие продолжения выполнения цикла. Обычно здесь используется выражение инкрементации, но может быть применено и любое другое выражение.

Пример использования цикла for():

... for(counter=0;counter<10;counter++) { System.out.println("Counter is " + counter); }

В данном примере предполагается, что переменная counter была объявлена ранее. Цикл будет выполнен 10 раз и будут напечатаны значения счетчика от 0 до 9.

Разрешается определять переменную прямо в предложении:

for(int cnt = 0;cnt < 10; cnt++) { System.out.println("Counter is " + cnt); }

Результат выполнения этой конструкции будет аналогичен предыдущему. Однако нужно обратить внимание, что область видимости переменной cnt будет ограничена телом цикла.

Любая часть конструкции for() может быть опущена. В вырожденном случае мы получим оператор for с пустыми значениями

for(;;) { ... }

В данном случае цикл будет выполняться бесконечно. Эта конструкция аналогична конструкции while(true){}. Условия, в которых она может быть применена, мы рассмотрим позже.

Возможно также расширенное использование синтаксиса оператора for(). Предложение и выражение могут состоять из нескольких частей, разделенных запятыми.

for(i = 0, j = 0; i<5;i++, j+=2) { ... }

Использование такой конструкции вполне правомерно.

Операторы break и continue

В некоторых случаях требуется изменить ход выполнения программы. В традиционных языках программирования для этих целей применяется оператор goto, однако в Java он не поддерживается. Для этих целей применяются операторы break и continue.

Оператор continue

Оператор continue может использоваться только в циклах while, do, for. Если в потоке вычислений встречается оператор continue, то выполнение текущей последовательности операторов (выражений) должно быть прекращено и управление будет передано на начало блока, содержащего этот оператор.

... int x = (int)(Math.random()*10); int arr[] = {....} for(int cnt=0;cnt<10;cnt++) { if(arr[cnt] == x) continue; ... }

В данном случае, если в массиве arr встретится значение, равное x, то выполнится оператор continue и все операторы до конца блока будут пропущены, а управление будет передано на начало цикла.

Если оператор continue будет применен вне контекста оператора цикла, то будет выдана ошибка времени компиляции. В случае использования вложенных циклов оператору continue, в качестве адреса перехода, может быть указана метка, относящаяся к одному из этих операторов.

Рассмотрим пример:

public class Test { public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); for(int i=0; i < 10; i++){ if(i % 2 == 0) continue; System.out.print(" i=" + i); } } }

В результате работы на консоль будет выведено:

i=1 i=3 i=5 i=7 i=9

При выполнении условия в строке 7 нормальная последовательность выполнения операторов будет прервана и управление будет передано на начало цикла. Таким образом, на консоль будут выводиться только нечетные значения.

Оператор break

Этот оператор, как и оператор continue, изменяет последовательность выполнения, но не возвращает исполнение к началу цикла, а прерывает его.

public class Test { public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); int [] x = {1,2,4,0,8}; int y = 8; for(int cnt=0;cnt < x.length;cnt++) { if(0 == x[cnt]) break; System.out.println("y/x = " + y/x[cnt]); } } }

На консоль будет выведено:

y/x = 8 y/x = 4 y/x = 2

При этом ошибки, связанной с делением на ноль, не произойдет, т.к. если значение элемента массива будет равно 0, то будет выполнено условие в строке 9 и выполнение цикла for будет прервано.

В качестве аргумента break может быть указана метка. Как и в случае с continue, нельзя указывать в качестве аргумента метки блоков, в которых оператор break не содержится.

Именованные блоки

В реальной практике достаточно часто используются вложенные циклы. Соответственно, может возникнуть ситуация, когда из вложенного цикла нужно прервать внешний. Простое использование break или continue не решает этой задачи, однако в Java можно именовать блок кода и явно указать операторам, к какому из них относится выполняемое действие. Делается это путем присвоения метки операторам do, while, for.

Метка - это любая допустимая в данном контексте лексема, оканчивающаяся двоеточием.

Рассмотрим следующий пример:

... int array[][] = {...}; for(int i=0;i<5;i++) { for(j=0;j<4; j++) { ... if(array[i][j] == caseValue) break; ... } } ...

В данном случае при выполнении условия будет прервано выполнение цикла по j, цикл по i продолжится со следующего значения. Для того, чтобы прервать выполнение обоих циклов, используется метка:

... int array[][] = {:..}; outerLoop: for(int i=0;i<5;i++) { for(j=0;j<4; j++){ ... if(array[i][j] == caseValue) break outerLoop; ... } } ...

Оператор break также может использоваться с именованными блоками.

Между операторами break и continue есть еще одно существенное отличие. Оператор break может использоваться с любым именованным блоком, в этом случае его действие в чем-то похоже на действие goto. Оператор continue (как и отмечалось ранее) может быть использован только в теле цикла. То есть такая конструкция будет вполне приемлемой:

lbl:{ ... if( val > maxVal) break lbl; ... }

В то время как оператор continue здесь применять нельзя. В данном случае при выполнении условия if выполнение блока с меткой lbl будет прервано, то есть управление будет передано на оператор (выражение), следующий непосредственно за закрывающей фигурной скобкой.

Метки используют пространство имен, отличное от пространства имен классов и методов.

Так, следующий пример кода будет вполне работоспособным:

public class Test { public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); t.test(); } void test() { Test: { test: for(int i =0;true;i++) { if(i % 2 == 0) continue test; if(i > 10) break Test; System.out.print(i + " "); } } } }

Для составления меток применяются те же синтаксические правила, что и для переменных, за тем исключением, что метки всегда оканчиваются двоеточием. Метки всегда должны быть привязаны к какому-либо блоку кода. Допускается использование меток с одинаковыми именами, но нельзя применять одинаковые имена в пределах видимости блока. Т.е. такая конструкция допустима:

lbl: { ... System.out.println("Block 1"); ... } ... lbl: { ... System.out.println("Block 2"); ... }

А такая нет:

lbl: { ... lbl: { ... } ... }

Оператор return

Этот оператор предназначен для возврата управления из вызываемого метода в вызывающий. Если в последовательности операторов выполняется return, то управление немедленно (если это не оговорено особо) передается в вызывающий метод. Оператор return может иметь, а может и не иметь аргументов. Если метод не возвращает значений (объявлен как void ), то в этом и только этом случае выражение return применяется без аргументов. Если возвращаемое значение есть, то return обязательно должен применяться с аргументом, чье значение и будет возвращено.

В качестве аргумента return может использоваться выражение

return (x*y +10) 11;pre>

В этом случае сначала будет выполнено выражение, а затем результат его выполнения будет передан в вызывающий метод. Если выражение будет завершено ненормально, то и оператор return будет завершен ненормально. Например, если во время выполнения выражения в операторе return возникнет исключение, то никакого значения метод не вернет, будет обрабатываться ошибка.

В методе может быть более одного оператора return.

Оператор synchronized

Этот оператор применяется для исключения взаимного влияния нескольких потоков при выполнении кода, он будет подробно рассмотрен в лекции 12, посвященной потокам исполнения.