Dev Blog

Абстрактні класи та шаблонний метод ​

Контракт без готової реалізації ​

У попередній темі базова фігура повертала нульову площу. Таке значення дозволяє показати механізм наслідування, але в реальній моделі фігура без конкретної геометрії не має змістовної формули. Потрібно оголосити операцію й вимагати від кожного конкретного підтипу її реалізацію.

Абстрактний клас позначається abstract. Створити його безпосередній екземпляр через new не можна. Він може містити поля, конструктори, готові методи та абстрактні методи без тіла. Якщо підклас не реалізував усі успадковані абстрактні операції, він також повинен бути абстрактним. Конкретний підклас завершує контракт і стає придатним до створення.

Абстрактний метод має сигнатуру й крапку з комою, наприклад public abstract double area();. Він не може бути одночасно private, static або final: ці модифікатори суперечили б необхідності екземплярного перевизначення підкласом. Абстрактний клас може не мати абстрактних методів, якщо автор свідомо забороняє безпосереднє створення базового типу.

Конструктор абстрактного класу викликається під час створення підкласу через super. Тому перевірка спільного імені чи ідентифікатора лишається в одному місці. Заборона new Report(...) не означає, що базова частина об’єкта не потребує ініціалізації. Не викликайте абстрактні або перевизначувані методи з конструктора: стан підкласу ще може бути неготовим.

Рис. 7.1. Абстрактний контракт і конкретні реалізації

Приклад 1. Шаблонний метод звіту ​

Шаблонний метод фіксує послідовність кроків, залишаючи підкласу одну змінну частину. render формує заголовок, тіло й завершення; body визначає лише зміст. Метод render фінальний, отже формат не можна випадково замінити в підкласі. Вхідний масив копіюється, щоб зовнішня зміна не впливала на вже створений звіт.

java
import java.util.Arrays;

abstract class Report {
    private final String title;

    Report(String title) {
        if (title == null || title.isBlank()) {
            throw new IllegalArgumentException("Empty title");
        }
        this.title = title.strip();
    }

    protected abstract String body();

    public final String render() {
        return "[" + title + "]\n" + body() + "\nEND";
    }
}

final class ScoreReport extends Report {
    private final int[] scores;

    ScoreReport(String title, int[] scores) {
        super(title);
        if (scores == null || scores.length == 0
                || scores.length > 100) {
            throw new IllegalArgumentException("Invalid scores");
        }
        this.scores = scores.clone();
        for (int score : this.scores) {
            if (score < 0 || score > 100) {
                throw new IllegalArgumentException("Invalid score");
            }
        }
    }

    @Override
    protected String body() {
        int total = 0;
        for (int score : scores) { total += score; }
        return Arrays.toString(scores) + "\nTotal: " + total;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] source = {80, 90, 100};
        Report report = new ScoreReport("Group A", source);
        source[0] = 0;
        System.out.println(report.render());
        try {
            new ScoreReport("Bad", new int[]{101});
        } catch (IllegalArgumentException ex) {
            System.out.println(ex.getMessage());
        }
    }
}
text
[Group A]
[80, 90, 100]
Total: 270
END
Invalid score

Змінна має тип Report, а об’єкт – ScoreReport. Клієнт знає тільки публічний render. Захищений body є точкою розширення для підкласів, а не публічною операцією для зовнішнього коду. Контракт body має вказувати, чи допускається порожній результат і чи можливі винятки, інакше шаблонний метод не зможе надійно поєднувати кроки.

Перевірка source після створення демонструє захисну копію: звіт продовжує містити 80. Неправильна оцінка відхиляється конструктором. Для порожнього масиву визначено явну відмову, а не неочікуване ділення на нуль під час майбутнього обчислення середнього.