versjon desember 2002 Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003. Kapittel 10 Programmering i Java http://www.tisip.no/Javabok/ Arv og polymorfi Repetisjon fra kap. 4 side 2-3 Generalisering og spesialisering side 4-5 Arv side 6-8 Polymorfi side 9 Gyldige tilordninger, referanser til objekter side 10 Abstrakte klasser side 11 Hva hvis polymorfi ikke hadde eksistert? side 12 Når har vi behov for å bruke instanceof? side 13 Tilgangsmodifikatorer side 14-16 Oppussingseksemplet, del 3 side 17-18 Arv i to nivåer side 19 Definisjoner og regler side 20-25 Interface side 26-29
Arv og polymorfi. Repetisjon fra kap. 4side 2-3 Generalisering og spesialiseringside 4-5 Arvside 6-8 Polymorfiside 9 Gyldige tilordninger, referanser til objekterside 10 Abstrakte klasserside 11 Hva hvis polymorfi ikke hadde eksistert?side 12 - PowerPoint PPT Presentation
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
versjon desember 2002Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal,
Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.Kapittel 10
Programmering i Javahttp://www.tisip.no/Javabok/
Arv og polymorfi
Repetisjon fra kap. 4 side 2-3Generalisering og spesialisering side 4-5Arv side 6-8Polymorfi side 9Gyldige tilordninger, referanser til objekter side 10Abstrakte klasser side 11Hva hvis polymorfi ikke hadde eksistert? side 12Når har vi behov for å bruke instanceof? side 13Tilgangsmodifikatorer side 14-16Oppussingseksemplet, del 3 side 17-18Arv i to nivåer side 19Definisjoner og regler side 20-25Interface side 26-29
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 2
Et utsnitt avklassetreet i Java
Repetisjon fra kapittel 4Object
Component
Container
Window
Frame
JFrame
JComponent
JPanel
Vindu
Tegning
setSize(), setBackground() og getBackground() arves herfra
setDefaultClose- Operation() og getContentPane()arves herfra
add() arves herfra
superklasse tilJPanel og Tegning
subklasse tilObject og Component
show()arves herfra
setTitle()arves herfra
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 3
Objektene som de ulike klassenebeskriver utgjør mengder
Repetisjon fra kapittel 4
Container
JComponent Window
Frame
JFrame
Vindu
JPanel
Tegning
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 4
Generalisering og spesialisering
Student
fnrnavnadrstudnr
finnFnrfinnNavnfinnAdressefinnStudnr
Ansatt
fnrnavnadrlønnstrinn
finnFnrfinnNavnfinnAdressefinnLønnstrinn
Student
-studnr
+finnStudnr
Ansatt
-lønnstrinn
+finnLønnstrinn
generalisering,superklasse
spesialiseringer,subklasser
Person
-fnr-navn-adr
+finnFnr+finnNavn+finnAdresse
Object
. . .
resten av klassetreet
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 5
Hva forteller klassetreet?
Person
AnsattStudent
En student er en person.En ansatt er en person.
Alle ansatte er en delmengdeav alle personer.Alle studenter er en delmengdeav alle personer.
Et klassetre viser et forhold som eksistererer mellom klasser. En klasse er en generalisering/spesialisering av en annen klasse.Pilen går fra den spesialiserte klassen til den generaliserte klassen.
Må ikke forveksles med assosiasjon. En assosiasjon mellom to klasser uttrykker at det eksisterer et forhold mellom objektene av de involverte klassene.
Gjør oppgave 1side 316.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 6
Arv
• En subklasse arver ikke-private medlemmer fra superklassen.
• Eksempel på konsekvenser: Til et objekt av klassen Student kan en klient sende følgende meldinger:
– finnFnr()
– finnNavn()
– finnAdresse()
– finnStudnr()
Student
-studnr
+finnStudnr
Ansatt
-lønnstrinn
+finnLønnstrinn
Person
-fnr-navn-adr
+finnFnr+finnNavn+finnAdresse
Gjør oppgave 2 side 316.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 7
Vis programliste 10.1 side 316-318.
Merk forskjellen mellom bruk av super for kall på konstruktører og kall på metoder:
– I en konstruktør må et eventuelt kall på super være første setning. • Kallet spesifiserer hvilken konstruktør som skal brukes i klassen rett over i klassetreet. • Eksempel: super(startFnr, startNavn, startAdr);
– super kan brukes som kvalifikator for å skille mellom arvede metoder og metoder med samme navn deklarert i den klassen der vi er. • Eksempel: super.toString();
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Et objekt av klassen Student har også objektvariablene fra Person (fødselsnummer,navn og adresse) inne i seg, men de kan bare nås via metoder arvet fra Person.
meldinger som kan sendes til studentobjektet
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 9
Polymorfi
• Polymorfi = ”mangeformet, som opptrer i mange former”.• Polymorfi gjør det mulig å håndtere objekter av forskjellige klasser
under ett.• Vi har samlet objekter i en tabell Personer.• Sender samme melding til alle objektene, de tolker den forskjellig
avhengig av hvilken klasse de tilhører.
Person[] personer = new Person[3]; personer[0] = student1; // objekt av klassen Studentpersoner[1] = læreren; // objekt av klassen Ansattpersoner[2] = student2; // objekt av klassen Student
for (int i = 0; i < personer.length; i++) { // sender samme melding til alle objektene System.out.println(personer[i].toString()); }
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 10
Gyldige tilordninger mellom referanser og objekter
Student enStudent
Ansatt enAnsatt
Person enPerson
12106078756L "Ole Pettersen"
"Storgt 3, 7001 Trondheim" 1234567L
5107078056L "Hanne Hansen"
"Storgt 13, 7001 Trondheim”40
12106078756L "Ola Nordmann"
"4567 Heia"
studentobjekt
ansattobjekt
personobjekt
Gjør oppgavene side 324.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 11
Abstrakte klasser• Formlene for å regne ut arealet er forskjellig for
sirkel, kvadrat og trekant.
• Men arealet kan beregnes for alle typer figurer.
• Metoden finnAreal() er polymorf (= ”mangeformet, som opptrer i mange former”).
• Metoden er abstrakt i klassen Figur (ikke mulig å finne en formel som gjelder for alle figurer).
• Klassen er abstrakt fordi den inneholder en abstrakt metode.
• Det er ikke mulig å lage objekter av en abstrakt klasse.
• En subklasse må implementere metoden for at det skal være mulig å lage objekter av subklassen. Klassen blir konkret.
• At metoden står i klassen Figur forteller at vi kan sende meldingen finnAreal() til alle objekter som tilhører konkrete subklasser av Figur.
Sirkel
-radius
+finnRadius+finnAreal
Trekant
-grunnlinje-høyde
+finnGrunnlinje+finnHøyde+finnAreal
Kvadrat
-side
+finnSide+finnAreal
Figur
+finnAreal
Vis programliste 10.3, side 326-328.Gjør oppgavene side 328.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 12
Hva hvis polymorfi ikke hadde eksistert?
• Hva gjør polymorfien for oss?– I det siste eksemplet lar den oss håndtere ulike typer geometriske figurer under ett.– Vi sender en melding til et objekt som tilhører en subklasse av Figur.– Objektet vet selv hvordan arealet skal regnes ut.
• Hva hvis objektet ikke selv visste hvilken formel som skulle brukes?– Da måtte vi bruke if-else-if, omtrent slik:
if (figur instanceof Sirkel) { ... formel for å beregne arealet av en sirkel … } else if (figur instanceof Kvadrat) { ... formel for å beregne arealet av et kvadrat … } else { ... formel for å beregne arealet av en trekant … }
• Tenk deg om en gang til dersom du tror at du trenger å bruke instanceof kombinert med en if-else-if-else-sekvens. – Du bør da vurdere om det er bedre å lage en abstrakt metode i en felles
superklasse for de involverte klassene, og så la hver enkelt klasse få sin egen implementasjon av metoden
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 13
Når har vi behov for å bruke operatoren instanceof?
• Vi trenger å bruke instanceof i i de tilfellene der vi skal sende melding til kun en del av et subtre.• Vi lager følgende objekter:
A objekt1 = new C();A objekt2 = new E();
• Vi kan trygt sende meldingen metode1() til begge objektene:objekt1.metode1();objekt2.metode1();
• Meldingen metode2() kan vi bare sende til subklasser til klassen B:
if (objekt1 instanceof B) { B etObjekt = (B) objekt1; etObjekt.metode2();}
A
DCB
FE
metode1() abstrakt i A
metode2() abstrakt i B
metode1() implementert her
metode2() implementert her Gjør oppgaven side 331.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 14
Tilgangsmodifikatorer
• Definisjonsområdet til et navn er den delen av programmet der navnet kan brukes uten at det må kvalifiseres.
• Tilgjengeligheten til et navn utenfor definisjonsområdet er bestemt av om det står private, public, protected eller ingenting foran navnet (ingenting = package).
• Klasser:– Alle klasser vi har laget hittil,
unntatt appletene, har vært tilgjengelig kun i den pakken der de var deklarert.
– Appletene har hatt public foran seg. De er tilgjengelig fra overalt.
• Medlemmer og konstruktører:– private int antall; // privat
– protected int finnMinsteVerdi() { // tilgjengelig fra samme pakke// og fra subklasser (under // bestemte betingelser)
– Eksempel: For at et medlem (en konstruktør) skal være offentlig tilgjengelig må både medlemmet (konstruktøren) og klassen det tilhører være deklarert public.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 15
pakke A pakke B
klasse Csubklasse til klasse Cprivate
package*
protected
public
*) package betyr ingen tilgangsmodifikator
Tilgjengeligheten til konstruktører og medlemmer deklarert i klassen C
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 16
Anbefalt bruk av tilgangsmodifikatorer
• Objektvariabler og klassevariabler er alltid private.
• Konstanter er vanligvis offentlige, men kan være private dersom de ikke er av interesse for andre enn klassen selv.
• Konstruktører er vanligvis offentlige.
• Metoder er vanligvis private eller offentlige.
• Konstruktører og metoder kan være beskyttede dersom det ikke har noen mening å bruke dem utenfor subklasser.
• Klasser har i utgangspunktet pakketilgang (ingen tilgangsmodifikator). Dette begrenser også tilgangen til offentlige konstruktører og medlemmer i klassen. Klasser som skal tas i bruk generelt, gjøres offentlige og legges i en navngitt pakke. Da vil automatisk alle offentlige konstruktører og medlemmer også bli offentlige.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 17
Oppussingseksemplet med mange flater og mange typer materialer
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 18
Oppussingseksemplet med mange flater og mange typer materialer, programmering
• Utsnitt fra kapittel 9:class Oppussingsprosjekt {
private String navn;
private ArrayList alleFlater = new ArrayList();
private ArrayList alleMalinger = new ArrayList();
public Maling registrerNyMaling(Maling nyMaling) {
Maling denne = finnMaling(nyMaling.finnNavn());
if (denne == null) {
alleMalinger.add(nyMaling);
return nyMaling;
}
else return denne;
}
• Nå, i kapittel 10:class Oppussingsprosjekt {
private String navn;
private ArrayList alleFlater = new ArrayList();
private ArrayList alleMaterialer = new ArrayList();
public Materiale registrerNyttMateriale(Materiale nyttMateriale) {
Materiale dette = finnMateriale(nyttMateriale.finnNavn());
if (dette == null) {
alleMaterialer.add(nyttMateriale);
return nyttMateriale;
}
else return dette;
}
En referanse til Materiale kan settes til å peke til et objekt av en hvilken som helst subklasse.
Vårt nye program kan håndtere mange forskjellige materialer, til tross for få endringer i forhold
til programmet i kapittel 9. Vi utnytter arv og polymorfi.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 20
Modifikatoren abstract
• Abstrakt klasse:abstract class Materiale {
….osv.– kan ikke lage objekter av en abstrakt klasse
– behøver ikke inneholde eller arve abstrakte metoder
– kan inneholde både abstrakte og konkrete metoder
• Abstrakt metode:abstract metodehode;– En klasse som arver, eller selv deklarerer en abstrakt metode, må
deklareres som abstrakt.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 21
Det reserverte ordet super
• super kan brukes på to måter:– I en konstruktør for å anrope konstruktøren rett over i klassetreet,
eksempel: public AnnenSortBelegg(String startNavn, double startPris, int
startBredde) { super(startNavn, startPris, startBredde); }• Kallet på super() må være første setning i konstruktøren.• Argumentlisten til super() må være i samsvar med parameterlisten til en
konstruktør i superklassen.
– I en hvilken som helst metode kan vi bruke super som kvalifikator for å henvise til et skjult eller erstattet navn i en superklasse, eksempel:
• Vi kan ikke skrive super.super() eller lignende for å anrope konstruktør eller metode på mer enn ett nivå over i klassetreet.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 22
Konstruktører
• Dersom vi ikke kaller en bestemt konstruktør i den direkte superklassen ved å anrope super(), vil standardkonstruktøren i superklassen anropes.
• Dersom denne ikke eksisterer, vil kompilatoren gi en feilmelding.
• Dersom det ikke har mening å lage objekter av en klasse, kan det forhindres på to måter:– Lag klassen abstrakt. Dette brukes dersom klassen har eller kan ha
subklasser.
– Lag alle konstruktører private. Dette brukes dersom klassen ikke kan ha subklasser (den er final, se nedenfor).
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 23
Referanser og casting
• En referanse til en klasse kan settes til å peke til objekter av en subklasse til klassen. Den kan ikke settes til å peke til objekter av en superklasse.
Person personen =new Student(12106078756L, "Ole Pettersen", "Storgt 3, 7001 Trondheim", 1234567L); // ok
Ansatt læreren = new Student(12106078756L, "Ole Pettersen", "Storgt 3, 7001 Trondheim", 1234567L); // ikke ok
Ansatt læreren = new Person(12106078756L, "Ole Pettersen", "Storgt 3, 7001 Trondheim"); // ikke ok
• Anta at vi har en referanse til et objekt. – Referansen kan castes til den klassen objektet tilhører, eller til superklasser av denne klassen.
– Det er ikke tillatt å caste referansen til en subklasse av den klassen som objektet tilhører.
– Ugyldig casting gir ClassCastException.
Object etObjekt = new Student(12106078756L, "Ole Pettersen", "Storgt 3, 7001 Trondheim", 1234567L); // ok
Student enStudent = (Student) etObjekt;Ansatt enAnsatt = (Ansatt) etObjekt; // ikke okPerson enPerson = (Person) etObjekt; // ok
Person
AnsattStudent
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 24
Modifikatoren final
• final forhindrer subklassing og erstatning.
• En final metode kan ikke erstattes eller skjules:public final double finnBredde() { return breddePåBelegg; }
• Det er ikke mulig å subklasse en final klasse:final class AnnenSortBelegg extends Belegg2 { ….osv.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 25
Å erstatte eller skjule et navn
• Å erstatte en arvet objektmetode– Hvis en klasse deklarerer en objektmetode, vil denne deklarasjonen
erstatte en eventuell arvet metode med samme signatur. – Kompilatoren gir feilmelding dersom returtypen ikke stemmer og/eller
tilgangsnivået er mindre strengt enn i den erstattede metoden. – En objektmetode kan ikke erstatte en arvet klassemetode.
class AnnenSortBelegg extends Belegg2 { ….. public double finnMaterialbehov(Flate enFlate) { double grunnBehov = super.finnMaterialbehov(enFlate); return grunnBehov * materialTillegg; }}
Denne metoden erstatter den arvede
utgaven av finnMaterialbehov()
Vi kan skjule arvede variabelnavn og klassemetoder.Dette brukes ikke i denne boka.
Her refererer vi tilden erstattede metoden.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 26
Interface
• Et interface er en samling med metodehoder. • En klasse kan velge å implementere et interface. Den må da programmere alle
metodene i interfacet. • Eksempel på interface:
public interface Comparable { // tilhører pakken java.lang public int compareTo(Object obj);}
• Eksempel på klasse som implementerer interfacet:class Flate implements Comparable { ....objektvariabler.... public int compareTo(java.lang.Object obj) { // sammenligner arealene Flate denAndreFlaten = (Flate) obj; double areal1 = finnAreal(); // arealet til this double areal2 = denAndreFlaten.finnAreal(); if (areal1 < areal2 - 0.0001) return -1; else if (areal1 > areal2 + 0.0001) return 1; else return 0; } .....andre metoder i klassen....}
Repetisjon fra kapittel 9.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
interface Konstanter { int min = 1000; int maks = 9999;}
Tilgangsmodifikatorpublic eller ingenting (pakketilgang)
public abstract underforstått for
metoder
public static final underforstått for
variabler
Et interface er abstrakt, vi kan ikke lage objekter av et interface.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 28
Implementasjon av interfacene
class FireSifretHeltall implements Konstanter, Sammenligningsbar { private int verdi; public FireSifretHeltall(int startVerdi) { if (startVerdi < min) verdi = min; else if (startVerdi > maks) verdi = maks; else verdi = startVerdi; } public int finnVerdi() { return verdi; } public boolean størreEnn(Object obj) { FireSifretHeltall tall = (FireSifretHeltall) obj; return (verdi > tall.finnVerdi()); } public boolean mindreEnn(Object obj) { FireSifretHeltall tall = (FireSifretHeltall) obj; return (verdi < tall.finnVerdi()); } public boolean lik(Object obj) { FireSifretHeltall tall = (FireSifretHeltall) obj; return (verdi == tall.finnVerdi()); }}
Klassen kan bruke allekonstantene i interfacetKonstanter.
Klassen må implementerealle metodene i interfacetSammenligningsbar, for atklassen ikke skal bli abstrakt.
Kun til bruk i tilknytning til læreboka ”Programmering i Java” skrevet av Else Lervik og Vegard B. Havdal, Stiftelsen TISIP og Gyldendal Akademisk 2003.
Kapittel 10, side 29
Bruk av klassen FireSifretHeltall
• En referanse av en interface-type kan referere til objekter som tilhører en klasse som implementerer interfacet:
– Sammenligningsbar tall1 = new FireSifretHeltall(700);– Sammenligningsbar tall2 = new FireSifretHeltall(1700);
• Vi kan nå bare sende meldinger deklarert i interfacet til objektet:– System.out.println(tall1.størreEnn(tall2)); // ok– System.out.println(tall1.finnVerdi()); // ikke ok
class EksempelInterface { public static void main(String[] args) { FireSifretHeltall tall1 = new FireSifretHeltall(700); FireSifretHeltall tall2 = new FireSifretHeltall(1700); FireSifretHeltall tall3 = new FireSifretHeltall(70000); System.out.println(tall1.finnVerdi()); System.out.println(tall2.finnVerdi()); System.out.println(tall3.finnVerdi()); System.out.println(tall1.størreEnn(tall2)); System.out.println(tall1.mindreEnn(tall2)); System.out.println(tall1.lik(tall2)); }}