Java (2)

Plan wykładu

◮

Dziedziczenie

◮

Słowo kluczowe final

◮

Polimorfizm

◮

Interfejsy

Dziedziczenie

◮

mechanizm dziedziczenia jest integralną częścią Javy (w
zasadzie nie można z niego nie korzystać!).

◮

klasa bazowa wskazywana jest po słowie extends

class KlasaBazowa {

...

}

class KlasaPochodna extends KlasaBazowa {

...

}

◮

jeżeli klasa bazowa nie zostanie jawnie wskazana, jest nią klasa
Object

◮

zatem każda klasa jest potomkiem klasy Object

Dziedziczenie

klasa pochodna

◮

klasa pochodna dziedziczy atrybuty i metody klasy bazowej
(poza konstruktorami)

◮

w klasie pochodnej dostępne są wszystkie składowe klasy
bazowej oznaczone jako public oraz protected. Niedostępne są
składowe oznaczone jako private (dostęp przyjazny
(pakietowy) nie ma związku z hierarchią klas)

◮

w klasie pochodnej można wrowadzić nowe atrybuty i metody
oraz zredefiniować metody dziedziczone

◮

przykład:

class KlasaBazowa {

private int i;
public void metoda1() { ... }
public void metoda2() { ... }

}

class KlasaPochodna extends KlasaBazowa {

int j;

// dodatkowy atrybut

public void metoda1() { ... } // redefinicja
public void metoda3() { ... } // nowa metoda

}

Dziedziczone

super

◮

słowo kluczowe super pozwala w klasie pochodnej wywoływać
składowe z klasy bazowej, jeśli ich nazwy zostały
zredefiniowane w klasie pochodnej

class KlasaBazowa {

public void powitaj() {

System.out.print("Dzień dobry!");

}

}

class KlasaPochodna extends KlasaBazowa {

public void powitaj() {

super.powitaj();
System.out.print("Cześć! I Czołem!");

}

}

Dziedziczenie

konstruktory

◮

w celu poprawnej inicjalizacji klas, Java oferuje mechanizm
automatycznego wywoływania konstruktorów domniemanych
(bezargumentowych) klas nadrzędnych podczas wywoływania
konstruktora klasy bazowej

◮

jeżeli klasa pochodna nie zawiera konstruktorów
domniemanych lub gdy konieczne jest wywołanie konstruktora
klasy bazowej z parametrami konieczne jest wywołanie
konstruktora nadklasy przy pomocy słowa kluczowego super;
wywołanie to musi być pierwszą instrukcją w ciele konstruktora

Dziedziczenie

konstruktory - przykład 1

public class Profesor extends Pracownik {

Profesor() {

System.out.println("Konstruktor klasy Profesor");

}
public static void main(String[] args) {

Profesor x = new Profesor();

}

}
class Osoba {

Osoba() {

System.out.println("Konstruktor klasy Osoba");

}

}
class Pracownik extends Osoba {

Pracownik() {

System.out.println("Konstruktor klasy Pracownik");

}

}

Dziedziczenie

Konstruktory - przykład 2

public class Zebra extends Ssak {

Zebra() {

super(11);
System.out.println("Konstruktor klasy Zebra");

}
public static void main(String[] args) {

Zebra x = new Zebra();

}

}
class Zwierze {

Zwierze(int i) {

System.out.println("Konstruktor klasy Zwierze");

}

}
class Ssak extends Zwierze {

Ssak(int i) {

super(i);
System.out.println("Konstruktor klasy Ssak");

}

}

Słowo kluczowe final

definicje ostateczne

Poprzedzenie definicji słowem final oznacza, że definicja ta jest
ostateczna, rzecz definiowana nie może być
zmieniona/zredefiniowana.

Słowo kluczowe final

zmienne ostateczne

◮

Java, poprzez użycie słowa kluczowego final, przed deklaracją
zmiennej zezwala na tworzenie zmiennych, których wartości raz
zainicjowane nie mogą zostać zmodyfikowane:

◮

W przypadku użycia słowa kluczowego final przy referencjach
nie ma możliwości przypisania takiej referencji innego obiektu
(sam obiekt może być modyfikowany)

final int i = 1;
final kp = new KlasaPrzykladowa();

Słowo kluczowe final

atrybuty ostateczne

◮

atrybuty ostateczne mogą być inicjalizowane w deklaracji

◮

atrybuty ostateczne nie zainicjowane w deklaracji muszą zostać
zainicjowane we wszystkich konstruktorach danej klasy (dzięki
temu możliwe jest posiadanie atrybutów ostatecznych o
różnych wartościach w różnych obiektach klasy)

◮

przykład

class KlasaPrzykladowa {

final int id;
static int nastepnyid = 1;
KlasaPrzykladowa() {

id = nastepnyid++;

}

}

Słowo kluczowe final

stałe (ostateczne atrybuty statyczne)

◮

połącznie słowa kluczowego final i static pozwala na
definiowanie stałych publicznych

◮

dzięki stałym publicznym możliwe jest udostępnianie stałych
bez konieczności tworzenia obiektów danej klasy.

◮

przykład

public class Math {

...
public static final double PI = 3.14159365358979323846;
...

}

Słowo kluczowe final

metody ostateczne

◮

użycie słowa kluczowego final przed definicją metody
uniemożliwia zredefiniowanie tej metody w klasach pochodnych

class KlasaPrzykladowa {

public final metoda1() {...}

}

◮

metody ostateczne wywoływane są w trybie inline (rozwiązanie
to znacząco obniża czas realizacji danej metody)

◮

kompilator Javy decyduje ostatecznie o tym, czy metoda
ostateczna zostanie wywołana w trybie inline; dzieje się tak dla
metod o małej ilości kodu

Słowo kluczowe final

argumenty ostateczne

użycie słowa kluczowego final przed deklaracją argumentu
uniemożliwia dokonywanie zmiany wartości tego argumentu
wewnątrz metody

Słowo kluczowe final

klasy ostateczne

◮

użycie słowa kluczowego final przed nazwą klasy uniemożliwia
tworzenia klas pochodnych dziedziczących z tej klasy

◮

wszystkie metody klasy ostatecznej stają się ostateczne – nie
ma możliwości ich przesłonięcia:

final class KlasaPrzykladowa {

int i;
public metoda1() {

i = 1;

}

}

class KlasaPochodna extends KlasaPrzykladowa { } // błąd

Polimorfizm

realizacja w Javie

◮

podobnie jak w innych językach obiektowych polimorfizm jest
realizowany w Javie poprzez mechanizm późnego wiązania

◮

wszelkie wiązania są wiązaniami późnymi z wyjątkiem metod
zadeklarowanych z użyciem słowa kluczowego final oraz metod
prywatnych.

Polimorfizm

rzutowanie w górę

◮

wykorzystanie polimorfizmu jest realizowane poprzez:
mechanizm rzutowania w górę tzn. przypisywania obiektu
utworzonego z klasy pochodnej referencjom klasy bazowej

KlasaBazowa kb = new KlasaPochodna();

◮

wywoływanie metod z klasy bazowej zredefiniowanych w
klasach pochodnych:

kb.metodaNadpisana();

◮

polimorfizm ułatwia rozszerzalność pisanych programów:
możliwe jest wprowadzanie nowych funkcji programu przez
tworzenie nowych klas dziedziczących ze wspólnej klasy
bazowej bez konieczności modyfikowania kodu napisanego dla
klasy bazowej

Polimorfizm

przykład

class Figura {

void rysuj() {}

}

class Okrag extends Figura {

void rysuj() {

System.out.println("Metoda rysuj z Okrag");

}

}

class Prostokat extends Figura {

void rysuj() {

System.out.println("Metoda rysuj z Prostokat");

}

}

class Trojkat extends Figura {

void rysuj() {

System.out.println("Metoda rysuj z Trojkat");

}

}

Polimorfizm

przykład c.d.

public class Figury {

public static Figura wylosujFigure() {

switch((int)(Math.random() * 3)) {

case 0: return new Okrag();
case 1: return new Prostokat();
case 2: return new Trojkat();

}

}
public static void main(String[] args) {

Figura[] f = new Figura[9];
for(int i = 0; i < f.length; i++)

f[i] = wylosujFigure();

for(int i = 0; i < f.length; i++)

f[i].rysuj();

}

}

Polimorfizm

rzutowanie w dół

◮

aby skorzystać z pełnych możliwości obiektu, do którego
dostępne jest odwołanie poprzez referencję do obiektu
nadklasy, konieczne jest wykonanie rzutowania w dół:

Trojkat malyTrojkat = (Trojkat)f[1];

◮

jeżeli podczas takiego odwołania rzutowanie jest zrealizowane
dla niepoprawnego obiektu wygenerowany zostaje wyjątek

◮

aby sprawdzić, czy rzutowanie powiedzie się, można użyć
operatora instanceof:

if (f[1] instanceof Trojkat) {

Trojkat t = (Trojkat)f[1];

}

Klasa abstrakcyjna

◮

klasa abstrakcyjna jest tworzona gdy niezbędne jest tworzenie
klas pochodnych posiadających wspólny interfejs, ale nie jest
wskazane/możliwe definiowanie metod na poziomie klasy
bazowej

◮

klasą abstrakcyjną jest klasa posiadającą metody abstrakcyjne

◮

metodą abstrakcyjną nazywamy metodę posiadającą
deklarację, ale nie posiadającą ciała; metody abstrakcyjne
deklarujemy poprzez użycie słowa kluczowego abstract:
abstract void metoda();

◮

klasa zawierające co najmniej jedną metodę abstrakcyjną musi
zostać zadeklarowana z użyciem słowa kluczowego abstract.

◮

w klasie dziedziczącej z klasy abstrakcyjnej niezbędne jest
zdefiniowanie wszystkich metod abstrakcyjnych; jeżeli tak się
nie stanie klasa ta będzie znowu klasą abstrakcyjną

Interfejsy

◮

interfejs to rozwiązanie wprowadzone w języku Java
wzmacniające pojęcie abstrakcji

◮

utworzenie nowego interfejsu realizowane jest poprzez użycie
słowa kluczowego interface zamiast słowa kluczowego class:

public interface InterfacePrzykladowy {

int metoda1();
int stala1 = 1;

}

◮

w interfejsie możliwe jest:

◮

zadeklarowanie metod (bez możliwości zdefiniowania ich ciał)

◮

zdefiniowanie stałych traktowanych jako statyczne i ostateczne
(public static final).

◮

w interfejsie nie jest możliwe definiowanie atrybutów

Interfejsy

zakres widoczności

◮

definicja interfejsu może być poprzedzona słowem public
(wtedy nazwa interfejsu musi odpowiadać nazwie pliku, w
którym jest on zapisany

◮

bez słowa public - interfejs jest udostępniany w sposób
przyjazny (dostęp pakietowy)

◮

metody dadeklarowane w interfejsie są udostępniane zawsze w
sposób publiczny (nie jest konieczne używanie słowa
kluczowego public przed nazwami metod).

Interfejsy

◮

tworzenie klasy realizującej dany interfejs (lub grupę
interfejsów) odbywa się poprzez użycie słowa kluczowego
implements:

class

KlasaPrzykladowa implements InterfacePrzykladowy

◮

możliwe jest łączenie wielu interfejsów podczas tworzenia klasy
pochodnej. Realizowane jest to poprzez oddzielanie słowa
kluczowego implements przecinkami:

class

KlasaPrzykladowa implements InterfacePrzykladowy, IntefejsInny

◮

możliwe jest używanie dziedziczenie dla interfejsów poprzez
użycie słowa kluczowego extends

◮

dzięki interfejsom możliwe jest uzyskanie pewności, że w danej
klasie zostały udostępnione pewne usługi (zostały
zaimplementowane określone metody)

Interfejsy

... a klasy abstrakcyjne (technicznie)

◮

z technicznego punktu widzenia możliwe byłoby zastępowanie
interfejsów przez klasy abstrakcyjne (i jeden i drugi element
języka operuje na bytach abstrakcyjnych).

◮

praktycznie zastępowanie interfejsów przez klasy abstrakcyjne
nie jest korzystne ze względu na fakt, iż dana klasa może
rozszerzać tylko jedną klasę podstawową. W przypadku
interfejsów nie ma takiego ograniczenia.

◮

interfejsy umożliwiają realizowanie w Javie mechanizmu
wielokrotnego dziedziczenia.

◮

zaleca się wykorzystywanie interfejsów we wszystkich
sytuacjach w których konieczne jest utworzenie klasy bazowej,
ale nie jest konieczne wprowadzanie definicji dla żadnej z
metod

Interfejsy

... a klasy abstrakcyjne (konceptualnie)

◮

◮

◮

Klasy wewnętrzne

◮

klasa wewnętrzna to klasa zdefiniowana wewnątrz innej klasy

◮

powody tworzenia klas wewnętrznych:

◮

obiekt klasy wewnętrznej ma dostęp do zasobów obiektu, który
go stworzył (w tym również do sekcji private)

◮

klasa taka jest ukryta przed innymi klasami w tym samym
pakiecie

◮

klasy tego rodzaju są przydatne przy pisaniu programów
sterujących zdarzeniami

◮

przykład:

class KlasaPrzykladowa {

public KlasaPrzykladowa() { ... }
public void jakasMetoda() { ... }
// Klasa wewnętrzna
private class KlasaWewnetrzna
{

...

}

}