Programování v jazyku Java základy OOP

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Programování v jazyku Java základy OOP

BI-PJV Programování v jazyku Java Katedra teoretické informatiky © Miroslav Balík Fakulta informačních technologií České vysoké učení technické

Klíčová slova - abecedně Klíčová slova jsou jen z malých písmen: – – – – – – – – – –

abstract boolean break byte case catch char class const * continue

– literály:

default do double else extends final finally float for goto *

if implements import instanceof int interface long native new package

private this protected throw public throws return transient short try static void strictfp volatile super while switch synchronized

false true null

* - vyhrazená - leč nefunkční assert - od verze 1.4 enum - od verze 1.5 Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

2/54

Klíčová slova dle užití typy: primitivní(8): boolean byte short int long char float double literály: false true null řídící příkazy: if else for do while break continue switch case default return pro výjimky: throw try catch finally, od verze 1.4: assert operátory: instanceof new this super strukturální: package import class interface extends implements od verze 1.5: enum modifikátory: přístupu: public protected “friend“ private final static jen proměnných: transient volatile jen metod: void throws synchronized native strictfp jen metod a tříd: abstract nefunkční: const goto Pozn: toto rozdělení není přesně dle specifikace Javy. Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

3/54

Objektově Orientované Programování Programovat lze klasicky neobjektově - tedy s využitím jen primitivních typů a statického kontextu - tj. statických atributů, statických metod, statických inicializátorů a výčtů. Leč objektová metodika ( analýza OOA, design OOD, programování OOP ), výrazně usnadňuje vytváření složitého softwaru. Objektový přístup je velmi přirozený, neboť pohlíží na softwarové entity a vztahy často tak, jako by byly z materiálního světa, což programátorům usnadňuje pochopení a tvorbu konstrukcí pomocí analogií. Java vyniká těmito důležitými rysy: • Zavedení jasného pořádku a etikety. • Přísné typování jmen.

Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

4/54

Objektově Orientované Programování 1.

Abstrakci (abstraction), tj. zobecnění pohledů a částečná řešení.

2.

Dědičnost (inheritance), tj. získávání vlastností a schopností děděním z vhodné třídy a případně i dat nebo částečných požadavků z interfejsů.

3.

Polymorfismus (polymorphism), tj. jednotné zacházení s různými (mnohotvarými) objekty mající některé společné zděděné schopnosti.

4.

Zapouzdření (encapsulation), tj. skrývání části tříd a interfejsů.


5/54

Třídy a objekty Věci okolo nás lze hierarchizovat do tříd (konceptů). Každá třída je reprezentována svými prvky, objekty dané třídy Každá třída je charakterizována svými vlastnostmi, svými funkčními možnostmi a svými parametry Příklad: Třída „automobil“ • Funční možnosti automobilu – metody pro ovládání • Parametry – charakteristická data


6/54

Třída - programová jednotka k řešení problému •

Třída v jazyku Java je programová jednotka tvořená množinou identifikátorů, které mají třídou definovaný význam: – data – proměnné, konstanty (členské proměnné, datové složky, atributy) – metody - funkce a procedury

•

Takto koncipovaná třída je zdrojem funkcí popisujících řešení problému rozkladem na podproblémy

Jiný pohled na třídu • Základem uživatelského programu v jazyku Java je třída, ve které – musí být deklarována hlavní funkce main – mohou být deklarovány další funkce (procedury) třídy – mohou být deklarovány statické proměnné, které jsou použitelné jako nelokální proměnné ve funkcích dané třídy Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

7/54

Třída a objekty - příklad METODY: zrychlit, brzdit, zatočit, zastavit;…

TŘÍDA: AUTO

definice

DATA:jmeno,barva, maxRychlost, prumSpotreba, klimatizace

objekt: autíčko

objekt: beruška

objekt: závodní

objekt: auťák instance


8/54

Třída Auto - struktura public class Auto { String barva; …..

public class Auto(){ } ……

data

konstruktory

metody public void startuj(){ }

} Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

9/54

Datové objekty typu třída •

Obecně je třída popisem strukturovaného datového typu, tzn. specifikuje • množinu hodnot datových objektů skládajících se ze složek (datových) • množinu operací s datovými objekty

• •

Třída je „šablona“ - vzor pro vytváření jednotlivých objektů (instancí) Datové objekty typu třída (zkráceně jen objekty) se nazývají též instancemi třídy • V jazyku Java lze objekty (instance tříd) vytvářet pouze dynamicky pomocí operátoru new a přistupovat k nim pomocí referenčních proměnných (podobně jako u pole)

objekt, instance třídy referenční proměnná


10/54

Objekty, základní pojmy • Objekt - datový prvek, instance třídy, dynamicky vytvořen podle „vzoru“- třídy • Objekt (resp. data) je strukturován tzn. skládá se z jednotlivých položek Pozn. 1: Třída bez vytvořené instance (objektu) nemůže „pracovat“ (mohou být použity jen její statické metody či proměnné), instance musí být vytvořena pomocí new Pozn. 2: Existují dva druhy neprimitivních datových typů (referencované): – objekty ~ heterogenní objekt skládající se z položek různého typu – pole ~ homogenní objekt skládající se z položek stejného typu Pozn.3:Položky objektu označujeme též jako • členské proměnné (member variables) • datové složky • atributy objektu Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

11/54

Třída – příklad Třída je návrhový vzor - definuje vlastnosti a chování vlastnosti …. atributy chování …. metody (funkce a procedury)

Příklad obdélník - popisuje objekty „reálného světa“ atributy (vlastnosti): • • • •

šířka, výška, barva, pozice na obrazovce, …

metody (chování, reakce na požadavky okolí) • nastavení barvy, • výpočet obvodu, obsahu, • posunutí, …


12/54

Obdélník - příklad definice třídy Jméno třídy začíná velkým písmenem public class Obdelnik { Color barva; int sirka, vyska; Atributy objektu - definují typ a Point pozice; jména vlastností int vypoctiObvod(){ return 2*(sirka+vyska); } int vypoctiObsah(){ return sirka*vyska; Metody objektu - definují chování, } schopnosti, reakce void setBarvu(Color c){ barva = c; } }


13/54

Speciální metoda - konstruktor třídy public class Obdelnik { … Obdelnik(int s, int v){ sirka = s; vyska = v; } } Konstruktor: • tato metoda vytvoří objekt • nastavuje vlastnosti objektu • jméno je totožné se jménem třídy (jediná metoda začínající velkým písmenem) • volání pomocí operátoru new, např. malyObdelnik = new Obdelnik(2,5); • neosahuje návratový typ - nic nevrací, vytváří objekt Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

14/54

Přetěžování konstruktorů Konstruktor je metoda, která vytvoří objekt a nastaví jeho počáteční hodnoty. Budeme chtít 3 typy konstruktorů pro Obdelnik: • bez parametrů - vytvoří obdélník o stranách 0x0, • jeden parametr - vytvoří čtverec, • 2 parametry - šířka x výška

public class Obdelnik { Obdelnik(){ sirka = vyska =0; } Obdelnik(int a){ sirka = vyska = a; } Obdelnik(int s, int v){ }

sirka = s; vyska = v; }


15/54

Přetěžování konstruktorů II Budeme chtít konstruktor, který u vytvářeného obdélníku specifikuje jeho barvu. public class Obdelnik { … Obdelnik(int s, int v){

sirka = s;

Stejný kód, správné by bylo použití jednoho místa pro tento kód - jednodušší opravy.

vyska = v; } Obdelnik(int s, int v, Color c){ sirka = s; vyska = v; barva = c; } }


16/54

Vzájemné volání konstruktorů Vytvoříme jedem „univerzální“ konstruktor a ostatní jej budou volat public class Obdelnik { …

Obdelnik(int s, int v){

nastavení implicitní hodnoty

this(s,v,Color.BLACK); } volání konstruktoru téže třídy Obdelnik(int s, int v, Color c){ sirka = s; vyska = v; barva = c; } } Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

17/54

Více referencí na jeden objekt, smetí public class ObdelnikTest { public static void main(String[] args) { Obdelnik prvni = new Obdelnik(5,7); Obdelnik druhy = new Obdelnik(5,2); druhy = prvni; System.out.println("Stejne? "+(prvni==druhy)); System.out.println("Stejne?"+ prvni.equals(druhy)); true } true } první

druhý


smetí, Paměť přidělená nepřístupným objektům se uvolňuje automaticky (sbírání smetí, garbage collection)

18/54

Třída pro testování obdélníka Není třeba předávat šířku a výšku, public class ObdelnikTest { každá instance (objekt) zná své public static void main(String[] args) { rozměry!! Obdelnik maly; maly = new Obdelnik(1,5); Obdelnik velky = new Obdelnik(10,5); System.out.println("Obvod maleho je "+ maly.vypoctiObvod()); 2*( sirka + vyska ) = 2*( 1 + 5 ) = 12

} } maly velky


19/54

Třída versus objekt Třída návrhový vzor, šablona reprezentovaná zápisem v Javě, existuje i mimo program

Obdelnik

Objekt jeden konkrétní výrobek vyrobený podle třídy vytvořen za běhu programu, žije během života programu (lze jej uložit na disk, není reprezentován kódem programu) Obdelnik maly = new Obdelnik(1,5); Obdelnik velky = new Obdelnik(10,5);

Clovek „František Navrátil“ „Julie Capuletová“


20/54

Operátor this • •

Každý objekt má implicitní operátor this, který obsahuje odkaz na "svou" instanci Hodnotou operátoru this je odkaz na objekt pro který byla metoda zavolána (implicitní parametr odkazu na objekt) • Umožňuje přístup k vlastním instančním proměnným v instančních metodách public class Bod { double x, y; public Bod(double x, double y) { this.x = x; this.y = y; pocetBodu++; } • Podobně funguje operátor this i pro metody: • pokud je instanční metoda volána z jiné instanční metody té samé třídy, potom se volá pomocí operátoru this (operátor se může vynechat) • ve statické metodě nelze použít this ! • pokud se volá z jiného kontextu, uvádí se před jejím jménem přístup k příslušné instanci (tečka notace) např. předané parametrem


21/54

Vlastnosti konstruktorů • • • •

Jméno konstruktoru je totožné se jménem třídy Konstruktor nemá návratovou hodnotu (ani void) Předčasně lze ukončit činnost konstruktoru return bez parametrů Konstruktor má parametrovou část jako metoda - může mít libovolný počet a typ parametrů • V těle konstruktoru použít operátor this, který obsahuje odkaz na právě konstruovaný objekt • Konstruktor je zpravidla vždy public (!) – //třída java.lang.Math jej má private – proč?

• Příslušný konstruktor je volán automaticky při vytváření objektu operátorem new


22/54

Třída jako zdroj funkcí •

Třída nemusí obsahovat deklaraci hlavní funkce main; třída bez hlavní funkce main nepředepisuje program, který lze spustit, ale zavádí prostředky, které lze v jiných třídách využít – „knihovnu“ • Příkladem je: • knihovní třída Math poskytující matematické funkce • třída Scanner poskytující jednoduché funkce pro vstup a výstup

•

Poznámka: – Třída s hlavní funkcí main tvořící základ programu je specialitou jazyka Java • v jiných jazycích, např. v C++, lze program vytvořit bez použití třídy


23/54

Třída a metoda main • Základem aplikace, tj. uživatelského programu, je třída, ve které • je deklarována spouštěcí metoda přesně takto: public static void main( String[ ] args ) { ... }

Metoda main musí být statická, voláme ji dříve než se vytvoří nějaký objekt Každá třída může obsahovat metodu main, pak se využívá pro: – testování funkčnosti objektu – ukázku použití metod objektu


24/54

Statické versus instanční metody •

Třída může definovat dva druhy metod: • statické metody – metody třídy, procedury a funkce • instanční metody – metody objektů

•

Metody obou druhů mohou mít parametry a mohou vracet výsledek nějakého typu • Statická metoda označuje operaci (dílčí algoritmus, řešení dílčího podproblému), jejíž vyvolání (provedení) obsahuje jméno třídy, jméno metody a seznam skutečných parametrů •

jméno_třídy.jméno_metody(seznam skutečných parametrů) (lze využít i volání pomocí referenční prom., ale není doporučeno)

Statickým metodám třídy odpovídají v jiných jazycích procedury (nevracejí žádnou hodnotu) a funkce (vracejí hodnotu nějakého typu) • Instanční metoda označuje operaci nad objektem (instancí (!)) dané třídy, jejíž vyvolání obsahuje referenční proměnnou objektu, jméno metody a seznam skutečných parametrů referenční_proměnná.jméno_metody(seznam skut. parametrů)

• •

Statickým metodám třídy budeme i nadále říkat procedury a funkce Instančním metodám budeme zkráceně říkat metody


25/54

Instanční metody I • Operace s objekty se realizují pomocí instančních metod • Metody mohou mít parametry a mohou vracet výsledek • Volání, tj. užití, metody m na objekt referencovaný proměnnou p má tvar: p.m(seznam argumentů)

Zkráceně říkáme, že „metoda m se volá na objekt p“


26/54

Instanční metody II •

Příklady metod definovaných třídou Obdelnik pro objekty typu Obdelnik:

• vypoctiObvod • int vypoctiObsah(){ Poznámka:

• String toString() – je metodou každého objektu, nepřekreje-li se, pak jméno třídy + hash kód např. pjv.Obdelnik@1f6a7b9 – výsledkem volání c.toString() je řetězec tvořící znakovou reprezentaci komplexního čísla c (metodou je zavedena implicitní typová konverze z typu Obdelnik na typ String), často se překrývá!


27/54

Statické metody public class Obdelnik { int sirka …. static int vratPocetRohu(){ // sirka = 6; //CHYBA,statická metoda nevidí instanční proměnné return 4; 4 } public class ObdelnikTest { 4 } public static void main(String[] args) { Obdelnik maly = new Obdelnik(1,5); System.out.println("Pocet rohu obdelnika je "+Obdelnik.vratPocetRohu()); System.out.println("Maly obdelnik ma "+maly.vratPocetRohu()+ " rohu."); } } Je to možné, ale nelogické!!! Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

28/54

Statické atributy a metody - Math Knihovna matematických funkcí - třída java.lang.Math obsahuje statické proměnné (zde konstanty typu double) PI a E statické metody reprezentující matematické funkce: double x = Math.sin(0,5); • sin, cos, tan, … goniometrické funkce 1 • abs … absolutní hodnota 3 3 • min, max • log … logaritmus • sqrt … odmocnina

a =√a

• pow(double a, double b) … ab • random … vrací náhodné double číslo z intervalu <0;1) • round … zaokrouhlení – vrací double, proč nevrací int?? • a mnohé další Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

29/54

Pořádek Třída ( class ), interfejs ( interface, tj. rozhraní ) a výčet ( což je speciální třída enum ) jsou v Javě základními stavebními kameny. Ukládají se do tzv. balíčků ( package ), přístup k nim se usnadní import. Základním balíčkem je java.lang, bez něho by Java vůbec nefungovala. Zdrojové soubory, tj. kompilační jednotky, mají příponu .java a obsahují: -

Jeden příkaz package - je vždy první. Lze ho sice vynechat – pak se jedná o tzv. noname space – nedoporučuje se. - Několik ( i žádný ) příkazů [ static ] import pro snadnější přístup k jiným balíčkům ( import java.lang.*; je default ). - Definice tříd, interfejsů a výčtů v libovolném pořadí. - Dokumentační komentáře před třídou, interfejsem a jejich složkami. - Ostatní komentáře ( řádkové nebo blokové ) kdekoli. Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

30/54

Pořádek

• Ve zdrojovém souboru může být nanejvýš jedna vrcholná (top) třída, výčet či interfejs s modifikátorem public - pak musí být jméno zdrojového souboru shodné se jménem oné třídy, výčtu či interfejsu. • Kompilátor vytvoří tolik souborů bytekódu, kolik je ve zdrojovém tříd, výčtů a interfejsů ( i vnitřních ). Vzniklé soubory mají odpovídající jména s extenzí .class. ( Vnitřní třídy či interfejsy mají vlastní jména složená ze sekvence jmen vnějších tříd či interfejsů oddělených dolarem. ) • Bytekódové soubory jsou přijatelné pro JVM, jen tehdy leží-li v těch adresářích jejichž cesta odpovídá operandu v příkazu package. Tzv. CLASSPATH, musí odkazovat na adresář v němž se nalézá adresář shodného jména s první složkou jména uvedeného v příkazu package.


32/54

Účel tříd a interfejsů Třídy slouží jako: - Úložiště statického kontextu tj. statických položek tříd. - Plán pro tvorbu objektů obsahující nestatické položky. - Zdroj neprivátních členů pro dědictví potomkům. - Privátní zdroj funkcionality potomků. - Brána pro spuštění aplikace pomocí public static void main( String ... Interfejsy slouží jako norma či požadavek. - Nemají funkcionalitu. - Nemají konstruktory ani inicializátory. - Mohou mít jen abstraktní metody. - Mohou mít jen finální statické atributy. - Mohou být i prázdné – tzv. tagging Interfejsy. Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

33/54

Typy • Jménům se v definici přiřadí neměnitelný typ, který může být: - primitivní – primitivních typů je jen 8. - referenční, tj. dle: - dle třídy nebo interfejsu, - pole ( primitivních hodnot anebo referencí ). - void ( prázdný ) - jen jako návratový typ metod.

• Konstruktory nemají vyznačený návratový typ – ten je dán jménem třídy - a musejí být nazvány přesně podle třídy. Java nemá destruktory – ničení objektů zajišťuje garbage collector. (Object má protected void finalize() throws Throwable {}, nutné přepsat, volá GC při rušení objektu – pro uvolňování vázaných zdrojů, lépe použít finally v try – catch bloku) Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

34/54

Jména • Všechny položky programu musejí být rozlišitelné různými jmény. V některých případech se rozlišují položky shodných jmen dle principu "košile-kabát". • Třídy a interfejsy jsou rozlišitelné pomocí úplných jmen. Ta jsou dána prefixem dle příkazu package a jejich vlastním jménem. • Atributy přejímají úplná jména tříd či interfejsů jako prefix vlastních jmen. • Metody a konstruktory přejímají úplná jména tříd či interfejsů jako prefix vlastních signatur. Signatura metod i konstruktorů se skládá z jejich vlastních jmen a sekvenci typů jejich parametrů. • Metody i konstruktory v téže třídě mohou mít shodná vlastní jména, avšak různé signatury - pak jsou tzv. přetížené (overload). To je vhodné tehdy, mají-li obdobnou funkcionalitu.


35/54

Abstrakce a konkretizace • Abstrakce je důležitým pohledem na oba světy: ten reálný i ten virtuální, je základem taxonomie složitých systémů. • Abstrakce má tvar stromu: směrem ke kořeni abstrahujeme (vypouštíme detaily), směrem k listům konkretizujeme (přidáváme a realizujeme detaily). • Pomocí abstrakce lze vytvářet velmi užitečné neúplné popisy a plány. Jednak vyjasňují strukturu systému a jednak po pozdějším doplnění se stanou úplnými a tedy konkrétními. • Jen podle konkrétních plánů (tříd) lze vytvářet výrobky (objekty). • Konkrétní třída může zabránit konstrukci objektů privatizací všech svých konstruktorů modifikátorem private a případně ani nepřipustí jejich použití jiným způsobem. (Např. java.lang.Math.) Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

36/54

Abstraktní třídy, metody a interfejsy • Abstraktní třída má modifikátor abstract - konkrétní třída nikoli. Má alespoň jeden konstruktor, nelze však podle ní objekty vytvářet. Nemusí mít žádnou abstraktní metodu. Abstraktní třída nemůže být finální. • Statický kontext ( tj. static atributy, metody, inicializátory, výčty ) abstraktní třídy je funkční. • Abstraktní metoda má v definici místo těla jen středník, např.: public abstract int compareTo( Object s ) ; • Má-li třída abstraktní metodu ( vlastní definovanou či zděděnou a nepřepsanou na konkrétní ), pak musí být označena jako abstraktní. • Interfejs lze považovat za značně omezenou abstraktní třídu, která má všechny metody abstraktní ( netřeba u nich uvádět modifikátor abstract ). Interfejs umožňuje jednak částečný pohled na třídu a jednak slouží s výhodou jako norma či požadavek. Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

37/54

Abstrakce, dědičnost a polymorfismus P

Object Object U

E

F

D

G Typy:

Q

A A

R R

B

S

T

C - konkrétní plán

Abstrakce ( po šipkách ) - úží pohled

- abstraktní plán

Vztahy:

- norma, předpis, požadavek Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

extends

implements

(rozšiřuje)

(splňuje) 38/54

Polymorfismus Polymorfismus se týká jen překrytých nestatických metod - umožňují objektům různým podtypům daného nadtypu specifické chování. Polymorfismus je relace ( reflexivní, asymetrická a transitivní ) mezi referenčním typem a množinou referenčních typů, které lze oním typem referovat. Existuje-li dráha ( po kterýchkoli šipkách ) z typu x k typu y pak: • Typ y je abstrakcí typu x, označme: y  x • Typ x lze referovat typem y – čili lze říci, že x je také y. • Množina typů Y = { x U y | y  x } je polymorfismem typu y. Tři příklady polymorfismu z předchozího obrázku: A = { A, B, C, D }, Q = { Q, B, C, R, S, T }, U = { U, F, G } Zda objekt o patří do určitého typu lze otestovat výrazem: o instanceof Typ má hodnotu true nebo false, přičemž o instanceof Object má vždy hodnotu true . Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

39/54

Dědičnost ( inheritance ) • Dědičnost velmi usnadňuje:

– - Přístup k existujícím třídám a interfejsům a jejich pochopení. - Vytváření nových tříd a interfejsů s využitím vlastností a schopností - již existujících, ověřených a dokumentovaných.

• Všechny třídy ( bez ohledu na balíčky ) tvoří jediný, dědičný, kořenový strom orientovaný směrem ke kořeni, kterým je třída java.lang.Object. Tedy každá třída, kromě java.lang.Object, má právě jednoho přímého předka ( superclass = nadtřída ), jehož je přímým potomkem ( subclass = podtřída ). Svoji přímou nadtřídu vyznačuje podtřída ve své hlavičce za klíčovým slovem extends, jinak je přímým předkem java.lang.Object. • Konkrétní třída java.lang.Object nemá žádného předka ( je to jakoby prapředek Adam ) a tedy nic nezdědila avšak definuje 11 „generálních“ metod. Všechny ostatní třídy jsou tedy jejími přímými či nepřímými potomky a zaručeně mají tyto „generální“ metody. • Třída také dědí od interfejsů uvedených v seznamu za klíčovým slovem implements. Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

40/54

Dědičnost ( inheritance ) • Interfejsy tvoří nesouvislý acyklický graf. ( Hrany jsou jen typu extends. ) • Není žádný základní interfejs ( co obdoba třídy java.lang.Object ) • Interfejs: – nemusí mít žádného předka, – může být přímým potomkem více interfejsů uvedených v seznam za klíčovým slovem extends, – nemůže být potomkem žádné třídy, – nemůže být finální.

Dědí se pouze viditelné členy ( tj. atributy, metody, vnitřní třídy, vnitřní interfejsy, výčty ), jež nemají příliš restriktivní přístupový modifikátor: ( public – protected – default=friend – private tj. vždy – v balíčku či potomek v jiném balíčku – v témže balíčku – nikdy ). Potomek nemůže dědictví odmítnout a tedy není nikdy chudší než předek – zpravidla bývá mnohem bohatší. Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

41/54

Dědičnost metod

Interfejsy obsahují jen nestatické abstraktní metody

generální metody:

java.lang.

clone(), equals(), hashCode(),

Object Object U

finalize(), getClass(), notify(),

a statické finální atributy

P

m2( );

notifyAll(), toString(), wait(...)

abstract

E

static m6( ){...}

A A

Q

m1( ){...}

m3( );

abstract

F

D

static private m7( ){...};

B B

m3( ){...} m4( ){...}

R

S

m4( );

m4( ); m5( );

m6( ){...}

abstract

G třída

m2( ){...} m3( ){...} m5( ){...}

static m6( ){...}

finální třída

abstr. třída


T

C C interfejs

extends

implements 42/54

Dědičnost atributů

Interfejsy obsahují jen nestatické abstraktní metody

java.lang.

Object Object U

a statické finální atributy i=1

P Atributy mohou být libovolně [ne]statické

E

final n=4

A A

Q

private

j=2

m=5

F

G třída

n=44

D

B B

C C

n=44

finální třída

abstr. třída


i=11 j=22 valid k=3

i=1/11 ? j=22 k=3/33 ?

interfejs

R

i=1 j=22 k=3

T extends

S

i=1 j=2 k=3

i=1 j=2/22 ? invalid k=33

implements 43/54

Syntaxe třídy [ public | protected | private ] [ abstract | final ] [ strictfp ] static class JménoTřídy [ <~> ] // hlavička třídy [ extends JménoNadTřídy [ <~> ] | extends java.lang.Object ] [ implements JménoInterfejsu [ <~> ] , ... ] { // tělo třídy .... // atributy statické a nestatické .... // inicializátory statické a nestatické .... // konstruktory .... // metody statické a nestatické - pro vnořené (nested) .... // vnořené a vnitřní třídy - typové parametry .... // výčty enum - meta symboly .... // vnořené interfejsy …. // anotace } Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

44/54

Syntaxe interfejsu

[ public | protected | private ] [ strictfp ] [ static ] [ abstract ] interface JménoInterfejsu [ <~> ] // hlavička interfejsu [ extends JménoNadInterfejsu [ <~> ] , ... ] { // tělo interfejsu // [ public static final ] atributy inicializované již v definici // [ public abstract ] metody ale ne static final strictfp native // vnořené a vnitřní třídy // výčty enum // vnořené interfejsy // anotace - jen pro vnořené (nested) } - typové parametry - typové parametry • Metody stejných signatur kolidují jen při nekompatibilitě návratových typů. • Interfejs označený public, má atributy také public - což netřeba uvádět. • Při vícečetném dědění stejnojmenných atributů nastane kolize. Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

45/54

Syntaxe anonymní třídy

Anonymní třída nemá hlavičku třídy, tudíž ani jméno, nemůže mít potomka a slouží k vytvoření jediného objektu. Má však jediného přímého předka tím může být nejen buď nefinální třída, anebo interfejs a pak je nadtřídou java.lang.Object. •

TypT t = new Třída ( ... ) { // tělo anonymní třídy .... // nestatické atributy, inicializátory, metody a třídy } TypT může být Třída anebo její nadtypy.

•

TypZ z = new Interfejs ( ) { // tělo anonymní třídy .... // nestatické atributy, inicializátory, metody a třídy } TypZ může být Interfejs nebo jeho nadinterfejsy anebo Object.


46/54

Dědictví tříd • V nově definované třídě lze: - zdědit od nadtřídy jen nestatické členy, které jsou public či protected a patří-li potomek do stejného balíčku, pak i default “friend” členy. Privátní členy se nedědí. - přidat nové členy. - přepsat zděděné metody novými metodami ( override ), nelze však přepsat statickou nestatickou a naopak. - zastínit zděděné atributy stejnojmennými novými atributy ( shadow ), - definovat vlastní konstruktory a inicializátory. Zdědění abstraktních metod, není " výhodné dědictví ", leč břemeno, se kterým se může třída vyrovnat jedním z těchto způsobů: - přepsat všechny zděděné abstraktní metody na konkrétní, - ponechat některé abstraktní - a bude tudíž abstraktní třídou. Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

47/54

Dědictví interfejsu • Při dědění metod nemůže dojít ke kolizi, neboť všechny jsou abstraktní, tj. nemají tělo – místo něho mají středník. • Při dědění stejnojmenných atributů od více předků-interfejsů dojde k víceznačnosti a to i když jsou inicializovány na stejnou hodnotu. Ke kolizi dojde i při dědění do třídy stejnojmenných atributů z nadtřídy a z interfejsu či jen z více interfejsů. Dědictví z interfejsů do třídy se neuplatní tehdy, je-li ve třídě jméno atributu definováno ( ne zděděno ). Může záležet i na pořadí v jakém jsou interfejsy uvedeny v implements.


48/54

Zastínění a překrytí • Zděděný atribut, lze v potomkovi zastínit stejnojmenným atributem, přičemž na typech a modifikátorech přístupu nezáleží. Nefinální statickou metodu lze zastínit. Statické atributy a metody jsou přístupné přes jméno třídy. • Překrytí metod ve třídě Nevyhovuje-li potomkovi zděděná nefinální metoda, lze v potomkovi deklarovat metodu, která: – – –

má shodnou signaturu, má kovariantní návratový typ, typ či subtyp – avšak ne primitivní, nemění statičnost – nestatičnost, nezužuje modifikátor přístupu, nerozšiřuje množinu kontrolovaných výjimek udaných za throws. Překrytím metody v potomkovi se metoda v předkovi nezmění. Přepsaná nestatická metoda je přístupná z přímého potomka pomocí klíčového slova super. Statická metoda je přístupná přes jméno třídy.


49/54

Dědění versus kompozice Vytvářet bohatší třídy lze: • Děděním tj. přidáváním zejména metod, např.: class B extends A { void m1( ... ) { ... } void m2( ... ) { ... } }

// relace: B is A

• Kompozicí tj. přidávání zejména referenčních atributů class C { B b = new B( ... ); C c = new C( ... ); } class B { void m1( ... ) { ... } void m2( ... ) { ... } }

// relace: C has B and C

Doporučuje se dávat přednost kompozici, dědění používat obezřetně. Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

50/54

Zapouzdření ( encapsulation ) • Ve třídách a objektech lze ukrýt atributy, metody, konstruktory, vnitřní třídy a vnitřní interfejsy a tím podpořit spořádanost a bezpečnost. • Inicializátory jsou skryté již tím, že nemají jméno. • Míru zapouzdření určuje modifikátor viditelnosti členu či konstruktoru. modifikátor viditelnost public - odevšad protected - ve vlastním balíčku a v potomcích v jiných balíčcích - modifikátor se nepíše, chápe se jako package private tj. viditelný ve vlastním balíčku ( “friend” v C/C++ ) private - jen ve vlastní třídě ( a i z vnitřních tříd ) • K nedostupným členům nějaké třídy lze přistupovat z jiné třídy jen pomocí neprivátních metod oné třídy. • V interfejsech lze zapouzdřovat jen atributy a jen úrovní “default”. Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

51/54

Getry a setry

Dobrovolná jmenná konvence pro přístupové metody k zejména privátním atributům, které jejich hodnotu vydávají ( tzv. getter, accessor ) anebo mění ( tzv. setter, mutator ) usnadňuje tvorbu nadstavbového softwaru. Tento způsob je podmínkou pro tvorbu tzv. Java beans. • private int cenaKusu = … ; // atribut public int getCenaKusu( ) { return cenaKusu; } // getter public void setCenaKusu ( int cenaKusu ) { // setter .... this.cenaKusu = cenaKusu; } private Point vrcholHory = … ; // atribut public Point getVrcholHory ( ) { return vrcholHory ; } // getter public void setVrcholHory ( Point vrcholHory ) { // setter .... this.vrcholHory = vrcholHory ; } Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

52/54

Getry a setry Getry vracející boolean často začínají “is” resp. “has” – např.: isVisible( ) resp. hasNext( ).

Pro jednorozměrná pole se používají getry a setry např. takto: private String[ ] line = { "A" , "B" , "C" } ; public String getLine( int index ) { return line[ index ] ; } public void setLine( int index, String line ) { … this.line[ index ] = line ; }


53/54

Inicializace statických atributů Když JVM zavede třídu či interfejs do paměti, inicializuje jejich statické atributy. U tříd i tzv. statickými inicializátory - ty připomínají metody bez hlavičky, mají přístup jen ke statickému kontextu, nic nevracejí, nemají signaturu, nevyznačují vyhazování výjimek a provádějí se jen jednou a to v pořadí zápisu. Nelze je volat, nejsou členy třídy a nedědí se. Syntakticky jsou velmi prosté: static { ... } class Priklad { static int j = 10, k, n; static { String value1 = System.getProperty( "key1" ) ; n = Integer.parse( value1 ) ; k = Integer.parseInt( System.getProperty( "key2" ) ) ; } static Color[ ] c = new Color[ n ] ; static { for ( int i = 0; i < c.length; i++ ) c[ i ] = new Color( i, i*j, 0 ); } } // Execute as: java -Dkey1=value1 -Dkey2=value2 MyProgram Ing. Miroslav Balík, Ph.D. - BI-PJV- 02

54/54

Programování v jazyku Java základy OOP

Recommend Documents