Oriented in Java

Programmazione Java
Avanzata
Programmazione ObjectOriented in Java
Ing. Gianluca Caminiti
Testi di Riferimento (Java)
Cay Horstmann
Concetti di informatica e fondamenti di Java
Apogeo, 2007
(Versione Inglese)
Cay Horstmann
Big Java 3rd edition
Wiley, 2008
Sommario
Richiami di base su Java
Programmazione Object-Oriented (OOP)‫‏‬
Incapsulamento, Ereditarietà, Polimorfismo
Incapsulamento, Ereditarietà in Java
Classi Astratte e Interfacce in Java
Polimorfismo in Java
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Richiami di base su Java
In Java non esistono i puntatori, ma i riferimenti
I riferimenti non si possono manipolare
direttamente (come in C++)
Creazione di riferimenti e instanziazione
es. int i; (crea un riferimento ad int e lo istanzia)
Object o; (crea un rif. ad Object ma non lo istanzia)
Object o = new Object();
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Richiami di base su Java
Convenzione: le variabili iniziano con lettera
minuscola.
Tutte le variabili (locali) devono essere inizializzate
prima di essere utilizzate.
Eccezione: I campi di esemplare sono inizializzati ad
un valore di default.
Parametro implicito (this).
keyword final per dichiarare costanti.
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Richiami di base su Java
I tipi primitivi (numerici) come int, float, double,
ecc. non sono “oggetti”. Per utilizzarli come tali
esistono le classi “wrapper” Integer, ecc.
Non esiste il concetto di puntatore, ma solo quello di
riferimento. Tutte le variabili che contengono oggetti
sono riferimenti, tranne quelle che contengono tipi
primitivi.
Non esiste il concetto di “distruttore” (per la
presenza nella VM del Garbage Collector).
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Richiami di base su Java
Il passaggio di parametri è fissato:
per valore (tipi primitivi)
per riferimento (tipi oggetto)
Le variabili locali devono essere inizializzate prima
di essere utilizzate.
Gli attributi, se non inizializzati dal costruttore,
assumono il valore zero per i tipi numerici e null per
quelli di tipo riferimento a oggetto.
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Programmazione Object-Oriented
Paradigma di programmazione che mette al centro la
nozione di “oggetti”, raggruppati in “classi”.
Una classe definisce un tipo di dati che rappresenta
una nozione (concreta o astratta della realtà).
Ogni oggetto è definito da un insieme di dati
(attributi) e funzioni (metodi). Gli attributi ne
rappresentano lo stato, i metodi ne modellano il
comportamento.
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Programmazione Object-Oriented
Lo scopo principale dell’OOP è consentire il riuso
del codice attraverso la sua modularizzazione per
minimizzare la presenza di bug e accelerare i tempi
di sviluppo del software.
Caratteristiche fondamentali dei linguaggi OOP:
Incapsulamento
Ereditarietà
Polimorfismo
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Incapsulamento
Ogni oggetto contiene sia i propri dati che le funzioni che
operano su tali dati.
L’accesso ai dati di un oggetto non può avvenire
direttamente, ma soltanto attraverso i metodi pubblici di
quell’oggetto. Questo risultato si ottiene usando i
qualificatori di accesso.
Oggetti come “scatole nere”: non sono noti i dettagli di
funzionamento, ma solo l'interfaccia.
E’ possibile cambiare l’implementazione di un oggetto
senza influenzare gli oggetti che da esso dipendono.
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Ereditarietà
Estensione di una classe “base” attraverso il riuso
del codice della stessa in una classe “derivata” che la
specializza.
La classe derivata “eredita” (li vede come se fossero
i suoi) attributi e metodi (non privati) della classe
base. Relazione IS_A (Principio di Sostituzione).
La classe derivata può ridefinire attributi/metodi
della classe base o avere attributi/metodi aggiuntivi.
L’ereditarietà può essere singola o multipla.
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Ereditarietà
Mezzo di Trasporto
Studente
Lavoratore
Automobile
Studente-Lavoratore
StationWagon
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Polimorfismo
Permette di avere metodi con la stessa signature che
si comportano in modo differente a seconda degli
oggetti su cui vengono invocati.
Polimorfismo ed ereditarietà (subtyping): uso di
metodi che accettano in input il super-tipo ma il cui
comportamento si adatta ai sotto-tipi.
Late binding – la scelta del metodo corretto avviene
a run-time e non a compile-time (Virtual table o
metadati).
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Early/Late Binding
Early Binding – Gli indirizzi dei metodi associati agli
oggetti sono conosciuti a compile-time. E’ il compilatore a
scegliere il metodo giusto fra i metodi candidati.
Late binding – Gli indirizzi dei metodi associati agli oggetti
non sono noti a compile-time. La selezione del metodo
avviene a run-time (tramite Method Table o atre tecniche).
Method Table – Ogni classe è associata ad una tabella che
gestisce le chiamate dei metodi che è possibile invocare per
quella classe. Ogni oggetto è associato alla tabella della
classe corrispondente.
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Incapsulamento in Java
Qualificatori di accesso:
public
private
protected (valido solo per attributi/metodi)
package (per default)
Per ciascun attributo/metodo si deve specificare un
qualificatore (non esistono le “sezioni” del C++).
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Ereditarietà in Java
Sintassi:
class Derivata extends Base
Aggiunta/overriding di attributi/metodi
Accesso ad attributi/metodi della classe Base:
uso di super
Ereditarietà “pubblica”: non è possibile ridurre l’accesso ad
attributi/metodi nella classe Derivata attraverso overriding.
Solamente ereditarietà singola.
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Ereditarietà in Java
Esempio:
public class Studente extends Persona
Studente può aggiungere attributi (es. matricola) o
metodi (es. get_matricola()).
Studente può (deve) ridefinire metodi di Persona
(es. void print()).
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Classi Astratte in Java
Classi in cui alcuni metodi sono astratti (non sono
implementati, c’è solo la signature).
Sintassi:
public abstract class FiguraGeometrica {
public abstract double perimetro();
…}
Non è possibile istanziare oggetti di una classe astratta. E’
possibile dichiarare riferimenti di tipo “astratto”.
Per istanziare oggetti è necessario derivare una classe che
implementa tutti i metodi astratti.
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Classi Astratte in Java
Esempio:
public class Quadrato extends FiguraGeometrica {
public double perimetro()
{ return misuraLato*4;}
…}
E’ possibile istanziare oggetti di Quadrato solo se tutti i
metodi astratti ereditati sono implementati.
E’ possibile inizializzare un riferimento FiguraGeometrica
con un oggetto Quadrato (subtyping).
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Interfacce in Java
Simili alle classi astratte, ma possono contenere solo
signature di metodi (pubblici) senza implementazione.
Servono a “forzare” una classe a implementare un’insieme
di metodi. I metodi sono pubblici per default.
Sintassi:
public interface FiguraGeometrica {
public double perimetro();
…}
Non è possibile istanziare oggetti di una interfaccia. E’
possibile dichiarare riferimenti di tipo “interfaccia”.
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Interfacce in Java
E’ possibile istanziare oggetti di una classe che implementa
quell’interfaccia.
Sintassi:
public class Quadrato implements FiguraGeometrica {
public double perimetro()
{ return misuraLato*4;}
…}
Le interfacce permettono di realizzare un meccanismo
equivalente a quello dell’ereditarietà multipla (usando
implements con più di una interfaccia alla volta).
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Interfacce in Java
E’ possibile:
FiguraGeometrica f = new Quadrato(6); ?
E’ possibile:
Quadrato q = f;?
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Interfacce in Java
E’ possibile:
FiguraGeometrica f = new Quadrato(6); ? SI
E’ possibile:
Quadrato q = f;? NO
Quadrato q = (Quadrato) f;
(si deve fare un casting possibilità di eccezioni)
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Polimorfismo in Java
Il comportamento del programma varia in funzione
del tipo effettivo di un oggetto.
Si può realizzare in tre modi:
Usando le interfacce
Usando le classi astratte
Usando il subtyping
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Polimorfismo (interfacce)
Esempio:
array di elementi di tipo FiguraGeometrica e calcolo
del perimetro per ogni elemento.
Ci sono due classi, Quadrato e Rettangolo, che
implementano l’interfaccia FiguraGeometrica.
Se x è di tipo FiguraGeometrica, che cosa restituisce
x.perimetro()?
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Polimorfismo (classi astratte)
Esempio(idem):
array di elementi di tipo FiguraGeometrica e calcolo
del perimetro per ogni elemento.
Ci sono due classi concrete, Quadrato e Rettangolo,
che estendono la classe astratta FiguraGeometrica.
Se x è di tipo FiguraGeometrica, che cosa restituisce
x.perimetro()?
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Polimorfismo (subtyping)
Esempio:
public class Studente extends class Persona
…
ho un array di oggetti di tipo Persona sui cui
elementi invoco un metodo void print()
Cosa succede se scrivo:
Persona p = new Studente(“Mario”,“Rossi”, 46376);
p.print(); ?
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Fine I Parte
Inizio II Parte
Sommario
Programmazione Generica
Genericità con la classe Object
Genericità con i template
Gestione delle Eccezioni
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Programmazione Generica
Tecnica di programmazione per cui è possibile
realizzare strutture dati e algoritmi che funzionano
con diversi tipi di dati.
In Java questo è possibile attraverso due tecniche:
uso dell’ereditarietà
uso delle classi generiche
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Genericità con Object
E’ un’estensione del principio di sostituzione
applicata al fatto che ogni classe Java è sottoclasse
(diretta o indiretta) della classe Object.
Si creano strutture dati che utilizzano tipi Object per
permettere l’inclusione di tipi generici.
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Genericità con Object
Vantaggi:
compatibilità col codice legacy (prima di Java 1.5.0)
Svantaggi:
non c’è controllo sui tipi a tempo di compilazione
si deve usare il casting per recuperare il behaviour
dell’oggetto di partenza
si deve leggere il codice per capire il tipo effettivo
utilizzato
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Genericità con Template
Si usano dei “segnaposto” per rappresentare i tipi generici
che sono usati nelle classi.
Sintassi:
public class nome_classe <T1, …>
Vantaggi:
Codice leggibile da chiunque
Controllo a tempo di compilazione su violazioni di tipo
Compatibilità col vecchio codice
Svantaggi:
nessuno, al momento.
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Eccezioni controllate e non
Eccezioni controllate:
Il complatore controlla che noi non le ignoriamo
dovute a circostanze esterne che il programmatore
non può evitare
Es. FileNotFoundException
Eccezioni non controllate:
rappresentano un errore del programmatore
Es. ArrayIndexOutOfBoundsException
Gestione delle Eccezioni
Due Possibilità:
1. Catturare l’eccezione
blocchi try / catch
2. Dire al compilatore che vogliamo terminare il metodo
quando si verifica l’eccezione.
Usare throws
Enunciato finally
Per eseguire task che devono essere comunque completati
(sia in presenza che in assenza di errori, es. chiusura file)
Eccezioni controllate e non
Eccezioni controllate e non
Riferimenti
Cay Hortstmann, Concetti di Informatica e
fondamenti di Java, Apogeo.