שיעור מספר 8: "אמא יש רק אחת" )הורשה I(

Transcription

1 שיעור מספר 8: "אמא יש רק אחת" )הורשה I( שחר מעוז בית הספר למדעי המחשב

2 על סדר היום יחסים בין מחלקות ירושה כיחס is-a טיפוס סטטי וטיפוס דינמי המחלקה Object מחלקות מופשטות 2

3 מלבן צבעוני נרצה לבנות מחלקה המייצגת מלבן צבעוני שצלעותיו מקבילות לצירים נציג 3 גרסאות למחלקה, והחסרונות של כל גרסה ונעמוד על היתרונות לבסוף, נתמקד בגרסה השלישית )המשתמשת במנגנון הירושה של )Java ונחקור דרכה את מנגנון הירושה 3

4 package il.ac.tau.cs.software1.shapes; public class ColoredRectangle1 { private Color col; private IPoint topright; private IPoint bottomleft; private PointFactory factory; /** constructor using points */ public ColoredRectangle1 (IPoint bottomleft, IPoint topright, PointFactory factory, Color col) { this.bottomleft = bottomleft; this.topright = topright; this.factory = factory; this.col = col; /** constructor using coordinates */ public ColoredRectangle1 (double x1, double y1, double x2, double y2, PointFactory factory, Color col) { this.factory = factory; topright = factory.createpoint(x1,y1); bottomleft = factory.createpoint(x2,y2); this.col = col; 4

5 שאילתות /** returns a point representing the bottom-right corner of the rectangle*/ public IPoint bottomright() { return factory.createpoint(topright.x(), bottomleft.y()); /** returns a point representing the top-left corner of the rectangle*/ public IPoint topleft() { return factory.createpoint(bottomleft.x(), topright.y()); /** returns a point representing the top-right corner of the rectangle*/ public IPoint topright() { return factory.createpoint(topright.x(), topright.y()); /** returns a point representing the bottom-left corner of the rectangle*/ public IPoint bottomleft() { return factory.createpoint(bottomleft.x(), bottomleft.y()); 5

6 שאילתות /** returns the horizontal length of the current rectangle */ public double width(){ return topright.x() - bottomleft.x(); /** returns the vertical length of the current rectangle */ public double height(){ return topright.y() - bottomleft.y(); /** returns the length of the diagonal of the current rectangle */ public double diagonal(){ return topright.distance(bottomleft); /** returns the rectangle's color */ public Color color() { return col; 6

7 פקודות /** move the current rectangle by dx and dy */ public void translate(double dx, double dy){ topright.translate(dx, dy); bottomleft.translate(dx, dy); /** rotate the current rectangle by angle degrees with respect to (0,0) */ public void rotate(double angle){ topright.rotate(angle); bottomleft.rotate(angle); /** change the rectangle's color */ public void setcolor(color c) { col = c; 7

8 /** returns a string representation of the rectangle */ public String tostring(){ return "bottomright=" + bottomright() + "\tbottomleft=" + bottomleft + "\ttopleft=" + topleft() + "\ttopright=" + topright ; "\tcolor is: " + col ; הקוד לעיל דומה מאוד לקוד שכבר ראינו זהו שכפול קוד נוראי הספק צריך לתחזק קוד זה פעמיים כאשר מתגלה באג, או כשנדרש שינוי )למשל rotate לא שומר על הפרופורציה של המלבן המקורי(, יש לדאוג לתקנו בשני מקומות הדבר נכון בכל סדר גודל: פונקציה, מחלקה, ספרייה, תוכנה, מערכת הפעלה וכו'( 8

9 Just Do It ארגונים אשר אינם עושים שימוש חוזר בקוד רק כי הוא "לא נכתב אצלנו" נאלצים לחרוג מתחומי העיסוק שלהם לצורכי כתיבת תשתיות הדבר סותר את רעיון ההכמסה וההפשטה שביסודו של התכנות מונחה העצמים ומפחית את תפוקת הארגון 9

10 Just Do It בהינתן מחלקת המלבן שראינו בשיעורים הקודמים, ניתן לראות את המלבן הצבעוני כהתפתחות אבולוציונית של המחלקה ספק תוכנה מחויב כלפי לקוחותיו לתאימות אחורה compatibility( )backward כלומר קוד שסופק ימשיך להיתמך )לעבוד( גם לאחר שיצאה גרסה חדשה של אותו הקוד הדבר מחייב ספקים להיות עיקביים בשדרוגי התוכנה כדי להיות מסוגלים לתמוך במקביל בכמה גרסאות אחת הדרכים לעשות זאת היא ע"י שימוש חוזר באמצעות הכלה של מחלקות קיימות בקוד 10

11 package il.ac.tau.cs.software1.shapes; public class ColoredRectangle2 { private Color col; private Rectangle rect; /** constructor using points */ public ColoredRectangle2 (IPoint bottomleft, IPoint topright, PointFactory factory, Color col) { this.rect = new Rectangle(bottomLeft, topright, factory); this.col = col; /** constructor using coordinates */ public ColoredRectangle2 (double x1, double y1, double x2, double y2, PointFactory factory, Color col) { this.rect = new Rectangle(x1, y1, x2, y2, factory); this.col = col; 11

12 שאילתות /** returns a point representing the bottom-right corner of the rectangle*/ public IPoint bottomright() { return rect.bottomright(); /** returns a point representing the top-left corner of the rectangle*/ public IPoint topleft() { return rect.topleft() ; /** returns a point representing the top-right corner of the rectangle*/ public IPoint topright() { return rect.topright() ; /** returns a point representing the bottom-left corner of the rectangle*/ public IPoint bottomleft() { return rect.bottomleft(); 12

13 שאילתות /** returns the horizontal length of the current rectangle */ public double width(){ return rect.width(); /** returns the vertical length of the current rectangle */ public double height(){ return rect.height(); /** returns the length of the diagonal of the current rectangle */ public double diagonal(){ return rect.diagonal(); /** returns the rectangle's color */ public Color color() { return col; 13

14 פקודות /** move the current rectangle by dx and dy */ public void translate(double dx, double dy){ rect.translate(dx,dy); /** rotate the current rectangle by angle degrees with respect to (0,0) */ public void rotate(double angle){ rect.rotate(angle); /** change the rectangle's color */ public void setcolor(color c) { col = c; 14

15 /** returns a string representation of the rectangle */ public String tostring(){ return rect + "\tcolor is: " + col ; המחלקה ColoredRectangle2 מכילה Rectangle כשדה שלה המחלקה החדשה תומכת בכל שרותי המחלקה המקורית פעולות שניתן היה לבצע על המלבן המקורי מופנות לשדה rect delegation( - האצלה( הערה: בסביבות פיתוח מודרניות ניתן לחולל קוד זה בצורה אוטומטית! נשים לב כי המתודה tostring מוסיפה התנהגות למתודה tostring של המלבן המקורי )הוספת הצבע( הבנאים של המחלקה החדשה קוראים לבנאים של המחלקה Rectangle 15

16 שימוש חוזר ותחזוקה כעת קל יותר לתחזק במקביל את שני המלבנים כל שינוי במחלקה Rectangle יתבטא אוטומטית במחלקה ColoredRectangle2 וכך ישדרג הן את קוד לקוחות Rectangle והן את קוד לקוחות ColoredRectangle2 העיקביות בין שתי המחלקות מובנית ColoredRectangle2 הוא לקוח של,Rectangle ואולם נרצה לבטא יחס נוסף הקיים בין המחלקות ניזכר ביחסי המחלקות שבהם נתקלנו עד כה 16

17 יחסים בין מחלקות Association דו כיוונית: )הכרות, קשירות, שיתופיות( חד כיוונית: רפלקסיבית: 17

18 יחסים בין מחלקות Aggregation )מכלול( סוג של Association המבטא הכלה החלקים עשויים להתקיים גם ללא המיכל המיכל מכיר את רכיביו אבל לא להיפך בדרך כלל ל- Collection יש יחס כזה עם רכיביו 18

19 יחסים בין מחלקות Composition )הרכבה( מקרה פרטי של Aggregation שבו הרכיב תלוי במיכל )משך קיום למשל( בשיעור שעבר ראינו שניתן לבטא הרכבה ע"י שימוש בשדה מופע שטיפוסו הוא מחלקה פנימית, אולם זהו מקרה מאוד קיצוני של הרכבה )עם תלות הדוקה בין המחלקות( 19

20 Composition vs. Aggregation ההבדל בין יחסי הכלה ליחסי הרכבה הוא עדין ההבדל הוא קונספטואלי שכן היחס מתקיים בעולם האמיתי, ובשפת Java קשה לבטא אותו בשפת התכנות בין אותן שתי המחלקות יכולים להתקיים יחסים אחרים בהקשרים שונים 20

21 יחסים בין מחלקות - דיון איך נמפה יחסי ספק-לקוח ל- 3 היחסים לעיל? מה היחס בין מלבן ונקודותיו ( vs. aggregation?)composition מה ההבדל ביחס שבין מלבן ונקודותיו ליחס שבין מלבן צבעוני ומלבן? 21

22 יחס is-a כאשר מחלקה היא סוג של מחלקה אחרת, אנו אומרים שחל עליה היחס is-a class A is-a class B יחס זה נקרא גם Generalization יחס זה אינו סימטרי מלבן צבעוני הוא סוג של מלבן אבל לא להיפך ניתן לראות במחלקה החדשה מקרה פרטי, סוג-מיוחד-של המחלקה המקורית אם מתייחסים לקבוצת העצמים שהמחלקה מתארת, אז ניתן לראות שהקבוצה של המחלקה החדשה היא תת קבוצה של הקבוצה של המחלקה המקורית בדרך כלל יהיו למחלקה החדשה תכונות ייחודיות, המאפיינות אותה, שלא באו לידי ביטוי במחלקה המקורית )או שבוטאו בה בכלליות( 22

23 Is-a Example Clock settime() getseconds() getminutes() gethours() secondelapsed()... AlarmClock AnalogClock setalarm() setalarmstate() getsecondspointerangle() getminutespointerangle() gethourspointerangle() 23

24 מנגנון הירושה )הורשה?( Java מספקת תחביר מיוחד לבטא יחס is-a בין מחלקות )במקום הכלת המחלקה המקורית כשדה במחלקה החדשה( המנגנון מאפשר שימוש חוזר ויכולת הרחבה של מחלקות קיימות מחלקה אשר תכריז על עצמה שהיא extends מחלקה אחרת, תקבל במתנה )בירושה( את כל תכונות אותה מחלקה )כמעט( כאילו שהן תכונותיה שלה כל מחלקה ב Java מרחיבה מחלקה אחת בדיוק מממשת מנשקים )0 או יותר(( )ואולי 24

25 ירושה מ Rectangle package il.ac.tau.cs.software1.shapes; public class ColoredRectangle3 extends Rectangle { private Color col; // המחלקה ColoredRectangle3 יורשת מהמחלקה Rectangle נוסף על השדות והשרותים של Rectangle היא מגדירה שדה נוסף - col בנאים ומתודות סטטיות אינם נורשים 25

26 מונחי ירושה Rectangle public Rectangle(IPoint bottomleft, IPoint topright ) public double width() public double diagonal() public void translate(double dx, double dy) public void rotate(double angle) public IPoint bottomright()... הורה מחלקת בסיס (base) מחלקת על class) (super קשר ירושה ב- JAVA הרחבה (extension) ColoredRectangle public ColoredRectangle (IPoint bottomleft, ) public Color color() public void setcolor(color col)... צאצא מחלקה נגזרת (derived) תת מחלקה (subclass) 26

27 בנאים במחלקות יורשות מחלקות נבנות מלמעלה למטה )מההורה הקדמון ביותר ומטה( השורה הראשונה בכל בנאי כוללת קריאה לבנאי מחלקת הבסיס בתחביר: super(constructorargs) מדוע? אם לא נכתוב בעצמנו את הקריאה לבנאי מחלקת הבסיס יוסיף הקומפיילר בעצמו את השורה super() במקרה זה, אם למחלקת הבסיס אין בנאי ריק זוהי שגיאת קומפילציה 27

28 בנאים במחלקות יורשות /** constructor using points */ public ColoredRectangle3(IPoint bottomleft, IPoint topright, PointFactory factory, Color col) { super(bottomleft, topright, factory); this.col = col; /** constructor using coordinates */ public ColoredRectangle3(double x1, double y1, double x2, double y2, PointFactory factory, Color col) { super(x1, y1, x2, y2, factory); this.col = col; איך ניתן למנוע את שכפול הקוד בין הבנאים? 28

29 הוספת שרותים המחלקה היורשת יכולה להוסיף שרותים שלא הופיעו במחלקת הבסיס: נוספים )מתודות( /** returns the rectangle's color */ public Color color() { return col; /** change the rectangle's color */ public void setcolor(color c) { col = c; 29

30 דריסת שרותים )overriding( מחלקה יכולה לדרוס מתודה שהיא קיבלה בירושה שיקולי יעילות הוספת "תחומי אחריות" על המחלקה היורשת להגדיר מתודה בשם זהה ובחתימה זהה למתודה שהתקבלה בירושה )אחרת זוהי העמסה ולא דריסה( כדי להשתמש במתודה שנדרסה, ניתן להשתמש בתחביר: super.methodname(arguments) 30

31 דריסת שרותים )overriding( המחלקה ColoredRectangle3 רוצה לדרוס את tostring להוסיף לה גם את הדפסת צבע המלבן כדי למנוע שכפול קוד היא משרשרת את תוצאת tostring המקורית )שנדרסה( ללוגיקה החדשה כדי public String tostring() { return super.tostring() + "\tcolor is " + col; 31

32 דריסת שרותים public String tostring() { return tostring() + "\tcolor is " + col; מה יעשה הקוד הבא? 32

33 שימוש במלבן package il.ac.tau.cs.software1.shapes; public class Client { public static void main(string[] args) { IPoint tr = new PolarPoint(3.0, (1.0/4.0)*Math.PI); // theta now is 45 degrees IPoint bl = new CartesianPoint(1.0, 1.0); PointFactory factory = new PointFactory(); // or eg. (true,false) ColoredRectangle3 rect = new ColoredRectangle3(bl, tr, factory, Color.BLUE); rect.translate(10, 20); rect.setcolor(color.green); System.out.println(rect); Inherited from Rectangle Added in ColoredRectangle3 tostring was overridden in ColoredRectangle3 33

34 עניין של ספקים ירושה הוא מנגנון אשר בא לשרת את הספק כל עוד המחלקה מממשת מנשק שהוגדר מראש, ללקוח )והוא גם לא יודע( עם מי הוא עובד לא איכפת ברמה התחבירית ניתן לראות ירושה אם נחליף את שם השדה rect שב- super נקבל התנהגות דומה לזו של כסוכר תחבירי להכלה ColoredRectangle2 להיות ColoredRectangle3 ואולם מנגנון הירושה פרט לחסכון התחבירי כולל גם התנהגות פולימורפית )כפי שנדגים מיד( 34

35 עקרון ההחלפה principle) (substitution עקרון ההחלפה פירושו, שבכל הקשר שבו משתמשים במחלקה המקורית ניתן להשתמש )לוגית( במחלקה החדשה במקומה נשתמש במנגנון הירושה רק כאשר המחלקה החדשה מקיימת יחס is-a עם מחלקה קיימת וכן נשמר עקרון ההחלפה אי שמירה על שני עקרונות אלו )יחס is-a מוביל לבעיות תחזוקה במערכות גדולות ועקרון ההחלפה( 35

36 פולימורפיזם וירושה package il.ac.tau.cs.software1.shapes; public class Client { public static void main(string[] args) { IPoint tr = new PolarPoint(3.0, (1.0/4.0)*Math.PI); // theta now is 45 degrees IPoint bl = new CartesianPoint(1.0, 1.0); PointFactory factory = new PointFactory(true, true); Rectangle rect = new ColoredRectangle3(bl, tr, factory, Color.BLUE); rect.translate(10, 20); rect.setcolor(color.green); // Compilation Error System.out.println(rect); 36

37 טיפוס סטטי ודינמי טיפוס של עצם: טיפוס הבנאי שלפיו נוצר העצם. קבוע ואינו משתנה לאורך חיי העצם. טיפוס זה לגבי הפניות (references) לעצמים מבחינים בין: טיפוס סטטי: הטיפוס שהוגדר בהכרזה על ההפניה להיות מנשק או מחלקה(. הטיפוס הדינאמי: טיפוס העצם המוצבע הטיפוס הדינאמי חייב להיות נגזרת של הטיפוס הסטטי )יכול Rectangle r = new ColoredRectangle3( ); טיפוס העצם הטיפוס הדינמי של ההפניה הטיפוס הסטטי של ההפניה 37

38 טיפוס סטטי ודינמי הקומפיילר הוא סטטי: שמרן, קונסרבטיבי הפעלת שרות על הפנייה מחייב את הגדרת השרות בטיפוס הסטטי של ההפנייה מנגנון זמן הריצה הוא דינאמי: פולימורפי, וירטואלי, dynamic dispatch השרות שיופעל בזמן ריצה הוא השרות שהוגדר בעצם המוצבע בפועל )הטיפוס הדינאמי של ההפנייה( Rectangle r = new ColoredRectangle3( ); טיפוס העצם הטיפוס הדינמי של ההפניה הטיפוס הסטטי של ההפניה 38

39 טיפוס סטטי ודינמי של הפניות void expectrectangle(rectangle r); void expectcoloredrectangle(coloredrectangle3 cr); void bar() { Rectangle r = new Rectangle(...); ColoredRectangle3 cr = new ColoredRectangle3(...); r = cr; expectcoloredrectangle(cr); expectrectangle(cr); expectrectangle(r); expectcoloredrectangle(r); The static type of r remains Rectangle. Its dynamic type is now ColoredRectangle3 Compilation Error although the dynamic type of r is ColoredRectangle3 39

40 טיפוס סטטי טיפוס סטטי של מחלקה צריך להיות הכללי האפשרי בהקשר שבו הוא מופיע ביותר עדיף מנשק, אם קיים מחלקה המרחיבה מחלקה אחרת מממשת אוטומטית את כל המנשקים שמומשו במחלקת הבסיס כלומר ניתן להעביר אותה בכל מקום שבו ניתן היה להעביר את אותם המנשקים 40

41 ניראות וירושה מה אם המחלקה ColoredRectangle3 מעוניינת לממש מחדש את המתודה tostring )ולא להשתמש במימוש הקודם כקופסא שחורה( רק כתרגיל זה לא רצוי ולא נחוץ קירוב ראשון: /** returns a string representation of the rectangle */ public String tostring(){ return "bottomright is " + bottomright() + "\tbottomleft is " + bottomleft + "\ttopleft is " + topleft() + "\ttopright is " + topright + "\tcolor is: " + col ; השדות הוגדרו ב Rectangle כ private ועל כן הגישה אליהם אסורה 41

42 ניראות וירושה על אף שהמחלקה ColoredRectangle3 יורשת מהמחלקה Rectangle )ואף מכילה אותה!( אין לה הרשאת גישה לשדותיה הפרטיים של Rectangle כדי לגשת למידע זה עליה לפנות דרך המתודות הציבוריות: /** returns a string representation of the rectangle */ public String tostring(){ return "bottomright is " + bottomright() + "\tbottomleft is " + bottomleft() + "\ttopleft is " + topleft() + "\ttopright is " + topright() + "\tcolor is: " + col ; 42

43 ניראות וירושה קיימים כמה חסרונות בגישה של מחלקה יורשת לתכונותיה הפרטיות של מחלקת הבסיס בעזרת מתודות ציבוריות: יעילות סרבול קוד לשם כך הוגדרה דרגת ניראות חדשה protected שדות שהוגדרו כ protected מאפשרים גישה מתוך: המחלקה המגדירה, מחלקות נגזרת, מחלקות באותה החבילה בשפות מונחות עצמים אחרות protected אינה כוללת מחלקות באותה החבילה 43

44 package il.ac.tau.cs.software1.shapes; public class Rectangle { ניראות וירושה protected IPoint topright; protected IPoint bottomleft; private PointFactory factory; // package il.ac.tau.cs.software1.otherpackage; public class ColoredRectangle3 extends Rectangle { /** returns a string representation of the rectangle */ public String tostring(){ return "bottomright is " + bottomright() + "\tbottomleft is " + bottomleft + "\ttopleft is " + topleft() + "\ttopright is " + topright + "\tcolor is: " + col ; 44

45 ניראות וירושה Modifier: Accessed by class where member is defined Accessed by Package Members Accessed by Sub-classes Accessed by all other classes Private Yes No No No Package (default) Yes Yes No (unless sub-class happens to be in same package) No Protected Yes Yes Yes (even if sub-class & super-class are in different packages) No Public Yes Yes Yes Yes 45

46 private vs. protected יש מתכנתים שטוענים כי ניראות private סותרת את רוח ה OO וכי לו היתה ב Java ניראות protected אמיתית )ללא )package היה צריך להשתמש בה במקום private תמיד אחרים טוענים ההיפך שתי הגישות מקובלות ולשתיהן נימוקים טובים הבחירה בין שתי הגישות היא פרגמטית ותלויה בסיטואציה 46

47 private vs. protected בעד protected Rectangle,coloredRectangle is a הוא עומד ב"מבחן ההחלפה" ולכן לא הגיוני שלא יהיו לו אותן הזכויות. coloredrectangle has a Rectangle )מכיל בתוכו( ולכן יש צורך לאפשר לו גישה יעילה ופשוטה למימושו הפנימי 47

48 private vs. protected בעד :private כשם שאנו מסתירים מלקוחותינו את המימוש כדי להגן על שלמות המידע עלינו להסתיר זאת גם מצאצאנו איננו מכירים את יורשנו כפי שאיננו מכירים את לקוחותינו צאצא עם עודף כח עלול להפר את חוזה מחלקת הבסיס, להעביר את עצמו ללקוח המצפה לקבל את אביו ולשבור את התוכנה 48

49 מניעת ירושה מתודה שהוגדרה כ final לא ניתן יהיה לדרוס במחלקות נגזרת ממחלקה שהוגדרה כ final לא ניתן יהיה לרשת דוגמא: המחלקה String היא.final מדוע? public final class String { public class MyString extends String{ שגיאת קומפילציה 49

50 כולם יורשים מ Object אמרנו קודם כי כל מחלקה ב Java יורשת ממחלקה אחת בדיוק. ומה אם הגדרת המחלקה לא כוללת פסוקית? extends במקרה זה מוסיף הקומפיילר במקומנו את הפסוקית extends Object public class Rectangle { public class Rectangle extends java.lang.object { 50

51 כולם יורשים מ Object המחלקה Object מהווה בסיס לכל המחלקות ב Java )אולי בצורה טרנזיטיבית( ומכילה מספר שרותים בסיסיים שכל מחלקה צריכה )?( חלק מהמתודות קשורות לתכנות מרובה חוטים programming( )multithreaded וילמדו בקורסים מתקדמים 51

52 כולם יורשים מ Object 52

53 שיבוט והשוואה - clone הינה פעולה אשר יוצרת עותק זהה לזה של העצם המשובט ומחזירה מצביע אליו לא מובטח כי מימוש ברירת המחדל יעבוד אם העצם המבוקש אינו implements Cloneable equals בדר"כ מבטאת השוואה בין שני עצמים שדה-שדה. ע"י האופרטור '==' )השוואת מימוש ברירת המחדל של :Object הפניות( בהקשר הזה ניתן לדבר על, deep_equals ו- deep_clone 53

54 שיבוט עצמים x = y.clone () 54

55 שיבוט רדוד ושיבוט עמוק Deep cloning and shallow cloning כדי לדון בסוגים של שיבוט עצמים נציג את המחלקה PERSON1 המייצגת אדם )איש או אישה( ששדות המופע שלו כוללים את שמו/ה האיש/ה שאותו/ה הוא/י אוהב/ת בעל/ת הבית שלו/ה האהוב ובעל הבית אף הם מטיפוס PERSON1 איש או אישה ויכולים להיות 55

56 שיבוט רדוד ושיבוט עמוק איך תשפיע הפעולה: b = a 56

57 שיבוט רדוד ושיבוט עמוק b איך תשפיע הפעולה: c = a.clone() 57

58 שיבוט רדוד ושיבוט עמוק איך תשפיע הפעולה: d = a.deep_clone() 58

59 deep_clone() אינה מתודה סטנדרטית של.Object בחלק מן המקרים נממש את clone במובן עמוק )ריקורסיבי( ולפעמים במובן רדוד 59

60 מנשקים ויחס ירושה כשם ששתי מחלקות מקיימות יחס ירושה כך גם שני מנשקים יכולים לקיים את אותו היחס מחלקה המממשת מנשק מחויבת לממש את כל המתודות של אותו מנשק וכל המתודות שהוגדרו בהוריו לדוגמא: סוגי מחסניות <<interface>> IStack <<interface>> IBoundedStack <<interface>> IUnBoundedStack <<interface>> ISumStack 60

61 Collection Interfaces Unordered Rejects duplicates Unordered Rejects duplicates <<interface>> Collection <<interface>> Map <<interface>> Set <<interface>> List <<interface>> Queue <<interface>> SortedMap Ordered Allows duplicates FIFO Order Allows duplicates Ordered Rejects duplicates <<interface>> SortedSet Ordered Rejects duplicates 61

62 היררכיות ירושה מחלקות רבות במערכות מונחות עצמים הן חלק מ"עצי ירושה" או "היררכיות ירושה" שורש העץ מבטא קונספט כללי וככל שיורדים במורד עץ הירושה המחלקות מייצגות רעיונות צרים יותר למרות שבשפת Java בחרו לאמר שמחלקה יורשת מרחיבה מחלקת בסיס, הרי שבמובן מסוים היא מצמצמת את קבוצת העצמים שהיא מתארת 62

63 אמא יש רק אחת נדגיש, כי לכל מחלקה יש מחלקת בסיס אחת בדיוק, ועל כן גרף הירושה הוא בעצם עץ )ששורשו המחלקה )Object מימוש מנשקים אינו חלק ממנגנון הירושה זאת על אף שבין מנשקים לבין עצמם יש יחסי ירושה דוגמא לעץ ירושה: צורות גיאומטריות במישור 63

64 היררכית מחלקות ומנשקים <<interface>> Shape Ellipse Polygon Circle Trapezoid Parallelogram Triangle Diamond Rectangle 64

65 abstract classes למצולע )polygon( ולאליפסה יש צבע עץ הירושה כפי שמצויר בשקף הקודם, יגרום לשכפול קוד )השדה color והמתודות ישוכפלו ויתוחזקו פעמיים( מחד, לא ניתן להוסיף למנשק שדות או מימושי מתודות מאידך, אם ניצור לשתי המחלקות מחלקה שהיא אב משותף מה יהיו מימושיו עבור היקף )דרך חישוב ההיקף עבור מצולע כלשהו ועבור אליפסה כלשהי שונה בתכלית( לשם כך קיימת המחלקה המופשטת class( )abstract מחלקה עם מימוש חלקי 65

66 abstract classes מחלקה מופשטת דומה למחלקה רגילה עם הסייגים הבאים: ניתן לא לממש מתודות שהגיעו בירושה ממחלקת בסיס או מנשקים ניתן להכריז על מתודות חדשות ולא לממשן לא ניתן ליצור מופעים של מחלקה מופשטת במחלקה מופשטת ניתן לממש מתודות ולהגדיר שדות מחלקות מופשטות משמשות כבסיס משותף למחלקות יורשות לצורך חיסכון בשכפול קוד נגדיר את המחלקה AbstractShape 66

67 היררכית מחלקות ומנשקים <<interface>> Shape <<abstract>> AbstractShape Ellipse Polygon Circle Trapezoid Parallelogram Triangle Diamond Rectangle 67

68 המנשק Shape public interface Shape { public double perimeter(); public void display(); public void rotate(ipoint center, double angle); public void translate(ipoint p); public Color getcolor(); public void setcolor(color c); //... 68

69 המחלקה המופשטת AbstractShape public abstract class AbstractShape implements Shape { protected Color color ; public Color getcolor() { return color ; public void setcolor(color c) { color = c ; המחלקה מממשת רק חלק מן המתודות של המנשק כדי לחסוך שכפול קוד ב"מורד ההיררכיה" את המתודות הלא ממומשות היא מציינת ב abstract public abstract void display(); public abstract double perimeter(); public abstract void rotate(ipoint center, double angle); public abstract void translate(ipoint p); 69

70 המחלקה המופשטת AbstractShape public abstract class AbstractShape implements Shape { protected Color color ; public Color getcolor() { return color ; אפשר לוותר על ההצהרה של מתודות לא ממומשות public void setcolor(color c) { color = c ; 70

71 הגדרת בנאי במחלקה מופשטת public abstract class AbstractShape implements Shape { protected Color color ; public AbstractShape (Color c) { this.color = c ; public Color getcolor() { return color ; public void setcolor(color c) { color = c ; ניתן )ורצוי!( להגדיר בנאים במחלקה מופשטת על אף שלא ניתן לייצר מופעים של המחלקה, הבנאי יקרא מתוך בנאים של המחלקות היורשות )קריאות )super ויחסכו בשכפול קוד בין היורשות. 71

72 המחלקה Polygon public class Polygon extends AbstractShape { public Polygon(Color c, IPoint vertices) { super(c); // add vertices to this.vertices... public double perimeter() {... public void display() {... public void rotate(ipoint center, double angle) {... public void translate(ipoint p) {... public int count() { return vertices.size(); private List<IPoint> vertices; 72

73 מחלקות מופשטות ומנשקים מנשקים: כאשר מגדירים מנשק ניתן למקבל את תהליך הפיתוח: צוות שיממש את המנשק במקביל לצוות שישתמש במנשק בפרט ניתן להגדיר תקנים על בסיס אוסף של מנשקים )למשל: )JDBC קוד לקוח שנכתב לעבוד עם מנשק כלשהו ימשיך לרוץ גם אם יועבר לו כארגומנט עצם ממחלקה חדשה המממשת את אותו המנשק כאשר מחלקה מממשת מנשק אחד או יותר, היא נהנית מכל פונקציות השרות אשר כבר נכתבו עבור אותם מנשקים )למשל: )Comparable הורשה: שימוש חוזר בקוד של מחלקה קיימת לצורך הוספה או שינוי פונקציונליות )ColoredRectangle, SmartTurtle )למשל: יצירת היררכיית טיפוסים, כאשר קוד משותף לכמה טיפוסים נמצא בהורה משותף שלהם )למשל )AbstractShape 73

74 לסיכום מנשק קוד לקוח מחלקת ספק מחלקת ספק 2 מחלקת ספק 3 74

75 לסיכום מנשק קוד לקוח מחלקה מופשטת מחלקת ספק מחלקת ספק 2 מחלקת ספק 3 75

76 מחלקות מופשטות ומנשקים האפשרות להגדיר מחלקות מופשטות ללא מימוש כלל )רק מתודות )abstract מטשטשת את ההבחנה בין מנשק ובין מחלקה מופשטת ואולם יש לזכור: מנשק: חיסכון אצל הלקוח מחלקה מופשטת )וירושה בכלל(: חיסכון אצל הספק בשפת ++C מסתדרים עם מחלקות מופשטות בלבד )העונות על שני הצרכים( כדי להגדיר מנשק ב ++C מגדירים מחלקה מופשטת שכל שרותיה מופשטים virtual( )pure ב Java לא ניתן להסתדר עם מחלקות מופשטות בלבד בשל העדר ירושה מרובה ב Java )על ירושה מרובה, בהמשך( 76