INF1010 våren 2007 Uke 6, 6. februar Arv og subklasser, del 2

Transkript

1 Repetisjon INF1010 våren 2007 Uke 6, 6. februar Arv og subklasser, del 2 Stein Gjessing Institutt for informatikk Vi har sett to former for gjenbruk av klasser: Gammel: Ved sammensetning (komposisjon) Modellerer relasjoner som består av/har en Ny: Ved arv (bruk av subklasser) Modellerer relasjoner som er en/er et En subklasse deklareres ved bruk av nøkkelordet extends: class B extends A { deklarerer B som en subklasse (utvidelse) av A. 1 2 Klassehierarki: Repetisjon - Biler Klassehierarki: Personbil Bil Repetisjon: Klasser - Subklasser class Bil { <lys beige egenskaper> class Personbil extends Bil { <røde egenskaper> class Lastebil extends Bil { < grønne egenskaper> class Drosje extends Personbil { < gule egenskaper> Lastebil Bil Personbil class Bil {... class Personbil extends Bil {... class Lastebil extends Bil {... Alle lastebiler Drosje Alle biler Alle drosjer Alle personbiler Lastebil Drosje class Drosje extends Personbil { objekter 46 new 4

2 Dyreriket (utdrag) Klassehierarki Repetisjon - dyreriket Animalia Leddyr Ryggstrengdyr Bløtdyr Tusenbein Insekter Kappedyr Virveldyr Blekksprut Snegler Fugler Pattedyr Slanger og øgler Rovdyr r; Hovdyr Klovdyr Rovdyr Hjort Kveg Kattedyr Hundedyr Storfe Geit Sau Rev Hund Ulv new Geit(); Hentet fra 5 Klovdyr Geit Kveg Pattedyr Sau Siden Geit er et Kvegdyr, kan vi gjøre klassen Geit til en subklasse av klassen Kveg: class Geit extends Kveg { Klassen Geit arver da alle egenskaper (variable/ metoder) til klassen Kveg, i tillegg til å ha sine egne egenskaper. Objekter av klassen Geit vil utgjøre en delmengde av objekter av klassen Kveg, de er spesialiserte. Siden Geit er et Kveg, og Kveg er et Klovdyr, vil også Geit være et Klovdyr. Dermed arver Geit også alle egenskapene til klassen Klovdyr (via klassen Kveg). 6 Repetisjon - dyreriket Tilordning av pekere (del 1) Pattedyr Kattedyr Rovdyr Hundedyr Rev Hund Ulv Siden en Hund er et Rovdyr, kan vi bruke en Hund hver gang vi har behov for et Rovdyr. Altså kan en Rovdyr-peker også peke på objekter av klassen Hund: Rovdyr r = new Hund(); Hva skjer nå hvis vi prøver metodekallet r.m()? Ved kompilering: Kallet r.m() godkjennes dersom det finnes en metode m() i klassen Rovdyr eller en superklasse til denne. Ved kjøring: Hvis det finnes en metode m() i klassen Hund, er det denne som brukes. Hvis ikke, leter vi oppover i klasse-hierarkiet til vi finner den. class LagFrukt { Frukt f; Eple e; Appelsin a; e = new Eple(); f = e; a =??? class Frukt {.. class Eple extends Frukt {.. class Appelsin extends Frukt {.. Hvorfor er dette lov? 7 8

3 Hva slags objekt har jeg? Men husk: Prøv å unngå instanceof Den boolske operatoren instanceof hjelper oss å finne ut hvilken klasse et gitt objekt er basert på, noe som er nyttig i mange tilfeller: class TestFrukt { Eple e = new Eple(); skrivut(e); Hva skjer under kjøring? static void skrivut(frukt f) { if (f instanceof Eple) System.out.println("Dette er et eple!"); else if (f instanceof Appelsin) System.out.println("Dette er en appelsin!"); class Frukt {.. class Eple extends Frukt {.. class Appelsin extends Frukt {.. 9 Istedenfor å teste hvilken klasse objektet er av, be objektet gjøre jobben selv: Bedre program class TestFrukt2 { Fruk2 f = new Eple2(); f.skrivut( ); class Frukt2 { void skrivut( ) { class Eple2 extends Frukt2 { void skrivut( ) { System.out.println("Dette er et eple!"); class Appelsin2 extends Frukt2 { void skrivut( ) { System.out.println("Dette er en appelsin!");.. Blir det skrevet ut noe? 10 Tilbake til det første frukt-eksemplet: La oss utvide metoden i skrivut til også å teste på frukt: static void skrivut(frukt f) { if (f instanceof Frukt) System.out.println("Dette er en frukt!"); else if (f instanceof Eple) System.out.println("Dette er et eple!"); else if (f instanceof Appelsin) System.out.println("Dette er en appelsin!"); Hva vil resultatet av programmet bli hvis vi bruker denne versjonen av skrivut? Lærdom: Et objekt vil alltid være en instans av sine superklasser i tillegg til sin egen klasse. 11 Biler og mer bruk av instanceof class Bil { String regnr; class Personbil extends Bil { int antpass; class Lastebil extends Bil { double lastevekt; class Drosje extends Personbil { int LøyveNr; HashMap <String, Bil> h; h = new HashMap <String,Bil> ( );... for ( Bil b: h.values ( ) ) { String nr = b.regnr; // eventuelt kall på virtuell metode: b.skatt( ); if (b instanceof Pesonbil) { Personbil pb = (Personbil) b; int pas = pb.antpass; else { if (b instanceof Lastebil) { Lastebil ls = (Lastebil) b; double lv = ls.lastevekt; (og litt casting ) 12

4 Konvertering av referanser (pekere) Konvertering av referanser (forts.) Anta at vi har: class Student extends Person { Student stud = new Student(); Ved tilordningen Person pers; pers = stud; har vi en implisitt konvertering fra Student- til Personreferanse. Hvis vi nå ønsker å få tak i de spesielle Studentegenskapene, må vi foreta en eksplisitt konvertering tilbake til Student igjen: Student stud2 = (Student) pers; Dette kalles casting (class-cast) på engelsk, typekonvertering på norsk 13 Hva hvis vi istedenfor hadde hatt: Person pers = new Person(); Student stud = (Student) pers; Dette godkjennes av kompilatoren, men ved kjøring får vi feilmeldingen java.lang.classcastexception (fordi pers ikke peker på et objekt med alle Student egenskapene) For å unngå denne feilen, kan instanceof brukes: if (pers instanceof Student) { Student stud = (Student) pers; (Har det objektet pers peker på alle Student - egenskapene?) 14 Konvertering mellom flere nivåer Oppgave Brev Person MasterStudent master = new MasterStudent(); Konvertering oppover: Student stud = master; Person pers = master; Person pers Student Konvertering nedover: (Student) pers (MasterStudent) pers Student stud (fordi dette krever kontroll under kjøring) MasterStudent MasterStudent master Regel: Alle pekere har lov til å peke bortover og nedover Anta at vi har deklarasjonene Soknad class Brev { class Soknad extends Brev { class Kjaerlighetsbrev extends Brev { Avgjør hvilke av følgende uttrykk som er lovlige: Soknad s1 = new Soknad(); Soknad s2 = new Brev(); Brev b1 = new Soknad(); Brev b2 = (Brev) new Soknad(); Soknad s3 = new Kjaerlighetsbrev(); Soknad s4 = (Soknad) new Kjaerlighetsbrev(); Brev b3 = (Soknad) new Brev(); Lovlig Kjaerli Ulovlig (men ikke oppover ) 15 16

5 Konvertering til klassen Object Alle klasser i Java er subklasser av klassen Object. Når vi skriver class Person { så tolker Java dette som class Person extends Object { Dermed kan vi alltid konvertere en referanse oppover til klassen Object: Person pers = new Person(); Object obj = pers; For å snakke om egenskapene til Person-objektet må vi konvertere nedover igjen: (Person) obj Eksempel: HashMap uten type-spesifikasjon En HashMap (uten typespesifikasjon) kan brukes til å lagre objekter av en hvilken som helst klasse "trikset" er å tenke på dem alle som objekter av klassen Object. HashMap tabell = new HashMap(); Student stud = new Student(); stud.lesfraterminal(); tabell.put("kari", stud); stud = (Student) tabell.get("kari"); Disse blir implisitt konvertert oppover til Object, siden metoden put i HashMap har formalparametre put(object key, Object value). Dette gir en referanse til et objekt av klassen Object, og vi må eksplisitt konvertere nedover til Student for å snakke om objektets Student-egenskaper HashMap med typespesifikasjon ArrayList class Bil { String regnr; class Personbil extends Bil { int antpass; class Lastebil extends Bil { double lastevekt; class Drosje extends Personbil { int LøyveNr; HashMap <String, Bil> h; h = new HashMap <String,Bil> ( ); Bil bl; Personbil minbil; Personbil persb = new Personbil(); h.put ( DE25132, persb); bl = h.get( DE25132 ); minbil= (Personbil) bl; //tryggere med: if (bl instanceof Personbil) minbil = (Personbil) bl; Denne blir implisitt konvertert oppover til Bil, siden metoden put i denne HashMapen har formalparametre put(string key, Bil value). Dette gir en referanse til et objekt av klassen Bil, og vi må eksplisitt konvertere nedover til Personbil for å snakke om objektets Personbil-egenskaper. 19 En annen nyttig klasse i java.util, er ArrayList <E>, hvor E er et klassenavn En ArrayList fungerer mye på samme måten som en array, men uten fast størrelse. Elementene i listen er alltid numerert fra 0. De viktigste metodene i ArrayList er: add(e obj): legger til objektet obj sist (ny, høyest index) i arrayen add(int i, E obj): legger til objektet obj på indeks i, ved å skyve de resterende elementene oppover. i må være mellom 0 og lengden av listen size(): gir antall elementer i arrayen (lengden av listen) 20

6 ArrayList (forts.) get(int i): returner objektet på plass i remove(int i): fjerner (og returnerer) objektet på plass i, og skyver resterende elementer nedover (slik at det ikke blir huller i arrayen) På samme måte som for en HashMap, returnerer get og remove referanser til den deklarerte objekt-typen. Denne må vi så eventuelt konvertere nedover til riktig type. Eksempel på bruk: ArrayList<Bil> liste = new ArrayList<Bil>(); liste.add(new Personbil( DE47398")); liste.add(new Personbil( BP83657")); Hva blir b2 her? liste.add(1, new Personbil( PC76549")); Personbil b = (Personbil) liste.remove(0); liste.add(1, b); Personbil b2 = (Personbil) liste.get(liste.size()-1); 21 Object: tostring og equals Klassen Object inneholder bl.a. tre viktige metoder: String tostring() returnerer en String-representasjon av objektet boolean equals(object o) sjekker om to objekter er like (i Object det samme som pekerlikhet) int hashcode( ) returnerer en hash-verdi av objektet Disse metodene kan man så selv redefinere til å gjøre noe mer fornuftig. Poenget er at en bruker av en klasse vet at disse metodene alltid vil være definert (jfr. Polymorfi) 22 Eksempel på tostring og equals Konstruktører class Punkt { int x, y; Punkt(int x0, int y0) { x = x0; y = y0; Anta: Punkt p1 = new Punkt(3,4); Punkt p2 = new Punkt(3,4); Punkt2 q1 = new Punkt2(3,4); Punkt2 q2 = new Punkt2(3,4); Hva blir nå: p1.tostring(); Punkt@f5da06 p1.equals(p2); false class Punkt2 { int x, y; Punkt2(int x0, int y0) { x = x0; y = y0; public String tostring() { return ("x = "+x+" y = "+y); public boolean equals(object o) { if (!(o instanceof Punkt2)) return false; Punkt2 p = (Punkt2) o; return x == p.x && y == p.y; q1.tostring(); q1.equals(q2); x = 3 y = 4 true 23 Bruk av konstruktører når vi opererer med "enkle" klasser er ganske ukomplisert. Når vi skriver Punkt p = new Punkt(3,4); class Punkt { skjer følgende: int x, y; 1. Det settes av plass i intern-minnet til et objekt av klassen Punkt og til referansen p. 2. Variablene x og y blir deklarert. 3. Konstruktør-metoden blir kalt med x0=3 og y0=4. 4. Etter at konstruktøren har satt x=3 og y=4, settes høyresiden i tilordningen Punkt p = new Punkt(3,4) lik adressen (referansen) til det nye objektet. 5. Tilordningen Punkt p = utføres, dvs p settes lik adressen til objektet. navn: p type: Punkt Punkt(int x0, int y0) { x = x0; y = y0; navn: x navn: y 3 4 type: int type: int Punkt(int x0, int y0) navn: x0 navn: y0 3 4 type: int type: int x = x0; y = y0; 24

7 Konstruktører og arv Det blir noe mer komplisert når vi opererer med arv: Anta at vi har definert en subklasse class B extends A { Hvilken konstruktør utføres hvis vi skriver B bpeker = new B(); Konstruktøren i klassen A? Konstruktøren i klassen B? Begge? Konstruktører og arv (forts.) Anta at vi har deklarert tre klasser: class A { class B extends A { class C extends B { Når vi skriver new C() skjer følgende: 1. Konstruktøren til C kalles (som vanlig) 2. Konstruktøren til C starter med å kalle på B sin konstruktør 3. Konstruktøren til B starter med å kalle på A sin konstruktør 4. Så utføres A sin konstruktør 5. Kontrollen kommer tilbake til B sin konstruktør, som utføres 6. Kontrollen kommer tilbake til C sin konstruktør, som utføres Kall på super-konstruktøren Eksempel 1 Superklassens konstruktør kan kalles fra en subklasse ved å si: - vil kalle på en konstruktør uten parametre super(5, test ); - om vi vil kalle på en konstruktør med to parametre (int og String) Et kall på super må legges helt i begynnelsen av konstruktøren. Kaller man ikke super eksplisitt, vil Java selv legge inn kall på super( ) helt først i konstruktøren når programmet kompileres. Hvis en klasse ikke har noen konstruktør, legger Java inn en tom konstruktør med kallet 27 Anta at vi har følgende klasser: class Person { String fødselsnr; Person() { fødselsnr = ""; class Student extends Person { int studid; Student() {... Anta to konstruktører: Student() { studid = 0; Student() { studid = 0; Disse to er helt ekvivalente! Hva skjer hvis Student ikke har noen konstruktør :? class Student extends Person { int studid = 0; Svar: det går bra 28

8 Eksempel 2 Her er fire forslag til konstruktører: Student() { studid = 0; Eksempel 3 Anta at vi har følgende klasser: class Person { String fødselsnr; Person(String fnr) { fødselsnr = fnr; class Student extends Person { int studid; Student() {... Student() { super( 12345"); studid = 0; Student(String nr){ super(nr); studid = 17; Student(String nr, int id){ super(nr); studid = id; Hvilke virker? Diskuter! 29 class Bygning { Bygning() { System.out.println("Bygning"); class Bolighus extends Bygning { Bolighus() { System.out.println("Bolighus"); class Blokk extends Bolighus { Blokk() { System.out.println("Blokk"); new Blokk(); Hva blir utskriften fra dette programmet? 30 Når programmet kompileres Når programmet utføres class Bygning { Bygning() { System.out.println("Bygning"); // class Bygning class Bolighus extends Bygning { Bolighus() { System.out.println("Bolighus"); // class Bolighus Java føyer selv på super() i disse tre konstruktørene før programmet utføres 4. class Bygning { Bygning() { System.out.println("Bygning"); // class Bygning 5. class Bolighus extends Bygning { Bolighus() { System.out.println("Bolighus"); // class Bolighus Til Object sin konstruktør 3. class Blokk extends Bolighus { Blokk() { System.out.println("Blokk"); new Blokk(); // class Blokk class Blokk extends Bolighus { Blokk() { System.out.println("Blokk"); new Blokk(); // class Blokk Her starter eksekveringen 1. 32

9 Når programmet utføres (forts.) Eksempel 4 7. Nå er Bygning skrevet ut 8. Nå er Bolighus skrevet ut 9. Nå er Blokk skrevet ut class Bygning { Bygning() { System.out.println("Bygning"); // class Bygning class Bolighus extends Bygning { Bolighus() { System.out.println("Bolighus"); // class Bolighus class Blokk extends Bolighus { Blokk() { System.out.println("Blokk"); new Blokk(); // class Blokk 6. Tilbake fra Object sin konstruktør 33 class Bygning { Bygning() { System.out.println("Bygning"); class Bolighus extends Bygning { Bolighus(int i) { System.out.println("Bolighus nr " + i); class Blokk extends Bolighus { Blokk() { System.out.println("Blokk"); new Blokk(); Hva skjer i dette eksempelet? Merk: Konstruktøren i klassen Bolighus har nå en parameter. 34 Når programmet kompileres class Bygning { Bygning() { System.out.println("Bygning"); // class Bygning class Bolighus extends Bygning { Bolighus(int i) { System.out.println("Bolighus"); // class Bolighus class Blokk extends Bolighus { Blokk() { System.out.println("Blokk"); new Blokk(); // class Blokk Java legger igjen til kall på super() i alle konstruktørene. Men: Kallet matcher ikke metoden i antall parametre! Mulige løsninger: 1. Selv legge til kall på super, med argument, i kontruktøren Blokk. 2. Legge til en tom konstruktør i Bolighus. 35 Et større eksempel: Barnehage Vi skal lage et program for å administrere en barnehage. I barnehagen finnes det to typer avdelinger: Småbarnsavdeling Barn opp til 3 år Plass til 9 barn Avdeling for større barn Barn over 3 år Plass til 18 barn Et barn kan være tatt opp til maksimalt en avdeling. For hver avdeling vedlikeholdes en venteliste. Et barn kan bare stå på en venteliste. Derimot kan et barn både være tatt opp i en småbarnsavdeling, og stå på venteliste til en avdeling for større barn. Opptak fra ventelisten skjer "ved loddtrekning", men med søskenprioritet ved opptak til småbarnsavdelingene. Til avdelingene for større barn har barn som allerede har plass i en småbarnsavdeling prioritet. 36

10 Barnehage: Klassediagram Barnehage: Objekt-diagram "Per" :Barn Barnehage 1 tattopp * 1 1..* Avdeling * * Barn søsken * venteliste 1 :Barnehage allebarn alleavd "Marihøne" "Ugle" :SmåbarnAvd navn="marihøna" antallplasser=9 tattopp venteliste navn="per" født=2002 søsken "Per" :StorebarnAvd SmåbarnAvd StorebarnAvd 37 navn="ugle" antallplasser=18 tattopp venteliste 38 Klassen Avdeling med subklasser Klassene Barn og Barnehage class Avdeling { String navn; int antallplasser; HashMap<String,Barn> tattopp; HashMap<String,Barn> venteliste; class SmåbarnAvd extends Avdeling { SmåbarnAvd(String navn) { super(navn); antallplasser = 9; Avdeling(String navn) { this.navn = navn; tattopp = new HashMap<String,Barn>(); venteliste = new HashMap<Sting,Barn>(); class Barn { String navn; int født; HashMap<String,Barn> søsken; Avdeling venter, opptak; Barn(String navn) { this.navn = navn; søsken = new HashMap<String,Barn>(); class StorebarnAvd extends Avdeling { StorebarnAvd(String navn) { super(navn); antallplasser = 18; class Barnehage { HashMap<String,Barn> allebarn = new HashMap<String,Barn>(); HashMap<String,Avdeling> alleavd = new HashMap<String,Avdeling>(); In inn = new In(); Out ut = new Out(); Barnehage bhg = new Barnehage(); bhg.ordreløkke();

11 Barnehage: noen metoder Metoden nyavdeling() Vi skal konsentrere oss om følgende metoder: Ny avdeling Ledige plasser: Skriver ut antall ledige småbarnsplasser og antall ledige plasser for store barn totalt i barnehagen. Søknad: Setter et barn på venteliste til en avdeling. Opptak: Foretar opptak av barn til alle avdelingene i barnehagen. I tillegg finnes selvfølgelig metoder for å registrere barn/søsken, skrive informasjon om barn/avdeling, 41 // I klassen Barnehage: void nyavdeling() { String navn; Avdeling a; System.out.print("Navn på ny avdeling: "); navn = inn.intext(); if (alleavd.containskey(navn)) { System.out.println("Registrert allerede"); return; System.out.print("Småbarnsavdeling (j/n)? "); if (inn.inchar() == 'j') { a = new SmåbarnAvd(navn); else { a = new StorebarnAvd(navn); alleavd.put(navn, a); 42 Metoden ledigeplasser() Søknad om opptak // I klassen Barnehage: void ledigeplasser() { int antallsmå = 0; int antallstore = 0; for (Avdeling a: alleavd.values()) { if (a instanceof SmåbarnAvd) antallsmå += a.antallledige(); else antallstore += a.antallledige(); System.out.println("Småbarnsplasser: " + antallsmå); System.out.println("For store barn: " + antallstore); // I klassen Avdeling: // I klassen Barnehage: void søknad() { String anavn, bnavn; Avdeling a; Barn b; System.out.print("Avdelingens navn: "); anavn = inn.intext(); System.out.print("Barnets navn: "); bnavn = inn.intext(); a = (Avdeling) alleavd.get(anavn); b = (Barn) allebarn.get(bnavn); if (a == null b == null) { System.out.println("Finner ikke barn/avdeling"); return; int antallledige() { return antallplasser tattopp.size(); 43 a.søknad(b); 44

12 Søknad om opptak (klassen Avdeling) Søknad om opptak (klassen Barn) // I klassen SmåbarnAvd: void søknad(barn b) { if (b.alder() < 3) { super.søknad(b); else { // I klassen Avdeling: void søknad(barn b) { venteliste.put(b.navn, b); b.settventeliste(this); System.out.println("For stor"); // I klassen StorebarnAvd: void søknad(barn b) { if (b.alder() >= 3) { super.søknad(b); else { System.out.println("For liten"); 45 // I klassen Barn: int alder() { int iår = Calendar.getInstance().get(Calendar.YEAR); return iår - født; void settventeliste(avdeling a) { if (venter!= null) { venter.fjernfraventeliste(this); venter = a; // I klassen Avdeling: void fjernfraventeliste(barn b) { venteliste.remove(b.navn); 46 Opptak Opptak (klassen Avdeling) // I klassen Barnehage: void opptak() { for(avdeling a: alleavd.values()) { a.opptak(); // I klassen Avdeling: void opptak() { ArrayList <Barn> søknader = new ArrayList<Barn>(); for (Barn b: venteliste.values()) { if (prioritert(b)) { søknader.add(0,b); // Legg til først else { søknader.add(b); // Legg til sist // Søknadslisten er nå sortert slik at barn med prioritet // ligger først i arrayen. while (antallledige() > 0 && søknader.size() > 0) { Barn b = søknader.remove(0); taopp(b); 47 48

13 Opptak (klassen Avdeling forts.) Opptak (klassen Barn) // I klassen Avdeling: boolean prioritert(barn b) { return false; void taopp(barn b) { tattopp.put(b.navn, b); fjernfraventeliste(b); b.tattopp(this); // I klassen Barn: // I klassen SmåbarnAvd: boolean prioritert(barn b) { return b.søskenmedplass(); // I klassen StorebarnAvd: boolean prioritert(barn b) { return b.harplass(); // I klassen Barn: boolean harplass() { return opptak!= null; boolean søskenmedplass() { boolean plass = false; for ( Barn b: søsken.values()) { if (b.harplass()) return plass; plass = true; void tattopp(avdeling a) { if (opptak!= null) opptak.slutter(this); if (venter == a) venter = null; opptak = a; // I klassen Avdeling: void slutter(barn b) { tattopp.remove(b.navn); 49 50