Abstrakte metoder og klasser. Abstrakte metoder og klasser

Uke 6 INF1010, 5. februar 2008, Abstrakte klasser og grensesnitt (interface) Stein Gjessing Inst for Informatikk Univ. i Oslo Abstrakte metoder og klasser Abstrakte metoder abstract før deklarasjonen av en metode betyr at metoden ikke inneholder noe program / kode ( ; istedenfor {... (eksempel neste side) ) Subklasser må da gi kode til denne metoden. Abstrakte klasser klasse med abstract før class kan (men må ikke) inneholde abstrakte metoder En klasse med en abstrakt metode må deklareres som en abstrakt klasse. Kan ikke lage objekter av abstrakte klasser (må vente til vi har en ikke-abstrakt subklasse) 2 abstract class Ansatt { String navn; double timelonn; Abstrakte metoder og klasser abstract double beregnbonus(); class Deltidsansatt extends Ansatt { double beregnbonus() { return 0; Ikke lov å si new Ansatt()! navn timelonn beregnbonus(); Subklassene arver på vanlig måte alle egenskapene fra den abstrakte superklassen Heltidsansatt objekt navn timelonn Deltidsansatt objekt navn timelonn Pekere av abstrakte typer (selv om det ikke finnes slike objekter) Ansatt[ ] allepersoner navn timelonn Heltidsansatt objekt class Heltidsansatt extends Ansatt { int ansiennitetsfaktor; double beregnbonus() { return timelonn* ansiennitetsfaktor; beregnbonus(); ansiennitetsfaktor beregnbonus(); beregnbonus() Deltidsansatt beregnbonus(); ansiennitetsfaktor beregnbonus() return 0; beregnbonus() Heltidsansatt return timelonn* ansiennitetsfaktor Ellers helt som vanlige subklasser med polymorfi (virtuell metoder) 3 4

Når bruker vi abstrakte metoder og klasser? UML klassehierarki med abstrakt klasse Ansatt Abstrakte klasser En abstrakt klasse er en superklasse det ikke kan eller skal lages objekter av. Det er ikke lov å si new A() på den abstrakte klassen A. Abstrakte metoder Er en metode uten innhold (i en abstrakt klasse) ; istedenfor { Fordi det ikke gir mening å lage et innhold ((Noen ganger har vi tomme metoder istedenfor abstrakte)) Må lag en subklasse som tvinges til å gi koden Abstrakte metoder er alltid polymorfe En subklasse til en abstrakt klasse kan selv være abstrakt. abstract 5 6 Arv Motivasjon for nytt begrep (interface): Analyse av bibliotek I Java kan en klasse bare arve egenskapene til én annen klasse (en superklasse). Dette gjør språket sikrere å bruke Hva skal vi gjøre hvis vi ønsker at et objekt skal inneholde mange forskjellige egenskaper fra forskjellige superklasser? På de neste sidene: Begrepshierarkiet i et bibliotek Bøker, tidsskrifter, CDer, videoer, mikrofilmet materiale, antikvariske bøker, flerbindsverk, oppslagsverk, upubliserte skrifter, En del felles egenskaper antall eksemplarer, hylleplass, identifikasjonskode () for det som kan lånes ut: Er utlånt?, navn på låner,... (TilUtlån) for det som er antikvarisk: Verdi, forskringssum,... (Antikvarisk) Spesielle egenskaper: : Forfatter, tittel, forlag Tidsskriftnummer: Årgang, nummer, utgiver CD: Tittel, artist, komponist, musikkforlag På de neste sidene betyr En klasse i et subklassehierarki 7 (og ikke en klassedatastruktur) 8

Tvilsomt begrepshierarki Forslag til subklassehierarki Utlånbart Omrokkering uten suksess IkkeLånbart CD Tidskrift U CDU TidsskriftnrUtl Utlånbar IkkeLånbar UtlånbarCD IkkeLånbarCD Utlånbart Tidsskriftnr IkkeLånbart Tidsskriftnr CD Tidsskriftnr 9 10 Samle lik oppførsel: Interface (norsk: grensesnitt) Hva er et grensesnitt (interface)? interface TilUtlån class En samling egenskaper (en rolle) som ikke naturlig hører hjemme i et arve-hierarki class class CD class Tidskriftnr En samling egenskaper som mange forskjellige ting av forskjellige typer kan anta For eksempel class Utlånbar class UtlånbarCD class Utlånbart Tidsskriftnr Kan delta i konkurranse (startnummer, resultat,.. Mennesker, biler, hester kan delta i konk.) Svømmedyktig (mennesker, fugler er svømmed.) Her: Antikvarisk (møbler, bøker,. ) Kan lånes ut (biler, bøker, festklær, ) En klasse kan også tilføres et interface (i tillegg til arveegenskapene i klassehierarkiet) Dvs. en klasse kan spille to roller 11 12

Hva er et grensesnitt (interface)? Et interface likner en abstrakt klasse Alle metodene i en interface er abstrakte og polymorfe En interface inneholder ingen variable eller annen datastruktur (men kan ha konstanter) En klasse som arver egenskapene til et interface må selv putte inn kode i alle de abstrakte metodene (og deklarere passende variable som disse metodene bruker). En klasse kan arve egenskapene til mange grensesnitt (men bare en klasse) Å arve (en samling metoder) = å spille en rolle 13 interface TilUtlån Utlånbar Flere grensesnitt Verk CD Video AntekvUtlånbrCD Antikvarisk IkkeLånbarCD Utlånbart Tidsskriftnr Utlånbart, Antekvarisk Tidsskrift interface Antikvarisk Tidskriftnr En klasse kan tilføres et ubegrenset antall interface-er Dvs. en klasse kan spille et ubegrenset antall roller IkkeLånbartTids skriftnr Antikvarisk tidsskriftnr 14 Nytt eksempel Hvis vi ønsker at noen objekter også skal kunne spille rollene (ha egenskapene) Skatt og Miljø : Enkelt eksempel med bil-hierarkiet class Bil { String regnr; class Lastebil extends Bil { double lastevekt; Bil Skatt interface Skatt { double toll( ) ; int momssats() ; toll ( ); momssats( ); interface Skatt { double toll( ) ; int momssats() ; Skatt Lastebil interface Miljo { int co2utslipp ( ); boolean svanemerket ( ) ; Miljo co2utslipp( ); svanemerket( ); 15 interface Miljo { int co2utslipp ( ); boolean svanemerket ( ) ; Miljo 16

Tre nye klasser som kan spille mange roller Nytt Java-ord: implements (1) Skatt Bil Miljo rollen (i arv) fra klassehierarkiet Lastebil Personbil class Personbil extends Bil implements Skatt { int antpass; double momsgrunnlag = 150000; public double toll( ) { return momsgrunnlag * 0.5; public int momssats( ) {return 25; rollen Skatt LastebilMedSkattogMiljo MiljoBil Men metodene må (dessverre) skrives på nytt hver gang de brukes 17 class Bil { String regnr; interface Skatt { double toll( ) ; int momssats() ; Skatt Bil Personbil 18 Nytt Java-ord: implements (2) class MiljoBil extends Personbil implements Miljo { int utslipp = 200; public int co2utslipp ( ) {return utslipp; public boolean svanemerket () { return false; class LastebilMedSkattogMiljo extends Lastebil implements Skatt, Miljo { double innkjopspris = 200000; int utslipp = 400; public double toll( ) { return innkjopspris * 0.1; rollen Skatt public int momssats( ) {return 20; public int co2utslipp ( ) {return utslipp; rollen Miljo public boolean svanemerket () { return false; MiljoBil arver rollen Skatt fra Personbil Rollene i (arv fra) klassehierarkiet rollen Miljo Den rød-grønne regjeringen vil kanskje gjøre noe med det 19 En litt annen definisjon av MiljøBil class MiljoBil extends Personbil implements Miljo { int utslipp = 200; public int co2utslipp ( ) {return utslipp; public boolean svanemerket () { return false; public double toll( ) { return momsgrunnlag * 0.2; public int momssats( ) {return 10; Her arver MiljoBil rollen Skatt fra Personbil, men redefinerer virkningen av toll og momssats Rollene Skatt i (arv fra) klassehierarkiet ny roll Miljo rollen Skatt forandres her 20

Et objekt og noen pekere Legg til metoder for å skrive ut på skjerm: Bil minbil; Lastebil minlast; LastebilMedSkattogMiljø denne; Skatt skatteobjekt; Miljo miljoting; Hva kan vi se gjennom de forskjellige pekerene? new LastebilMedSkattogMiljø() regnr lastevekt toll ( ); momssats( ); co2utslipp( ); svanemerket( ); Object obj; Bil Lastebil rollen Skatt rollen Miljo class Bil { String regnr; void skriv(){ System.out.println( Registreringsnummer: " + regnr); class Lastebil extends Bil { double lastevekt; void skriv (){ super.skriv(); System.out.println("Lastevekt: " + lastevekt); Det er sant: Vi kan ha pekere av interface-type utslipp innkjopspris egne ting (og egen rolle) 21 22 Skriv i LastebilMedSkattOgMiljo class LastebilMedSkattOgMiljo extends Lastebil implements Skatt, Miljo { double innkjopspris = 200000; int utslipp = 400; public double toll( ) { return innkjopspris * 0.1; public int momssats( ) {return 20; public void skrivskatt( ) { System.out.println("Innkjøpspris " + innkjopspris); public int co2utslipp ( ) {return utslipp; public boolean svanemerket () { return false; public void skrivmiljo( ) { System.out.println("Utslipp " + utslipp); (Som før) Skriv i LastebilMedSkattogMiljo Bil minbil; Lastebil minlast; LastebilMedSkattogMiljø denne; Skatt skatteobjekt; Miljø miljøting; LastebilMedSkattogMiljø-objekt regnr skriv() lastevekt skriv() toll ( ); momssats( ); co2utslipp( ); Object obj; public void skriv( ) { System.out.println( Lastebil med skatt og miljø: "); super.skriv( ); skrivskatt(); skrivmiljo(); (Skatt og Miljo som før) Det er ikke naturlig at Skatt og Miljo skal kreve en skriv -metode 23 public void skriv( ) { System.out.println ( Lastebil med skatt og miljø: "); super.skriv( ); skrivskatt(); skrivmiljo(); svanemerket( ); utslipp innkjopspris skrivmiljo() skrivskatt() skriv() (egne ting og) egen rolle 24

Tilbake til biblioteket Forenklet bibliotek Klassehierarki, forenklet bibliotek interface TilUtlån CD TilUtlaan IkkeUtlaan CDTilUtlaan CDIkkeUtlaan 25 interface TilUtlån TilUtlaan IkkeUtlaan Ordet abstract kan sløyfes før metodenavnet i et interface (det er jo helt opplagt) abstract class { String tittel; abstract class extends { String forlag; int trykningsår; interface TilUtlaan { abstract void låne(string låner) ; abstract void levere() ; abstract boolean utlånt() ; static final String ingen = "ingen"; // Slutt interface TilUtlaan 26 TilUtlaan Se på implementasjonen igjen: interface TilUtlaan TilUtlaan IkkeUtlaan Bare disse to klassene kan vi lage objekter av TilUtlaan har både egenskapene til og egenskapene til TilUtlaan. Objekter av denne klassen kan spille begge rollene! class TilUtlaan extends implements TilUtlaan { String låner = ingen; public void låne (String l) { låner = l; public void levere() { låner = ingen; public boolean utlånt() { return låner!= ingen; // Slutt class TilUtlaan class IkkeUtlaan extends { 27 interface TilUtlaan { abstract void låne(string låner) ; abstract void levere() ; abstract boolean utlånt() ; static final String ingen = ingen"; class TilUtlaan extends implements TilUtlaan { String låner = ingen; public void låne (String l) { låner = l; public void levere() { låner = ingen; public boolean utlånt() { return låner!= ingen; Metodene i et interface er veldig polymorfe Dette er de tre metodene som vi må love å implementere 28

interface TilUtlaan { abstract void låne(string låner) ; abstract void levere() ; abstract boolean utlånt() ; static final String ingen = ingen"; interface TilUtlån CD Mer om grensesnitt (interface) Navnet på et Interface (grensesnitt) kan brukes som klassenavn når vi lager pekere (så vi på side 21) abstract class CD extends { String komponist, artist, musikkforlag; class CDTilUtlaan extends CD implements TilUtlaan { String låner = ingen; public void låne(string l) { låner = l; public void levere() { låner = ingen; public boolean utlånt() { return låner!= ingen; // Slutt class CDTilUtlaan class CDIkkeUtlaan extends CD { CDTilUtlaan CDIkkeUtlaan Her er de tre metodene igjen 29 Vitsen med et grensesnitt er å spesifisere hva som skal gjøres (ikke hvordan) Det kan godt være flere implementasjoner av et grensesnitt (flere klasser kan implementere det). Vi vet: En klasse kan implementerer (flere) grensesnitt samtidig som klassen også er subklasse av (bare) en annen klasse. En implementasjon (av et grensesnitt) skal kunne endres uten at resten av programmet behøver å endres. Men selv om et grensesnitt skal spesifisere hva (og ikke hvordan), spesifiseres bare syntaksen (signaturen) og ikke hva som gjøres (semantikken) 30 Anta at vi skal lage et register i et bibliotek register Innlesning Register - objekt 4 BI JavaGently Addison-Wesley 1998 CU Favoritter Grieg Kyrkjebø Musikkforlaget ingen BU JustJava Sun 1998 Kari CI Favourites Wonder,Stevie Dion,Celine BMG Filformat: Først antall poster på filen For hver post: - dokumenttypen (BU, BI, CU eller CI) - tittel - Hvis : forlag år - Hvis TilUtlån: Også låner - Hvis CD: komponist / artist / musikkforlag - Hvis CDTilUtlån: Også låner 31 innfil antdok alleer void lesfrafil() d = null; String dokumenttype; In innfil = new In( dokumentfil.txt ); antdok = innfil.inint( ); for (int i=1; i<=antdok; i++) { dokumenttype = innfil.inword( ); if (dokumenttype.equals("bu")) d = new TilUtlaan(); else if (dokumenttype.equals("bi")) d = new IkkeUtlaan(); else if (dokumenttype.equals("cu")) d = new CDTilUtlaan(); else if (dokumenttype.equals("ci")) d = new CDIkkeUtlaan(); d.lesfra(innfil); alleer.put(d.tittel,d); // Slutt for TilUtlaan TilUtlaan CD TilUtlaan CDTilUtlaan 32

utfil void skrivtilfil() d = null; String dokumenttype; Out utfil = new Out( dokumentfil.txt ); utfil.outln(alledokumenter.size( )); for ( d: alleer.values()) { d.skrivtilfil(fil); register Utskrift Register - objekt HashMap<String,> alleer; alleer = new HashMap<String,er> ( ); alleer d alleer.values() TilUtlaan TilUtlaan CD TilUtlaan CDTilUtlaan 33 Metoden låne i Register void låne() void låne() throws IOException { boolean utlånt() d = null; String h; void levere() System.out.print( Tittel: "); h = in.readstring( ); d = alleer.get(h); if (d==null) System.out.println("Beklager, denne har vi ikke"); else if (d instanceof TilUtlaan) { TilUtlaan t = (TilUtlaan) d; Navn: t if (t.utlånt()) { System.out.println("Beklager, utlånt"); else { Type: TilUtlån System.out.print( Låners navn: "); String n = in.readstring( ); t.låne(n); // slutt kan lånes ut // Slutt if (d instanceof TilUtlaan) else System.out.println("Beklager, denne låner vi ikke ut"); // Slutt låne 34 Klasse- og interface-tilhørighet (igjen) leveretilbake i Register Test med operatoren instanceof if (d instanceof TilUtlaan) p instanceof C Gir TRUE dersom p peker på et objekt av klassen C eller en subklasse av C, eller dersom p peker på en klasse som implementerer interfacet C Endring med casting d d = alleer.get(h); TilUtlaan t = (TilUtlaan) d; t ser bare TilUtlån-egenskapene! OK, dersom d spiller rollen TilUtlaan, dvs. er et objekt av en av klassene TilUtlaan eller CDTilUtlaan Object TilUtlaan TilUtlaan 35 void leveretilbake() { d = null; String h; System.out.print( Tittel: "); h = in.readstring( ); d = alleer.get(h); if (d==null) System.out.println("Beklager, feil tittel"); else if (d instanceof TilUtlaan) { TilUtlaan t = (TilUtlaan) d; if (t.utlånt()) { t.levere(); System.out.println("Takk"); else System.out.println("Beklager, denne er ikke utlånt"); // Slutt if (d instanceof TilUtlaan) void låne() boolean utlånt() void levere() Navn: t Type: TilUtlån 36

Indre klasser Et utvalg fra Javas klassehierarki Klasser i Java kan defineres inni hverandre. Objekter i den indre klassen kan referere til metoder og variable i sitt omsluttende objekt! + Lettvint + Skjuler implementasjon class Register { HashMap<String,Person> liste;... class Person { String navn;... void registrer() {... liste.put(navn,this);... // Slutt class Person class Object { // Alle objekters mor boolean equals(object obj)... Object clone()... public final class String extends Object { public final class Math extends Object { public class Date extends Object { public abstract class Calendar extends Object { public interface Map<K,V> {... public interface Collection<E> {... public interface Iterator<E> {... Alle klasser er subklasser av class Object. Hvis klassedeklarasjonen ikke har med extends, tolker kompilatoren det som extends Object Flere feilmuligheter... // Slutt class Register public abstract class AbstractMap<K,V> extends Object implements Map<K,V> {... Du må altså opprette et objekt av den ytre klassen før du får lov til å lage objekter av den indre klassen (hvis ikke den indre klassen er static ) Ikke viktig i inf1010 37 public class HashMap <K,V> extends AbstractMap <K,V> implements Map <K,V>, Cloneable, Serializable { V get(object key) { void put (K key, V value) {... K: Key, E: Element, V: Value 38 class HashMap<K,V> class HashMap class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable { // Hemmelig datastruktur public void put(k key, V value) {... public V remove(object key) {... Java har etter hvert mange klasser som kan brukes til å ta vare på objekter: Vector, ArrayList, Collection, HashMap HashSet, LinkedList, Stack, TreeSet, TreeMap,...) class HashMap extends AbstractMap implements Map, Cloneable, Serializable { // Hemmelig datastruktur public void put(object key, Object value) {... public Object remove(object key) {... public V get(object key) {... public Object get(object key) {... public boolean containskey(object key) {... public boolean containskey(object key) {... public boolean containsvalue(object value) {... public boolean containsvalue(object value) {... public int size( ) {... public Collection<V> values( ) {... public int size( ) {... public Collection values( ) {... Uten typer, bare med Object, blir det slik // slutt class HashMap 39 // slutt class HashMap 40

public interface Collection{ public int size();... class HashMap<K,V>... { <Hemmelig datastruktur> class Ukjent<V> implements Collection<V> {... public void put(k nokkel, V verdi ){...... public Collection<V> values( ) { Ukjent<V> u = new Ukjent<V> ( ) ;... return u;... HashMap og grensesnittet Collection HashMap har altså sine egne implementasjoner av Collection som er hemmelig for oss utenfor, men siden alle metodene er kjent kan vi kalle på disse (på neste side) void visalleer() Implementasjon av Collection alleer For ( d: alleer.values()) { d.vispaaskjerm(); // slutt for Collection Class Ukjent Ukjent-objekt d Collection values() 41 -objekt 42 Grensesnitt (interface) enda en gang Et grensesnitt (interface) har bare metodenavn med parametre, men ikke kode (husk ;) konstanter (static final - eks static final int ANTALL = 4;) Bruker interface i steden for class før navnet Gir en type / rolle som andre må implementere class ABC implements ButikkSystem {...her gis kode for alle metodene i ButikkSystem... Meget nyttig, brukes mye ved distribuerte systemer og generelle programbiblioteker som Javas eget Ulempe: Koden/implementasjonen må gjøres mange ganger Mer generelt kjent under navnet ADT =Abstrakt DataType, Vi definerer hva en ny datatype skal gjøre, ikke hvordan dette gjøres. Det kan være mange mulige implementasjoner (=måter å skrive kode på) som lager en slik datatype. Hva som er beste implementasjon må avgjøres etter hvilken bruk vi har. 43 Legge i og ta ut av bokser Objektifisering og de-objektifisering For alle de primitive typene finnes det en tilsvarende klasse: Boolean Short Integer Long Character Double Float Byte boolean short int long char double float byte I tillegg til at vi kan lage objekter av klassene og legge primitive verdier inn i disse objektene, inneholder klassene (static) metoder som kan hjelpe til med å manipulere verdier av de forskjellige typene. For eksempel (linje er en String): double tall = Double.parseDouble(linje); Type: Double Navn: pipek Se i pakken java.lang Double klassedatastruktur Double valueof ( ) double parsedouble ( ) double doublevalue( ) 3.1415 Double klassedobjekt Type: double 3.1415 Navn: pitall 44

put og get i Map (Java api) V put(k key, V value) Associates the specified value with the specified key in this map. If the map previously contained a mapping for the key, the old value is replaced...... Returns: the previous value associated with key, or null if there was no mapping for key. (A null return can also indicate that the map previously associated null with key.) V get(object key) Returns the value to which the specified key is mapped, or null if this map contains no mapping for the key...... Slik skal programmene virke: Dette trenger vi i programmene på de neste sidene Eksempel: Uten Automatisk objektifisering Lett modifisert fra eksempel på java.sun.com import java.util.*; // Prints a frequency table of the words on the command line public class s { public static void main(string [ ] args) { Map<String, Integer> m = new HashMap<String, Integer>(); // trenger bare Map-egenskapene til HashMap-en // m er tom til å begynne med! for (String word : args) { // for-each-løkken går gjennom hele tabellen Integer freq = m.get(word); if (freq == null) // da er ikke ordet sett før m.put(word, new Integer(1) ); // fekvensen er 1 første gang else m.put (word, new Integer (freq.intvalue() + 1) ); // øker frekv. med 1 System.out.println(m); Integer objekt Integer(int i) Type int 2 int intvalue( )...... String tostring (int i) 2 freq Type Integer String tobinarystring (int i) 45 Integer klassedatastruktur...... 46 Eksempel: Med Automatisk objektifisering Lett modifisert fra eksempel på java.sun.com import java.util.*; // Prints a frequency table of the words on the command line public class Autos { public static void main(string [ ] args) { Map<String, Integer> m = new HashMap<String, Integer>(); // trenger bare Map-egenskapene til HashMap-en // m er tom til å begynne med! for (String word : args) { // for-each-løkken går gjennom hele tabellen Integer freq = m.get(word); if (freq == null) // da er ikke ordet sett før m.put(word, 1 ); // fekvensen er 1 første gang else m.put (word, freq + 1) ); // øker frekv. med 1 System.out.println(m); Type int 2 Integer objekt Integer(int i) 2 int intvalue( )...... freq Type Integer String tostring (int i) String tobinarystring (int i) Integer klassedatastruktur...... 47