Concetti di OOP OOP = Object Oriented Programming OOPS = Object Oriented Mistakes

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1 Concetti di OOP OOP = Object Oriented Programming OOPS = Object Oriented Mistakes Corso di Programmazione CdS: Informatica e Tecnologie per la Produzione di Software Nicola Fanizzi fanizzi@di.uniba.it

2 2 Introduzione: Concetti OOP Oggetti e Classi classi e istanziazione Information Hiding accesso public e private Ereditarietà estendere le classi: gerarchia ereditarietà multipla: le interfacce accesso protected Polimorfismo late-binding già incontrati

3 3 Ereditarietà Possibilità di definire nuove classi utilizzando come punto di partenza classi pre-esistenti L'ereditarietà organizza astrazioni di oggetti dai più generici ai più specifici L'ereditarietà stabilisce una relazione Esempi: "è è un" Una mountain bike è un tipo di bicicletta Un'utilitaria è un tipo di automobile Un'automobile è un tipo di veicolo Un portatile è un tipo di computer

4 Gerarchia degli Strumenti 4 Musicali Strumenti Musicali Idiofoni Membranofoni Aerofoni Ad Ancia Clarinetto Sassofono Fagotto Cordofoni Elettrofoni A Canna A Bocchino

5 Gerarchia Strumenti Musicali La gerarchia aiuta a comprendere le relazioni e le somiglianze tra gli strumenti musicali Un clarinetto è un tipo di strumento a fiato Gli strumenti a fiato sono un tipo di aerofono NB: La relazione è un è transitiva Un clarinetto è un tipo di strumento a fiato Uno strumento a fiato è un tipo di aerofono Un clarinetto è un tipo di aerofono 5

6 6 Estensione: Terminologia Estensione (o derivazione) ) di classi definizione di una classe a partire da un altra classe mediante l aggiunta e/o la specializzazione di caratteristiche (attributi e/o comportamenti) classe base detta anche super-classe classe estesa detta anche derivata ovvero sotto-classe Clarinetto Strumento ad ancia Aerofono Strumento musicale

7 7 Estensione In Java si utilizza la parola chiave extends nell intestazione della classe derivata NB: non è constentito estendere più di una classe public class Clarinetto extends StrumentoAdAncia {... Un oggetto di una sottoclasse, quindi, ha più tipi: per dichiarazione, è del tipo della sottoclasse è un oggetto specializzato del tipo della superclasse Clarinetto cl1 = new Clarinetto();

8 8 1. class Persona { 2. private String nome; 3. private String cognome; 4. Classe Persona 5. public Persona(String nome, String cognome) { 6. this.nome = nome; this.cognome = cognome; public String getnome() { return nome; public String getcognome() { return cognome; public String tostring() { 14. return getnome() + + getcognome() + "."; // classe Persona

9 9 Classe Studente 1. class Studente extends Persona { 2. private int matricola; public Studente(String n, String c, int m) { 5. super(n, c); this.matricola = m; public String getmatricola() { return matricola; 10. public String tostring() { 11. return getnome() + "" + getcognome() + ", matr. " + matricola + "."; // classe Studente

10 Uso di Classi Derivate Persona p1; 2. Studente s3; p1 = new Persona("Guglielmo", "Cancelli"); 5. System.out.println(p1.getNome()); 6. // Guglielmo 7. System.out.println(p1.toString()); 8. // Guglielmo Cancelli s3 = new Studente("Marisa", "Monte", ); 11. System.out.println(s3.getCognome()); 12. // Monte 13. System.out.println(s3.getMatricola()); 14. // System.out.println(s3.toString()); 16. // Marisa Monte, matr

11 11 Classi Persona e Studente Persona nome : String cognome : String Persona(String n, String c) String getnome() String getcognome() String tostring() p1 : Persona nome = "Guglielmo" cognome = "Cancelli" String getnome() String getcognome() String tostring() estende Studente matricola : int Studente(String n, String c, int m) String getmatricola() String tostring() s3 : Studente nome = "Marisa" cognome = "Monte" matricola = "123456" String getnome() String getcognome() String getmatricola() String tostring()

12 Ereditarietà: Costruttori 12 Quando viene costruito un nuovo oggetto sottoclasse, viene sempre chiamato il costruttore per la superclasse L'invocazione del costruttore della superclasse può essere: implicita chiamato del costruttore di default della classe base esplicita chiamata di super() all'inizio del costruttore della classe derivata

13 Ereditarietà: Costruttori 13 public class B { public B() { System.out.println("B1"); public B(int i) { System.out.println("B2"); // classe B public class C extends B { public C() { System.out.println("C1"); System.out.println(); // segue... //... public C(int a) { System.out.println("C1"); System.out.println(); public C(int a, int b) { super(a + b); System.out.println("C2"); System.out.println(); B1 C1 public static void main (String[] args) { C o1 = new C(); C o2 = new C(2); C o3 = new C(2,4); // classe C B1 C2 B2 C2

14 Accesso protected Nella definizione di gerarchie di classi, l uso dei soli modificatori public e private è troppo restrittivo viene di solito usato il modificatore protected livello di restrizione dell accesso intermedio tra public e private 14

15 Accesso package 15 Un'istruzione package indica che le definizioni successive fanno parte di una collezione più vasta, detta pacchetto Classi (ed interfacce) vanno messe in un pacchetto per motivi organizzativi (modularità) per motivi di accesso Per evitare conflitti sui nomi, Java inserisce le classi di un pacchetto in uno spazio di nomi (name( space) ) separato e distinto (per ogni pacchetto). Specifica predefinita: ai membri di una classe senza specifica di accesso possono accedere solo i membri del pacchetto due classi dello stesso pacchetto hanno implicitamente accesso public e protected

16 Diritti di Accesso 16 restrizione per i membri this sottoclasse pacchetto generale public protected default private

17 package demo; public class P { private int data; public P() { setdata(0); Controllo dell'accesso Esempio 1 public int getdata() { return data; protected void setdata (int v) { data = v; void print() { System.out.println(); 17 // class P

18 import demo.p; public class Q extends P { public Q() { super(); public Q(int v) { setdata(v); Controllo dell'accesso Esempio 2 18 public String tostring(){ int v = getdata(); return String.valueOf(v); public void invalid1() { data = 12; public void invalid2() { print(); // class Q

19 package demo; public class R { private P p; public R() { p = new P(); Controllo dell'accesso public void set(int v) { p.setdata(v); //R Esempio 3 public int get() { return p.getdata(); public void use() { p.print(); public void invalid() { p.data = 12; 19

20 import demo.p; public class S { private P p; public S() { p = new P(); Controllo dell'accesso Esempio 4 public void illegal1 (int v) { p.setdata(v); public void illegal2 () { p.data = 12; 20 public int get() { return p.getdata(); public void illegal3 () { p.print(); // S

21 Attributi ed Ereditarietà 21 Un attributo/metodo di una superclasse può essere nascosto dalla definizione nella sottoclasse di un attributo/metodo con lo stesso nome

22 Attributi ed Ereditarietà 22 public class D { protected int d; public D() { d = 0; public D(int v) { d = v; public void printd() { System.out.println("in D, d = " + d); System.out.println();

23 Attributi ed Ereditarietà 23 public class F extends D { int d; public F(int v) { d = v; super.d = v*100; La classe F estende D e introduce una nuova variabile istanza d. La definizione di d in F nasconde la definizione eseguita da D public void printf() { System.out.println("in D, d = " + super.d); System.out.println("in F, d = " + this.d); System.out.println();

24 Operatore instanceof Persona p; 2. Studente s; 4. p = new Persona("Antonio", "Stornaiolo"); 5. s = new Studente("Emilio", "Solfrizzi", ); 7. System.out.println(p instanceof Persona); 8. // true 9. System.out.println(p instanceof Studente); 10. // false 11. System.out.println(s instanceof Persona); 12. // true 13. System.out.println(s instanceof Studente); 14. // true

25 Ereditarietà e Tipi 25 public class X { public X() { // corpo non necessario public static boolean isx(object v) { return (v instanceof X); public static boolean isobj(x v) { return (v instanceof Object); // X public class Y extends X { public Y() { // corpo non necessario public static boolean isy (Object v) { return (v instanceof Y); // continua...

26 Ereditarietà e Tipi 26 public static void main(string[] args) { X x = new X(); Y y = new Y(); X z = y; System.out.println("x is an Object: " + X.isObj(x)); System.out.println("x is an X: " + X.isX (x)); System.out.println("x is a Y: " + Y.isY(x)); System.out.println("y is an Object: " + X.isObj(y)); System.out.println("y is an X: " + X.isX (y)); System.out.println("y is a Y: " + Y.isY(y)); System.out.println("z is an Object: " + X.isObj(z)); System.out.println("z is an X: " + X.isX (z)); System.out.println("z is a Y: " + Y.isY(z));

27 Ereditarietà e Tipi 27 Output del programma: x is an Object: true x is an X: true x is a Y: false y is an Object: true y is an X: true y is a Y: true z is an Object: true z is an X: true z is a Y: true

28 Finalizzazione di Classi 28 Una classe final è una classe che non può essere estesa Gli sviluppatori potrebbero voler impedire agli utenti di estendere certe classi Rende più difficile l'intromissione mediante sovrascrittura (overriding) final public class U { // U(): costruttore predefinito public U() { // f(): facilitatore public void f() { System.out.println("f() non può essere sovrascritto: U e' finale");

29 Finalizzazione di Metodi 29 Un metodo final è un metodo che non può essere sovrascritto public class V { public V() { final public void f() { System.out.println("il metodo finale f () non può essere sovrascritto");

30 Ereditarietà e Polimorfismo Polimorfismo letteralmente: da molte forme un oggetto di una classe viene considerato secondo varie sfaccettature p. di tipo statico e p. di tipo dinamico (late( binding) in pratica è possibile assegnare il riferimento a un oggetto della classe estesa a una variabile il cui tipo è la classe base 30

31 Polimorfismo 31 Un'espressione di codice può invocare metodi diversi a seconda dei tipi di oggetti manipolati Esempio: overloading della funzione come il metodo min() di java.lang.math Il metodo invocato dipende dai tipi di argomenti effettivi int a, b, c; double x, y, z; c = min(a, b); z = min(x, y); // invoca min() su interi // invoca min() su double

32 Due tipi di polimorfismo Polimorfismo Polimorfismo sintattico: : determinare quale metodo invocare in fase di compilazione Efficiente Facile da comprendere e analizzare Detto anche polimorfismo primitivo Polimorfismo puro: : il metodo da invocare può essere determinato solo in fase di esecuzione 32

33 PolymorphismDemo 33 // Esempio di polimorfismo puro public class PolymorphismDemo { public static void main(string[] args) { Point[] p = new Point[4]; p[0] = new Colored3DPoint(4, 4, 4, Color.BLACK); p[1] = new ThreeDimensionalPoint(2, 2, 2); p[2] = new ColoredPoint(3, 3, Color.RED); p[3] = new Point(4, 4); for (int i = 0; i < p.length; ++i) { String s = p[i].tostring(); System.out.println("p[" + i + "]: " + s); return;

34 1. Persona r; 2. Polimorfismo Esempio 3. r = new Studente("Lino", "Torvaldi", ); System.out.println(r.toString()); 6. // Lino Torvaldi, matr // E NON Lino Torvaldi. 9. System.out.println(r.getMatricola()); 10. // NO, ERRORE (IN COMPILAZIONE)! 34

35 Late Binding 35 public class L { // L(): costruttore predefinito public L() { // f(): facilitatore public void f() { System.out.println("Uso f() di L"); g(); // g(): facilitatore public void g() { System.out.println("Uso g() di L");

36 Late Binding 36 public class M extends L { // M(): costruttore predefinito public M() { // nessun corpo necessario // g(): facilitatore public void g() { System.out.println("Uso g() di M"); public static void main(string[] args) { L l = new L(); M m = new M(); l.f(); m.f(); return; Output Uso f() di L Uso g() di L Uso f() di L Uso g() di M

37 Cast Persona p; 2. Studente s; p = new Studente("Letizia", "Arnaboldi", ); s = (Studente)p; 7. System.out.println("matr." + s.getmatricola()); 8. // matr

38 Classe Object 38 Ogni classe implicitamente o esplicitamente estende la classe più generica Object, definita nel package java.lang Metodi tostring() equals() clone() getclass() finalize() hashcode() wait(), wait(long), wait(long,int) come si vedrà, i metodi possono essere ridefiniti nelle classi derivate

39 1. int x,y; // coordinate 2. Metodo equals Esempio 3. public boolean equals(punto p) { 4. // pre: p!=null 5. return (this.x == p.x) && (this.y == p.y); public boolean equals(object p) { 9. // pre: p!=null 10. boolean uguali; 11. if (p instanceof Punto) 12. uguali = this.equals((punto) p); 13. else 14. uguali = false; 15. return uguali;

40 Classi: Ereditarietà e Progettazione L ereditarietà (in generale) è una tecnica che va tenuta in considerazione nella progettazione delle classi prima si progetta la gerarchia delle classi 40 criteri per decidere se una classe può essere definita come estensione di una classe poi vengono implementate le classi

41 Classi Astratte 41 Una classe astratta è una classe implementata in modo parziale metodi astratti: viene specificata la loro intestazione ma non il loro corpo una classe astratta non può essere istanziata Utilità delle classi astratte definire un comportamento comune le classi derivate dichiarare le funzionalità che devono essere implementate da tutte le classi che la estendono una classe senza metodi astratti è detta concreta

42 Classi Astratte Si supponga di voler creare una classe GeometricObject Esempio Metodi concreti ragionevoli comprendono getposition() setposition() getcolor() setcolor() paint() 42 Per tutti tranne paint(),, è possibile creare implementazioni. Per paint(),, occorre conoscere il tipo di oggetto da disegnare: è un quadrato, un triangolo ecc. Il metodo paint() dovrebbe essere un metodo astratto

43 import java.awt.*; Classi Astratte Esempio 43 abstract public class GeometricObject { Point position; Color color; public Point getposition() { return position; public void setposition(point p) { position = p; public Color getcolor() { return color; public void setcolor(color c) { color = c; abstract public void paint(graphics g);

44 Classe Astratta Forma abstract class Forma { 2. protected String colore; public Forma(String colore) { 5. this.colore = colore; public String colore() { 9. return colore; // Ogni forma deve saper calcolare la sua area 13. public abstract double area();

45 Classe Concreta Quadrato class Quadrato extends Forma { 2. protected double lato; public Quadrato(double lato, String colore) { 5. super(colore); 6. this.lato = lato; public double lato() { 10. return lato; // Restituisce l'area di questo Quadrato 14. public double area() { 15. return lato*lato;

46 Classe Concreta Cerchio class Cerchio extends Forma { 2. protected double raggio; public Cerchio(double raggio, String colore) { 5. super(colore); 6. this.raggio = raggio; public double raggio() { 10. return raggio; // Restituisce l'area di questo Cerchio 14. public double area() { 15. return raggio*raggio*math.pi;

47 Esempio Uso delle Classi Astratte/Concrete 1. Quadrato q; 2. Forma fq; // un quadrato // un altro quadrato q = new Quadrato(5, "bianco"); 5. fq = new Quadrato(10, "rosso"); System.out.println(q.area()); // System.out.println(q.colore()); // bianco 9. System.out.println(q.lato()); // System.out.println(fq.area()); // System.out.println(fq.colore()); // rosso System.out.println(fq.lato()); 15. // NO, errore di compilazione!

48 Interfacce 48 Una interfaccia (interface)) descrive un insieme di comportamenti consiste nella dichiarazione di un certo numero di metodi d istanza e pubblici i metodi sono considerati implicitamente astratti le variabili sono considerate public, final e static una classe implementa (implements)) una interfaccia se implementa tutti i metodi d istanza dichiarati dall interfaccia

49 Interfacce 49 Un'interfaccia è un modello che specifica che cosa deve essere presente in una classe che implementa l'interfaccia Un'interfaccia non può specificare nessuna implementazione dei metodi Tutti i metodi di un'interfaccia sono pubblici Tutte le variabili definite in un'interfaccia sono public, final e static

50 Interfacce 50 Un'interfaccia per un oggetto colorabile public interface Colorable { public Color getcolor(); public void setcolor(color c); Ora l'interfaccia può essere utilizzata per creare classi che implementano l'interfaccia

51 Interfacce 51 import java.awt.*; public class ColorablePoint extends Point implements Colorable { Color color; public ColorablePoint() { super(); setcolor(color.blue);...

52 Esempio Interfaccia Comparable public interface Comparable { 2. /* Confronta questo oggetto con o per determinare 3. * in che relazione d'ordine sono. 4. * Restituisce: 5. * - zero, se sono uguali 6. * - un valore negativo, 7. * se questo oggetto è minore di o 8. * - un valore positivo, 9. * se questo oggetto è maggiore di o. */ public int compareto(object o); 12. le classi String e Integer implementano questa interfaccia

53 Interfacce Implementazione // Un oggetto Numero rappresenta un numero intero, // con un valore che può essere letto e modificato. class Numero implements Comparable { private int valore; public Numero(int v) { this.valore = v; public int getvalore() { return this.valore; public void setvalore(int v) { this.valore = v;... segue... 53

54 Interfacce Implementazione 1. // Verifica la relazione tra numeri. 2. public int compareto(numero o) { 3. // pre: o!=null 4. int confronto; 5. if (this.valore==o.valore) 6. confronto = 0; 7. else if (this.valore<o.valore) 8. confronto = -1; 9. else // this.valore>o.valore 10. confronto = 1; 11. return confronto; // Verifica la rel. tra questo numero e l oggetto o 15. public int compareto(object o) { 16. // pre: o!=null && o instanceof Numero 17. return compareto((numero) o); // classe 54

55 Interfacce e Polimorfismo 55 Una interfaccia definisce un tipo (parziale) che può essere implementato polimorficamente da più classi: il metodo void sort(object[] a) di Arrays ipotizza che gli elementi di a siano tutti di uno stesso tipo che questo tipo implementi l interfaccia Comparable si può usare per ordinare un array di oggetti di tipo Numero

56 Interfacce 56 Rappresentazione int compareto(object o) implementa «interfaccia» Comparable Numero valore : int «costruttore» Numero(int v) «operazioni» int getvalore() void setvalore(int v) int compareto(numero o) int compareto(object o)