Introduzione agli oggetti

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1 Introduzione agli oggetti Raffaella Brighi, a.a. 2007/08 Corso di Algoritmi e programmazione. A.A CdL Operatore Informatico Giuridico. L astrazione L assembler e i linguaggi imperativi (fortran, basic, c) sono astrazioni rispetto al linguaggio macchina ma costringono a pensare ancora in termini di struttura del computer (spazio delle soluzioni) anziché di struttura del problema (spazio dei problemi). L approccio OO (object oriented) consente di descrivere il problema nei suoi propri termini. Il programmatore può rappresentare elementi nello spazio dei problemi. Il programma si adatta al gergo del problema. La maggior parte dei programmi non manipola solo numeri e stringhe ma gestisce dati più complessi e aderenti alla realtà (conto correnti bancari, informazioni su impiegati, forme geometriche..). Gli oggetti rappresentano questi dati. Gli oggetti sono elementi nello spazio dei problemi che hanno una rappresentazione nello spazio delle soluzioni. Ogni oggetto assomiglia ad un piccolo computer: ha uno stato e possiede operazioni che gli si può chiedere di eseguire. Esempio. Un oggetto di tipo Rettangolo all interno del computer è una zona di memoria che contiene 4 numeri (i vertici, larghezza e altezza). Per il programmatore che usa tale oggetto invece è una forma geometrica, che potrebbe traslare, disegnarsi, ruotare (ecc.), caratterizzata da area e perimetro.

2 Ogni cosa è un oggetto. Un oggetto è una variabile particolare che memorizza dati ma a cui possiamo anche fare richieste di operazioni su se stesso. Qualunque componente concettuale del problema può essere un oggetto. Un programma è un insieme di oggetti che si dicono l un l altro cosa fare inviandosi messaggi. Per fare una richiesta ad un oggetto gli si manda un messaggio. Ogni oggetto ha la sua memoria formata da altri oggetti. problemi complessi possono essere rappresentati in modo semplice Ogni oggetto ha un tipo. Ciascun oggetto è un istanza di una classe. Tutti gli oggetti di un determinato tipo possono ricevere gli stessi messaggi. Siccome un oggetto di tipo cerchio è anche un oggetto di tipo forma geometrica, un cerchio può accettare anche tutti i messaggi delle forme geometriche. Un oggetto possiede un stato, un comportamento ed un identità.

3 Oggetti e classi La classe definisce il tipo dell oggetto, vale a dire caratteristiche (proprietà, campi=dati) e comportamenti (funzionalità, metodi) che ogni oggetto deve avere. Ciascun oggetto è l istanza di una classe. Conto corrente CLASSE Conto corrente di Mario Rossi Saldo: euro Conto corrente di Luca Bianchi Saldo: euro OGGETTI saldo ed intestatario sono proprietà comuni a tutti gli oggetti della classe, ogni oggetto ha un suo stato Una classe è solo il modello di un oggetto e quindi non riserva spazio in memoria per i suoi dati. Ciascuna classe è caratterizzata da: campi (variabili, proprietà) e metodi (insieme di istruzioni). Tutti gli oggetti, istanza di una determinata classe, cioè creati sulla base di quella classe, avranno i campi e i metodi definiti nel modello. Per poter essere utilizzato in un programma un oggetto deve essere creato, istanziando la classe. Quando viene istanziato l oggetto occupa spazio di memoria per le variabili. Utilizzare un oggetto significa richiamare i suoi metodi e i suoi campi. I valori delle variabili definiscono lo stato dell oggetto, i metodi il suo comportamento

4 Esempio di istanza ( = oggetti) cc : ContoCorrente intestatario = mario rossi saldo = mialampada: Lampada Un oggetto ha un interfaccia Le richieste che possono essere fatte ad un oggetto sono definite dalla sua interfaccia. La classe specifica l interfaccia che tutti i suoi oggetti hanno. Il modo migliore di pensare agli oggetti è come fornitore di servizi.

5 Esempi di interfaccia ContoCorrente -intestatario -saldo +visualizzamovimenti() +apri() +chiudi() Lampada +accendi() +spegni() +soffusa() Classe ContoCorrente Campi: intestatario e saldo Metodi: visualizzamovimenti(), apri(), chiudi() Classe Lampada Metodi: accendi(), spegni(), soffusa() L implementazione L interfaccia dice solo quali richieste gli oggetti di una classe mettono a disposizione. Dentro ad ogni classe ci sono blocchi di codice che indicano quali azioni devono essere eseguite per soddisfare ogni richiesta. Questa è l implementazione della classe. Esistono sempre due punti di vista: la definizione della classe (implementazione) e l utilizzo della classe. L implementazione della classe non è nota ai programmatori che la utilizzano. E sufficiente conoscere l interfaccia pubblica, cioè quali metodi e campi gli oggetti della classe hanno e come si richiamano. Alcune classi fondamentali che implementano oggetti di utilità comune sono predefinite e incluse nelle librerie Java (es. System.out, String, Date ).

6 Ereditarietà e polimorfismo Vi sono due importanti proprietà del OO che danno grande flessibilità ai programmi Ereditarietà : consente di riusare le interfaccia, clonando le classi base e modificandole. Polimorfismo: rende gli oggetti interscambiabili. Le vedremo più avanti. Istanziare ed utilizzare gli oggetti in Java Raffaella Brighi, a.a. 2007/08 Corso di Algoritmi e programmazione. A.A CdL Operatore Informatico Giuridico.

7 Ogni cosa è un oggetto In Java ogni cosa è un oggetto ad eccezione dei tipi di dato primitivi (int, boolean, char, ecc.). Un programma Java stesso è un oggetto: helloworld è una classe con un metodo particolare main. In ogni programma Java è introdotta automaticamente una libreria di classi Java.lang con cui possiamo fare semplici operazioni. Hello World! public class Helloworld { } public static void main(string[] args) { // TODO code application logic here System.out.println("Ciao mondo!!"); }

8 Diagramma delle classi e degli oggetti del programma HelloWorld HelloWorld «uses» System.out +Main() +println() println() : HelloWorld : System.out Creazione di un oggetto = istanziare Un oggetto, per poter essere utilizzato, deve essere creato, sia esso istanza di una classe di libreria piuttosto che istanza di classi da noi definite. Per creare un oggetto occorre definire un riferimento ad esso (=dichiarazione: dire che un nuovo oggetto di quel tipo deve essere creato) e inizializzarlo (= dire come deve essere creato cioè lo stato iniziale). Il costruttore della classe indica come l oggetto deve essere inizializzato cioè quali siano i valori necessari.

9 Esempi di dichiarazione e creazione di oggetti Cerchio c; -> dichiarazione del riferimento c = new Cerchio (10); -> creazione dell oggetto espressione equivalente: Cerchio c = new Cerchio (10) String parola = new String ( casa ) nb. java accetta anche l assegnazione diretta per le stringhe cioè parola = casa Date datadinascita = new Date(01/01/1980) L operatore new L operatore new crea l oggetto (crea l istanza della classe) chiamando il costruttore della classe (è simile alla chiamata di un metodo della classe). Il costruttore utilizza i parametri ricevuti per assegnare i valori iniziali ai dati dell oggetto (ad es. il raggio 10 al cerchio) e restituisce l oggetto. Ogni classe ha un costruttore che non è altro che un insieme di istruzioni che inizializzano l oggetto. L interfaccia della classe indica come deve essere richiamato il costruttore. I costruttori possono essere anche più di uno: si differenziano tra loro per i parametri in ingresso. Es. la classe Rectangle (si veda la documentazione API).

10 Utilizzare gli oggetti Ogni oggetto è caratterizzato da campi e metodi (definiti nella classe) I campi sono elementi dati, proprietà. Ad ogni campo corrisponde un tipo. Possono essere tipi di dato primitivi (es. numeri, il raggio del cerchio) oppure riferimenti ad altri oggetti. I metodi sono funzioni, cioè richieste di operazioni che possiamo fare all oggetto. I metodi possono ricevere dei parametri (argomenti) e restituire dei valori una volta terminata l esecuzione. L interfaccia pubblica della classe specifica quali sono campi e i metodi degli oggetti della classe. Gli oggetti si manipolano con i riferimenti c, parola, datadinascita non sono in realtà oggetti ma riferimenti ad oggetti. In Java una variabile il cui tipo è una classe non contiene l oggetto ma un riferimento ad esso, vale a dire memorizza la posizione dell oggetto in memoria. Il rapporto che c è tra un riferimento e l oggetto è analogo al rapporto telecomando/tv. Utilizziamo il riferimento per modificare l oggetto. Più variabili possono contenere riferimenti allo stesso oggetto. Quando si copia un valore di un tipo primitivo il valore originario e la sua copia sono valori tra loro indipendenti, quando si copia un riferimento ad un oggetto l originale e la copia puntano al medesimo oggetto.

11 La classe Cerchio Per gli esempi seguenti si immagini di avere a disposizione la classe Cerchio così definita: Cerchio +raggio : float +Cerchio(r : float) +disegna() +calcolaarea() : float +sposta(x:int, y:int) Utilizzo di campi e metodi Campi RiferimentoOggetto.campo c.raggio = 10 assegna il valore 10 al campo raggio dell oggetto c (*) System.out(c.raggio)stampa il valore del campo raggio dell oggetto c (*) c non è l oggetto vero e proprio ma il riferimento all oggetto.

12 Metodi 1) RiferimentoOggetto.nomeMetodo(parametri) 2) val=riferimentooggetto.nomemetodo(parametri) c.disegna -> disegna l oggetto collegato al riferimento c float area; area = c.calcolaarea() il metodo calcola l area di c e la restituisce in output. c.sposta (10, 21) -> sposta l oggetto collegato a c in posizione 10, 21. nota: anziché direttamente i valori 10 e 21 possiamo dichiarare e inizializzare due variabili di tipo int come richiesto dall interfaccia del metodo e utilizzare queste come parametri di input per il metodo int newx=10, newy=21; c.sposta (newx, newy); I dati forniti in ingresso ai metodi si chiamano parametri (o argomenti). Ad esempio il metodo println ha come dato in ingresso la stringa che deve essere stampata. Alcuni metodi hanno bisogno di più parametri in ingresso altri non ne hanno affatto bisogno (es. metodo length della classe String). Alcuni metodi generano un dato in uscita (esempio 2). Tale valore può essere memorizzato in una variabile opportunamente dichiarata oppure utilizzato direttamente come parametro di un altro metodo. Per utilizzare correttamente i metodi di una classe occorre consultare l interfaccia pubblica che ci dice quanti e quali (di che tipo) parametri in ingresso devono essere specificati e se il metodo restituisce un dato ed eventualmente di che tipo. es. char charat (int index) -> significa che il metodo charat necessita in ingresso di un parametro di tipo int (intero) e restituisce un valore di tipo char. I metodi che NON restituiscono dati in uscita sono dichiarati con la parla chiave VOID.

13 si distingue tra metodi di accesso e metodi modificatori: metodi di accesso: è un metodo che accede all oggetto e restituisce informazioni ad esso relative ma non modifica il suo stato (es. calcolaarea della classe Cerchio) metodi modificatori: sono metodi che modificano lo stato dell oggetto (es il metodo sposta della classe Cerchio). Metodi statici (o metodi di classe) Alcuni metodi possono essere invocati direttamente richiamando la classe senza istanziarla. Tali metodi hanno nella definizione del metodo la parola chiave static Es. avevamo detto che System.out è un oggetto ma non l abbiamo istanziato per richiamare il metodo println.

14 Librerie di classi e package Una libreria di classi è una collezione di classi che possono essere utilizzate nello sviluppo di un programma Con qualsiasi ambiente di sviluppo viene distribuita la libreria standard di Java. Si possono poi aggiungere altre librerie free o commerciali. System e String ad esempio appartengono alla libreria standard. Una libreria è formata da gruppi di classi tra loro collegati, denominate API (Application Programmer Interface) Le classi di una libreria possono essere raggruppate in package, a seconda delle loro funzioni Librerie di classi e package Alcuni package della libreria standard java.lang: supporto generico. Importato automaticamente in ogni programma. Java.applet: crea programmi (applet) trasportabili attraverso la rete Java.util: utilità generali Java.io: funzioni di input/output Java.net: serve per comunicare attraverso la rete Java.sql: interagisce con le basi di dati javax.swing libreria grafica

15 La clausola import Per utilizzare classi di un package occorre specificare il nome della classe assieme al nome del package a cui appartiene oppure specificare la clausola import. import java.util.random; importa la classe Random del package java.util import java.util.*; importa tutte le classe del package java.util La classe Rectangle Consultando la documentazione API realizzare un programma che utilizza la classe Rectangle (la classe Rectangle appartiene al package java.awt) Creare un rettangolo in posizione (5, 10), con larghezza = 20 e altezza = 30. Traslare il rettangolo di 15 lungo l ascissa e di 25 lungo l ordinata. Creare un secondo rettangolo in posizione (0,0) con larghezza= 5 e altezza= 10. Calcolare l area di entrambi i rettangoli utilizzando i metodi getwidth e getheight. Stampare un riepilogo di posizione, dimensioni ed area di ogni rettangolo.

16 package progrrettangoli; import java.awt.*; public class RettengoloTester { public static void main(string[] args) { // metodo di avvio: svolgimento dell'esercizio // dichiarazione delle variabili //(x1, y1) coordinate del vertice in alto a sinistra del primo rettangolo, w1 larghezza, h1 altezza // dx1, dy1: variabili per lo spostamento del primo rettangolo //area1, area2: variabili per l'area dei rettangoli double area1, area2; int x1=5, y1=10, w1=20, h1=30; int dx1=15, dy1=25; // variabili per le dimensioni del secondo rettangolo int w2=5, h2=10; // creazione del primo rettangolo Rectangle rett1 = new Rectangle (x1,y1,w1,h1); // traslazione rett1.translate(dx1,dy1); // creazione del secondo rettangolo Rectangle rett2= new Rectangle (w2,h2); //calcolo le aree area1= rett1.getwidth()*rett1.getheight(); area2= rett2.getwidth()* rett2.getheight(); //stampa del riepilogo per il primo rettangolo System.out.println ("Rettangolo 1: " + " x = " + rett1.getx() + " y = " + rett1.gety() + " w = " + rett1.getwidth()+ " h = " + rett1.getheight()+ " area = " + area1); //stampa del riepilogo per il secondo rettangolo System.out.println ("Rettangolo 2: " + " x = " + rett2.getx() + " y = " + rett2.gety() + " w = " + rett2.getwidth()+ " h = " + rett2.getheight()+ " area = " + area2); } }