Programmazione Orientata agli Oggetti in Linguaggio Java

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1 Programmazione Orientata agli Oggetti in Linguaggio Java Ruoli e Responsabilità: Conclusioni versione 1.3 Questo lavoro è concesso in uso secondo i termini di una licenza Creative Commons (vedi ultima pagina) G. Mecca Università della Basilicata mecca@unibas.it Ruoli e Responsabilità: Conclusioni >> Sommario Sommario Riepilogo Diagrammi UML API di Java Le Collezioni Tipi Generici java.util.random String e StringBuffer Enumerazioni 2

2 Ruoli e Responsabilità: Conclusioni >> Riassumendo Riassumendo Interfaccia tutto quello che un componente sa fare definisce i compiti del componente Implementazione tutti i dettagli di come lo fa (gli strumenti e le tecniche per svolgere i suoi compiti) Analogo massaia ed idraulico 3 Ruoli e Responsabilità: Conclusioni >> Riassumendo Riassumendo Obiettivo costruire società di componenti organizzati i componenti si dividono i compiti e collaborano secondo regole precise Ruolo e Strato applicativo il ruolo rappresenta il mestiere del componente lo strato applicativo rappresenta il luogo di lavoro del componente 4

3 Ruoli e Responsabilità: Conclusioni >> Riassumendo Riassumendo Analogo la lavanderia Interfaccia e controllo compito di relazione con il pubblico Modello e persistenza compito di fare funzionare la bottega Servizi di base infrastruttura e strumenti di lavoro 5 Diagrammi UML In questo argomento la media pesata indovina il numero la morra cinese Diagrammi di documentazione riconsideriamo i diagrammi UML degli esempi cominciamo dai diagrammi delle classi e poi vediamo alcuni diagrammi di collaborazione 6

4 Esempio: Media Pesata it.unibas.mediapesata viene descritta solo l interfaccia Principale +static voidmain() +void esegui() depends depends Studente + String getnome() + String getcognome() + int getmatricola() + void addesame(esame) + Esame getesame(int i) + int getnumeroesami() + double getmediapesata() + String tostring() * Esame + int getvoto() - void setvoto(int) + boolean getlode() - void setlode(boolean) + int getcrediti() - void setcrediti(int) it.unibas.utilita Console associazione unidirezionale tra Studente ed esami; l associazione è di tipo 1 a molti; al solito viene trascurato l oggetto di tipo ArrayList intermedio 7 Diagrammi UML Nota l associazione tra Studente ed Esame è unidirezionale (lo studente mantiene la lista di riferimenti agli esami, ma non il viceversa) Ma, anche in questo caso l associazione avrebbe potuto essere bidirezionale es: in Studente una lista di Esami, in Esame un riferimento allo studente 8

5 Diagrammi UML public class Studente { private String nome, cognome; private int matricola; private java.util.arraylist esami = new java.util.arraylist();... } public class Esame { private String insegnamento; private int vodo, crediti; private boolean lode; private Studente studente;... } 9 Media Pesata: Diagramma delle Classi it.unibas.mediapesata Principale Esame +static voidmain() +void esegui() depends depends Studente + String getnome() + String getcognome() + int getmatricola() + void addesame(esame) + Esame getesame(int i) + int getnumeroesami() + double getmediapesata() + String tostring() 1 * + int getvoto() - void setvoto(int) + boolean getlode() - void setlode(boolean) + int getcrediti() - void setcrediti(int) + void setstudente(studente s) + Studente getstudente() it.unibas.utilita Console associazione bidirezionale tra Studente ed esami; vengono specificate entrambe le cardinalità 10

6 Diagrammi UML Indovina il numero di seguito vediamo prima un possibile diagramma concettuale poi il diagramma delle classi finale dell appl. e alcuni diagrammi di collaborazione Al solito le classi del modello dell applicazione discendono dal diagramma concettuale non tutti i concetti sono diventati classi 11 Indovina il Numero Giocatore nome 1 effettua > 1 * gioca > * Partita numerodaindovinare numeroditentativi 1 * Tentativo valore risultato 1 relativo a > produce > 0..1 Record valore cardinalità minima e massima (una partita può non produrre nessun record; al massimo ne produce uno) l associazione effettua è ridondante; infatti è possibile risalire al giocatore che ha effettuato il tentativo navigando dal tentativo alla partita e di lì al giocatore (ciclo nel grafo); lo stesso vale per la relazione tra Giocatore e Record nei ruoli viene utilizzato il verso per suggerire in che modo leggere l associazione 12

7 Indovina il Numero it.unibas.indovina Principale - Record record + static main(string[]) + void schermoiniziogioco() - void schermotentativo() - void schermofinegioco() - void schermointerruzione() - void schermouscita() Partita - String nome - int numero - int numerotentativi - boolean trovato - String suggerimento - static java.util.random generatore + void setnome() + void gestiscitentativo() + void reset() + boolean gettrovato() + String getnome() + int getnumtent() + int getnumero() + String getsuggerim() Record - String nomefile - boolean nuovorecord - boolean uguagliato + void checkrecord() + boolean isuguagliato() + boolean isnuovorecord() + int getvalorerecord() + void reset() - void setvalorerecord() it.unibas.utilita java.io 13 Indovina il Numero: Collaborazione Oggetto 1. main() Principale 2. p = new Principale() 3. p.esegui() 5. schermoiniziale() 9. schermotentativi() p : Principale 7. nome = Console.leggiStringa() 10. tentativo = Console.leggiIntero() 4. r = new Record() r : Record 6. p = new Partita() 8. p.setnome(nome) 11. p.gestiscitentativo(tentativo) 12. p.gettrovato() il processo si ripete finchè l utente non indovina oppure interrompe la partita it.unibas.utilita.console p : Partita 14

8 Principale Console main() new p: Principale p.esegui() new r: Record schermoiniziale() new nome = leggistringa() p: Partita p.setnome(nome) Ripetizione [finchè!trovato] : schermotentativo() tentativo = leggitentativo() p.gestiscitentativo() trovato = p.gettrovato() 15 Diagrammi UML La Morra Cinese il diagramma dei casi d uso un possibile diagramma concettuale poi il diagramma delle classi finale dell applicazione un diagramma di collaborazione 16

9 La Morra Cinese it.unibas.morracinese Utente gioca partita utente Utente visualizza punteggi 17 La Morra Cinese in questo caso sono state omesse le associazioni ridondanti; il grafo risultante è aciclico Gioco vittoriecomputer vittoriegiocatore relativa a > Giocatore nome gioca > * Partita * manivintedalgiocatore manivintedalcompute pareggi sono state omesse le cardinalità pari a 1 relativo a > Oggetto valore giocato in > 2 * * Mano esito 18

10 La Morra Cinese Principale + static void main() + void gioca() + Gioco getgioco() - void schermomenuprincipale() - String schermoiniziale() - void schermovittore() Gioco - String nomegiocatore - int partitevintegiocatore - int partitevintecomputer + void setnomegiocatore() + int getpartitegiocatore() + int getpartitecomputer() + void gestiscipartita(partita) Mano - int giocatagiocatore - int giocatacomputer - static java.util.random generatore + void gioca(int) + boolean isvalida() + int getgiocatagiocatore() + int getgiocatacomputer() - void setgiocatagiocatore() - void generagiocatacomputer() + int getesito() ControlloPartita - Gioco gioco + static String getsimobolo(int) + static String getgiocata(int) + void setgioco(gioco) - void giocanuovapartita() - int schermomenupartita() - void schermoesitomano() - void schermoesitopartita() - void schermopartitainterrotta() ATTENZIONE: NON ci sono associazioni tra gli oggetti (per scelta di progetto) Partita - int manivintedalcomputer - int manivintedalgiocatore - int pareggi + int getmanivintedalgiocatore() + int getmanivintedalcomputer() + int getpareggi() + void gestiscimano(mano) + int getstato() 19 La Morra Cinese: Collaborazione ControlloPrincipale 1. main() 2. p = new Principale() p.esegui() 6. schermovittorie() p : ControlloPrincipale 3. g = new Gioco() il processo si ripete finchè la partita non termina g : Gioco 13. g.gestiscipartita(p) 14. p.getstato() 4. cp = new ControlloPartita() 5. cp.setgioco(g) p : Partita 7. cp.giocanuovapartita() cp : ControlloPartita 8. p = new Partita() 11. p.gestiscimano(m) 11. m.getstato() 12. p.getstato() l utente sceglie il caso d uso n. 2 (punteggi) l utente sceglie il caso d uso n. 1 (partita) 9. m = new Mano() m : Mano 10. m.gioca(mossagiocatore) 20

11 La Piattaforma Java Package e classi notevoli il package java.util le collezioni java.util.random java.lang.stringbuffer >> java.util in Jdk1.4 Il package java.util è noto principalmente come il package delle collezioni di Java 21 Le Collezioni Le collezioni principali di java.util java.util.list (interface) java.util.arraylist java.util.linkedlist Le vecchie collezioni java.util.stack java.util.vector: precedente implementazione di ArrayList, viene considerata deprecata 22

12 Le Collezioni Altre collezioni (>>) java.util.treeset: insieme (collezione non ordinata priva di duplicati) rappresentato sotto forma di albero java.util.hashmap: mappa associativa java.util.sortedmap: mappa ordinata rappresentata sotto forma di albero 23 Le Collezioni La filosofia delle collezioni di J2SE 1.4 è necessario fornire collezioni che consentano un utilizzo con tipi diversi la soluzione di J2SE fino a 1.4 è fissare il tipo della collezione (collezione di riferimenti a Object) ma scegliendo un tipo degli elementi sufficientemente generico da consentire di inserire riferimenti ad oggetti qualsiasi 24

13 Le Collezioni java.util.arraylist lista rappresentata con array e indicatore di riempimento limite tradizionale: dimensione fissata dell array in questo caso questo limite non esiste Com è possibile? trucco collegato all utilizzo degli oggetti 25 Le Collezioni >> ArrayList.java In sintesi alla creazione, la classe crea un array di 10 riferimenti ad Object quando l array si riempie, crea un nuovo array di dimensione 1.5 volte la precedente copia tutti i vecchi riferimenti nel nuovo array sostituisce il vecchio array con il nuovo (cambiando il valore del riferimento) 26

14 Le Collezioni java.util.linkedlist lista con rappresentazione doppiamente collegata ma in Java non ci sono i puntatori Com è possibile? al posto dei puntatori vengono utilizzati i riferimenti puntatori e riferimenti sono intercambiabili 27 Le Collezioni l: LinkedList header e1: Entry e2: Entry e3: Entry valore In sintesi size viene utilizzata una ulteriore classe Entry ciascun elemento della lista è un oggetto di tipo Entry con valore, riferimento all elemento successivo, riferimento all elemento precedente la lista contiene un riferimento all oggetto di tipo Entry che rappresenta la testa nota: manca il puntatore alla coda (>>) prev next valore prev next valore prev next 28

15 Le Collezioni >> java.util.arrays La classe java.util.arrays vari metodi statici che implementano operazioni notevoli sugli array es: equals (confronto tra array) es: binarysearch (ricerca binaria) es: sort (ordinamento) Un altro metodo utile System.arraycopy: per copiare un array in un altro 29 Tipi Generici ATTENZIONE tipi generici J2SE 5.0 Una nota importante il rilascio di J2SE 1.5 ha completamente cambiato l approccio alle collezioni sono stati infatti introdotti i tipi generici Tipo generico tipo parzialmente specificato il nome del tipo contiene un parametro per completare la sua definizione è necessario specificare un argomento 30

16 Tipi Generici Nota il parametro rappresenta a sua volta un tipo (cosa del tutto non convenzionale) e quindi anche l argomento Sintatticamente i tipi parametro sono inclusi tra < > Esempio di dichiarazione di tipo generico ArrayList<T> T è un parametro che rappresenta un tipo 31 Tipi Generici Idea dei generici nella dichiarazione viene specificato il parametro (tipo generico) all utilizzo il programmatore fornisce l argomento (tipo specifico) public class ArrayList<T> { private T arrayelementi[]; public ArrayList<T>() {...} public T get(int i) {...} } tipo parametro tipo argomento // in Studente ArrayList<Esame> esami = new ArrayList<Esame>(); 32

17 Tipi Generici Fornendo l argomento il codice della classe è come se fosse riscritto sostituendo T con Esame public class ArrayList<T> { private T arrayelementi[]; public ArrayList<T>() {...} public T get(int i) {...} } public class ArrayList<Esame> { private Esame arrayelementi[]; public ArrayList<Esame>() {...} public Esame get(int i) {...} } // in Studente ArrayList<Esame> esami = new ArrayList<Esame>(); 33 Tipi Generici La filosofia di J2SE 1.5 l obiettivo è sempre fornire collezioni che consentano un utilizzo con tipi diversi la soluzione di J2SE fino a 1.5 è utilizzare tipi generici per le collezioni (ovvero tipi parzialmente specificati) chiedendo poi al programmatore di definire il tipo specifico al momento dell utilizzo della collezione 34

18 Tipi Generici Vantaggio n. 1 primo vantaggio: avendo le collezioni un tipo definito è possibile omettere i cast quando si estraggono gli oggetti // senza generici ArrayList esami = new ArrayList(); esami.add(new Esame()); Esame e = (Esame)esami.get(0); // con i generici ArrayList<Esame> esami = new ArrayList<Esame>(); esami.add(new Esame()); Esame e = esami.get(0); 35 Tipi Generici Vantaggio n. 2 il compilatore è in grado di effettuare tutti i controlli sui tipi a tempo di compilazione si evitano errori a tempo di esecuzione // senza generici ArrayList esami = new ArrayList(); esami.add(new Esame()); Studente s = (Studente)esami.get(0); viene sollevato un errore di tipo ClassCastException a tempo di esecuzione // con i generici ArrayList<Esame> esami = new ArrayList<Esame>(); esami.add(new Esame()); Studente s = esami.get(0); il compilatore segnala l errore di tipo a tempo di compilazione 36

19 Tipi Generici Nota in effetti, è un comportamento molto simile a quello degli array in effetti, il tipo array di Java è sempre stato un tipo generico il cui tipo delle componenti viene specificato alla creazione dell array es: String[] vettore = new String[]; 37 Tipi Generici Il package java.util in J2SE 1.5 è disseminato di tipi generici >> java.util in Jdk1.5 In altri termini i generici sono considerati lo strumento standard della nuova versione di Java anche se, per ragioni di compatibilità, è ancora possibile utilizzare le vecchie collezioni di J2SE

20 Tipi Generici Non utilizzando i generici il compilatore segnala dei messaggi di avvertimento durante la compilazione Unchecked Warning avvertimento che c è un operazione per cui il controllo di tipo non è perfetto es: utilizzo di una collezione tradizionale Note: ProvaGenerici.java uses unchecked or unsafe operations. Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details. 39 Tipi Generici ATTENZIONE all approccio ai tipi generici In realtà, però... al di là di questa presentazione superficiale, i generici hanno una semantica complessa non sono utilizzabili sulle vecchie macchine virtuali i vantaggi non sono straordinari nella maggior parte delle applicazioni tutto sommato quindi possono essere evitati in questo corso non verranno utilizzati oltre 40

21 La Classe java.util.random La classe java.util.random costruisce generatori di numeri casuali In particolare il costruttore crea un oggetto che è un generatore di numeri casuali inizializzandone il seme con il valore dell orologio per ottenere la sequenza pseudo-casuale: int nextint(int max) 41 La Classe java.util.random Attenzione all utilizzo due oggetti di tipo Random creati l uno dopo l altro avranno lo stesso valore del seme e genereranno la stessa sequenza Esempio public static void main(string[] args) { java.util.random gen1 = new java.util.random(); java.util.random gen2 = new java.util.random(); System.out.println(gen1.nextInt() + + gen2.nextint()); } i numeri generati saranno identici 42

22 La Classe java.util.random Di conseguenza è opportuno creare un unico generatore una volta per tutte e utilizzarlo tutte le volte che serve una buona pratica: generatori statici Un metodo alternativo System.Math.random() 43 La Classe java.util.random package it.unibas.indovinasemplice; public class Partita { private static java.util.random generatore = new java.util.random(); private String nome; private String suggerimento; private int numerodaindovinare; private int numeroditentativi; private boolean trovato; public Partita() { this.numerodaindovinare = Math.abs(Partita.generatore.nextInt(100) + 1); this.trovato = false; this.numeroditentativi = 0; this.suggerimento = "Ho scelto un numero tra 1 e 100. Prova a indovinarlo."; } 44

23 La Classe java.util.random package it.unibas.morracinesesemplice; public class Mano { } private static java.util.random generatore = new java.util.random(); private void generagiocatacomputer() { this.giocatacomputer = Math.abs(Mano.generatore.nextInt(3) + 1); } String e StringBuffer java.lang.string rappresenta stringhe immutabili ogni volta che concateno stringhe (+) di fatti sto costruendo nuove stringhe In alcuni casi è necessario costruire stringhe concatenando assieme molti pezzi in questi casi può essere opportuno utilizzare uno StringBuffer invece che String 46

24 String e StringBuffer >> java.lang.stringbuffer StringBuffer classe i cui oggetti rappresentano stringhe modificabili I principali metodi append(): concatena alla stringa un altra stringa setcharat(int i): cambia il carattere i-esimo insert(): inserisce una stringa in un altra 47 private static String getsimbolo(int mossa) { StringBuffer simbolo = new StringBuffer(); if (mossa == Mano.CARTA) { simbolo.append(" \n"); simbolo.append(" \\ \n"); simbolo.append(" \n"); simbolo.append(" \n"); simbolo.append(" \n"); } else if (mossa == Mano.FORBICI) { simbolo.append(" \\\\ // \n"); simbolo.append(" \\\\ // \n"); simbolo.append(" \\\\// \n"); simbolo.append(" //\\\\ \n"); simbolo.append(" // \\\\ \n"); simbolo.append(" () () \n"); } else if (mossa == Mano.SASSO) { simbolo.append(" \n"); simbolo.append(" ( ) \n"); simbolo.append("( ( ) \n"); simbolo.append("( ) \n"); } return simbolo.tostring(); } 48

25 Enumerazioni Un ultima annotazione rappresentazione dei valori di tipi enumerabili nella Morra Cinese (oggetto ed esito) La soluzione tradizionale di Java costanti intere Esempio: nella classe Gioco public final static int CARTA = 1; public final static int FORBICI = 2; public final static int SASSO = 3; 49 Enumerazioni Vantaggi di questo approccio molto semplice da utilizzare (es: acquisire i dati, scrivere il codice) Svantaggi di questo approccio il compilatore non effettua nessuna verifica sui valori della giocata qualsiasi valore intero è in linea di principio accettabile come valore della giocata 50

26 Enumerazioni ATTENZIONE alle enumerazioni J2SE 5.0 A partire da J2SE 1.5 è possibile definire in Java enumerazioni Enumerazione ( Typesafe Enum ) classe Java semplificata i cui membri sono esclusivamente costanti ciascuna costante è un oggetto trasformabile in stringa con tostring() e in intero con ordinal() 51 Enumerazioni Esempio una enumerazione per l oggetto giocato public enum Oggetto {CARTA, FORBICI, SASSO}; Semantica definisce un nuovo tipo (Oggetto) i cui membri costanti sono i riferimenti di tipo Oggetto Oggetto.CARTA, Oggetto.FORBICI, Oggetto.SASSO Oggetto.CARTA.toString() -> CARTA Oggetto.CARTA.ordinal() -> 0 52

27 Enumerazioni package it.unibas.morracinese; essendo una classe, se è contenuta nel file Mano.java non può essere pubblica ma deve essere friendly; alternativa: in Oggetto.java enum Oggetto {CARTA, FORBICI, SASSO}; public class Mano { private Oggetto giocatagiocatore; private Oggetto giocatacomputer; public boolean isvalida(int giocata) { return (giocata >= Mano.CARTA.ordinal() && giocata <= Mano.SASSO.ordinal()); } Enumerazioni Attenzione enum è una parola chiave nuova introdotta in J2SE 5.0 (prima non lo era) riduce la compatibilità con il codice esistente (es: classe che ha una proprietà o variabile chiamata enum ) Per risolvere questo problema è necessario compilare il codice con un opzione particolare 54

28 Enumerazioni Il livello dei sorgenti opzione source es: javac source 1.5 Mano.java valore standard: 1.3 Se il livello è 1.3 enum non è una parola riservata, ma non è consentito usare enumerazioni Se il livello è 1.5 enum è una parola riservata, non è consentito usarla come identificatore 55 Ruoli e Responsabilità: Conclusioni >> Sommario Riassumendo Riepilogo Diagrammi UML API di Java Le Collezioni Tipi Generici java.util.random String e StringBuffer Enumerazioni 56

29 Termini della Licenza Termini della Licenza This work is licensed under the Creative Commons Attribution- ShareAlike License. To view a copy of this license, visit or send a letter to Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA. Questo lavoro viene concesso in uso secondo i termini della licenza Attribution-ShareAlike di Creative Commons. Per ottenere una copia della licenza, è possibile visitare oppure inviare una lettera all indirizzo Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA. 57