Programmazione in Java

Classi I programmi in Java consistono di classi. Le classi consentono di definire: collezioni di procedure (metodi statici) tipi di dato, oggetti e operazioni (variabili e metodi d’istanza) Le due funzionalità possono coesistere all’interno di una stessa classe

Esempio Una classe che definisce una collezione di procedure public class Num { public static int gcd (int n, int d) { while (n != d) if (n > d) n = n - d; else d = d - n; return n;} public static boolean isPrime (int p) { // implementazione} }

Ricordiamo che …… Variabili e metodi statici appartengono alla classe. Variabili e metodi di istanza appartengono agli oggetti (istanze della classe). Una classe definisce un tipo (nome della classe). Gli oggetti istanza della classe hanno quel tipo.

Nel contesto del paradigma di programmazione orientato ad oggetti, l'ereditarietà è un meccanismo fondamentale sia per il riutilizzo del codice che per lo sviluppo incrementale di programmi. Questo meccanismo permette infatti di estendere e potenziare classi già esistenti, e di fattorizzare informazioni comuni a più classi (meccanismo di astrazione come vedremo…..) Ereditarietà 1

In molti casi occorre definire una classe i cui oggetti hanno una struttura più ricca di quella di una classe già definita, oppure che realizza delle funzionalità aggiuntive. In questi casi si può definire la nuova classe come sottoclasse della precedente, ereditando le caratteristiche già presenti. La definizione di sottoclassi crea una gerarchia di classi (o di tipi) in cima alla quale c’è la classe Object. Ereditarietà 2

class Persona { String nome; String indirizzo; public Persona() {this.nome = ""; this.indirizzo = ""; } public Persona(String nome,String indirizzo) {this.nome = nome; this.indirizzo = indirizzo; } public String getNome() {return nome; } Esempio di classe 1

public String getIndirizzo() {return indirizzo; } public void visualizza() {System.out.println("Nome: " + nome + "\nIndirizzo: " + indirizzo); } public boolean omonimo(Persona p) {return this.nome.equals IgnoreCase(p.nome); } Esempio di classe 2

Vogliamo definire una classe Studente che rappresenti gli studenti iscritti ad un corso di laurea. Ogni studente è descritto dal nome, dall'indirizzo, dal numero di matricola e dal piano di studio. Uno Studente è un tipo particolare di Persona. L'ereditarietà ci consente di definire questa classe senza ripetere la descrizione di tutte le variabili e i metodi di Persona, ma in modo incrementale. Esempio di sottoclasse 1

class Studente extends Persona {int matricola; String pianoDiStudio; static int nextMatricola = 0; public Studente(String nome, String indirizzo) {this.nome = nome; this.indirizzo = indirizzo; this.matricola = nextMatricola ++; this.pianoDiStudio = ""; } Esempio di sottoclasse 2

public String getPdS() {return pianoDiStudio; } public void modificaPdS(String nuovoPdS) { pianoDiStudio += nuovoPdS + "\n"; } Esempio di sottoclasse 3

La parola chiave extends significa che Studente è una sottoclasse o classe derivata di Persona Persona è una superclasse o classe genitrice di Studente Un'istanza di Studente avrà quattro variabili di istanza: nome e indirizzo ereditate da Persona matricola e pianoDiStudio definite nella sottoclasse Studente Analogamente, su di essa possono essere invocati i metodi d’istanza della sottoclasse ed anche quelli della superclasse. Esempio di sottoclasse 4

Esempio di sottoclasse 5

Se c1 è una sottoclasse di (estende) c2 : variabili e metodi statici di c2 (e delle sue superclassi) sono visibili direttamente da c1; variabili e metodi di istanza di c2 (e delle sue superclassi) diventano anche variabili e metodi di istanza di c1 a meno di overriding. Semantica informale

Una sottoclasse può riscrivere un metodo della sottoclasse (stesso nome, stessi parametri, stesso tipo). In tal caso sugli oggetti della sottoclasse viene utilizzato il metodo riscritto (quello più specifico). Overriding 1

Ad esempio, se invochiamo il metodo visualizza su un'istanza di Studente, e verranno stampati solo i valori delle prime due variabili d'istanza (nome e indirizzo). Possiamo sovrascrivere (override) visualizza aggiungendo a Studente il seguente metodo: public void visualizza() {System.out.println("Nome: " + nome + "\nIndirizzo: " + indirizzo); System.out.println("Matricola: " + matricola + "\nPianodiStudio: " + pianoDiStudio); } Overriding 2

Il comando p.visualizza() invocherà il metodo visualizza della classe Persona se p è un'istanza di Persona, ma invocherà il nuovo metodo che stampa anche il numero di matricola e il piano di studio se p è un'istanza di Studente. Overriding 3

Anche per i costruttori esiste un meccanismo di ereditarietà: se c è una classe che ha come superclassi (nell’ordine) le classi c1, c2, …., cn, all’atto della creazione di una istanza di c si eseguono automaticamente i costruttori di cn, …, c2, c1, c (nell’ordine). Costruttori

Esempio public Studente() { this.matricola = nextMatricola ++; this.pianoDiStudio = ""; } Il costruttore di Persona viene invocato automaticamente per inizializzare le variabili eredidate. public Persona() {this.nome = ""; this.indirizzo = ""; }

Grazie all’ereditarietà i sottotipi supportono il comportamento del supertipo, ovvero le istanze della sottoclasse hanno le variabili d’istanza ed i metodi (al limite overridden) del supertipo hanno accesso alle variabili ed ai metodi statici della superclasse. Di conseguenza un oggetto del sottotipo può essere utilizzato dovunque sia richiesto un oggetto del supertipo. Principio di sostituzione

Un'istanza di Studente si può usare dovunque sia richiesto un oggetto di Persona, come in un assegnamento o nel passaggio di parametri. Persona tizio = new Studente("Mario Rossi", "Pisa"); /* corretto: su tizio posso invocare tutti i metodi di Persona, grazie all'ereditarieta' */ tizio.visualizza(); Studente pippo = new Studente("Pinco Pallino", "Empoli");... if(tizio.omonimo(pippo))... Esempio

Non è possibile il contrario, ovvero utilizzare un oggetto del supertipo al posto di uno del sottotipo. Il sottotipo puo’ avere variabili e metodi (d’istanza o statici) aggiuntivi.... Studente tizio = new Persona("Mario Rossi", "Pisa"); /* errore di tipo*/ Cautela

Tipo apparente : tipo con cui una variabile è dichiarata Tipo effettivo: tipo del valore a cui la variabile si riferisce Il tipo apparente ed il tipo effettivo possono essere diversi, in particolare il tipo effettivo può essere un sottotipo del tipo apparente Persona tizio = new Studente("Mario Rossi", "Pisa");... Conseguenza

Controllo dei tipi 1 Java è fortemente tipato ossia il compilatore di Java verifica che ogni assegnamento e ogni chiamata di metodo siano corretti riguardo al tipo. le relazioni di subtyping permettono che una entità abbia un tipo vero (tipo effettivo) diverso da quello apparente (apparent ) –tipo apparente noto a tempo di traduzione –tipo vero noto solo a tempo di esecuzione. il compilatore lavora solo col tipo apparente.

Esempio 1 int y = 7; int z = 3; int x = Num.gcd (z,y); Num.gcd si apetta due interi e restituisce un intero. Perciò la chiamata e l’assegnamento sono corretti in base al tipo con cui le variabili sono dichiarate (tipo apparente).

Persona tizio = new Studente("Mario Rossi", "Pisa"); tizio.modificaPdS("Algebra"); Si verifica un errore di compilazione. Infatti abbiamo chiamato su tizio (variabile dichiarata di classe Persona ) un metodo della sottoclasse Studente. Anche se il tipo effettivo sarebbe giusto ….. Esempio 2

In certe situazioni è utile/necessario invocare su di un identificatore un metodo di una sottoclasse. In questi casi può usare l'operazione di cast Persona tizio = new Studente("Mario Rossi", "Pisa"); ((Studente)tizio).modificaPdS("Algebra"); In questo caso non ci sono errori in fase di compilazione, il compilatore verifica solo che il tipo apparente di tizio sia sottotipo di Studente (tipo verso il quale facciamo il cast) e tratta nella chiamata di metodo tizio come se fosse del sottotipo. Casting 1

Quando si valuta ((Studente) tizio) se tizio non ha tipo effettivo Studente, verrà sollevata una eccezione a run-time Si può controllare la classe di appartenenza di un oggetto prima del cast: if (tizio instanceof Studente) ((Studente) tizio).modificaPdS("Algebra"); La condizione (obj instanceof Classe) restituisce true se e solo se obj è una istanza della classe Classe. Casting 2

Se nella classe Persona avessimo dichiarato le variabili d'istanza private, il metodo visualizza di Studente avrebbe causato un errore in compilazione, tentando di accedere a variabili private dichiarate nella superclasse. public void visualizza() {System.out.println("Nome: " + nome + "\nIndirizzo: " + indirizzo); System.out.println("Matricola: " + matricola + "\nPianodiStudio: " + pianoDiStudio); } Visibilità dei nomi

Allora come avrebbe fatto un oggetto di tipo Studente a modificare le variabili d’istanza ereditate dalla superclasse? Si puo’ accedere alle variabili attraverso i metodi della superclasse utilizzando super super fa riferimento all'istanza che sta eseguendo un metodo o un costruttore, ma costringe l'interprete a vedere l'oggetto come istanza della superclasse. Super 1

Riscriviamo il metodo visualizza per Studente in modo da chiamare il metodo visualizza di Persona per accedere alle variabili public void visualizza() { super.visualizza(); System.out.println("Matricola: " + matricola + "\nPianodiStudio: " + pianoDiStudio); } Super 2