Počítače a programování 1

6.přednáška

Třídy a objekty

Deklarace tříd a objektů Vytváření objektů Objekty a reference

Úvod

Základní předpoklad jazyku Java: Chceme ji používat k objektově orientovanému programování V Javě je vše považováno za objekt, dokonce i program v

Javě Každý programovací jazyk obsahuje vlastní

prostředky určené k manipulaci s daty Programátor si musí systematicky uvědomovat, o jaký typ

manipulace se právě jedná – zda se bude s objektem manipulovat přímo či prostřednictvím určitého typu nepřímého vyjádření

Java – jednodušší – vše je považováno za objekt, identifikátor je ve skutečnosti odkazem na příslušný objekt

Úvod

Co stanovuje typ objektu? Vytváření nových datových typů: třída

Většina objektově orientovaných jazyků používá klíčové slovo class

Třída (Class) — je základním stavebním kamenem v objektově orientovaném jazyce

Třída (class)– základní pojmy

Třída (objektový typ) je jakási šablona (nemá přidělenou žádnou paměť).

Při návrhu definice nové třídy lze do třídy vložit dva typy prvků:

a) datové členy (též nazývané pole nebo položky),

b) členské funkce (zpravidla nazývané metodami).

Třída (class)– základní pojmy Třída se v skutečnosti skládá:

a) ze souboru proměnných (členské proměnné, datové složky, atributy),

b) podprogramů (metod), které manipulují s členskými proměnnými (daty) .

Členské proměnné (atributy) - reprezentují stav objektu – jsou v nich uloženy informace o objektu

Metody – manipulují s členskými proměnnými a obecně mění stav objektu

Objekty – základní pojmy

Objekt (object) – je datový prvek, který je vytvořen podle vzoru třídy (tzv. instance třídy). Podle jednoho vzoru třídy je možné vytvořit libovolné množství objektů

Příklad třídy a objektů

Class Name: Automobile

Data:

amount of fuel ________

speed ________

license plate ________

Methods (actions):

increaseSpeed:

How: Press on gas pedal.

stop:

How: Press on brake pedal.

First Instantiation:

Object name: patsCar

amount of fuel: 10 gallons

speed: 55 miles per hour

license plate: “135 XJK”

Second Instantiation:

Object name: suesCar

amount of fuel: 14 gallons

speed: 0 miles per hour

license plate: “SUES CAR”

Third Instantiation:

Object name: ronsCar

amount of fuel: 2 gallons

speed: 75 miles per hour

license plate: “351 WLF”

Deklarace třídy

Objekty, které jsou instancí třídy

Deklarace třídy

Program v Javě obsahuje vždy alespoň jednu třídu Deklarace třídy :

specifikátor class jmeno {

deklarace členských proměnných

…..

deklarace metod třídy

}

Deklarace třídy

Specifikátor určuje přístupová práva k atributům a metodám třídy.

Je-li použit specifikátor public znamená to, že proměnné i metody jsou volně přístupné komukoliv.

Pozor !!! každá public třída musí být uložena v samostatném souboru.

Metoda main()nemusí být součástí každé třídy – pokud ji neuvedeme, nic se nestane.

Soubory tříd

Každá třída definovaná v Javě musí být v samostatném souboru.

Soubor má stejné jméno jako třída, ke jménu souboru je připojena přípona ".java"

Dobré programátorské doporučení:První písmeno ve jménu třídy (tedy i souboru) je velké, následují malá písmena MyClass.java pro třídu MyClass

Všechny třídy, které potřebujete pro spuštění programu, uložte do stejného adresáře.

Deklarace třídy

Po deklaraci se třída stává univerzálním vzorem.

Pomocí tohoto vzoru a klíčového slova new lze vytvořit objekty.

Nejsou-li objekty dané třídy vytvořeny, je třída bezvýznamná.

Příkladpublic class Obdelnik {/* – třída, která reprezentuje obdélníky */ public int sirka; public int vyska;public int obvod() { int pom; pom=2 * (sirka + vyska); return pom;} Public int obsah() { return (sirka*vyska); }}

Vytvoření objektu

Syntax:class_Name instance_Name = new class_Name();

Vytvoření objektu provází dvě akce: Deklarace referenční proměnné příslušného typu

(v předchozím příkladu Obdelnik), která v sobě bude uchovávat referenci na skutečný objekt (instanci) – bude na něj odkazovat.

Dynamické vytvoření instance (objekt) třídy pomocí new.

Vytvoření objektu

Příklad:

Obdelnik obd; /* ted je deklarovana referencni promenna, ale zadny objekt, nelze pouzit ani metody, ani promenne*/

obd = new Obdelnik(); /* ted se dynamicky vytvorila instance (objekt) tridy Obdelnik přes referencni promennou lze pouzit metody i promenne (jsou implicitne nastaveny na nulu)*/

Vytvoření objektuproměnná instance

Pokud se v deklaraci proměnných nevyskytuje klíčové slovo static, jedná se o proměnné instance .

Proměnné vznikají až na základě použití new – každá instance této třídy má své vlastní proměnné.

Proměnné patří ke konkrétní instanci - instanční proměnné .

Stejná pravidla platí i pro metody uvedené v proměnné instanci, nedají se použít samostatně (jako statické), jejich použití je vázáno na konkrétní instanci.

Přímý přístup k datům objektu

Hodnoty proměnných konkrétní instance lze samozřejmě měnit, k označení je používána tečková notace.

Jmeno_ref_promen.jmeno_promen_instance = “hodnota”;

Příklad:obd.vyska = 2;obd.sirka = 9;

Pozor: Nepříliš bezpečná manipulace, je-li použit specifikátor public znamená to, že proměnné i metody jsou volně přístupné komukoliv.

Metody

Pro přístup k metodám je používán stejný způsob zápisu jako pro přístup k datům.

Identifikator_promen = Jmeno_ref_promen.jmeno_metody();

Příklad:

i= obd.obvod(); Metodě není předáván žádný parametr, přesto je

zápis a následný chod programu správný – metoda pracuje implicitně nad daty své instance (upřesnění, která je to instance, určuje referenční proměnná).

Metody a TřídyKonvence jmen

Dobré programátorské návyky Užívejte slovesa pro názvy void metod

Provádějí akci Užívejte podstatná jména pro názvy metod,

které vracejí hodnotu Vytvářejí (vracejí) část dat, konkrétní hodnotu

Začínejte jména tříd velkými písmeny. Začínejte jména metod malými písmeny.

Klíčové slovo this

Klíčové slovo this má speciální význam pro objekty. Je to rezervované slovo, tj. nesmí být použito jako

identifikátor proměnné, třídy nebo metody Ostatní rezervovaná slova int, char, main, etc.

this v sobě skrývá jméno právě volaného objektu (každá metoda má v sobě skrytý tento implicitní parametr (nemusí být nikde deklarován), který odkazuje na tuto instanci.

Java umožňuje použití parametru this: Pokud metoda přistupuje pouze k svým datům, není potřeba

tento parametr využívat, přesto jej však někdy uvádíme (viz pozdější výklad).

Příklad použití this

Příkladem může být void metoda, která v sobě navíc obsahuje klíčové slovo this:

public void writeOutput(){ System.out.println("Name = " + this.name);

System.out.println("Population = " + this.population);

System.out.println("Growth rate = " + this.growthRate + "%");

}

Příklad použití this

this referuje jméno objektu, který následně aktivuje writeOutput metodu

Vytvoření nového objektu - prakticky

Kam se vlastně zapíší příkazy pro vytvoření nového objektu?

Řešení: zápis do metody main, která je součástí dané

třídy, nebo je možné vytvořit objekt v kterékoliv jiné

třídě.

Příkladpublic class Obdelnik {/* – třída, která reprezentuje obdélníky */ public int sirka; public int vyska;public int obvod() { int pom; pom=2 * (sirka + vyska); return pom;} public int obsah() { return (sirka*vyska); }

Public static void main(String[] args){ Obdelnik obd = new Obdelnik(); obd.vyska = 2; obd.sirka = 9; System.out.println

(„Obvod je:“+obd.obvod());}}Vypíše se:Obvod je: 22

KonstruktorConstructor

Vytváření nových objektů: Deklarace s inicializací (viz předchozí příklad) Inicializace datových prvků objektu (popř. dalších

akcí) voláním specializované metody konstruktor Konstruktor má vždy stejné jméno jako je

jméno třídy Konstruktor je metoda, která nemá žádnou

návratovou adresu, ale může mít libovolný počet parametrů i různých typů

public class Obdelnik {

/* – třída, která reprezentuje obdélníky */

public int sirka;

public int vyska;

public Obdelnik (int parSirka, int ParVyska) {

sirka = parSirka;

vyska = parVyska;

}

/*ostatní deklarace metod se nemění */

Public static void main(String[] args){

Obdelnik obd = new Obdelnik(2,9);

System.out.println

(„Obvod je:“+obd.obvod());

}

}

Doporučené použití

Public static void main(String[] args){

Obdelnik obd = new Obdelnik(2,9);

System.out.println

(„Obdélník výšky:“+obd.vyska+

„Obdélník šířky:“+obd.sirka+

„má obvod:“+obd.obvod());

}

Přetížení konstruktorů

Konstruktor je speciální metoda navržená k inicializaci proměnných instance

Je automaticky volána, když je objekt vytvářen pomocí new

Má stejné jméno jako třída Přetížení konstruktoru (více než jeden konstruktor

pro stejnou definici třídy) – možnost inicializace vznikající objekt různými způsoby Různé verze inicializace všech, některých, nebo žádných

proměnných instance Každý konstruktor má odlišný typ (různý počet nebo pořadí

parametrů)

Definování konstruktorů Hlavička konstruktorů neobsahuje slovo void Ve skutečnosti neobsahuje ani návratový typ Konstruktor bez parametrů je default constructor Jestliže není poskytnut žádný konstruktor, Java vytváří

automaticky default constructor Jestliže je poskytnut jakýkoliv konstruktor, pak žádný konstruktor

není vytvářen automaticky

Programátorský tip Vložte konstruktor, který inicializuje všechny instanční

proměnné Vložte konstruktor, který nemá žádné parametry

Vložte svůj vlastní default constructor

public class Obdelnik {/* – třída, která reprezentuje obdélníky */ public int sirka; public int vyska;public Obdelnik (int Sirka, int Vyska) {this.sirka = Sirka;this.vyska = Vyska;

}

// tri ruzne konstruktory

public Obdelnik (int sirka, int vyska) {this.sirka = sirka;this.vyska = vyska;

}public Obdelnik (Obdelnik o) {sirka = o.sirka; //this neni nutnethis.vyska = o.vyska;//zlepsi se citelnost

}public Obdelnik () {sirka = 1; vyska = 1;

}

public int obvod() { int pom; pom=2 * (sirka + vyska); return pom;} Public int obsah() { return (sirka*vyska); }}

// pouzitiPublic static void main(String[] args){ Obdelnik obd = new Obdelnik(2,9); Obdelnik dalsi = new Obdelnik(obd); Obdelnik jednotk = new Obdelnik(); System.out.println

(„Obvod je:“+obd.obvod());System.out.println

(„Obvod je:“+dalsi.obvod());System.out.println

(„Obvod je:“+jednot.obvod()); }Výsledky:Obvod je: 18; Obvod je: 18; Obvod je: 4;

this – přístup ke konstruktoru

Speciální využití v přetížených konstruktorech

Pomocí this() může konstruktor vyvolat konstruktor vyvolat jiný konstruktor téže třídy

Volání this() se vythahuje na konstruktor, který má stejné parametry (shodují se do počtu i pořadí)

Upozornění: volání pomocí this() musí být první příkaz ve volajícím konstruktoru

// pouziti – prepis dalsich konstruktoru jako volani jiz popsaneho konstruktoru

public Obdelnik (int sirka, int vyska) {

this.sirka = sirka;

this.vyska = vyska;

}

public Obdelnik (Obdelnik o) {

this(o.sirka,o.vyska);

}

public Obdelnik () {

this(1,1);

Volání metod jinými metodami

Metody instance mohou volat jiné metody instancí z dané třídy – důvod: metody jedné třídy jsou si rovny a neexistuje mezi nimi žádný vztah podřízenosti či nadřízenosti

Konstruktor třídy může vyvolat všechny metody téže třídy a může vyvolat i všechny konstruktory téže třídy

Metodě je dovoleno zavolat konstruktor pouze prostřednictvím operátoru new

//volani metody teze tridy konstruktorem

public void nastavSirku (int sirka) {

this.sirka = sirka;

}

public Obdelnik (int sirka, int vyska) {

nastavSirku(sirka);

this.vyska = vyska;

}

Objekt a proměnná třídy

Ve třídě je možno deklarovat proměnnou uvozenou klíčovým slovem static

Proměnná deklarovaná uvedeným způsobem nebude duplikována v instancích této třídy – bude patřit pouze této třídě – v programu existuje pouze v jedné kopii (jedná se vlastně o „globální“ proměnnou této třídy)

Proměnná se nazývá proměnná třídy (na rozdíl od proměnné instance)

Objekt a proměnná třídy

Tato proměnná je využitelná i případě, pokud

třída nemá žádné instance (nebyly dosud vytvořeny žádné objekty pomocí operátoru new

K proměnné třídy lze také přistoupit pomocí klíčového slova this, ale nedoporučuje se – vhodnější je přístup pomocí jména třídy

Inicializace proměnných třídy

Proměnné instance lze inicializovat pomocí konstruktoru – v případě proměnných třídy nevhodné (při každém novém objektu by se opět inicializovaly)

Řešení: Inicializace se provede přímo v deklaraci Je-li nutno inicializovat např. pole konstant –

použijeme statický inicializační blok (static initialization block)

public class Prvocisla {

public static final int MAX = 1000;

public static final int cisla[] = new int[MAX];

static {

int pocet = 2;

cisla[0] = 1;

cisla[1] = 2;

dalsi: for (int i = 3; pocet < MAX; i+= 2) {for (int j = 2; j < pocet; j++) {

if (i % cisla[j] == 0) {continue dalsi;}

}cisla[pocet] = i;pocet++;}}// konec statickeho inicializacniho bloku

Public static void main(String[] args){System.out.println

(“Prvnich “+ MAX + ”prvocisel”);for (int i = 0; i < Prvocisla.cisla.length; i++)

System.out.println(cisla[i] + “ ”);

}}// konstanty nemusi mit prirazenou hodnotu pri deklaraci// lze ji priradit kdekoliv, ale pouze jednou

Rušení objektů - čistič paměti garbage collector

Je-li objekt nepotřebný – neexistuje na něj žádný odkaz z existujících referenčních proměnných

Zajištění neplatnosti odkazu: Do referenční proměnné se přiřadí odkaz na jiný

objekt Nebo Referenční proměnná se přímo „vynuluje“

Rušení objektů - čistič paměti garbage collector

garbage collector běží na pozadí programu s nízkou prioritou

Omezí program pouze v případě nutnosti: Dojde k nedostatku paměti a je nutno uvolnit

nepotřebné části. garbage collector je přímo volán příkazem System.gc(); - velmi neobvyklý případ

Ukončení práce s objektyfinalizer

Finalizer je metoda instance (nesmí být static), která vrací void

Má vyhrazené jméno finalize()a nemá žádné parametry

Musí být pouze jeden (nelze přetěžovat) Tvar hlavičky:

protected void finalize() throws Trouwable { Poslední příkaz: super.finalize() Poznámka: použití má význam pouze v případě,

má-li objekt ještě jiné zdroje než přidělenou paměť

Závěr

Doporučení: Inicializujte proměnné instance v konstruktoru,

nikoliv v deklaraci Dodržujte při deklaraci třídy následující pořadí:

Proměnné Konstanty Metody