1

ЛЕКЦІЯ №9.

Парадигми об’єктно-орієнтованого програмування. Наслідування та абстракція

Викладач: PhD, Юлія Назар

Програмування на java

2

Парадигми ООП

Принципи ООП

Поліморфізм

Інкапсуляція

Наслідування

Абстракція

3

agenda

• Наслідування. Клас Object
• Абстракція: абстрактні класи та інтерфейси

4

Наслідування

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Наслідування — це властивість, що дозволяє створити новий клас на основі існуючого з частковим або повним запозиченням характеристик. Це дозволяє впорядкувати класи в ієрархії, яка представляє відносини типу "is-a" (є типом/є різновидом). Наприклад, "Автомобіль" є різновидом "Транспортного засобу".

Наслідування - це механізм у програмуванні, у тому числі і в Java, який дозволяє описати новий клас на основі вже існуючого. Клас-спадкоємець при цьому отримує доступ до полів та методів батьківського класу.

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

ПРИКЛАД:

Що не є наслідуванням?

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

назва_дочірнього_класу extends назва_батьківського_класу {

...

}

Як унаслідуватись?

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Приклад наслідування класів

class A {

int i, j;

void showij () {

System.out.println

(i+" "+j);

}

}

class B extends A {

int k;

void showk() {

System.out.println(k);

}

void sum() {

System.out.println

("Сума: " + (i+j+k));

}

}

class SimpleInheritance {

public static void main(String[] args) {

A superOb = new A();

B subOb = new B();

superOb.i = 10;

superOb.j = 20;

superOb.showij();

subOb.i = 7;

subOb.j = 8;

subOb.k = 9;

subOb.showij();

subOb.showk();

subOb.sum();

}

}

Результат:

10 20

7 8

9

Сума: 24

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

У мові Java відсутнє множинне успадкування: не можна успадкувати клас від двох класів. У кожного класу може бути лише один батьківський клас. Якщо батьківський клас не вказано, ним вважається клас Object.

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Існує два типи спадкування, які визначаються кількістю батьківських класів - одиночне і множинне.

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Права доступу:

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Можливості підкласів:

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Можливості підкласів:

Ключове слово super

Ключове слово super – це зумовлене посилання на об'єкт суперкласу в тілі підкласу. Це ключове слово можна використовувати в конструкторах підкласу для явного звернення до конструкторів суперкласу. Основне призначення – ініціалізація закритих полів суперкласу.

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Під час створення об'єкта підкласу завжди викликаються конструктори всіх його суперкласів. Наприклад, клас С успадковується від класу B, а клас В – від класу А; тоді класи А та В є суперкласами для класу С.

Такі виклики називаються ланцюжками конструкторів. Це логічно, тому що підклас спільно використовує всі властивості, описані у його суперкласах. Отже, створюючи об'єкт підкласу, потрібно ініціалізувати всі характеристики. Як ви знаєте, для цього призначено конструктори класів.

Правила виклику ланцюжків конструкторів:

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Приклади:

Рез.: Cat constructor

British constructor

​

Рез.: Cat constructor – name Mulberry

British constructor

​

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Приклади:

Рез.: Cat default constructor

British constructor

​

Рез.: Помилка компіляції

​

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Приховування/затінення полів

Якщо поле підкласу має те саме ім'я, що й успадковане поле суперкласу, воно приховує/затінює область видимості поля суперкласу, навіть якщо їх типи різняться.

Для звернення до поля суперкласу у підкласі використовується ключове слово super. Це друга форма застосування ключового слова super як посилання на об'єкт суперкласу в тілі підкласу. Вона має наступний синтаксис:

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Приклад:

Рез.: 230

300

​

​

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Перевизначення методів

Спадкування та перевизначення методів використовуються для реалізації відмінностей у поведінці суперкласу та підкласу. При спадкуванні класи додають нові поля та методи, чи перевизначають успадковані методи. 

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Приклади:

Рез.: Base

Derived

​

​

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Приклади:

Рез.: Information from Base

Information from Derived

​

​

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Приклади:

Рез.: Помилка компіляції

​

​

СТАНОМ НА 01.02.2023

Наслідування

Клас Object

СТАНОМ НА 01.02.2023

Клас Object

У корені ієрархії всіх класів знаходиться клас java.lang.Object, який є найзагальнішим із усіх класів. java.lang.Object є прабатьком (суперкласом) всіх об'єктів. Це початковий клас, з якого виготовлені всі інші класи. Методи, визначені в Object, дуже важливі, оскільки вони з'являються у кожному екземплярі кожного класу по всій Java.

СТАНОМ НА 01.02.2023

Клас Object

Методи, які включає клас Object:

Такі методи, як toString(), equals(Object obj) і hashCode(), необхідно вивчити більш детально.

СТАНОМ НА 01.02.2023

Клас Object

Метод toString()

Одним із важливих методів класу Object є метод toString(), який повертає рядкове подання об'єкта. У класу Object цей метод повертає рядок, який складається з:

• імені класу
• символ "@"
• беззнакового шістнадцяткового подання хеш-коду об'єкта.

СТАНОМ НА 01.02.2023

Клас Object

Приклад:

СТАНОМ НА 01.02.2023

Клас Object

Метод equals()

Метод equals() класу Object перевіряє, чи еквівалентні два об'єкти. У реалізації цього методу використовується оператор порівняння на рівність (==).

СТАНОМ НА 01.02.2023

Клас Object

Приклад:

Рез.: true

false

false

​

​

СТАНОМ НА 01.02.2023

Клас Object

Метод hashCode()

Метод hashCode() повертає значення хеш-коду об'єкта. Цей метод визначено у класі Object. Тому кожен об'єкт має хеш-код, який визначається за замовчуванням.

Хеш об'єкта в Java - це ціле число, що генерується на основі застосування хеш-функції на конкретному об'єкті. Хеш-код можна розглядати як деякий шифр: якщо х і у – різні об'єкти, то з високим ступенем ймовірності повинні відрізнятися результати викликів x.hashCode() та y.hashCode().

СТАНОМ НА 01.02.2023

Клас Object

Приклад:

Рез.: 1484678

1484678

22052786

32487478

​

​

Абстракція: абстрактні класи та інтерфейси

Сухарик

СТАНОМ НА 01.02.2023

Абстракція: абстрактні класи та інтерфейси

Абстракція в об’єктно-орієнтованому програмуванні означає приховування деталей реалізації від кінцевих користувачів. В абстракції ви можете знати, які функціональні можливості системи, але ви не можете знати, як вони були реалізовані.

В Java для абстракції використовують абстрактні класи та інтерфейси.

​

СТАНОМ НА 01.02.2023

Абстракція: абстрактні класи та інтерфейси

Отже, абстракція в ООП:

​

1. Групування схожих операцій та даних.
2. Спрощення за рахунок побудови вищого рівня абстракції.
3. Можливість моделювати сутності реального світу.
4. Ізоляція складності або спрощення за рахунок приховування деталей реалізації.
5. Підвищення зручності читання та зрозумілості коду.
6. Обмеження впливу змін.
7. Локальність змін коду.

​

​

І як наслідок –зниження складності програми.

СТАНОМ НА 01.02.2023

Абстрактні класи та методи

Клас, який не може бути створений як об’єкт і може мати або не мати абстрактних методів, у Java називається абстрактним класом.

Абстрактний метод — це метод, який не має тіла реалізації при оголошенні.

Ви можете створити абстрактний клас, вказавши ключове слово abstract перед ключовим словом class.

abstract class AbstractClass {

void run() {

System.out.println("ran");

}

}

abstract class AbstractClass {

abstract void run();

}

СТАНОМ НА 01.02.2023

Абстрактні класи та методи

Абстрактний клас може бути розширений іншими класами. Іншими словами, він також може бути підкласом.

abstract class AbstractClass {

void run() {

System.out.println("ran");

}

}

​

class ExtendingAbstractClass extends AbstractClass {

void newMethod() {

System.out.println("new");

}

@Override

void run() {

System.out.println("override");

}

}

Приклад

СТАНОМ НА 01.02.2023

Абстрактні класи та методи

Розглянемо автомобіль, який має деякі функції, такі як старт, зупинка, хід заднім ходом тощо. Ці функції є загальними для всіх типів автомобілів.

​

Але як щодо функцій автоматизації, таких як автономне керування?

​

Реалізація цих функцій може відрізнятися для різних типів автомобілів. Давайте подивимося, як ви можете створити пов’язану з ним об’єктно-орієнтовану програму.

СТАНОМ НА 01.02.2023

Абстрактні класи та методи

abstract class Car {

void start() {

// implementation

System.out.println("runs car");

}

​

void stop() {

// implementation

System.out.println("engine stops");

}

​

void reverse() {

// implementation

System.out.println("reverse mode enabled");

}

​

abstract void selfDrive();

}

СТАНОМ НА 01.02.2023

Абстрактні класи та методи

class CarTypeA extends Car {

@Override

void start() {

super.start();

}

@Override

void stop() {

super.stop();

}

@Override

void reverse() {

super.reverse();

}

void selfDrive() {

// custom implementation

System.out.println("Type A self

driving mode enabled");}}

class CarTypeB extends Car {

// ...all similar methods

​

void selfDrive() {

​

System.out.println("Type B self driving mode enabled");

}

}

class Main{

​

public static void main (String …args){

Car a = new CarTypeA();

Car b = new CarTypeB();

​

a.selfDrive();

b.selfDrive();

}

}

Результат:

Type A self driving mode enabled

Type B self driving mode enabled

СТАНОМ НА 01.02.2023

Абстрактні класи та методи

Клас, який унаслідується від абастрактного класу має обов’язково здійснювати реалізацію всіх його абстрактних методів, інаше такий клас має бути теж абстрактним.

СТАНОМ НА 01.02.2023

Абстрактні класи та методи

СТАНОМ НА 01.02.2023

Абстрактні класи та методи

Абстрактний клас. ВИСНОВКИ

СТАНОМ НА 01.02.2023

Абстрактні класи та методи

• якщо клас який містить в своїй назві ключове слово "abstract" то він називається абстрактним класом.
• абстрактні класи можуть містити, а можуть і не містити абстрактні методи, тобто методи без тіла(public void get();)
• якщо клас має принаймні один абстрактний метод, то клас мусить бути оголошений абстрактним.
• неможна створити об'єкт класу, якщо він оголошений абстрактним.
• щоб скористатись функціоналом абстрактного класу, ви повинні унаслідуватись від нього, і забезпечити реалізацію абстрактних методів в дочірньому класі (ви повинні реалізувати всі методи які помічені як абстрактні, інакше ваш дочірній клас також буде абстрактним)

​

Інтерфейси

Сухарик

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

Інтерфейси в програмуванні - це інструмент абстрагування членів класу (здебільшого методів) від їх реалізації.

Це спосіб повідомити класу, які методи повинні бути реалізовані ним.

GUI

Інтерфейс програмного коду

Графічний інтерфейс користувача

як має виглядати клас

як виглядає робоче вікно програми

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

Подібно до абстрактних класів, ми не можемо створювати екземпляри або об’єкти інтерфейсу. Його можна вважати повністю абстрактним класом, оскільки він містить лише абстрактні методи, тобто методи без тіла реалізації.

​

Ви можете створити інтерфейс за допомогою ключового слова interface.

interface Car {

void start();

void stop();

void move();

}

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

У Java інтерфейси являють собою тип посилання, який схожий на клас. Однак, інтерфейс може містити:

• тільки незмінні поля
• оголошення методів (абстрактних методів) та вкладених типів
• з Java 8 — методи з реалізацією (статичні та за замовчуванням).

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

Реалізуйте інтерфейс, використовуючи ключове слово implements під час визначення класу.

class CarTypeB implements Car {

​

public void start() {

System.out.println("started");

}

​

public void stop() {

System.out.println("stopped");

}

​

public void move() {

System.out.println("running");

}

}

class Main {

​

public static void main (String … args){

Car a = new CarTypeB();

​

a.sart();

a.stop();

a.move();

}

}

Результат:

started

stopped

running

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

реалізація у класі методів, які оголошенні в інтерфейсі, має здійснюватися із модифікатором доступу public

тип даних методу, що реалізується у класі, має корелювати з типом даних методу оголошеного у інтерфейсі

назва методу та список параметрів, що реалізується в класі, має корелювати з методом оголошеним у інтерфейсі

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

Імплементація в одному класі декількох інтерфейсів

public interface Callback {

void callback (int р);

}

public interface Callback_two {

void callback_two ();

}

public class Client implements Callback, Callback_two {

public void callback(int р) {

System.out.println("Метод викликається із значенням " + р);

}

public void callback_two() {

System.out.println("В одному класі можуть бути реалізовані методи з двох інтерфейсів");

}

}

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

Абстрактний клас не імплементує вимоги інтерфейсу

(або імплементує не усі вимоги):

public interface Callback {

void callback (int р);

}

abstract class Іncomplete implements Callback {

int a, b;

void show() {

System.out.println(a + " " + b);

}

}

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

Методи за замовчуванням в інтерфейсах:

1

2

3

Методи містять реалізацію певної логіки (вони не пусті)

В класах, що імплементують інтерфейси, методи за замовчуванням можна

викликати на виконання, або реалізовувати їх перевизначення.

Методи за замовчуванням не потребують обов’язкової реалізації в класі, що імплементує інтерфейс (ці методи вже реалізовані в самому інтерфейсі)

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

Методи за замовчуванням: приклад

public interface InterfaceMethod {

  int getNumber();

// оголошення методу за замовчування

default String getString() {

return "Виконання методу за замовчуванням";

}

}

public class MyInterface implements InterfacefMethod {

public int getNumber () {

return 1000;

}

}

public class DefaultMethodMain {

public static void main(String[] args) {

MyInterface mif = new MyInterface();

System.out.println(mif.getNumber());

System.out.println(mif.getString());

}

}

Результат:

1000

Виконання методу за замовчуванням

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

Оскільки інтерфейси в Java - це механізм, який реалізує множинне спадкування (клас розширює кілька інтерфейсів), то може виникнути ромбоподібна проблема. І тут клас реалізує два і більше інтерфейси, які мають методи за замовчуванням з однаковою сигнатурою. В результаті компілятор не може вирішити, який метод інтерфейсу використовувати при зверненні до нього через об'єкт класу.

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

ПРОБЛЕМА!!!: в області класу є два методи з однаковою сигнатурою, навіть незважаючи на те, що вони мають однакову реалізацію. Компілятор не перевіряє код на збіги.

РІШЕННЯ:

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

Статичні методи в інтерфейсах

• відзначаються ключовим словом static і повинні мати реалізацію

​

• не успадковуються класами, що реалізують інтерфейс, а також іншими інтерфейсами, тому що належать до самого інтерфейсу

​

• не можуть бути перевизначеними у класі, що реалізує інтерфейс

​

• подібні до статичних методів класу і викликаються через ім'я інтерфейсу

​

• зазвичай використовуються іншими методами інтерфейсу як допоміжні, наприклад, для перевірки на null.

СТАНОМ НА 01.02.2023

Інтерфейси

Переваги та випадки використання інтерфейсів:

​

• Гнучкість: Інтерфейси дозволяють класам реалізовувати кілька інтерфейсів, що дає змогу створювати класи з різною поведінкою, яку можна використовувати в різних контекстах.

​

• Контракти: Інтерфейси забезпечують чіткий контракт для реалізації поведінки, що важливо в проектуванні великих систем.

​

• Поліморфізм: За допомогою інтерфейсів можна досягти поліморфізму – об'єкт класу, що реалізує інтерфейс, може бути використаний як об'єкт типу інтерфейсу.

СТАНОМ НА 01.02.2023

ПОРІВНЯННЯ АБСТРАКТНИХ КЛАСІВ ТА ІНТЕРФЕЙСІВ

61

Q&A SESSION