Bài giảng Lập trình hướng đối tượng: Kế thừa và đa hình - Nguyễn Việt Hà

Nội dung text: Bài giảng Lập trình hướng đối tượng: Kế thừa và đa hình - Nguyễn Việt Hà

1. Kế thừa và đa hình
2. Nội dung „ Đa hình upcasting liên kết động „ Lớp và phương thức trừu tượng „ Đa kế thừa và giao diện „ Một cách lập trình tổng quát NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 2
3. Tài liệu tham khảo „ Thinking in Java, chapter 7, 8 „ Java how to program, chapter 9 NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 3
4. Polymorphism (đa hình) là gì „ Polymorphism: nhiều hình thức, nhiều kiểu tồn tại „ Đa hình trong lập trình đa hình hàm: hàm trùng tên, phân biệt bởi danh sách tham số đa hình đối tượng „ nhìn nhận đối tượng theo nhiều kiểu khác nhau „ các đối tượng khác nhau giải nghĩa thông điệp theo cách thức khác nhau NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 4
5. Up casting „ Up casting là khả năng nhìn nhận đối tượng thuộc lớp dẫn xuất như là một đối tượng thuộc lớp cơ sở dùng đối tượng của lớp dẫn xuất để truyền tham số dùng đối tượng của lớp dẫn xuất làm thuộc tính NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 5
6. Person Person p; -name Employee e = new Employee(); -birthday p = (Person) e; +setName() p.setName( ); +setBirthday() p.setSalary( ); // compile error Employee -salary +setSalary() +getDetail() NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 6
7. String teamInfo(Person p1, Person p2) { return "Leader: " + p1.getName() + "; member: " + p2.getName(); } Employee e1, e2; Manager m1, m2; System.out.println(teamInfo(e1, e2)); teamInfo(m1, m2); teamInfo(m1,e2); NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 7
8. class Manager extends Employee { Employee assistant; public void setAssistant(Employee e) { assistant = e; } } Manager junior, senior; senior.setAssistant(junior); NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 8
9. Đa hình và liên kết động „ Khả năng giải nghĩa các thông điệp theo các cách thức khác nhau Person p1 = new Person(); Person p2 = new Employee(); Person p3 = new Manager(); System.out.println(p1.getDetail()); System.out.println(p2.getDetail()); System.out.println(p3.getDetail()); NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 9
10. class EmployeeList { Employee list[]; public void add(Employee e) { } public void print() { for (int i=0; i<list.length; i++) { System.out.println(list[i].getDetail()); } EmployeeList list = new EmployeeList(); Employee e1; Manager m1; list.add(e1); list.add(m1); list.print(); NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 10
11. Liên kết tĩnh và liên kết động Static and dynamic binding „ Liên kết tĩnh: lời gọi hàm (phương thức) được quyết định khi biên dịch, do đóchỉ có một phiên bản của chương trình con được thực hiện ưu điểm về tốc độ „ Liên kết động: lời gọi phương thức được quyết định khi thực hiện, phiên bản của phương thức phù hợp với đối tượng được gọi Java mặc định sử dụng liên kết động NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 11
12. Down casting Employee e = new Employee(); Person p = e; // up casting Employee ee = (Employee)p; // down casting Manager m = (Manager)ee; // run-time error Person p2 = new Manager(); Employee e2 = (Employee) p2; NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 12
13. Toán tử instanceof public class Employee extends Person {} public class Student extends Person {} public doSomthing(Person e) { if (e instanceof Employee) { } else if (e instanceof Student) { } else { } } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 13
14. Private method class Base { private void f() { System.out.println(”base f()”); } public void show() { f() } } public class Derived extends Base { private void f() { System.out.println(”derived f()”); } public static void main(String args[]) { Derived d = new Derived(); Base b = d; b.show(); } } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 14
15. Copy constructor(?) class Employee extends Person { double salary; Employee(Employee e) { super(e); salary = e.salary; } } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 15
16. Gọi phương thức trong constructor class Shape { public Shape() { draw(); } public void draw() {} } class Point extends Shape { protected int x, y; public Point(int xx, int yy) { x = xx; y = yy; } public void draw() { System.out.println("(" + x + "," + y + ")"); } } Point p = new Point(10, 10); NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 16
17. Lớp trừu tượng „ Chúng ta có thể tạo ra các lớp cơ sở để tái sử dụng mà không muốn tạo ra đối tượng thực của lớp các lớp Point, Circle, Rectangle chung nhau khái niệm cùng là hình vẽ Shape „ Giải pháp là khái báo lớp trừu tượng không thể tạo đối tượng NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 17
18. abstract class Shape { protected int x, y; Shape(int _x, int _y) { x = _x; y = _y; } } Shape s1 = new Circle(); Shape s = new Shape(10, 10) // compile error NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 18
19. class Circle extends Shape { int r; public Circle(int _x, int _y, int _r) { super(_x, _y); r = _r; } } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 19
20. Phương thức trừu tượng „ Để thống nhất giao diện, có thể khai báo các phương thức tại lớp cơ sở nhưng được cài đặt thực tế tại lớp dẫn xuất các lớp dẫn xuất khác nhau có cách cài đặt khác nhau „ Phương thức trừu tượng bắt buộc phải định nghĩa lại tại lớp dẫn xuất NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 20
21. abstract class Shape { protected int x, y; public void moveTo(int x1, int y1) { erase(); x = x1; y = y1; draw(); } abstract public void erase(); abstract public void draw(); } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 21
22. class Circle extends Shape { int r; public Circle(int _x, int _y, int _r) { super(_x, _y); r = _r; draw(); } public void erase() { System.out.println("Erase at (" + x + "," + y + ")"); } public void draw() { System.out.println("Draw at (" + x + "," + y + ")"); } } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 22
23. Giao diện (Interface) „ Interface là mức trừu tượng cao hơn lớp trừu tượng „ Bao gồm phương thức trừu tượng hằng số (static final) mặc định là public „ Cú pháp: từ khóa interface và implements NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 23
24. interface Action { void moveTo(int x, int y); void erase(); void draw(); } class Circle1 implements Action { int x, y, r; Circle1(int _x, int _y, int _r) { } public void erase() { } public void draw() { } public void moveTo(int x1, int y1) { } } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 24
25. Lớp trừu tượng cài đặt giao diện abstract class Shape implements Action { protected int x, y; public Shape() { } public Shape(int _x, int _y) { } public void moveTo(int x1, int y1) { erase(); x = x1; y = y1; draw(); } } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 25
26. Đa kế thừa „ Java không cho phép đa kế thừa từ nhiều lớp cơ sở đảm bảo tính dễ hiểu hạn chế xung đột „ Có thể cài đặt đồng thời nhiều giao diện NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 26
27. class ImageBuffer { } class Animation extends ImageBuffer implements Action { public void erase() { } public void draw() { } public void moveTo() { } } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 27
28. interface CanFight { void fight(); } interface CanSwim { void swim(); } interface CanFly { void fly(); } class ActionCharacter { public void fight() {} } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 28
29. class Hero extends ActionCharacter implements CanFight, CanSwim, CanFly { public void swim() {} public void fly() {} } public class Adventure { public static void t(CanFight x) { x.fight(); } public static void u(CanSwim x) { x.swim(); } public static void v(CanFly x) { x.fly(); } public static void w(ActionCharacter x) { x.fight(); } public static void main(String[] args) { Hero h = new Hero(); t(h); // Treat it as a CanFight u(h); // Treat it as a CanSwim v(h); // Treat it as a CanFly w(h); // Treat it as an ActionCharacter } } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 29
30. Xung đột (1) interface I1 { void f(); } interface I2 { int f(int i); } interface I3 { int f(); } class C { public int f() { return 1; } } class C2 implements I1, I2 { public void f() {} public int f(int i) { return 1; } // overloaded } class C3 extends C implements I2 { public int f(int i) { return 1; } // overloaded } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 30
31. Xung đột (2) class C4 extends C implements I3 { // Identical, no problem: public int f() { return 1; } } class C5 extends C implements I1 {} interface I4 extends I1, I3 {} NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 31
32. Mở rộng lớp trừu tượng và giao diện interface I1 {} interface I2 {} interface I3 extends I1, I2 {} abstract class A1 {} abstract class A2 extends A1 implements I1, I2 {} NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 32
33. Abstract class vs. Interface „ Lớp trừu tượng có thể có phương thức thực và thuộc tính „ Interface hỗ trợ đa kế thừa „ Cái gì là bất biến ? NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 33
34. Hướng tới lập trình tổng quát Generic programming „ Tổng quát hóa chương trình để có thể hoạt động với các kiểu dữ liệu khác nhau, kể cả các kiểu dữ liệu trong tương lai thuật toán đã xác định „ Ví dụ, kiểu ngăn xếp C: dùng con trỏ void C++: dùng template Java: lợi dụng upcasting và lớp gốc Object Java 1.5: template NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 34
35. class MyStack { public void push(Object obj) { } public Object pop() { } } MyStack s = new MyStack(); Point p = new Point(); Circle c = new Circle(); s.push(p); s.push(c); Circle c1 = (Circle) s.pop(); Point p1 = (Point) s.pop(); NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 35
36. Local copy „ Có nhu cầu sao chép các đối tượng Sao chép khi chuyền tham số để tránh sửa đổi đối tượng gốc „ Làm thế nào để sao chép đối tượng mà không biết rõ kiểu (lớp) thực sự của nó? Sử dụng copy constructor? Sử dụng phương thức copy? „ Interface Cloneable và phương thức clone() NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 36
37. Copy constructor class Base { public Base() {} public Base(Base b) { } public String print() { return "base class"; }; } class Derived extends Base { public Derived() {} public Derived(Derived d) { super(d); } public String print() { return "derived class"; }; } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 37
38. Local copy sử dụng copy constructor public class TestCopy { static void copy(Derived d) { Derived d1 = new Derived(d); System.out.println(d1.print()); } static void copy2(Base b) { Base b1 = new Base(b); System.out.println(b1.print()); } public static void main(String args[]) { Derived d = new Derived(); copy(d); copy2(d); } } NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 38
39. Bài tập „ Sử dụng kiến thức về kế thừa và đa hình để thiết kế các lớp sau Các lớp đối tượng hình học cơ sở Point, Circle, Rectange, Lớp Graphics là một hình phức hợp do người dùng định nghĩa (là một tập các hình cơ sở hoặc phức hợp khác) „ Yêu cầu: các lớp phải sử dụng giao diện như nhau: move(), draw(), NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 39
40. Composite design pattern NguyễnViệtHà Kế thừa và đa hình 40