Polymorfi. Arv (inheritance) Abstrakte klasser, substitutionsprincippet, overriding, statisk og dynamisk type. Coercion

Transkript

1 Polymorfi Arv (inheritance) Abstrakte klasser, substitutionsprincippet, overriding, statisk og dynamisk type Coercion Tvangskonvertering (forfremmelse og begrænsning)

2 Oversigt Abstrakt klasse abstrakt metode => abstrakt klasse Substitution (forfremmelse) Statisk type vs. dynamisk type Statisk type: compile-time check (hvad er lovligt) Dynamisk check: hvilken metode udføres Specialisering af opførsel (redefinering af metode) final (variabel, metode, klasse) polymorfi.2

3 Et figurhierarki public abstract class Shape { private int x, y; public Shape(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; public void move(int dx, int dy) { erase(); x += dx; y += dy; draw(); public abstract void draw(); public abstract void erase(); polymorfi.3

4 Et figurhierarki (2) public class Rectangle extends Shape { private int a, b; public Rectangle(int x, int y, int a, int b) { super(x, y); this.a = a; this.b = b; public void draw() { Crayon c = new Crayon(); for ( int i=0; i<2; i++ ) { c.move(a); c.turn(90); c.move(b); c.turn(90); polymorfi.4

5 Et figurhierarki (3) public void run() { Rectangle r = new Rectangle(10, 10, 5, 7); Ellipse e = new Ellipse(5, 5, 3, 7); Shape s; s = r; s.draw(); s = e; s.draw(); r = e; // legal? // legal? // legal? polymorfi.5

6 Abstrakte og konkrete klasser Klassen Shape giver god mening som superklasse, men instansiering heraf giver ikke mening En sådan klasse kaldes en abstrakt klasse I Java er en klasse abstrakt hvis den erklæres som sådan En ikke-abstrakt klasse kaldes en konkret klasse (en der kan instansieres) En abstrakt klasse kan være mere eller mindre abstrakt større eller mindre procentdel af metoderne der er abstrakte polymorfi.6

7 Eksempel: redefineret metode public static void run() { Cat hop() Tiger hop() Cat garfield = new Cat(); Tiger sherekhan = new Tiger(); Cat c; garfield.hop(); sherekhan.hop(); c = garfield; c.hop(); c = sherekhan; c.hop(); Cat c polymorfi.7

8 Eksempel: redefineret metode public static void run() { Cat hop() Tiger hop() Cat garfield = new Cat(); Tiger sherekhan = new Tiger(); Cat c; garfield.hop(); sherekhan.hop(); c = garfield; c.hop(); c = sherekhan; c.hop(); Cat c polymorfi.8

9 Dynamisk binding (method dispatch) Om typer Den statiske type er typen der optræder i erklæringen af en variabel (objektreference) Den dynamiske type er typen af selve objektet Variabler Den dynamiske type kan være en vilkårlig subtype af den statiske type Metodekald Den dynamiske type afgør hvilke metoder der bliver kaldt, og denne type er først kendt på kørselstidspunktet (run-time)! polymorfi.9

10 Metodeopslag (method lookup) c.hop() referencen c følges til objektet objektets klasse (dynamiske type) bestemmes hvis metoden hop er (re-)defineret i klassen, benyttes denne implementation hvis det ikke er tilfældet ledes i superklassen og så fremdeles den første implementation der findes, er den som udføres Bemærk at vi er sikre på at finde en implementation af metoden på stien fra objektets klasse mod klassen Object. Hvorfor? polymorfi.10

11 Eksempel: heterogen collection public hopall(collection<cat> coll) { for ( Cat c : coll ) { c.hop(); Hvilken hop-metode? polymorfi.11

12 Redefinering af metode (specialisering) En metode kan være åben eller lukket (virtual/non-virtual) i udgangspunktet er alle metoder åbne Hvis en metode er åben, har det to konsekvenser Metoden kan redefineres i subklasser Binding af besked til metode foretages først på kørselstidspunktet (dynamic dispatch) Vær omhyggelig ved redefinering af metode Redefinering, overriding, foretages ved at specificere præcis samme signatur (metodenavn, formelle parametre og returtype) som i superklassen ADVARSEL: Hvis signaturen afviger, er der tale om overloading. Der er altså ingen advarsel eller fejlmeddelelse til programmøren i tilfælde af en simpel skrivefejl... polymorfi.12

13 final final-erklæring lukning bindingen gøres endelig Variabel variablen lukkes bindingen af værdi til variabel er endelig med andre ord: en final-variabel er en konstant Metode metoden lukkes bindingen af signatur til krop (opførsel) er endelig med andre ord: en final-metode kan ikke redefineres i subklasser Klasse klassen lukkes bindingen af subtyper til klassenavnet er endelig med andre ord: en final klasse kan ikke extendes polymorfi.13

14 Eksempel på final-metode public abstract class Shape { protected int x, y; public Shape(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; public final void move(int dx, int dy) { erase(); x += dx; y += dy; draw(); ; public abstract void draw(); public abstract void erase(); polymorfi.14

15 Sammenfatning Abstrakt metode Metode uden implementation (krop) Akstrakt metode => abstrakt klasse Kan ikke instansieres, men kan være superklasse der samler fælles egenskaber ved subklasser Redefinering af metoder og dynamisk binding Ved metodekaldet r.method(...); er det den dynamiske type af objektreferencen r der afgør hvilken metode der udføres, ikke den statiske! polymorfi.15

16 Polymorfiens polymorfi Men først lidt om Coercion

17 Coercion (primitive typer) Typekonvertering på primitive typer i Java implicit (forfremmelse) eksplicit (begrænsning) Typer.17

18 Forfremmelse og begrænsning (1) Forfremmelse En værdi af en subtype kan ved en implicit typekonvertering (automatisk) forfremmes til en værdi af en supertype Begrænsning En værdi af en supertype kan ved en eksplicit typekonvertering (et såkaldt type cast ) begrænses til en værdi af en subtype Eksempel: 9 + (int) ((6 * 2) / 2.5) 9 + (int) ( 12 / 2.5) 9 + (int) ( 12.0 / 2.5) 9 + (int) Typer.18

19 Generel typeregel for assignment Assignmentsætningen giver kun mening når typen af udtrykket på højresiden er en subtype af variablen på venstresiden. v = exp; Også for primitive typer T(v) T(Exp) Det giver mening at assigne et cykelobjekt til en variabel af typen Køretøj, men det giver ikke mening at assigne et køretøj (der kan være mange forskellige ting) til en variabel af typen Cykel. Køretøj Cykel Typer.19

20 Forfremmelse og begrænsning (2) int double (int er subtype af double) double d1, d2; int i; d2 = 3.14; d1 = 7; i = d1; i = d2; i = (int) d1; i = (int) d2; // ok? // ok? // ok? // ok? // ok? // ok? Typer.20

21 Konstanter (literals) Literal Type 2 int 2.0 double 2 char 2 String two String Typer.21

22 Advarsel: Java behandler tegn som tal Javas subtyperelation: char int double Forfremmelse automatisk hvis det er nødvendigt evaluerer til evaluerer til 51!!! Begrænsning kun ved eksplicitte cast (int) ( ) evaluerer til 3 (char) ( 2 + 1) evaluerer til 3 Typer.22

23 Polymorfiens polymorfi ;-) Polymorfi Ad hoc polymorfi Coercion (forfremmelse og begrænsning) Overloading (et navn, flere betydninger) Generel polymorfi (universel polymorfi) Inklusionspolymorfi (subtyperegel ved assignment, specielt objekttyper) dynamisk binding,... Parametrisk polymorfi (typeparametrisering, <T>) polymorfi.23