Java Programmation Orientée Objet

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1 Java Programmation Orientée Objet Ilhem BOUSSAID Mars 2010 GÉNÉRALITÉS 2 1

2 Java Développé par Sun, gratuit, libre et maintenant ouvert (licence GPL2) Langage orienté objet (pas 100% objet) Langage de classes Indépendance OS/architecture : multi plate-forme utilisation d une JVM (Java Virtual Machine) COMPILE ONCE, RUN EVERYWHERE Nombreuses bibliothèques/api (gratuites), La plate-forme Java simplification de la programmation (pas de problèmes pour réutiliser) Vivant (APIs en évolution) et utilisé Permet/favorise la construction de gros projets 3 Java Langage compilé Fortement typé (+ polymorphisme) p Gestion dynamique de la mémoire,utilisation d un GC (Garbage Collector) Gestion des erreurs (exceptions) Multi-threading Java et le réseau ( network is the computer ) Réflexivité (introspection) Pas d arithmétique de pointeur 4 2

3 Déploiement d un programme Paradigme classique de la compilation Génère du code natif directement exécutable, mais spécifique à chaque environnement Exécuté une seule fois, mais différent pour chaque environnement MyProgram.c Compiler MyProgram.o Déploiement d un programme Chaque programme est compilé et interprété Write once run everywhere» Le compilateur Java génère du code intermédiaire : le bytecode Le bytecode ne peut-être interprété que par le processeur de la JVM (Java Virtual Machine) MyProgram.java Java Compiler Traduit le programme en un code intermédiaire Appelé bytecode, indépendant de la machine Mac JVM MyProgram.class JVM Windows Exécuté une seule fois = bytecode Unix JVM Interpreter : Lit le bytecode et exécute sur la machine 6 3

4 LES CONCEPTS ORIENTÉS OBJETS Objet (1) Objet = identité + état + comportement Une identité deux objets différents ont des identités différentes on peut désigner l objet (y faire référence) Un état (attributs) ensemble de propriétés/caractéristiques définies par des valeurs permet de le personnaliser/distinguer des autres objets peut évoluer dans le temps Un comportement (méthodes) ensemble des traitements que peut accomplir un objet (ou que l on peut lui faire accomplir) 8 4

5 Objet (2) Quelques exemples: Objet États Comportements Chien Nom, race, âge, couleur Aboyer, chercher le baton, mordre, faire le beau Compte N, type, solde, ligne de crédit Retrait, virement, dépôt, consultation du solde Téléphone N, marque, sonnerie, répertoire, opérateur Appeler, Prendre un appel, Envoyer SMS, Charger Voiture Plaque, marque, couleur, vitesse Tourner, accélérer, s arrêter, faire le plein, klaxonner 9 Classes et instances (1) Classe = patron/moule (= type) décrit la structure de l état (les attributs et leurs types) définit les envois de messages acceptés par l objet interface Instance = objet obéissant à un patron état correspond à la structure : association de valeurs aux attributs ne répond qu aux envois de messages autorisés par la classe: interface = ensemble des messages acceptés par l objet Classe : abstrait la notion/le type Chien personne n a jamais vu le moule/type Chien Instance : concret ce chien noir que je vois dans la rue, le chien de mon voisin 10 5

6 Classes et instances (2) Quelques exemples La classe «chien» définit: Les attributs d un chien (nom, race, couleur, âge ) Les comportements d un chien (Aboyer, chercher le bâton, mordre ) Il peut exister dans le monde plusieurs objets (ou instances) de chien Classe Chien Compte Voiture Instances (Objets) Mon chien: Bill, Teckel, Brun, 1 an Le chien de mon voisin: Hector, Labrador, Noir, 3 ans Mon compte à vue: N , Courant, DZ, DZ Mon compte épargne: N , Epargne, DZ, 0DZ Ma voiture: ABC-123, VW Polo, grise, 0 km/h La voiture que je viens de croiser: ZYX-987, Porsche, noire, 170 km/h 11 La définition d une classe (1) La définition d une classe s effectue par l utilisation du mot clé class. Une définition de classe est composée d une déclaration précisant le nom de classe et certaines de ses caractéristiques, et d un corps dans lequel sont définies les variables (attributs) et les méthodes de la classe. La plupart des compilateurs imposent que chaque fichier source java contienne au plus une classe publique. 12 6

7 La définition d une classe (2) Déclaration de la classe Variables d instance ou «champs» Class Body Définition du constructeur Méthodes d accès (getter et setter) Définition des méthodes L encapsulation (1/2) Les modificateurs d accès qui caractérisent l encapsulation sont justifiées par différents éléments: Préservation de la sécurité des données Les données privées sont simplement inaccessibles de l extérieur Elles ne peuvent donc être lues ou modifiées que par les méthodes d accès rendues publiques Préservation de l intégrité des données La modification directe de la valeur d une variable privée étant impossible, seule la modification à travers des méthodes spécifiquement conçues est possible, ce qui permet de mettre en place des mécanismes de vérification et de validation des valeurs de la variable 7

8 L encapsulation (2/2) Accès aux membres d une classe En java, les modificateurs d accès sont utilisés pour protéger l accessibilité des variables et des méthodes. Les accès sont contrôlés en respectant le tableau suivant: Mot-clé classe package sous classe world private X protected X X X public X X X X Seul les membres publics sont visibles depuis le monde extérieur. [aucun] X X 15 Une classe a toujours accès à ses membres. Les classes d un même package protègent uniquement leurs membres privés (à l intérieur du package) Une classe fille (ou dérivée) n a accès qu aux membres publics et protected de la classe mère. Construction d objets (1) Programmation définition des classes abstraction à l exécution travail sur des objets/instances concrétisation La classe définit le comportement de toutes ses instances Les instances ont des identités différentes et des valeurs d attribut différentes. Interface d une classe ensemble des messages acceptés par les instances de la classe ensemble des signatures des méthodes publiques (généralement) il faut créer les instances selon le modèle de la classe pour concrétiser les entités permettant la résolution du problème utilisation de constructeurs 16 8

9 Construction d objets (2) Le constructeur A le même nom que la classe Quand un objet est créé, on invoque tout t d abord d le constructeur de la classe Un constructeur utilise comme arguments des variables initialisant son état interne On peut surcharger les constructeurs, i.e définir de multiples constructeurs Il existe toujours un constructeur. S il n est pas explicitement défini, il sera un constructeur par défaut, sans arguments Signature d un constructeur: Modificateur d accès ( en général public) Pas de type de retour Le même nom que la classe Les arguments sont utilisés pour initialiser les variables de la classe 17 Construction d objets (3) L appel au constructeur Se fait pour initialiser un objet Provoque la création réelle de l objet en mémoire Par l initialisation de ses variables internes propres Se fait par l emploi du mot clé «new» 18 9

10 Le chaînage des constructeurs On peut avoir plusieurs constructeurs qui se différencient par leurs arguments Le chaînage des constructeurs est donc le fait de faire appel à un constructeur dans un constructeur. Utilisation du mot clé "this" 19 Les variables (1) Une variable est un endroit de la mémoire à laquelle on a donné un nom de sorte que l on puisse y faire facilement référence dans le programme Une variable a une valeur, correspondant à un certain type La valeur d une variable peut changer au cours de l exécution du programme Une variable Java est conçue pour un type particulier de donnée 20 10

11 Les variables (2) La signature de la variable : optionnel Les modificateurs d accès: indiquent le niveau d accessibilité de la variable [static]: permet la déclaration d une variable de classe [final]: empêche la modification de la variable [transient]: on ne tient pas compte de la variable en sérialisant l objet [volatile]: pour le multithreading Le type de la variable (ex: int, String, double, BankAcount, ) Le nom de la variable (identificateur) 21 Les méthodes (1) Déclaration d une méthode Une méthode est composée de: Signature d une méthode: Signa ature public void deposit (int amount) { Sa déclaration Modificateurs d accès : public, protected, private, aucun [modificateurs optionnels] : static, native, synchronized, final, abstract Type de retour : type de la valeur retournée. Si la méthode ne renvoie rien le type de retour est void Nom de la méthode (identificateur) Listes de paramètres entre parenthèses (peut être vide mais les parenthèses sont indispensables) [exception] (throws Exception) } solde+=amount ; Son corps 22 11

12 Les méthodes (2) Passage d arguments Les arguments d une méthode peuvent être de deux types Variable de type primitif Objet Lorsque l argument est une variable de type primitif, c est la valeur de la variable qui est passée en paramètre Lorsque l argument est un objet, il y a, théoriquement, deux éléments qui pourraient être passés en paramètre: La référence vers l objet L objet lui-même A la différence de C++, Java considère toujours que c est la valeur de la référence et non la valeur de l objet qui est passée en argument 23 Les méthodes (3) La surcharge (Overloading - polymorphisme statique) : possibilité d avoir dans la définition d une même classe des méthodes de même nom mais de signatures différentes (variation du nombre et/ou du type/classe des arguments) Surcharge des constructeurs : un autre usage de this 24 12

13 Les méthodes (4) Surcharge Il est autorisé de surcharger une méthode en utilisant des paramètres de types différents pour chaque méthode. Les valeurs de retours peuvent être aussi différentes, mais il est interdit de créer deux méthodes avec les mêmes paramètres et un type de valeur de retour différent. problème d ambiguïté 25 Membres d instance/de classe Les variables d instances sont déclarées en dehors de toute méthode conservent l état d un objet, instance de la classe sont accessibles et partagées par toutes les méthodes de la classe Variables et méthodes statiques Certaines variables sont partagées par toutes les instances d une classe. Ce sont les variables de classe (modificateur static) ) Pas besoin de créer un objet (instance de classe) 26 13

14 Membres d instance/de classe Méthodes statiques Fournissent une fonctionnalité à une classe entière Cas des méthodes non destinées à accomplir une action sur un objet individuel de la classe Exemples: Math.random(), Integer.parseInt(String s), main(string[] args) Les méthodes statiques ne peuvent pas accéder aux variables d instances 27 Sous-classe et héritage (1) L'héritage est une propriété essentielle de la programmation orientée objet. Ce mécanisme permet d'ajouter des fonctionnalité lé à une classe (une spécialisation) en créant une sous-classe qui hérite des propriétés de la classe parente et à laquelle on peut ajouter des propriétés nouvelles. La classe qui hérite est appelée sous-classe (ou classe dérivée) de la classe parente (qui est également appelée super-classe). L'héritage permet à une sous-classe d'étendre les propriétés de la classe parente tout en héritant des champs (attributs) et des méthodes (comportement) de cette classe parente. En Java, une classe ne peut hériter que d'une seule classe parente. On parle dans ce cas d'héritage simple (par opposition à l'héritage multiple qui permet à une classe d'hériter de plusieurs classes parentes)

15 StringBuffer : java.lang.stringbuffer est une classe qui représente des chaînes de caractères sur lesquelles on peut inervenir en écriture ou en lecture. super(nom) : on fait ainsi appel au constructeur de la super-classe ayant un argument de la classe String. Si un tel constructeur n'existait pas, il y aurait une erreur à la compilation. public String tostring() : on redéfinit la méthode public String tostring(); de la classe java.lang.object qui permet d'associer à un objet une chaîne de caractères de son choix. 29 Sous-classe et héritage (2) Cacher des données membres La variable anumber du compte normal cache la variable anumber de la classe générale compte en banque. Mais on peut accéder à la variable anumber d un compte en banque à partir d un compte normal en utilisant le mot-clé super : super.anumber class BankAccount{ Number anumber; } class NormalAccount extends BankAccount{ Float anumber; } 30 15

16 Sous-classe et héritage (3) Les mots-clé super Dans une méthode super permet d accéder aux membres de la superclasse (peut être nécessaire en cas de redéfinition, par ex.) Dans le constructeur super permet d appeler le constructeur de la classe parent, ce qui est obligatoire si celui-ci attend des arguments class MyClass{ int x; MyClass(int x){ this.x=x; // constructeur parent } } class Child extends MyClass { Child(){ super(6); // appel du constructeur parent } } 31 Redéfinition (Overriding) La redéfinition (polymorphisme dynamique) Une méthode d une sous-classe peut porter le même nom et avoir la même signature que celle de la superclasse on dit que l on redéfini la méthode Contrairement à la surcharge la signature doit être la même La surcharge est aussi possible, mais alors elle ne masque pas la méthode de la super classe 32 16

17 Redéfinition (Overriding) La méthode de la super classe est encore accessible mais en la préfixant du mot super Une classe peut interdire qu une sous classe redéfinisse une méthode en lui appliquant le modificateur final 33 Classes abstraites Une classe qui contient au moins une méthode abstract doit être déclarée abstract. La méthode abstract est déclarée dans la classe mais pas implémentée. Si A est déclarée comme classe abstraite alors on ne peut pas créer d'instance de la classe. En revanche on peut (on devrait) déclarer des variables de type A, et les instancier par n'importe quel objet de n'importe quelle classe concrète (non abstraite) dérivée de A

18 Classes abstraites - Exemple Cette classe est abstraite car ses méthodes surface et perimetre sont abstraites, c.à.d. non définies. Une telle classe n'est pas instanciable La classe Rectangle hérite de la classe abstraite. Elle définie toutes ses méthodes, en particulier celles abstraites héritées. Donc elle n'est pas abstraite Interfaces Définition purement abstraite de services (spécification) Une interface est définie par un ensemble de méthodes abstraites (et éventuellement de constantes de classes) Toutes les méthodes d une interface sont (implicitement) public et abstract Une classe peut implémenter une ou plusieurs interface(s) dont les noms seront séparés par des virgules. On utilise le mot-clé implements. Une classe qui implémente une interface doit implémenter toutes les méthodes de l interface (ou être abstraite) Toute classe qui implémente une interface est soustype de cette interface. 18

19 Interfaces - Exemple Par exemple on désire définir une interface Dessin dans laquelle une méthode tracer définit l'action à entreprendre pour dessiner des objets à l'écran : Ainsi différentes classes définissant des objets différents pouvant être dessinés implémenterons cette interface et sa méthode de façon spécifique à la nature de l'objet que ce soit un cercle, un triangle, un carré

20 Une classe utilisant directement l'interface comme paramètre de fonction membre Un objet instanciant n'importe laquelle des deux classes implantations peut être utilisé en paramètre. Les seules fonctions membres utilisables sont celles de l'interface. 39 LA GESTION DES EXCEPTIONS EN JAVA 20

21 41 Exceptions en Java Principe : détecter le maximum d erreurs à la compilation, mais... pas toujours possible Gestion des erreurs à l exécution : par une valeur de retour difficile à traiter Mécanisme de gestion des exceptions signaler là où le problème se pose dans le code séparer le traitement des cas normaux de celui des cas exceptionnels les cas problématiques sont transmis au gestionnaire d exceptions (exception handler) Exceptions en Java une situation qui ne correspond au fonctionnement normal du programme Diviser un nombre par 0 Envoyer un message sur une référence null Accéder à des cases d un tableau en dehors des indices Comparer (par compareto ou equals) des objets de classes différentes tenter de référencer en lecture un fichier qui n existe pas Etc. ArithmeticException NullPointerException ArrayIndexOutOfBoundsException ClassCastException FileNotFoundException 42 21

22 Exceptions en Java Une exception est un événement, se produisant lors l exécution d un programme, qui interrompt l enchaînement normal des instructions Distinction entre Exception et Error: deux classes apparentées La classe Exception traite les erreurs prévisibles qui apparaissent dans l exécution d un programme: dépassement de tableau Fichier inexistant Etc. La classe Error traite les conditions sérieuses que le programmeur n est pas censé traiter 43 Exceptions en Java On doit traiter ces exceptions On ne peut pas traiter les «Error» Throwable Exception Error RunTime Exception IOException AWTError VirtualMachineError NullPointerException FileNotFoundException OutOfMemoryError ArithmeticException EOFException On n est pas obligé de traiter ces exceptions 44 22

23 Exceptions en Java En java les exceptions sont des objets elles sont toutes du type Exception et leur type précis est un sous-type de Exception L action de créer un objet exception et de le passer au système d exécution est appelée lever/lancer une exception (throwing an exception) le programmeur dispose d un moyen pour capturer une exception et proposer une alternative/solution 45 Gestion d une exception Récupération de l exception Lorsqu une exception est levée, le système d exécution tente de trouver une méthode pouvant la gérer. Pour cela, il cherche dans les méthodes qui ont été appelées jusqu à l exception : the call stack (pile d appels) Trows exception Forwards exception Catch exception Méthode où l erreur est apparue Méthode sans gestion d exception Méthode avec gestion d exception main Method call Method call Method call 46 23

24 Recherche dans la pile des appels Le système d exécution va chercher dans la pile d appels une méthode contenant un bout de code capable de gérer l exception levée. La recherche commence par la méthode où l erreur est apparue. Cette recherche continue dans l ordre inverse des méthodes contenues dans la pile Si une méthode éh appropriée est trouvée, on dit qu elle attrape l exception : catch the exception. Sinon, le programme s arrête en affichant les informations associées à l exception : type et stack trace (enchaînement des appels de méthode). 47 Gestion d une exception Tout code susceptible de renvoyer une exception doit être contenu soit : dans une instruction try/catch. dans une méthode spécifiant explicitement qu elle peut renvoyer une exception : il faut inclure le mot clé throws, suivi du type d exception renvoyée, dans la signature de la méthode. Exemple : public void setage(int age) throws NegativeAgeException Le constructeur de la classe java.io.printwriter a. te est susceptible, par définition (cf. api), de renvoyer une exception du type java.io.ioexception

25 Capturer une exception Lorsqu une portion de code est susceptible de lancer/lever une exception, il est possible de capturer cette exception et d indiquer le traitement qui doit en être fait. 49 Capturer une exception Lorsqu une exception est levée, cela n arrête pas le programme, On quitte un bloc try dès qu une exception est levée dans ce bloc, le flux d exécution reprend après le bloc. Si l exception est capturée, le traitement associé à cette capture est exécuté Le bloc générateur de l exception n est pas réexécuté après le traitement due àl la capture (même si la cause de l erreur a été corrigée par ce traitement) 50 25

26 Capturer une exception un même bloc peut être susceptible de lever plusieurs exceptions, il est possible de les traiter séparément ou globalement 51 Créer ses propres exception Il est donc possible de créer ses propres exceptions et de les lancer (throw) lors de l exécution d un programme. les exceptions "classiques" sont des sous-classes de java.lang.exception 52 26