Introduction à la Programmation Orientée Objet

Transcription

1 Introduction à la Programmation Orientée Objet Bertrand Estellon Département Informatique et Interactions Aix-Marseille Université 4 avril 2013 Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

2 Rappel : Les objets et les classes Un objet : contient des données (état de l objet) ; rend un ensemble de services (interface de l objet). Une classe est un moule pour fabriquer des objets et : définit les méthodes (c est-à-dire les services) ; décrit la structure des données. Un objet créé à partir d une classe A est une instance de la classe A. Les références des instances vont pouvoir être stockées dans des variables. Nous allons pouvoir interagir avec ces instances via ces variables. Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

3 Abstraction Supposons que des classes implémentent un service de façons différentes : class Printer1 { void print(string s) { System.out.println(s); class Printer2 { void print(string s) { System.out.println("{"+s+""); Les instances de ces classes possèdent la méthode print(string s). Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

4 Abstraction Nous souhaiterions pouvoir facilement passer du code suivant : Printer printer = new Printer1(); printer.print("truc"); // "truc"; au code suivant : Printer printer = new Printer2(); printer.print("truc"); // "{truc"; Le type Printer doit uniquement contraindre la variable à contenir des références vers des objets qui implémentent la méthode print. Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

5 Abstraction On peut vouloir traiter des objets en utilisant les services qu ils partagent : for (int i = 0 ; i < printers.length ; i++) printers[i].print(s); On peut aussi vouloir écrire un programme en supposant que les objets manipulés implémentent certains services : boolean estordonne(comparable[] tab) { for (int i = 0 ; i < tab.length - 1 ; i++) if (tab[i].compareto(tab[i+1]) > 0) return false ; return true ; Notez que cette méthode détermine si le tableau est ordonné. Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

6 Description d une interface Description d une interface en Java : public interface Printer { /** * Affiche la chaine de caracteres s. s la chaine a afficher. */ public void print(string s); Une interface peut contenir une ou plusieurs méthodes. Une interface doit être vue comme un contrat entre celui qui utilise les objets et celui qui les implémente. Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

7 Implémentation d une interface Le mot-clé Printer indique que la classe implémente l interface : class Printer1 implements Printer { void print(string s) { System.out.println(s); class Printer2 implements Printer { void print(string s) { System.out.println("{"+s+""); Java vérifie que toutes les méthodes de l interface sont implémentées. Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

8 Références et interfaces Déclaration d une variable de type référence vers une instance d une classe qui implémente l interface Printer : Printer printer ; Il n est pas possible d instancier une interface : Printer printer = new Printer(); // interdit! printer.print("toto"); // car que faire ici? Il est possible d instancier une classe qui implémente une interface : Printer1 printer1 = new Printer1(); et de mettre la référence dans une variable de type Printer : Printer p1 = printer1 ; // Transtypage vers le haut Printer p2 = new Printer2(); // ou upcasting Printer p3 = new String("c") // interdit! Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

9 Références et interfaces Utilisation d objets qui implémentent l interface : class Utils { void printstring(printer[] printers, String s) { for (int i = 0 ; i < printers.length ; i++) printers[i].print(s); void printarray(string[] array, Printer printer) { for (int i = 0 ; i < array.length ; i++) printer.print(array[i]); Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

10 Polymorphisme Vérification à la compilation de l existence des méthodes : Printer printer = new Printer(); printer.println("msg"); // impossible! Le choix de la méthode à exécuter ne peut être fait qu à l exécution : Printer[] printers = new Printer[2]; printers[0] = new Printer1(); printers[1] = new Printer2(); Random r = new Random(); // générateur aléatoire. int i = r.nextint(2); // tirage d'un nombre entre 0 et 1. printers[i].print("mon message"); i=0 méthode de la classe Printer1 mon message i=1 méthode de la classe Printer2 {mon message Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

11 Résumé Une interface est un ensemble de signatures de méthodes. Une classe peut implémenter une interface : elle doit préciser le comportement de chacune des méthodes de l interface. Il est possible de déclarer une variable pouvant contenir des références vers des instances de classes qui implémentent l interface. Java vérifie à la compilation que toutes les affectations et les appels de méthodes sont corrects. Le choix du code qui va être exécuté est décidé à l exécution (en fonction de l instance pointée par la référence). Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

12 Implémentations multiples interface Printable { public void print(); La méthode print permet d afficher l objet. interface Stack { public void push(int v); public int pop(); La méthode push permet d empiler un entier. La méthode pop dépile et retourne l entier en haut de la pile. Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

13 Implémentations multiples Implémentation des deux interfaces précédentes : public class PrintableStack implements Stack, Printable { private int[] array ; private int size ; public PrintableStack(int capacity) { array = new int[capacity]; size = 0 ; public void push(int v) { array[size] = v ; size++; public int pop() { size--; return array[size]; public void print() { for (int i = 0 ; i < size ; i++) System.out.print(array[i]+" "); System.out.println(); Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

14 Implémentations multiples Implémentation d une des deux interfaces : public class PrintableString implements Printable { private String s ; public PrintableString(String s) { this.s = s ; public void print() { System.out.println(s); Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

15 Implémentations multiples Exemple d utilisation des classes précédentes : Printable[] printables = new Printable[3]; printables[0] = new PrintableString("bonjour"); PrintableStack stack = new PrintableStack(10); printables[1] = stack ; printables[2] = new PrintableString("salut"); stack.push(10); stack.push(30); System.out.println(stack.pop()); stack.push(12); for (int i = 0 ; i < printables.length ; i++) printables[i].print(); Qu écrit ce programme sur la sortie standard? Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

16 Vérification des types Vérification des types à la compilation : Stack[] arraystack = new Stack[2]; arraystack[0] = new PrintableStack(); arraystack[1] = new PrintableString("t"); // Erreur! PrintableString n implémente pas Stack. Stack stack = new PrintableStack(); Printable printable = stack ; // Erreur! Le type Stack n est pas compatible avec le type Printable. Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

17 Exemple : Arbre binaire public interface Node { public String converttostring(); public class Leaf implements Node { private String name ; public Leaf(String name) { this.name = name ; public String converttostring() { return name ; Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

18 Exemple : Arbre binaire public class InternalNode implements Node { private Node left, right ; // Agrégation public InternalNode(Node left, Node right) { this.left = left ; this.right = right ; public String converttostring() { return "(" + left.converttostring() + "," + right.converttostring() + ")" ; Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

19 Exemple : Arbre binaire public class Exemple { public static void main(string[] args) { Node n1 = new Leaf("a"); Node n2 = new Leaf("b"); Node n3 = new Leaf("c"); Node n4 = new Leaf("d"); Node n5 = new InternalNode(n1, n2); Node n6 = new InternalNode(n3, n4); Node n7 = new InternalNode(n5, n6); System.out.println(n7.convertToString()); Qu affiche ce programme? Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

20 Exemple : Arbre binaire et Printer public interface Node { public void print(printer printer); public class Leaf implements Node { private String name ; public Leaf(String name) { this.name = name ; public void print(printer printer) { printer.print(name); Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

21 Exemple : Arbre binaire et Printer public class InternalNode implements Node { private Node left, right ; public InternalNode(Node left, Node right) { this.left = left ; this.right = right ; public void print(printer printer) { left.print(printer); right.print(printer); Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

22 Exemple : Arbre binaire et Printer public class Exemple { public static void main(string[] args) { Node n1 = new Leaf("a"); Node n2 = new Leaf("b"); Node n3 = new InternalNode(n1, n2); n3.print(new Printer1()); n3.print(new Printer2()); Qu affiche ce programme? Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

23 Exemple : Les objets comparables de Java L interface Comparable<T> permet de définir un ordre total sur les instances d une classe. Elle contient la méthode compareto(t e) : public class Pair implements Comparable<Pair> { public int e1, e2 ; public Pair(int e1, int e2) { this.e1 = e1 ; this.e1 = e2 ; public int compareto(pair p) { if (e1 + e2 < p.e1 + p.e2) return -1 ; if (e1 + e2 > p.e1 + p.e2) return 0 ; return 0 ; Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

24 Exemple : Les objets comparables de Java On peut également écrire : public class Pair implements Comparable<Pair> { public int e1, e2 ; public Pair(int e1, int e2) { this.e1 = e1 ; this.e1 = e2 ; public int compareto(pair p) { return (e1 + e2) - (p.e1 + p.e2); Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

25 Exemple : Les objets comparables de Java Les algorithmes de tris de Java peuvent ensuite utiliser cette ordre : List<Pair> pairs = new ArrayList<Pair>(); pairs.add(new Pair(2,5)); pairs.add(new Pair(4,2)); pairs.add(new Pair(1,2)); Collections.sort(pairs); System.out.println(pairs); Après le tri, les éléments de la liste sont dans cet ordre : [(1,2), (4,2), (2,5)] Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

26 Classes anonymes Il est possible d implémenter directement une interface dans le code : public class Exemple { public static void main(string[] args) { Node n = new Leaf("a"); Printer printer = new Printer() { // implémentation des méthodes de l'interface public void print(string s) { System.out.println("("+s+")"); ; n.print(printer); Une telle classe est dite anonyme car on ne lui associe pas de nom. Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

27 Classes anonymes Bien évidemment, la variable intermédiaire n est pas nécessaire : public class Exemple { public static void main(string[] args) { Node n = new Leaf("a"); n.print(new Printer() { // implémentation des méthodes de l'interface public void print(string s) { System.out.println("("+s+")"); ); Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

28 Classes anonymes et Java Un autre exemple d utilisation des classes anonymes : List<String> list = new ArrayList<String>(); list.add("truc"); list.add("machin"); list.add("chose"); Collections.sort(list, new Comparator<String>() { public int compare(string s1, String s2) { int l1 = s1.length(); int l2 = s2.length(); if (s1.length() < s2.length()) return -1 ; if (s1.length() > s2.length()) return 1 ; return 0 ; ); Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

29 Classes anonymes et Java Dans ce cas, il est également possible d écrire : List<String> list = new ArrayList<String>(); list.add("truc"); list.add("machin"); list.add("chose"); Collections.sort(list, new Comparator<String>() { public int compare(string s1, String s2) { return s1.length() - s2.length(); ); Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

30 Transtypage Il est possible de forcer une conversion de type : Printer printer = new Printer1(); // l'upcasting est toujours correct // donc nous n'avons pas besoin d'opérateur. Printer1 printer1 = (Printer1)printer ; // utilisation de l'opérateur de transtypage // car nous ne faisons pas un upcasting. Attention, un transtypage peut échouer (à l exécution) : Printer printer = new Printer2(); Printer1 printer1 = (Printer1)printer ; // Erreur String s = "toto" ; Printer printer = (Printer)s ; // Erreur Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

31 Résumé Dans ce cours, nous avons vu : Description d une interface ; Implémentation d une interface ; Références vers une classe implémentant une interface ; Implémentation de plusieurs interfaces ; Polymorphisme ; Classes anonymes ; Transtypages. Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

32 Structures de données Java Des interfaces sont associées aux structures de données : Collection<V> : Groupe d éléments List<V> : Liste d éléments ordonnés et accessibles via leur indice Set<V> : Ensemble d éléments uniques Queue<V> : Une file d éléments (FIFO) Deque<V> : Une file à deux bouts (FIFO-LIFO) Map<K,V> : Ensemble de couples clé-valeur. Il est préférable d utiliser les interfaces pour typer les variables : List<Integer> l = new ArrayList<Integer>(); car on peut changer la structure de données facilement : List<Integer> l = new LinkedList<Integer>(); Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

33 Extension d une interface Étendre une interface ajouter des méthodes à une interface existante afin de définir une nouvelle interface qui propose plus des services. L interface List<V> étend l interface Collection<V> : Une liste est une collection ordonnée donc on peut accéder aux i ème élément d une liste (par exemple). Une liste reste une collection donc tous les services proposées par l interface Collection restent valables. Pour étendre une interface, on utilise le mot-clé extends : public interface Shape { public double getarea(); public interface Rectangle extends Shape { public double getwidth(); public double getheight(); Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34

34 Extension d une interface Une liste est une collection donc il est possible d écrire : Collection<Integer> collection = new ArrayList<Integer>(); Sur collection, seuls les méthodes de l interface Collection sont disponibles. Par conséquent, il est possible de remplacer la struture de données qui gère la collection en étant certain que le code fonctionne encore : Collection<Integer> collection = new HashSet<Integer>(); Remarques : Le code reste fonctionnel car les classes HashSet et ArrayList respectent le contrat de l interface Collection. Lors de l implémentation d une interface, respectez le contrat. Bertrand Estellon (DII AMU) Introduction à la Programmation Objet 4 avril / 34