Introduction au langage Java et à la programmation objet

UNIVERSITÉ LA ROCHELLE Licence IMAE U. E. PARI54 / PARP521 «Programmation objet» Introduction au langage Java et à la programmation objet F. Bertrand Octobre 2007

1 Typage Typage Java possède deux sortes de type de données : les types primitifs gérés par valeur (selon la terminologie C) les types référencés réprésentés par les classes et les tableaux ; ces types sont gérés par référence (pointeur) Types primitifs Java possède huit types de données fondamentaux : boolean (true,false) char (Unicode, 16 bits) byte (entier signé, 8 bits) short (entier signé, 16 bits) int (entier signé, 32 bits) long (entier signé, 64 bits) float (flottant, 32 bits) double (flottant, 64 bits) Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 2

1 Typage Les conversions de type Java permet toutes les conversions entre des valeurs entières et des valeurs réelles. Seul le type «boolean» ne peut être converti en un autre type. Il existe deux types de conversion : une conversion «élargissante» (widening conversion) transformant une valeur d un type vers un type plus «large» ; Java l effectue automatiquement une conversion «rétrécissante» (narrowing conversion) transformant une valeur d un type vers un type plus «étroit» ; Java ne peut l effectuer que par l intermédiaire d un transtypage (cast). Ex. : récupération de la partie entière d un réel dans un entier. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 3

1 Typage Exemple de conversions short x = 5; int y = 10; y = x; // conversion implicite, OK x = y; // erreur à la compilation x = (short) y; // conversion explicite, OK short s = (short) 0xffff; // valeur représentant 1 char c = \uffff ; // valeur d un caractère Unicode int i1 = s; // conversion short > int, donne 1 int i2 = c; // conversion char > int, donne 65535 Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 4

1 Typage Type énuméré À partir de la version 1.5, Java permet la définition de types énumérés. Leur utilisation permet de rendre l écriture d un code plus sûr et plus lisible (cf. exemple TD). Le contrôle de type est assuré lors de la compilation. Premier exemple sans enum : public static final int ROUGE = 0; public static final int ORANGE = 1; public static final int VERT = 2; public static final int BLEU = 10; unfeutricolore.change(bleu); // OK!... Deuxième exemple avec enum : public enum CouleurFeu { ROUGE, ORANGE, VERT ; // Erreur détectée, valeur non autorisée. unfeutricolore.change(couleurfeu.bleu); Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 5

1 Typage Déclarations de variables locales Java est un langage fortement typé, cela signifie qu une déclaration de variable doit spécifier un type. Seules les valeurs de ce type pourront être stockées (sans conversion) dans la variable. int i; String chaine; Une déclaration de variable peut inclure une initialisation. int i = 0; String chaine = readline(); int[] donnees = {0, 1, 2; Concernant l initialisation, un compilateur Java interdit l utilisation : d une variable non initialisée d expressions dont la valeur ne peut être déterminée statiquement à la compilation Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 6

1 Typage Une déclaration de constante s effectue en utilisant le qualificateur «final». final int i = 5; // i n est plus modifiable Une déclaration de variable peut s effectuer à n importe quel endroit dans un bloc ({ ) de code. Mais l utilisation d une variable dépend de sa portée, définie selon l endroit où intervient la déclaration. void unemethode() { int i = 0; // déclaration de i while (i < 10) // utilisation de i { int j = 10; // déclaration de j // j n est plus utilisable System.out.println(i); // i n est plus utilisable Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 7

1 Typage Transtypage des types primitifs Dans la bibliothèque Java, beaucoup de méthodes, notamment avec les classes conteneurs, acceptent uniquement des objets en paramètres. Comment leur passer des types primitifs? Pour cela il existe dans la bibliothèque l équivalent sous forme de classes pour les types primitifs : Boolean (pourboolean) Character (pour char) Byte (pourbyte) Short (pour short) Integer (pourint) Long (long) Float (pour float) Double (pourdouble) Ce sont des classes encapsulantes (wrapper). Ces classes ne sont plus vraiment nécessaires à partir de la version 1.5 de Java (autoboxing). Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 8

1 Typage Le passage type primitif type référencé s effectue avec un constructeur : Integer i = new Integer(4); Le passage type référencé type primitif s effectue avec une méthode ayant un nom de la forme typevalue : int j = i.intvalue(); La création d un type primitif à partir d une chaîne de caractères (String) s effectue avec une méthode ayant un nom de la forme parsetype, l inverse avec tostring(valeur) : int j = Integer.parseInt("123"); String s = Integer.toString(j); La création d un type référencé (encapsulant) à partir d une chaîne de caractères (String) s effectue avec la méthode valueof : Integer i = Integer.valueOf("123"); Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 9

2 Classes et objets Classes et objets Création d objets En Java, la déclaration d une variable (handle) d un type référencé ne crée pas d objet (instance) : Point p ; // déclaration d un pointeur // de type Point La création d instance passe par l emploi du mot clé new qui déclenche l appel au constructeur correspondant Point p = new Point(2.0, 3.5); Autres mécanismes de création d instances : méthode newinstance() appartenant aux classes java.lang.class et java.lang.constructor par désérialisation en utilisant la classe java.io.objectinputstream Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 10

2 Classes et objets Création d objets : cas particuliers Java définit une syntaxe particulière pour créer des instances de deux classes importantes : la classe String : String name = "ULR"; // equivalent à... String name1 = new String("ULR"); la classe Class : Class typeint = int.type; Class typepoint = Point.class; Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 11

2 Classes et objets Référencement d objets En Java, les références représentent les adresses mémoire des objets auxquels elles sont liées (pointeur en terminologie C/C++). Donc Java dispose du concept de pointeur mais pas de celui d arithmétique sur pointeurs (déréférencement, incrémentation... ) Noter que l absence d objet est représenté par le mot clé null : String s = null; Point p = null; D autre part, il est possible de tester le type d une référence via l opérateur «instanceof». Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 12

2 Classes et objets Utilisation d objets L utilisation d objets s effectue via l opérateur «.» pour accèder aux méthodes et aux champs : Point p = new Point(4, 5); double x = p.x; p.y = p.x * p.x; double d = p.distancedeorigine(); Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 13

2 Classes et objets Copie d objets L affectation entre deux handles ne copie que la référence, et pas l objet référencé (phénomène d alias). Point p = new Point(2.0, 3.5); Point q = p; // p et q référencent // le même objet Le passage d argument pour une méthode suit le même comportement. Pour créer une copie d objet il est nécessaire d utiliser la méthode clone() (héritée de java.lang.object). Point p = new Point(2.0, 3.5); Point q = (Point) p.clone(); Pour être clonable une classe doit mettre en œuvre l interface Cloneable. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 14

2 Classes et objets Attention! : par défaut la méthodeclone() est conçue pour réaliser une copie «superficielle» (shallow copy) qui contient une copie des types primitifs et des références. Une copie «profonde» (deep copy) est à la charge du programmeur en redéfinissant la méthode clone() (méthode récursive). Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 15

2 Classes et objets Le mot clé this Ce mot clé est utilisé pour désigner l instance sur laquelle s applique la méthode. Le compilateur l ajoute automatiquement à chaque attribut de l instance. La méthode distancedeorigine donnée en exemple précédemment devrait s écrire : public double distancedeorigine() { return Math.sqrt(this.x*this.x + this.y*this.y); Un autre exemple sera donné lors de la comparaison d objets. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 16

2 Classes et objets Comparaison d objets Avec les types primitifs, l opérateur de comparaison (==) teste si deux valeurs sont identiques. Ce même opérateur, lorsqu il est utilisé avec des objets, teste simplement si deux références pointent sur le même objet (identité). String lettre = "r"; String s = "bonjour"; String t = "bonjou" + lettre; if (s == t) // chaînes différentes!... System.out.println("égalité"); Il existe donc deux tests pour les objets : l identité réalisé avec l opérateur == l égalité réalisé avec la méthode equals() if (s.equals(t)) // OK!... System.out.println("égalité"); Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 17

2 Classes et objets Cette méthode equals() est à écrire par le concepteur d une classe car, par défaut, cette méthode est héritée de Object et elle se contente uniquement de comparer les références (même comportement que l opérateur ==). public class Point { private double x,y; public boolean equals(object o) { if (o == this) // si c est le meme objet return true; if (!(o instanceof Point)) return false; Point p = (Point) o; return (this.x == p.x && this.y == p.y); Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 18

2 Classes et objets Surcharge de méthode Avec Java il est possible de définir plusieurs méthodes avec le même nom surcharge (overloading) de méthode public class Ecran { void affiche(char c) { void affiche(int i) { Le compilateur détermine la méthode appelée en comparant les types des arguments réels avec ceux des arguments formels des fonctions du même nom. La surcharge sert généralement à conserver la sémantique (le sens) d une méthode définie pour un type mais à l appliquer à d autres types. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 19

2 Classes et objets Les constructeurs étant des méthodes particulières, ils peuvent également être surchargés. public class Point {... public Point() { this.x = 0; this.y = 0; public Point(double abs, double ord) { this.x = abs; this.y = ord; public Point(Point p) { this.x = p.x; this.y = p.y; Attention : quand une classe ne possède aucun constructeur, le compilateur en fournit un par défaut qui ne prend aucun argument. Si un autre constructeur existe, le compilateur ne fournit pas de constructeur par défaut. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 20

2 Classes et objets Allocation mémoire et ramasse miettes Java est conçu pour récupérer automatiquement la mémoire allouée à des objets inutilisés. Point p = new Point(1,2); // utilisation de l objet p... p = new Point(2,3); L objet référencé précédemment par p n est plus utilisé, la mémoire utilisée par cet objet sera récupérée par le ramasse miettes (garbage collector) lors de son activation. Avantage : Libère le programmeur de la gestion explicite de la mémoire et évite certaines erreurs à l exécution. Inconvénient : Ralentissement de l exécution lors de l activation du ramasse miettes. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 21

3 Les exceptions Les exceptions Gestion des erreurs Problème : l auteur d une bibliothèque peut détecter les erreurs à l exécution mais n a, en général, aucune idée de ce qu il faut faire ensuite... l utilisateur peut savoir comment traiter ces erreurs mais ne peut les détecter... La notion d exception est là pour aider au traitement de ces problèmes. Idée fondamentale : une méthode qui rencontre un problème qu elle ne peut traiter lance une exception en espérant que son appelant pourra gérer le problème. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 22

3 Les exceptions La syntaxe L instruction throw permet de «lancer» une exception qui doit être une instance de la classe Throwable ou de ses dérivées (Error, Exception, RuntimeException) Les instructions try et catch définissent un bloc d exception selon la syntaxe suivante : try BlocInstructionsTry catch (ClasseException exceptioninterceptee) BlocInstructions À noter qu il peut exister plusieurs blocs catch. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 23

3 Les exceptions Exemple class MaClasse { //... void unemethode () { try { //... throw new Exception (); catch (Exception uneexception) { // Que faire en cas d exception? Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 24

3 Les exceptions Exemple (suite) Une méthode susceptible de déclencher une exception doit s écrire ainsi : class MaClasse { //... void unemethode () throws ClasseException { //... // En cas d erreur, // déclenchement d une exception throw new ClasseException (); //... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 25

3 Les exceptions Discrimination des exceptions class PbEcriture extends Exception { class PbLecture extends Exception { class Fichier { char[] lire(int nbcar) throws PbLecture {... throw new PbLecture(); void ecrire(char[] elts) throws PbEcriture { //...... throw new PbEcriture(); Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 26

3 Les exceptions Discrimination des exceptions (suite) Un utilisateur de la classe Fichier pourra différencier les deux exceptions en utilisant deux gestionnaires : public void unemethode(fichier f) { try { char[] t; t = f.lire(5); f.ecrire(t); catch (PbLecture e1) {... catch (PbEcriture e2) {... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 27

3 Les exceptions La clause finally De manière formelle, un gestionnaire d exception contient : toujours un bloc try zéro ounbloc(s) catch zéro ou un bloc finally Ce bloc finally est exécuté à la sortie du bloc try. Cette exécution a lieu si cette sortie est due : à l arrivée en fin de bloc try à une sortie provoquée par une instruction break, continue ou return à une exception captée un bloc catch précédantfinally à une exception non captée Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 28

3 Les exceptions La clause finally (suite) Le bloc finally n est pas exécuté si la méthode System.exit() est appelée dans le bloc try. Un bloc finally est généralement utilisé pour terminer «proprement» un programme : fermeture de fichiers, clôture de connexions réseau, etc... try { // ouvrir un fichier, appeler des // methodes susceptibles // de lever des exceptions catch (CertaineException e1) { // traitement de l exception catch (AutreException e2) { // traitement de l exception finally { // fermer le fichier Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 29

3 Les exceptions Deux types d exception À côté des exceptions définies par les utilsateurs de Java (dérivées de java.lang.exception), il existe des exceptions propres à la machine virtuelle (dérivées de java.lang.runtimeexception). Ces exceptions ont les propriétés suivantes : elles correspondent à des problèmes détectés à l exécution par la machine virtuelle (division par zéro, utilisation d un pointeur nul, etc.) le compilateur ne force par leur capture car le coût de cette détection serait trop important par rapport au bénéfice de leur traitement Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 30

3 Les exceptions Les exceptions d exécution Les principales exceptions d exécutions et leur signification : Exception Description IllegalArgumentException Valeur du paramètre inappropriée IllegalStateException NullPointerException L état de l objet ne permet pas l exécution de la méthode Pointeur nul IndexOutOfBoundException Valeur hors intervalle Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 31

3 Les exceptions Pour résumer... L utilisation d exceptions : permet une distinction nette entre la détection des erreurs et leur traitement permet de conserver un code plus facile à maintenir constitue un mécanisme efficace Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 32

4 Les «packages» Les «packages» Un package (paquetage) représente un ensemble nommé de classes. La plate forme Java contient des packages dont les noms débutent par java, javax et org.omg. Chaque classe possède deux noms : un nom simple, nom donné dans la définition de la classe un nom qualifié constitué du nom du package auquel elle appartient suivi de son nom simple. Exemple : La classe String appartient au package java.lang donc son nom qualifié est java.lang.string. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 33

4 Les «packages» Définition d un «package» Pour indiquer que les classes contenues par un fichier Java appartiennent à un package particulier, il est nécessaire d utiliser le mot clé «package» suivi du nom de celui ci et ceci au début du fichier. package fr.univ_lr.iupgi; // à partir d ici, toutes les classes // définies dans ce fichier // appartiennent au // package fr.univ_lr.iupgi Par défaut, les classes appartiennent à un package sans nom. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 34

4 Les «packages» Importation de classes Par défaut, toutes les classes appartenant au package java.lang peuvent être utilisées avec leur nom simple. Toutes les classes en dehors de ce package doivent être référencées par leur nom qualifié (ex. java.io.file au lieu de File). Pour alléger la syntaxe des noms de classe, il existe la (ou les) déclaration(s) «import» (qui doit suivre «package»). import java.io.file; // à partir d ici, on peut utiliser // le nom File au lieu de java.io.file Il est possible d importer toutes les classes d un package (déconseillé!...) import java.io.*; À noter que import ne s applique pas aux sous paquetages (subpackages). Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 35

4 Les «packages» Unicité des noms de packages Une des fonctions importantes des packages est de partitionner le domaine de noms Java et d éviter d éventuelles collisions entre les noms de classes. Par exemple, seul le nom de package rend distinctes les classes java.util.list et java.awt.list. d où le besoin d unicité des noms de packages. La proposition de Sun est d utiliser les noms de domaines Internet avec leurs éléments inversés (à l exception des packages java, javax et sun). Exemple pour un projet à l IUP : package fr.univ_lr.iupgi.monprojet; Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 36

4 Les «packages» Structure de fichiers associée Il existe une correspondance entre un nom de package et le nom du répertoire où seront stockées les classes associées à ce package. La règle est que à chaque élément du nom du package correspond un nom de répertoire. Exemple : Une classe appartenant à fr.univ_lr.iupgi.monprojet sera stockée dans le répertoire fr/univ_lr/iupgi/monprojet. Par défaut, ce répertoire est recherché à partir du répertoire courant (chemin relatif). D autres points d entrée à cette recherche peuvent être donnés : soit par l option classpath de l interpréteur soit par la variable d environnement CLASSPATH Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 37

5 Différences entre C et Java Différences entre C et Java pas de préprocesseur définition de constantes champs static final pas de #include pas de besoin pas de compilation conditionnelle pas de besoin pas de variables globales taille standardisée des types primitifs pas d arithmétique sur les pointeurs (*, &) pas de goto pas de struct ni de union pas de enum (jusqu à la version 1.5) pas de typedef Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 38

6 L héritage L héritage L héritage offre deux avantages principaux : la réutilisation par extension de classes (parentes) la substitution d objets (instances) par conformité à un protocole (= ensemble de messages auquel un objet peut répondre) En Java, l héritage entre deux classes est marqué par le mot clé «extends». Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 39

6 L héritage Un exemple simple Soit une bibliothèque multimédia contenant des CD et des K7 Video : BiblioMultimédia CD titre : string artiste : string nbtitres : string durée : integer emprunt : boolean commentaires : string fixecommentaires() donnecommentaires() fixeetatemprunt() donneetatemprunt() affiche() K7Video emprunt : boolean commentaires : string metteurenscene : string titre : string durée : integer fixecommentaires() donnecommentaires() fixeetatemprunt() donneetatemprunt() affiche() Bibliothèque multimédia Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 40

6 L héritage Un exemple simple (suite) Une analyse rapide montre que les classes CD et K7Video sont très semblables (certaines parties sont mêmes identiques). Cette duplication de code entraîne : une maintenance laborieuse et plus difficile augmente les risques d erreurs dues à cette maintenance Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 41

6 L héritage Utilisation de l héritage En utilisant la relation d héritage on «factorise» le code ce qui évite sa duplication et facilite sa mise à jour... BiblioMultimédia ElementMultimédia titre : string durée : integer emprunt : boolean commentaires : string fixecommentaires() donnecommentaires() fixeetatemprunt() donneetatemprunt() affiche() K7Video metteurenscene : string CD artiste : string nbtitres : integer Bibliothèque multimédia Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 42

6 L héritage Utilisation de extends Un extrait du code Java illustrant les classes précédentes : public class ElementMultimédia { private String titre; private int durée; private boolean emprunt; private String commentaires; // constructeur et méthodes... public class K7Video extends ElementMultimédia { private String metteurenscene; // constructeur et méthodes... public class CD extends ElementMultimédia { private String artiste; private String nbtitres; // constructeur et méthodes... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 43

6 L héritage Héritage et termes associés Définition d une superclasse : ElementMultimédia Définition de sous classes K7Video etcd La superclasse définit les attributs communs Les sous classes héritent des attributs de la superclasse Les sous classes ajoutent leurs propres attributs Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 44

6 L héritage Héritage et constructeurs (1) La classe ElementMultimédia possède un constructeur qui devra être appelé par ceux des sous classes : public class ElementMultimédia { private String titre; private int durée; private boolean emprunt; private String commentaires; public ElementMultimédia(String untitre, int unedurée) { this.titre = untitre; this.durée = unedurée; this.emprunt = false; this.commentaires = ""; //méthodes... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 45

6 L héritage Héritage et constructeurs (2) public class K7Video extends ElementMultimédia { private String metteurenscene; public K7Video(String unmetteurenscene, String untitre, int unedurée) { super(untitre, unedurée); this.metteurenscene = unmetteurenscene; // méthodes... public class CD extends ElementMultimédia { private String artiste; private String nbtitres; public CD(String unartiste, int unnbtitres, String untitre, int unedurée) { super(untitre, unedurée); this.artiste = unartiste; this.nbtitres = unnbtitres; // méthodes... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 46

6 L héritage Héritage et constructeurs (3) le constructeur de la sous classe doit comporter un appel au constructeur de la super classe (super). S il n existe pas, le compilateur ajoute l appel au constructeur par défaut de la super classe (super(), sans paramètre). Cet appel est correct seulement si la superclasse en possède un. cet appel doit être la première instruction du constructeur de la sous classe. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 47

6 L héritage Sous typage Dans la classe BilbioMultimédia, avant la création des classes K7Video etcd, nous avions les méthodes suivantes : public class BilbioMultimédia { public void ajoutcd(cd uncd) {... public void ajoutk7video(k7video unek7video) {... Avec la création des deux sous classes, ces deux méthodes disparaissent au profit d une méthode unique : public void ajouteltmultimédia( ElementMultimédia uneltmultimédia ) Cette méthode est appelée de la manière suivante : BilbioMultimédia biblio = new BilbioMultimédia(); K7Video unek7 = new K7Video(...); biblio.ajouteltmultimédia(unek7); Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 48

6 L héritage Sous classes et sous typage Les classes définissent des types. Les sous classes définissent des sous types. Des objets des sous classes peuvent être utilisés à place des objets du supertype : C est le principe de substitution Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 49

6 L héritage Sous classes et affectation Des instances d une sous classe peuvent être affectés à des variables des super classes : ElementMultimédia unelt = new K7Video(...); ElementMultimédia unelt = new CD(...); Sous classes et passage de paramètres Des instances d une sous classe peuvent être passés comme paramètres des super classes : K7Video unek7 = new K7Video(...); biblio.ajouteltmultimédia(unek7); Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 50

6 L héritage Héritage : classe vs. objet Il est nécessaire de bien faire la distinction entre le diagramme de classes décrivant la hiérarchie et la factorisation du code... BiblioMultimédia eltpossedé 1 1..* ElementMultimédia CD K7Video Diagramme de classes... de la représentation mémoire des objets créés au cours de l exécution labase: BiblioMultimédia unek7video:k7video uncd:cd uneautrek7video:k7video Diagramme d objets Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 51

6 L héritage Héritage & transtypage (1) On peut affecter un objet d un sous type à une variable d un supertype mais on ne peut pas faire directement l inverse. Soit la classe BilbioMultimédia avec une méthode d emprunt : public ElementMultimédia emprunteltmultimédia( String titre ) et le fragment de code suivant : CD uncd = base.emprunteltmultimédia("7e symph."); Même si la référence à l objet retourné est bien une instance de CD, cela provoquera une erreur!... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 52

6 L héritage Héritage & transtypage (2) Ce n est pas autorisé par le compilateur. Ce comportement peut s expliquer avec les règles suivantes : tout élément de la bibliothèque est de type ElementMultimédia mais tout ElementMultimédia n est pas un CD En autorisant l affectation précédente, le compilateur permettrait l utilisation d une K7Video à la place d un CD et donc d appeler des méthodes qui n existent pas pour ce type d objet. Solution : préciser un transtypage... CD uncd = (CD) base.emprunteltmultimédia("7e symph."); Si la référence retournée n est pas celle d un CD alors une exception sera levée à l exécution... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 53

6 L héritage Polymorphisme (1) Soit la hiérarchie suivante BiblioMultimédia eltpossedé 1 1..* ElementMultimédia affiche() CD K7Video La méthodeaffiche va permettre de visualiser les champs communs à une instance de CD ou de K7Video. Cependant elle ne peut afficher les champs spécifiques à chaque instance... L héritage est «à sens unique» : une sous classe hérite des champs de la superclasse la superclasse ne sait rien des champs de la sous classe Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 54

6 L héritage Polymorphisme (2) Une solution envisageable... BiblioMultimédia eltpossedé 1 1..* ElementMultimédia CD affiche() K7Video affiche() Mais : pour afficher les champs communs, il ne faut pas que ceux ci aient été déclarés private d autre part, la méthode affiche n est plus connue pour le type ElementMultimédia Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 55

6 L héritage Polymorphisme (3) Voici la méthode afficheelements de la classe BilbioMultimédia : public void afficheelements() { ElementMultimédia elt; for(iterator iter = elements.iterator(); iter.hasnext(); ) { elt = (ElementMultimédia) iter.next(); elt.affiche(); // OK?... Pour que cette méthode se compile, il est nécessaire qu une version de affiche soit présente danselementmultimédia. Néanmoins, à l exécution, on pourra constater que la méthode affiche appelée sera soit celle de CD, soit celle de K7Video. Pourquoi?... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 56

6 L héritage Type statique vs. type dynamique Pour mieux comprendre le comportement précédent, il convient de définir les notions de type statique et type dynamique. Le type déclaré d une variable est son type statique. Le type de l objet que référence une variable est son type dynamique. Exemple : ElementMultimédia elt = new CD(); Type statique de elt ElementMultimédia Type dynamique de elt CD En Java, le compilateur contrôle les violations de type statique. La machine virtuelle, à l exécution, contrôle les violations de type dynamique. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 57

6 L héritage Redéfinition de méthode Pour que la méthode afficheelements puisse se compiler correctement nous devons avoir la structure suivante : BiblioMultimédia afficheelement() eltpossedé 1 1..* ElementMultimédia affiche() CD affiche() K7Video affiche() La méthode affiche présente dans ElementMultimédia est redéfinie dans les deux sous classes CD etk7video. Une méthode qui redéfinit celle héritée de sa super classe doit posséder la même signature. Comment une méthode redéfinie est elle sélectionnée à l exécution? Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 58

6 L héritage Recherche et sélection de méthodes Premier cas : héritage sans redéfinition unek7.affiche(); ElementMultimédia +affiche() K7Video unek7; K7Video {instance-de :K7Video La hiérarchie d héritage est parcourue de bas en haut à la recherche de la méthode... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 59

6 L héritage Recherche et sélection de méthodes Deuxième cas : héritage et redéfinition unelt.affiche(); ElementMultimédia +affiche() ElementMultimédia unelt; K7Video +affiche() {instance-de :K7Video La première version trouvée est utilisée... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 60

6 L héritage Recherche de méthode à l exécution Comment le compilateur détermine la méthode affiche() à appeler?... en fait le compilateur ne le sait pas car il ne peut pas le savoir!... (il ne vérifie que les types statiques) Dans ce cas, le compilateur produit un code permettant une recherche dynamique de méthode (liaison dynamique) à l exécution exécutant les actions suivantes : 1. accès à l instance référencée par la variable 2. détermination de la classe de l instance 3. recherche de la méthode dans cette classe 4. si la méthode est absente, on la recherche dans la super classe jusqu à remonter à la classe racine... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 61

6 L héritage Exemple de la classe Object L architecture retenue pour la hiérarchie de classes Java a été d avoir une classe racine unique (Object) dont toutes les autres classes héritent. Cela permet de s assurer que les classes possèdent toutes un ensemble minimal de méthodes communes. Exemple : La méthode tostring dont la comportement par défaut est d afficher la classe de l instance suivie de son adresse mémoire, par ex. K7Video@3ef5600. Ce comportement peut être modifié en redéfinissant cette méthode dans une classe spécifique. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 62

6 L héritage Masquage des données et encapsulation Une des principales techniques employée en programmation objet est celle de l encapsulation : «Séparer les choses qui peuvent changer de celles qui ne doivent pas...» méthodes données Les données (attributs) sont encapsulées par les seules entités autorisées à les manipuler les méthodes. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 63

6 L héritage Masquage des données et encapsulation (suite) Pourquoi encapsuler les données?... Plusieurs raisons : 1. la plus importante est de masquer les détails de la mise en œuvre 2. protéger la cohérence des données (dépendance) 3. faciliter la mise au point des programmes (le code modifant les données se situe uniquement dans les méthodes) 4. simplifie la compréhension du fonctionnement de l objet (moins de membres visibles) Java mixe dans un même fichier l interface et la mise en œuvre (inconvénient en partie compensé par un système de documentation (pages HTML) du code) Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 64

6 L héritage Contrôle des accès Au sein d une même classe, tous les membres peuvent être utilisés sans restriction d accès. Pour les autres classes (externes), Java définit des règles d accès pouvant être spécifiées via des mots clé contrôlant l accès : public, protected et private. Ce contrôle des accès s exerce hiérarchiquement sur : 1. les paquetages 2. les classes 3. les membres d une classe Ce contrôle s exerce également sur la relation d héritage. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 65

6 L héritage Contrôle des accès (suite) Accès aux paquetages Un paquetage est toujours accessible au code définit dans le paquetage. L accessibilité d autres paquetages dépend de la manière dont est mise en œuvre la notion de paquetage sur le système d exploitation sous jacent (droits d accès sur les répertoires par ex.). Accès aux classes Par défaut, les classes sont accessibles dans le paquetage où elles sont définies. Cependant une classe qualifiée «public» est accessible par n importe quelle classe. Une classe ne peut pas être déclarée private ou protected. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 66

6 L héritage Contrôle des accès (suite) Accès aux membres Par défaut, les classes appartenant au même paquetage peuvent accèder réciproquement à tous leurs membres (accès «friendly») Cet accès par défaut peut être modifié par les trois spécificateurs d accès selon les règles suivantes : un membre public est accessible par toute classe accédant à la classe du membre un membre private n est accessible que par les méthodes de la classe où il est défini un membre protected est accessible à toute classe appartenant au même paquetage et aux sous classes (quelque soit leur paquetage d appartenance) Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 67

6 L héritage package P1; Contrôle des accès (suite) Exemple class Cercle { protected double r;... package P2; class CercleCentre extends Cercle {... public boolean estplusgrand(cercle c) { return (this.r > c.r); Erreur! L accès àc.r est illégal car ce champ n étant pas hérité la règle d accès par défaut s applique... La solution consiste à mettre Cercle et CercleCentre dans le même paquetage... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 68

6 L héritage Contrôle des accès et héritage Une sous classe accède toujours aux membres protected de sa super classe... (sauf des constructeurs) Les membresprivate sont hérités mais la sous classe n y a jamais accès. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 69

6 L héritage Exemples avec différents qualificateurs d accès package A package B A.C1 A.C3 B.C6 A.C2 A.C4 B.C5 Accès private package A package B A.C1 A.C3 B.C6 A.C2 A.C4 B.C5 Accès protected Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 70

6 L héritage Exemples avec différents qualificateurs d accès package A package B A.C1 A.C3 B.C6 A.C2 A.C4 B.C5 Accès par défault package A package B A.C1 A.C2 A.C3 A.C4 B.C5 B.C6 Accès public Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 71

6 L héritage Contrôle des accès Pour résumer... Visibilité Accessible à : public protected défaut private La classe le définissant Une classe dans le même paquetage Une sous classe dans un autre paquetage Une non sous classe dans un autre paquetage Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 72

6 L héritage Contrôle des accès... et quelques règles d utilisation Ne jamais mettre public les attributs (sauf à la rigueur des constantes) Un fichier Java ne peut contenir qu une seule classe qualifiée «public» Mettre protected les attributs lorsque la classe présente un intérêt à être sous classée mais attention ces attributs ne devront plus être modifiés... Dans le doute, créer un membre avec une protection forte quitte à lever cette protection dans une version ultérieure de la classe (l inverse n étant pas possible) Fournir des méthodes accesseurs (get/set) pour chaque attributprivate Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 73

6 L héritage Accès aux champs dans les super classes Supposons trois classes A, B et C définissant chacune un attribut x et la relation d héritage : C B A. Dans les méthodes de la classe C, on peut se référer à ces différents attributs de la manière suivante : x // attribut x dans C this.x // attribut x dans C super.x // attribut x dans B ((B) this).x // attribut x dans B ((A) this).x // attribut x dans A super.super.x // illegal... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 74

6 L héritage Différences entre redéfinition et masquage Java ne traite pas de manière identique les méthodes redéfinies et les attributs masqués. La partie de code suivante illustre cette différence : class A { int i = 1; int f() { return i; static char g() { return A ; class B extends A { int i = 2; int f() { return i; static char g() { return B ; Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 75

6 L héritage Différences entre redéfinition et masquage (suite) public class Test { public static void main(string[] args) { B b = new B(); System.out.println(b.i); //fait reference a B.i System.out.println(b.f()); //fait reference a B.f() System.out.println(b.g()); //fait reference a B.g() System.out.println(B.g()); //B.g() (mieux que b.g()) A a = b; // le type dynamique de a est B System.out.println(a.i); //fait reference a A.i System.out.println(a.f()); //refere toujours a B.f() System.out.println(a.g()); //fait reference a A.g() System.out.println(A.g()); //A.g() (mieux que a.g()) Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 76

6 L héritage Conformité à un protocole Le fait qu une sous classe hérite des méthodes de sa super classe permet de substituer à toute instance de la super classe une instance de la sous classe. Exemple : class Dessin { void ajoutercercle(cercle c) {... Dessin d = new Dessin(); CercleGraphique c = new CercleGraphique(); d.ajoutercercle(c); // OK car CercleGraphique hérite de Cercle Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 77

6 L héritage Méthodes qualifiées final Quand une méthode est qualifiée final il est cependant possible de faire l économie d une recherche de la méthode lors de l exécution. En effet, la méthode étant déclarée final, elle ne peut être redéfinie dans une sous classe donc le compilateur sait où se situe la seule version de la méthode... la recherche à l exécution n est plus nécessaire. L appel des méthodes : appartenant à une classe final qualifiées final, private ou static ne nécessite pas de recherche à l exécution. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 78

6 L héritage Appeler une méthode redéfinie utilisation du mot clé super class A { int i = 1; int f() { return i; class B extends A { int i; int f() { i = super.i + 1; return super.f() + i; super.i ((A)this).i mais super.f() ((A)this).f() Penser également au chaînage des méthodes redéfinies... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 79

6 L héritage Retour sur la surcharge... Contrairement à la redéfinition, le choix d une méthode surchargée est toujours réalisé à la compilation. public class TestSurcharge { public static String type(integer i) { return "Integer"; public static String type(object o) { return "Ce n est pas un Integer"; public static void main (String[] args) { Object[] test = new Object[] { new Integer(4), new Double(2.3) ; for(int i=0; i < test.length; i++) System.out.println(type(test[i])); L exécution du main déclenchera, pour les 2 objets du tableau, l appel à donnetype(object) car, lors de la compilation, le type de test[i] est Object. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 80

6 L héritage Classes abstraites Pour faciliter l élaboration d une hiérarchie de classes, il peut parfois être intéressant de définir des classes non directement instanciables. Ces classes ont pour but de regrouper certaines caractéristiques communes et de diminuer ainsi le niveau de détails dans la description des sous classes. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 81

6 L héritage Héritage d une classe abstraite public abstract class Forme { public abstract double aire(); public abstract double circonference(); protected Color couleur; class Cercle extends Forme { public static final double PI = 3.141592; protected double r; public Cercle(double r,color c) { this.r = r; couleur = c; public double rayon() { return r; public double aire() { return PI*r*r; public double circonference() { return 2*PI*r; class Rectangle extends Forme { protected double l, h; public Rectangle(double l, double h, Color c) { this.l = l; this.h = h; couleur = c; public double largeur() { return l; public double hauteur() { return h; public double aire() { return l*h; public double circonference() { return 2*(l + h); Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 82

6 L héritage Héritage d une classe abstraite (suite) Spécificités d une classe abstraite : tout classe possèdant une méthode abstraite est de fait abstraite une classe abstraite ne peut être instanciée une sous classe d une classe abstraite ne devient concrète (instanciable) que si elle définit toutes les méthodes abstraites héritées des méthodes static, private ou final ne peuvent être abstraites similairement, une classe final ne peut être abstraite une classe peut être déclarée abstraite même si elle ne contient aucune méthode abstraite Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 83

6 L héritage Héritage d une classe abstraite (suite) Forme[] formes = new Forme[3]; formes[0] = new Cercle(2.0); formes[1] = new Rectangle(2.0, 3.0); formes[2] = new Rectangle(4.0, 1.0); double surfacetotale = 0; for(int i=0; i < formes.length; i++) surfacetotale += formes[i].aire(); Deux points à noter ici : conversion implicite des objets provenant de sous classes de Forme en objets Forme recherche dynamique de la méthode aire Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 84

6 L héritage Les interfaces Contrainte = Java permet à une classe de posséder uniquement une super classe. La solution proposée par Java consiste à définir des entités appelées interfaces, concept très proche de la notion de classe. Une interface est utilisée pour définir un protocole de comportement qui peut être mis en œuvre par n importe quelle classe. Les interfaces sont utiles pour : capturer des similarités entre des classes n ayant pas de lien direct et cela sans créer de relation artificielle entre les classes ; déclarer des méthodes qu une ou plusieurs classes doivent implémenter ; présenter certaines méthodes d un objet sans révéler sa classe ; permettre une «sorte» d héritage multiple. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 85

6 L héritage Les interfaces (suite) Un exemple d interface : public interface Comparable { public void compareto(object o); Cette interface doit être implémentée par toutes les classes utilisées dans des structures de données maintenues triées. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 86

6 L héritage Les interfaces (suite) Une interface se distingue d une classe par certaines restrictions : toutes les méthodes d une interface sont implicitement abstraites toutes les méthodes d une interface sont implicitement publiques les seuls attributs que peut contenir une interface sont des constantes déclarées static et final une interface n est pas instanciable Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 87

6 L héritage Les interfaces (suite) public class Point extends Object implements Comparable { private int x, y; public Point(int cx, int cy) { this.x = cx; this.y = cy; //... public int compareto(object o) { Point p = (Point) o; int distancethis = (int) Math.sqrt(x*x + y*y); int distanceautre = (int) Math.sqrt(p.x*p.x + p.y*p.y); return (distancethis distanceautre); Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 88

6 L héritage Comparaison classe abstraite interface une interface peut être implémentée par n importe quelle classe mais implémenter une interface possédant de nombreuses méthodes peut être fastidieux une classe ne peut hériter que d une seule classe abstraite une classe abstraite peut contenir des méthodes déjà implémentées et donc en faire bénéficier ses sous classes modifier une interface conduit à modifier toutes les classes qui l implementent Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 89

6 L héritage Utilisation d interfaces multiples L utilisation de plusieurs interfaces est intéressante quand une classe doit posséder différentes propriétés. Une classe Point pourrait ainsi se définir : class Point extends Object implements Comparable, Clonable, Serializable {... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 90

6 L héritage Dériver des interfaces Une interface peut posséder des sous interfaces. Une sous interface hérite de toutes les méthodes abstraites et des constantes. Une différence importante : une interface peut dériver de plusieurs interfaces. Exemple : interface Modifiable extends Redimensionnable, Translatable {.. Une interface peut également «implémenter» d autres interfaces en fournissant une mise en œuvre des méthodes abstraites héritées. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 91

6 L héritage Utiliser des interfaces pour «marquer» des classes Une interface (vide) peut être utilisée pour indiquer que les instances d une classe possèdent une propriété particulière (Cloneable, Serializable... ). La classe déclare posséder cette propriété en implémentant cette interface. la possession de cette propriété peut alors être testée par l opérateur instanceof. Exemple : MonObjet o = new MonObjet(); MonObjet copy; if (o instanceof Cloneable) copy = o.clone(); else copy = null; Cette technique permet de vérifier ici qu une instance peut être dupliquée. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 92

6 L héritage Utiliser des interfaces pour «masquer» des classes Une interface peut être utilisée pour restreindre l utilisation des méthodes d un objet uniquement à celles indiquées dans l interface. utilisation importante dans certains packages de la bibliothèque Java (notamment dans la partie XML). Exemple : Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 93

6 L héritage interface Lire { public int lire(); interface Ecrire { public void ecrire(int i); class LireEcrire implements Lire, Ecrire { public int lire() {... public void ecrire(int i) {... // méthode utilisant l interface Lire : public void traitement(lire l) { // sur l, seule la méthode lire // est utilisable // dans le main : LireEcrire le = new LireEcrire(); obj.traitement(le); Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 94

6 L héritage Utiliser des interfaces pour «masquer» des classes (suite) Autre utilisation masquant le type réel de l objet manipulé. Exemple : class LireEcrire implements Lire, Ecrire { public int lire() {... public void ecrire(int i) {... class AutreClasse { public static Lire donnelire() { return new LireEcrire(); // dans le main : Lire l = AutreClasse.donneLire(); obj.traitement(l); Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 95

6 L héritage L héritage multiple ou comment contourner les limitations de Java Exemple : En Java, pour qu une classe soit réellement utilisable pour instancier des objets graphiques, il est nécessaire qu elle dérive de java.awt.component. Si on reprend notre classe CercleGraphique elle doit donc hériter de Component elle ne peut plus hériter de Cercle. Comment procéder?... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 96

6 L héritage Réutiliser une classe parent sans héritage Cette réutilisation consiste en une délégation et nécessite que la sous classe réimplémente les méthodes de la classe parent. Pratiquement, les méthodes réimplémentées ne font qu appeler les méthodes de la classe parent, elles délèguent leurs appels. Les limites de cette approche : le code à écrire pour la réutilisation peut être aussi important que le code réutilisé!... plus grave, une instance de CercleGraphique ne peut plus être réutilisée à la place d une instance de Cercle... enfin, les champsprotected ne sont plus directement utilisables. Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 97

6 L héritage public class CercleGraphique extends Component { //réutilisation par délégation de Cercle private Cercle _cercle; public double circonference() { return _cercle.circonference(); public double aire() { return _cercle.aire(); //partie spécifique à CercleGraphique private java.awt.color couleur; public CercleGraphique(double r, Point o, java.awt.color c) { this._cercle = new Cercle(r,o); this.couleur = c; public void paint(java.awt.graphics g) { g.setcolor(couleur); g.drawcircle(_cercle); // n existe pas!... Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 98

6 L héritage Hériter d une classe et implémenter une interface Revenons au problème du composant graphique... Une solution est que la classe CercleGraphique hérite de Component et réutilise Cercle par délégation. Cela donnerait le schéma UML suivant : Component (from java.awt) + paint(graphics) CercleGraphique couleur : Color - cercle : Cercle + paint(graphics) + circonference(): float + aire() : float origine rayon Cercle : Point : float + circonference(): float + aire() : float Héritage et délégation Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 99

6 L héritage Hériter d une classe et implémenter une interface Il subsiste cependant la perte de conformité au protocole de Cercle (pas de substitution possible entre CercleGraphique etcercle). Pour conserver cette conformité au protocole de Cercle on peut décomposer Cercle en une interface et une classe d implémentation. Schéma UML final : Component (from java.awt) + paint(graphics) <<interface>> Cercle + circonference(): float + aire() : float CercleGraphique couleur : Color - cercle : CercleImpl + paint(graphics) + circonference(): float + aire() : float origine rayon CercleImpl : Point : float + circonference(): float + aire() : float Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 100

6 L héritage Les limites de la technique interface délégation Les limites de cette approche : nécessité de posséder le code source de la classe à réutiliser par délégation si celle ci ne possède pas d interface... impossible à utiliser dans le cas où on doit réellement hériter de deux classes (classes java.awt.component et java.util.observable par exemple). Octobre 2007 Introduction au langage Java Page 101