F. Voisin : Introduction à Java 1 Introduction à Java - lhéritage - Frédéric VOISIN FIIFO - « Remise à Niveau »

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1 F. Voisin : Introduction à Java 1 Introduction à Java - lhéritage - Frédéric VOISIN FIIFO - « Remise à Niveau »

2 F. Voisin : Introduction à Java 2 Classes et Héritage n Définir une nouvelle classe par « extension » ou « spécialisation » dune classe existante, en nen donnant que ce qui diffère. class SousClasse extends SuperClasse les instances de SousClasse sont vues comme étant aussi des instances de SuperClasse. + spécifique, + riche (sous-classe) + générale (classe) SuperClasse SousClasse

3 F. Voisin : Introduction à Java 3 Classe et Héritage (suite) Une sous-classe peut u ajouter de nouveaux attributs (la redéfinition ou loubli dattributs est interdit, mais un attribut peut en masquer un autre dans la super-classe) u ajouter de nouvelles méthodes u redéfinir (spécialiser) des méthodes de sa super-classe On peut interdire quun membre de la super-classe soit visible des sous-classes : Il est alors hérité mais pas référençable à partir dune méthode de la sous-classe. Les membres référençables par les sous-classes sont ceux qui ont une visibilité public ou protected. que certaines méthodes soient redéfinies ( final ), que certaines classes soient dérivables ( final )… Lhéritage est une relation transitive !

4 F. Voisin : Introduction à Java 4 Les hiérarchies de classes Java En Java, on ne peut dériver via extends que dau plus une classe. On parle alors dhéritage simple (par opposition à héritage multiple) Si une classe na pas de super-classe explicite, elle dérive implicitement de la classe prédéfinie Object Toute classe hérite donc, directement ou non, de Object qui fournit des services par défaut. Ces services par défaut peuvent (et souvent doivent) être redéfinis dans les sous-classes : public boolean equals(Object O) public String toString() u protected Object clone()

5 F. Voisin : Introduction à Java 5 Un exemple de hiérarchie de classes Carré … Figure Origine: contient(Point2D) dessiner() effacer() move(int dx, int dy) Point2D x, y: double getX(), getY() move(int dx, int dy) Rectangle largeur, longueur: double contient(Point2D) dessiner() effacer() Cercle rayon: double contient(Point2D) dessiner() effacer() Segment Opposé: contient(Point2D) dessiner() effacer()

6 F. Voisin : Introduction à Java 6 Héritage et typage Partout où on attend une Figure, on peut utiliser un Cercle : public void f(Figure fig) { Cercle c = new Cercle(…); fig.move(12, 24); // correct, toujours défini c.move(12, 24); // correct, toujours défini fig = c; // correct, toujours défini, mais pour le compilateur // fig référence toujours une Figure arbitraire ! fig.rayon = 12; // KO c = fig; // KO ! que vaudrait c.rayon si fig était une figure arbitraire ? } f(new Cercle); f(new Rectangle); // OK ! Ces conversions implicites vers Figure sont acceptées silencieusement par le compilateur et ne peuvent pas échouer !

7 F. Voisin : Introduction à Java 7 Héritage et Liaison Dynamique de Fonctions On se base sur le type réel de lobjet (et non pas son type apparent) pour savoir quelle méthode exécuter (polymorphisme, ou liaison dynamique) : Figure fig; Point2D p = new Point2D(1,1); Math.Random hasard = new Math.Random(); if (hasard.nextInt(2) != 0) // Pile ou face ? fig = new Cercle(p, Math.Pi); else fig = new Rectangle(p,1,1); fig.dessiner(); // quelle dessiner() ? Les méthodes peuvent sappuyer sur les comportements redéfinis : public move(double dx, double dy) { // dans Rectangle this.effacer(); super.move(dx, dy); this.dessiner(); }

8 F. Voisin : Introduction à Java 8 Héritage et constructeurs n Les constructeurs ne sont pas hérités mais il existe un « protocole » pour effectuer les initialisations en cascade en remontant la hiérarchie de classes dans Figure : protected Figure(Point p) { origine = p; } dans Rectangle : public Rectangle(Point p, double long, double larg) { super(p);// Première instruction ! longueur = long; largeur = larg; } n « Méthodologiquement » un constructeur ne devrait soccuper que des attributs définis à son niveau.

9 F. Voisin : Introduction à Java 9 Héritage et typage: exemple 2 ObjGraphique dessiner() Diagramme ObjGraphique[] elements dessiner() ajouter(ObjGraphique) supprimer(ObjGraphique) Figure Point2D Origine dessiner() Cercle … dessiner() Rectangle … dessiner()

10 F. Voisin : Introduction à Java 10 Exemple 2 (suite) Diagramme d = new Diagramme(); Point2D p = new Point2D(0,0); d.ajouter(new Cercle(p, Math.Pi)); d.ajouter(new Rectangle(p, 3.0, 5.0)); public void dessiner() { // dans Diagramme for(int i = 0; i < elements.length; i++) elements[i].dessiner(); // quelle dessiner() ?? } public void supprimer(ObjGraphique p) { for(int i = 0; i < elements.length; i++) if (elements[i].equals(p)) … // quelle equals() ?? } La classe ObjGraphique ne sert quà donner un chapeau (type) commun aux deux sous-classes. Dynamiquement, il ny a que des instances des classes concrètes !

11 F. Voisin : Introduction à Java 11 Héritage et typage (suite) On a parfois besoin de la conversion de la super-classe vers la sous-classe : cela doit être explicite : c = (Cercle) fig; u cela échoue à la compilation si la conversion « na pas de sens » cela peut échouer à lexécution (levée dune exception) : si fig ne contient pas à cet instant une instance (au sens large) de Cercle. Rectangle monR = new Rectangle(); Figure fig; Cercle monC; monC = (Cercle) monR; // KO à la compilation car désespéré ! fig = monR; // toujours OK monC = (Cercle) fig; // OK à la compilation, KO à lexécution u le compilateur ajoute donc le code qui fera la vérification à lexécution.

12 F. Voisin : Introduction à Java 12 Héritage et Typage : exemple 1 Cest notamment le cas avec les classes de la hiérarchie Collection qui implémente différentes structures de données. dans ArrayList: public void add(Objet e); public Object get(int i); dans Employe: private static ArrayList listeEmployes = new ArrayList() ;... … listeEmployes.add(e); … System.out.println(listeEmployes.get(i).toString()); :-( a priori get renvoie (statiquement) une instance de Object ;-| pourquoi cela compile-t-il ? Pourquoi cela marche-t-il ?

13 F. Voisin : Introduction à Java 13 Héritage et Typage : exemple 1(suite) Si on voulait réellement récupérer linstance de Employé ?? Employe e = listeEmployes.get(i); // KO ! Employe e = (Employe) listeEmployes.get(i); // OK ? listeEmployes.get(i).imprime() // KO ((Employe) listeEmployes.get(i)).imprime() // OK ? Attention : si listeEmployes contient autre chose que des instances de Employes (ce nest pas add que ça dérangerait !!!) n Il faut éviter de tester le type des objets et utiliser la redéfinition de méthodes : redéfinition de toString () et non pas définition de imprime()

14 F. Voisin : Introduction à Java 14 Exemple 3 : Représenter les règles suivantes qui régissent une partie des différents statuts possibles d'une société... SNC (Société en nom collectif) Capital social : aucun capital requis Nombre d'associés : 2 minimum, pas de maximum Cession des parts : nécessite l'unanimité des associés SARL (Société à responsabilité limitée) Capital social : 7 500 euros Nombre d'associés : 2 au minimum, 50 au maximum Cession des parts : librement cessibles aux associés, conjoints, ascendants et descendants; accord des 3/4 des associés sinon SA (Société anonyme) Capital social : 37 000 euros (225 000 euros, en cas d'appel public à l'épargne) Nombre d'associés : 7 minimum, pas de maximum Cession des parts : entièrement libre

15 F. Voisin : Introduction à Java 15 Associé estProche(Associé); PersonneMorale … PersonnePhysique … Société Associés[] lesAssociés; int capital; nom, siège, objet, durée: … protected Société(…); cession(Associé, Associé); addAssocié(Associé); protected cessionPossible(Associé, Associé); SNC SNC(Associé[], int, …); SNC(Associé[], …); SARL SARL(Associé[], capital, …); cessionPossible(Associé, Associé,...); addAssocié(Associé); SA SA(Associé[], int,...); SAE SAE(Associé[], int, …); Association

16 F. Voisin : Introduction à Java 16 Il nexiste pas de société sans statut spécifique. On ne veut donc pas pouvoir créer dinstance de Société (classe « abstraite »). Le même problème se posait avec Figure La classe Société ne sert quà factoriser la description : u Attributs communs u Méthodes publiques avec « comportement par défaut » u Méthodes publiques qui doivent être redéfinies par les sous-classes (méthodes « abstraites ») Méthodes auxiliaires pour faciliter la réalisation des sous-classes (méthodes avec visibilité protected ou moins ) n Les sous-classes ajoutent des informations ou redéfinissent des comportements De même, un « associé » nexiste pas vraiment ! Cest soit une personne morale, soit une personne physique ! Associé et PersonneMorale sont abstraites. Exemple 3 (suite)

17 F. Voisin : Introduction à Java 17 Exercice Précisez les comportements des différentes méthodes (en pseudo-code)

18 F. Voisin : Introduction à Java 18 Dautres types de statuts n La hiérarchie peut être beaucoup plus compliquée, selon la complexité du monde à modéliser ! n Il nest pas simple de modifier une hiérarchie a posteriori Société SociétéPersonnesSociétéCapitauxSociétéMixte SARLSASNCEntr.Individuelle …

19 F. Voisin : Introduction à Java 19 Héritage ou Composition Il existe deux moyens de « réutiliser » une classe : par héritage ( Cercle hérite de Figure ) par composition : avoir comme attribut un objet dune autre classe, comme Point2D qui est utilisée dans Figure. Les deux moyens ont des usages différents ! Autre exemple: définition de « points colorés » : class PointColore { Point2D lePoint; Couleur laCouleur; … } class PointColore extends Point2D { Couleur laCouleur; … } ???

20 F. Voisin : Introduction à Java 20 Héritage ou Composition (suite) Héritage : relation « est une sorte de ». u La classe dérivée est vue comme une extension, ou comme une spécialisation de la super-classe. Elle offre de nouveaux comportements et/ou en redéfinit. u Tous les comportements définis dans la super-classe et « visibles » sont applicables aux instances de la sous-classe. u Super-classe et sous-classe doivent être sémantiquement et structurellement « compatibles ». Héritage ? Seulement si on veut rendre accessibles toutes les méthodes (non protected ) de la super- classe u les structures sont compatibles (nombre et type des champs)

21 F. Voisin : Introduction à Java 21 Héritage ou Composition (suite) Composition : relation « est composée de » : La classe réutilisée participe à limplantation de la classe considérée mais les deux ne sont pas compatibles. u Les méthodes ne sont pas vraiment reliées. Pour « réutiliser », on délègue: Figure.move(dx, dy) { origine.move(dx, dy); } F.getX() na pas de sens si F est une instance de Figure. u Les membres de la classe composée ne sont pas visibles a priori : par exemple Point2D devra avoir prévu des méthodes (publiques) daccès aux coordonnées de l origine.

22 F. Voisin : Introduction à Java 22 Héritage ou Composition (fin) Exercice : A posteriori, quelles relations entre Figure et Point ? Figures / ObjetGraphique / Diagrammes ? Point2D et Point3D ? Point et PointColoré ? Date et Durée ?

23 F. Voisin : Introduction à Java 23 Héritage, surcharge et redéfinition n une méthode de la sous-classe ne redéfinit (et masque) que la méthode de la super-classe de même profil : public boolean equals(Point2D) { … } // dans Point2D ne redéfinit pas et ne masque pas public boolean equals(Object 0) { … } // dans Object Selon le type (statique) du paramètre on obtiendra lune ou lautre :-( n Ne pas confondre surcharge et redéfinition de méthodes, ni aspect « statique » et « dynamique » : u surcharge : plusieurs méthodes de même nom mais de profils différents u redéfinition : cas particulier de « surcharge » en conservant exactement le profil et en présence dune relation dhéritage.

24 F. Voisin : Introduction à Java 24 Héritage, surcharge et redéfinition (suite) n A la compilation, on détermine la « famille » (i.e. ensemble des redéfinitions dans une hiérarchie donnée) de méthodes potentiellement appelables, compte-tenu de la surcharge n A lexécution, la liaison dynamique appelle la « bonne » méthode dans la famille déterminée statiquement, selon la classe du receveur. n La liaison dynamique se fait donc « à profil constant », le profil ayant été déterminé à la compilation, selon le type des paramètres…

25 F. Voisin : Introduction à Java 25 Héritage, surcharge et redéfinition (exercice) class Object public boolean equals(Object P) class Point2D public boolean equals(Object P) public boolean equals(Point2D P) class PointColore public boolean equals(Object P) public boolean equals(Point2D P) public boolean equals(PointColore P) class A public boolean equals(Object P) public boolean equals(A monA) Déterminez les « familles » de méthodes...

26 F. Voisin : Introduction à Java 26 static void t1(Object O1, Object O2) {… O1.equals(O2) … } static void t2(Point2D P1, Point2D P2) {… P1.equals(P2) … } Point2D P1 = new Point2D(1.0, 1.0); Point2D P2 = new Point2D(1.0, 1.0); PointColoré PC1 = new PointColore(1.0, 1.0, Couleur.Blanc); PointColoré PC2 = new PointColore(1.0, 1.0, Couleur.Vert); t1(P1, PC1); t1(PC1, P1); t2(P1, PC1); t2(PC1, P1); … P1.equals(P1)… … PC1.equals(P1)… t1(P1, P2); t2(P1, P2); t1(PC1, PC2); t2(PC1, PC2); Dans chaque cas, déterminez la méthode appelée dynamiquement … Quen déduit-on ?

27 F. Voisin : Introduction à Java 27 Héritage, surcharge et redéfinition (exercice) public class Object public boolean equals(Object P) public class Point2D public boolean equals(Object P) public class Point2DColore public boolean equals(Object P) public class A public boolean equals(Object P) Programmez chaque méthode de la famille...

28 F. Voisin : Introduction à Java 28 La visibilité « protected » public class C { protected int val; } public class C2 extends C { public void f(C arg, C2 arg2) { this.val = 1; // OK C2.val = 1; // OK C.val = 1; // KO (modulo les règles sur les paquetages) } Il restera un quatrième niveau de visibilité à voir !

29 F. Voisin : Introduction à Java 29 Les classes abstraites abstract class C { abstract public void f(); // pas de corps pour f ! } n Classe abstraite = une classe dont on ne veut pas pouvoir créer dinstance ! u Racine pour une hiérarchie dans laquelle les sous-classes apporteront leurs particularités u Permet de partager certaines descriptions : Variables dinstances (ou de classes) communes Méthodes définissant un comportement par défaut Méthodes abstraites à redéfinir par les sous-classes n Méthode abstraite = une méthode dont on donne uniquement le profil et qui devra être redéfinie dans toute sous-classe instanciable n Toute classe qui comporte une méthode abstraite doit être déclarée abstraite n Toutes les méthodes dune classe abstraite ne sont pas forcément abstraites n Le compilateur interdit linstanciation des classes abstraites.

30 F. Voisin : Introduction à Java 30 Classes abstraites: un exemple Figure est abstraite : une figure nexiste pas sans une forme précise contient et dessiner ne sont pas implémentables sans connaître la forme précise. Par contre, move peut être implémentée directement dans Figure... Segment Opposé: Point contient(Point) dessiner() Figure Origine: Point contient(Point) dessiner() move(int x, int y) Cercle Rayon: Réel contient(Point) dessiner() Rectangle largeur, long: Réel contient(Point) dessiner()

31 F. Voisin : Introduction à Java 31 La classe Figure en Java abstract public class Figure { protected Point2D origine; public abstract void dessiner(); public abstract boolean contient(Point2D P); public void move(int x, int y) { origine.move(dx, dy); } } public class Rectangle extends Figure { public void dessiner() {... } public boolean contient(Point2D P) {... }... }

32 F. Voisin : Introduction à Java 32 Résumé: les « marqueurs » dans les déclarations static : distingue ce qui est relatif à une classe ou à ses instances public, private, protected : modifie la visibilité par défaut final : ce qui ne changera plus ! u pour un attribut : une constante (connue à la compilation ou non) F static final int MAX = 100; F final String nom = "Java"; final String nom; // devra être initialisé dans tous les constructeurs final MaClasse monObjet = new MaClasse(); // sens ?? u pour un argument de méthode: argument non modifiable (voir ci-dessus) u pour une méthode: elle ne peut plus être redéfinie dans une sous-classe u pour une classe: elle ne peut pas être dérivée. abstract : pour les classes et méthodes seulement

33 F. Voisin : Introduction à Java 33 Le modificateur final : exemple class Compteur { // Nouvelle valeur à chaque appel à next static int v = 0; public static int next() { return ++v; } } class Cfinal { final static int i2 = Compteur.next(); final int i3 = Compteur.next(); // type primitif final int i4; final MaClasse monC = new MaClasse(); // type référence public CFinal() { i4 = Compteur.next(); } public String toString() {... } // à finir ! public void f (maClasse arg) { monC.incr();// OK ou KO ? monC = arg;// OK ou KO ? }

34 F. Voisin : Introduction à Java 34 Le modificateur final : exemple (suite) class MaClasse { int v = 0; public int incr() { return ++v; } public String toString () { return "v: " + v;} } public class TestFinal { public static void main(String[] args) { CFinal t1 = new CFinal(); CFinal t2 = new CFinal(); t1.toString(); t2.toString(); t1.monC.incr(); t1.toString(); t2.toString(); }