Po čítače a programování 1

1. Počítače a programování 1 6.přednáška

2. Třídy a objekty Deklarace tříd a objektů Vytváření objektů Objekty a reference

3. Úvod • Základní předpoklad jazyku Java: • Chceme ji používat k objektově orientovanému programování • V Javě je vše považováno za objekt, dokonce i program v Javě • Každý programovací jazyk obsahuje vlastní prostředky určené k manipulaci s daty • Programátor si musí systematicky uvědomovat, o jaký typ manipulace se právě jedná – zda se bude s objektem manipulovat přímo či prostřednictvím určitého typu nepřímého vyjádření • Java – jednodušší – vše je považováno za objekt, identifikátor je ve skutečnosti odkazem na příslušný objekt

4. Úvod • Co stanovuje typ objektu? • Vytváření nových datových typů: třída Většina objektově orientovaných jazyků používá klíčové slovo class • Třída(Class) — je základním stavebním kamenem v objektově orientovaném jazyce

5. Třída (class)– základní pojmy • Třída (objektový typ) je jakási šablona (nemá přidělenou žádnou paměť). • Při návrhu definice nové třídy lze do třídy vložit dva typy prvků: • datové členy (též nazývané pole nebo položky), • členské funkce (zpravidla nazývané metodami).

6. Třída (class)– základní pojmy • Třída se v skutečnosti skládá: • ze souboru proměnných (členské proměnné, datové složky, atributy), • podprogramů (metod), které manipulují s členskými proměnnými (daty) . • Členské proměnné (atributy) - reprezentují stav objektu – jsou v nich uloženy informace o objektu • Metody – manipulují s členskými proměnnými a obecně mění stav objektu

7. Objekty – základní pojmy • Objekt (object) – je datový prvek, který je vytvořen podle vzoru třídy (tzv. instance třídy). Podle jednoho vzoru třídy je možné vytvořit libovolné množství objektů

8. Příklad třídy a objektů First Instantiation: Object name: patsCar amount of fuel: 10 gallons speed: 55 miles per hour license plate: “135 XJK” Objekty, které jsou instancí třídy Deklarace třídy Second Instantiation: Object name: suesCar amount of fuel: 14 gallons speed: 0 miles per hour license plate: “SUES CAR” Class Name: Automobile Data: amount of fuel ________ speed ________ license plate ________ Methods (actions): increaseSpeed: How: Press on gas pedal. stop: How: Press on brake pedal. Third Instantiation: Object name: ronsCar amount of fuel: 2 gallons speed: 75 miles per hour license plate: “351 WLF”

9. Deklarace třídy • Program v Javě obsahuje vždy alespoň jednu třídu • Deklarace třídy : specifikátor class jmeno { deklarace členských proměnných ….. deklarace metod třídy }

10. Deklarace třídy • Specifikátor určuje přístupová práva k atributům a metodám třídy. • Je-li použit specifikátor public znamená to, že proměnné i metody jsou volně přístupné komukoliv. • Pozor !!! každá publictřída musí být uložena v samostatném souboru. • Metoda main()nemusí být součástí každé třídy – pokud ji neuvedeme, nic se nestane.

11. Soubory tříd • Každá třída definovaná v Javě musí být v samostatném souboru. • Soubor má stejné jméno jako třída, ke jménu souboru je připojena přípona ".java" • Dobré programátorské doporučení:První písmeno ve jménu třídy (tedy i souboru) je velké, následují malá písmena • MyClass.java pro třídu MyClass • Všechny třídy, které potřebujete pro spuštění programu, uložte do stejného adresáře.

12. Deklarace třídy • Po deklaraci se třída stává univerzálním vzorem. • Pomocí tohoto vzoru a klíčového slova new lze vytvořit objekty. • Nejsou-li objekty dané třídy vytvořeny, je třída bezvýznamná.

13. Příklad public class Obdelnik { /* – třída, která reprezentuje obdélníky*/ public int sirka; public int vyska; public int obvod() { int pom; pom=2 * (sirka + vyska); return pom; } Public int obsah() { return (sirka*vyska); } }

14. Vytvoření objektu • Syntax: class_Name instance_Name = new class_Name(); • Vytvoření objektu provází dvě akce: • Deklarace referenční proměnné příslušného typu (v předchozím příkladu Obdelnik), která v sobě bude uchovávat referenci na skutečný objekt (instanci) – bude na něj odkazovat. • Dynamické vytvoření instance (objekt) třídy pomocí new.

15. Vytvoření objektu • Příklad: Obdelnik obd; /* ted je deklarovana referencni promenna, ale zadny objekt, nelze pouzit ani metody, ani promenne*/ obd = new Obdelnik(); /* ted se dynamicky vytvorila instance (objekt) tridy Obdelnik přes referencni promennou lze pouzit metody i promenne (jsou implicitne nastaveny na nulu)*/

16. Vytvoření objektuproměnná instance • Pokud se v deklaraci proměnných nevyskytuje klíčové slovo static, jedná se o proměnné instance . • Proměnné vznikají až na základě použití new – každá instance této třídy má své vlastní proměnné. • Proměnné patří ke konkrétní instanci - instančníproměnné . • Stejná pravidla platí i pro metody uvedené v proměnné instanci, nedají se použít samostatně (jako statické), jejich použití je vázáno na konkrétní instanci.

17. Přímý přístup k datům objektu • Hodnoty proměnných konkrétní instance lze samozřejmě měnit, k označení je používána tečková notace. Jmeno_ref_promen.jmeno_promen_instance = “hodnota”; • Příklad: obd.vyska = 2; obd.sirka = 9; • Pozor: Nepříliš bezpečná manipulace, je-li použit specifikátor public znamená to, že proměnné i metody jsou volně přístupné komukoliv.

18. Metody • Pro přístup k metodám je používán stejný způsob zápisu jako pro přístup k datům. Identifikator_promen = Jmeno_ref_promen.jmeno_metody(); • Příklad: i= obd.obvod(); • Metodě není předáván žádný parametr, přesto je zápis a následný chod programu správný – metoda pracuje implicitně nad daty své instance (upřesnění, která je to instance, určuje referenční proměnná).

19. Metody a TřídyKonvence jmen Dobré programátorské návyky • Užívejte slovesa pro názvy void metod • Provádějí akci • Užívejte podstatná jména pro názvy metod, které vracejí hodnotu • Vytvářejí (vracejí) část dat, konkrétní hodnotu • Začínejte jména tříd velkými písmeny. • Začínejte jména metod malými písmeny.

20. Klíčové slovo this • Klíčové slovothismá speciální význam pro objekty. • Je to rezervované slovo, tj. nesmí být použito jako identifikátor proměnné, třídy nebo metody • Ostatní rezervovaná slovaint, char, main, etc. • thisv sobě skrývá jméno právě volaného objektu (každá metoda má v sobě skrytý tento implicitní parametr (nemusí být nikde deklarován), který odkazuje na tuto instanci. • Java umožňuje použití parametruthis: • Pokud metoda přistupuje pouze k svým datům, není potřeba tento parametr využívat, přesto jej však někdy uvádíme (viz pozdější výklad).

21. Příklad použitíthis • Příkladem může býtvoid metoda, která v sobě navíc obsahuje klíčové slovo this: public void writeOutput() { System.out.println("Name = " + this.name); System.out.println("Population = " + this.population); System.out.println("Growth rate = " + this.growthRate + "%"); }

22. Příklad použitíthis • this referujejméno objektu, který následně aktivuje writeOutput metodu

23. Vytvoření nového objektu - prakticky • Kam se vlastně zapíší příkazy pro vytvoření nového objektu? • Řešení: • zápis do metody main, která je součástí dané třídy, • nebo je možné vytvořit objekt v kterékoliv jiné třídě.

24. Příklad public class Obdelnik { /* – třída, která reprezentuje obdélníky*/ public int sirka; public int vyska; public int obvod() { int pom; pom=2 * (sirka + vyska); return pom; } public int obsah() { return (sirka*vyska); }

25. Public static void main(String[] args){ Obdelnik obd = new Obdelnik(); obd.vyska = 2; obd.sirka = 9; System.out.println („Obvod je:“+obd.obvod()); } } Vypíše se: Obvod je: 22

26. KonstruktorConstructor • Vytváření nových objektů: • Deklarace s inicializací (viz předchozí příklad) • Inicializace datových prvků objektu (popř. dalších akcí) voláním specializované metody konstruktor • Konstruktor má vždy stejné jméno jako je jméno třídy • Konstruktor je metoda, která nemá žádnou návratovou adresu, ale může mít libovolný počet parametrů i různých typů

27. public class Obdelnik { /* – třída, která reprezentuje obdélníky*/ public int sirka; public int vyska; public Obdelnik(int parSirka, int ParVyska) { sirka = parSirka; vyska = parVyska; } /*ostatní deklarace metod se nemění */

28. Public static void main(String[] args){ Obdelnik obd = new Obdelnik(2,9); System.out.println („Obvod je:“+obd.obvod()); } }

29. Doporučené použití Public static void main(String[] args){ Obdelnik obd = new Obdelnik(2,9); System.out.println („Obdélník výšky:“+obd.vyska+ „Obdélník šířky:“+obd.sirka+ „má obvod:“+obd.obvod()); }

30. Přetížení konstruktorů • Konstruktorje speciální metoda navržená k inicializaci proměnných instance • Je automaticky volána, když je objekt vytvářen pomocínew • Má stejné jméno jako třída • Přetížení konstruktoru (více než jeden konstruktor pro stejnou definici třídy) – možnost inicializace vznikající objekt různými způsoby • Různé verze inicializace všech, některých, nebo žádných proměnných instance • Každý konstruktor má odlišný typ (různý počet nebo pořadí parametrů)

31. Definování konstruktorů • Hlavička konstruktorů neobsahuje slovovoid • Ve skutečnosti neobsahuje ani návratový typ • Konstruktor bez parametrů je default constructor • Jestliže není poskytnut žádný konstruktor, Java vytváří automatickydefault constructor • Jestliže je poskytnut jakýkoliv konstruktor, pak žádný konstruktor není vytvářen automaticky Programátorský tip • Vložte konstruktor, který inicializuje všechny instanční proměnné • Vložte konstruktor, který nemá žádné parametry • Vložte svůj vlastnídefault constructor

32. public class Obdelnik { /* – třída, která reprezentuje obdélníky*/ public int sirka; public int vyska; public Obdelnik(int Sirka, int Vyska) { this.sirka = Sirka; this.vyska = Vyska; }

33. // tri ruzne konstruktory public Obdelnik(int sirka, int vyska) { this.sirka = sirka; this.vyska = vyska; } public Obdelnik(Obdelnik o) { sirka = o.sirka; //this neni nutne this.vyska = o.vyska;//zlepsi se citelnost } public Obdelnik() { sirka = 1; vyska = 1; }

34. public int obvod() { int pom; pom=2 * (sirka + vyska); return pom; } Public int obsah() { return (sirka*vyska); } }

35. // pouziti Public static void main(String[] args){ Obdelnik obd = new Obdelnik(2,9); Obdelnik dalsi = new Obdelnik(obd);Obdelnik jednotk = new Obdelnik();System.out.println („Obvod je:“+obd.obvod()); System.out.println („Obvod je:“+dalsi.obvod()); System.out.println („Obvod je:“+jednot.obvod()); } Výsledky:Obvod je: 18; Obvod je: 18; Obvod je: 4;

36. this – přístup ke konstruktoru • Speciální využití v přetížených konstruktorech • Pomocí this() může konstruktor vyvolat konstruktor vyvolat jiný konstruktor téže třídy • Volání this() se vythahuje na konstruktor, který má stejné parametry (shodují se do počtu i pořadí) • Upozornění: volání pomocí this() musí být první příkaz ve volajícím konstruktoru

37. // pouziti – prepis dalsich konstruktoru jako volani jiz popsaneho konstruktoru public Obdelnik(int sirka, int vyska) { this.sirka = sirka; this.vyska = vyska; } public Obdelnik(Obdelnik o) { this(o.sirka,o.vyska); } public Obdelnik() { this(1,1);

38. Volání metod jinými metodami • Metody instance mohou volat jiné metody instancí z dané třídy – důvod: metody jedné třídy jsou si rovny a neexistuje mezi nimi žádný vztah podřízenosti či nadřízenosti • Konstruktor třídy může vyvolat všechny metody téže třídy a může vyvolat i všechny konstruktory téže třídy • Metodě je dovoleno zavolat konstruktor pouze prostřednictvím operátoru new

39. //volani metody teze tridy konstruktorem public void nastavSirku(int sirka) { this.sirka = sirka; } public Obdelnik(int sirka, int vyska) { nastavSirku(sirka); this.vyska = vyska; }

40. Objekt a proměnná třídy • Ve třídě je možno deklarovat proměnnou uvozenou klíčovým slovem static • Proměnná deklarovaná uvedeným způsobem nebude duplikována v instancích této třídy – bude patřit pouze této třídě – v programu existuje pouze v jedné kopii (jedná se vlastně o „globální“ proměnnou této třídy) • Proměnná se nazývá proměnná třídy (na rozdíl od proměnné instance)

41. Objekt a proměnná třídy • Tato proměnná je využitelná i případě, pokud třída nemá žádné instance (nebyly dosud vytvořeny žádné objekty pomocí operátoru new • K proměnné třídy lze také přistoupit pomocí klíčového slova this, ale nedoporučuje se – vhodnější je přístup pomocí jména třídy

42. Inicializace proměnných třídy • Proměnné instance lze inicializovat pomocí konstruktoru – v případě proměnných třídy nevhodné (při každém novém objektu by se opět inicializovaly) • Řešení: • Inicializace se provede přímo v deklaraci • Je-li nutno inicializovat např. pole konstant – použijeme statický inicializační blok (static initialization block)

43. public class Prvocisla { public static final int MAX = 1000; public static final int cisla[] = new int[MAX]; static { int pocet = 2; cisla[0] = 1; cisla[1] = 2;

44. dalsi: for (int i = 3; pocet < MAX; i+= 2) { for (int j = 2; j < pocet; j++) { if (i % cisla[j] == 0) { continue dalsi; } } cisla[pocet] = i; pocet++; } } // konec statickeho inicializacniho bloku

45. Public static void main(String[] args){ System.out.println (“Prvnich “+ MAX + ”prvocisel”); for (int i = 0; i < Prvocisla.cisla.length; i++) System.out.println (cisla[i] + “ ”); } } // konstanty nemusi mit prirazenou hodnotu pri deklaraci // lze ji priradit kdekoliv, ale pouze jednou

46. Rušení objektů - čistič paměti garbage collector • Je-li objekt nepotřebný – neexistuje na něj žádný odkaz z existujících referenčních proměnných • Zajištění neplatnosti odkazu: • Do referenční proměnné se přiřadí odkaz na jiný objekt • Nebo • Referenční proměnná se přímo „vynuluje“

47. Rušení objektů - čistič paměti garbage collector • garbage collector běží na pozadí programu s nízkou prioritou • Omezí program pouze v případě nutnosti: • Dojde k nedostatku paměti a je nutno uvolnit nepotřebné části. • garbage collector je přímo volán příkazem System.gc(); - velmi neobvyklý případ

48. Ukončení práce s objektyfinalizer • Finalizer je metoda instance (nesmí být static), která vrací void • Má vyhrazené jméno finalize()a nemá žádné parametry • Musí být pouze jeden (nelze přetěžovat) • Tvar hlavičky: protected void finalize() throws Trouwable { • Poslední příkaz: super.finalize() • Poznámka: použití má význam pouze v případě, má-li objekt ještě jiné zdroje než přidělenou paměť

49. Závěr • Doporučení: • Inicializujte proměnné instance v konstruktoru, nikoliv v deklaraci • Dodržujte při deklaraci třídy následující pořadí: • Proměnné • Konstanty • Metody