principi della oop - ereditarietà e polimorfismo

PRINCIPI DELLA OOP

Ereditarietà e polimorfismo

Giovanna Correddu – 07/04/2011

Ereditarietà e specializzazione Una delle caratteristiche distintive del paradigma di

programmazione orientato agli oggetti è l'ereditarietà

L'ereditarietà permette di definire nuove classi mediante l'aggiunta e/o la specializzazione di funzionalità ad altre classi già esistenti oppure appositamente progettate e definite

Vedremo che questo meccanismo permette di: eliminare la duplicazione di codice (una classe

che differisce di qualcosa rispetto ad un'altra può sfruttare l'ereditarietà e la specializzazione)

introduce relazioni logiche tra classi


Ereditarietà - 1

Abbiamo già detto che ogni oggetto è riconducibile ad un’entità astratta detta CLASSE. Tutti gli animali sono riconducibili alla classe Animale. Ogni animale reale è un esemplare della classe Animale. La classe descrive le proprietà e I comportamenti comuni a tutti gli esemplari della classe. Proprietà

Nome Comportamento

mangiare muoversi parlare (nel senso di emettere suoni)


Classe base Animale4

public class Animale { private String nome; public Animale(String nomeProprio) { nome = nomeProprio; }

public String getNome() { return nome; }

public void muoviti() { ……………………………… }public void mangia() { ……………………………… }

public String parla() { return "???” //come parla un animale generico????; }}

Come si muove, come mangia e come parla un animale

generico?

Costruttore: inizializza lo stato di un oggetto

assegnando dei valori alle proprietà

Metodo d’accesso: restituisce il nome

dell’animale


Fido e Cocorito - 1 5

Animale

Animale fido = new Animale(“Fido”);

fido.muoviti();fido.parla();

fido.mangia()fido.muoviti();

Animale coco = new Animale(“cocorito”);

coco.muoviti();coco.parla(); coco.mangia();coco.muoviti();

Tra gli animali possiamo avere cani, pappagalli e altri con diverso comportamento

Fido e Cocorito sono entrambi animali, e quindi possono mangiare, muoversi e parlare, ma non nello stesso modo. Come risolvere il problema??

dovrebbe fare baubau

dovrebbe dire “mi chiamo cooocorrito”


Fido e Cocorito - 2 6

Pappagallo

Cane fido = new Cane(“Fido”);

fido.muoviti();fido.parla(); // baubau

fido.mangia()fido.muoviti();

Animale coco = new Animale(“cocorito”);

coco.muoviti();coco.parla(); // mi chiamo cooocorrito

coco.mangia();coco.muoviti();

Posso creare due classi, una classe Cane e una classe Pappagallo

Cane

Per entrambe le classi definisco gli stessi attributi e gli stessi metodi


Sia Fido che Cocorito sono animaliEssi hanno in comune attributi e metodi

nome getNome() mangia() muoviti() parla()

Sarebbe molto comodo disporre di un meccanismo che consenta di riutilizzare codice già scritto senza doverlo duplicare! Questo meccanismo è previsto dalla programmazione orientata agli oggetti ed è l’ereditarietà

Ereditarietà /27

Si tratta degli stessi attributi e metodi della classe Animale!

Devo duplicarlo in Cane e in Papagallo??


Ereditarietà /38

Cane Pappagallo

Animale

-nome

+getNome()+muoviti()+mangia()

+parla()

Questo diagramma indica che Cane e Pappagallo derivano dalla classe Animale dalla quale ereditano attributi e metodi; in Java si dice che “estendono” la classe Animale

Superclasse

Classi derivate


Classe specializzata Cane9

public class Pappagallo extends Animale {………..public Pappagallo(String nome) {

super(nome); }…………………..

}

• nella definizione delle classi derivate scriviamo:

public class Cane extends Animale {………..public Cane(String nome) {

super(nome); }…………………..

}

• Viene usata la parola extends per derivare dalla classe base Animale

• Il costruttore richiama quello della classe base tramite la parola riservata super

• Stessa cosa per Pappagallo


Relazioni / Specializzazione10

• Una classe si dice specializzazione di un'altra quando deriva da essa

• Cane o Pappagallo sono specializzazioni di Animale o classi derivate

• Animale è detta classe base o superclasse


Relazione “is a”

Una relazione di ereditarietà è espressa dalla frase "E' un ...“ (is a)

Ad esempio: Una giraffa è un animale. Un cane è un animale. Un aeroplano è un aeromobile; Un elicottero è un aeromobile. Animale è la superclasse o classe base; mentre

giraffa e cane sono le sottoclassi o classi derivate. Aeromobile è la superclasse o classe base; mentre

aeroplano e elicottero sono le sottoclassi o classi derivate.


Test 1: si tratta di ereditarietà?

Fido è un cane. E’ una relazione di ereditarietà? Perché?


Risposta al test 1

No. Fido non eredita da cane ma è

un'istanza di cane. Fido è un nome concreto e non astratto o generico, in altri termini Fido è un oggetto e non una classe. L'ereditarietà vale fra le classi. Per cui non c'è nessuna ereditarietà.


Test 2: si tratta di ereditarietà?

Supponiamo di sviluppare un’applicazione per gestire un torneo di calcio. Esiste ereditarietà derivata da specializzazione tra le classi Squadra e Giocatore?


Risposta al test 2

No.Una Squadra è costituita da Giocatori, ma non possiamo dire né che un giocatore sia una squadra, né che la squadra sia un giocatore. Per esserci ereditarietà tra due classi devo poter dire che un’istanza della sottoclasse è anche istanza della superclasse, nel senso in cui dico che un’istanza di Gatto è anche istanza di Animale.Quella tra Squadra e Giocatore è una relazione di aggregazione (una squadra è costituita da giocatori)


Test 3 : si tratta di ereditarietà?

In generale, tra due classi Padre e Figlio, esiste una relazione di ereditarietà ?


Risposta al test 3

No.

Si può dire che Padre e Figlio estendano entrambi la classe Persona


L’ereditarietà nel mondo reale Per comprendere il concetto di ereditarietà

possiamo ricorrere a molti esempi tratti dal mondo reale.

Gli animali possono essere classificati in vertebrati e invertebrati; i vertebrati possono essere a loro volta classificati in mammiferi, rettili, pesci, uccelli, ecc... I mammiferi possono essere cani, gatti, uomini, balene e così via.

Ognuna di tali tipologie di animali possiede alcune caratteristiche e funzionalità comuni (tutti gli animali si riproducono, si nutrono, si muovono, ...) e altre che sono strettamente proprie (ad esempio, solo i vertebrati hanno una struttura ossea, solo i mammiferi allattano i loro piccoli, soltanto l'uomo è in grado di parlare,...) .


L’ereditarietà nel mondo reale

ciascuna classe eredita da quella superiore caratteristiche, funzioni e comportamenti

ogni sottoclasse aggiunge caratteristiche e comportamenti specifici, non presenti nella classe superiore, oppure specializza secondo modalità proprie comportamenti presenti anche nella classe superiore

specializzazione di comportamento: tutti gli animali si muovono, ma ognuno con modalità proprie

nuovo comportamento: i mammiferi presentano il comportamento "Allattare la prole" non presente negli altri animali


Ereditarietà e polimorfismo/1Torniamo ora al nostro esempio.Cane e Pappagallo ereditano tutti gli attributi e i metodi della

classe base: nome, getNome(), parla(), muoviti(), mangia()

C’è però un problema: • Fido e Cocorito sono animali e quindi mangiano, si muovono

e parlano, ma non allo stesso modo!!!! • Fido quando parla fa “bau bau”• Cocorito dice “mi chiamo cooocorrito “• Anche il loro movimento è diverso e non mangiano lo stesso

cibo• Sarebbe utile avere un meccanismo che mi consenta di

ridefinire I metodi, in modo da specializzarli per le due classi• Questo meccanismo è il polimorfismo


Override

public class Cane extends Animale {………..public Cane(String nome) {

super(nome); }public void parla() {

System.out.println(“io faccio baubau”);

}public void mangia() {

System.out.println(“mangio le mie crocchette!!”);}

} public void muoviti() {

System.out.println(“mi muovo a quattro zampe!!”);}

}}

I metodi della classe base sono stati ridefiniti, anche se hanno conservato stesso nome e stessa definizione (parametri e restituzione)Questo tipo di polimorfismo è detto overridePuoi fare qualcosa

di analogo anche per la classe Pappagallo.Prova da solo!!


Ereditarietà / 4

Quando una classe estende una superclasse : ne eredita gli attributi e i metodi

Inoltre può: definire nuovi attributi (per esempio per il cane

possiamo aggiungere l’attributo razza) definire nuovi metodi (per esempio per Cane

possiamo definire il metodo corri() non presente nella superclasse

ridefinire metodi già presenti nella superclasse (override di metodi)


Ereditarietà /523

• Si parla di gerarchia di oggetti quando un oggetto possiede dei discendenti che a loro volta ne hanno altri (si pensi all'albero genealogico)


Polimorfismo /124

Permette di ridefinire il comportamento di un oggetto sia Fido che Cocorito hanno un metodo parla() ma il risultato è un pò diverso... perchè cambia l’implementazione dei due metodi (ovvero l’algoritmo relativo ai due metodi)


Polimorfismo / 2

Esistono più tipi di polimorfismo• Overload – due o più metodi della stessa

classe hanno lo stesso nome ma prendono argomenti diversi (lo abboamo già visto)

• Override – un metodo presente nella classe base viene ridefinito in una o più classi derivate (è legato all’ereditarietà)

• Polimorfismo dei riferimenti (anch’esso legato all’ereditarietà)


Riferimenti polimorfi/ 126

• Il polimorfismo permette di manipolare le classi derivate con lo stesso puntatore o riferimento utilizzato per riferirsi alla classe base

Cane bracco = new Cane("Braccobaldo"); Animale fido = new Cane("Fido"); System.out.println(fido.getNome()+ bracco.getNome());

• Alla seconda linea viene creato un oggetto Cane che viene riferito con un puntatore di tipo Animale

• L'assegnazione è lecita perché Cane deriva da Animale

• Il contrario darebbe errore

Riferimento

Oggetto


Riferimenti polimorfi/227

• Cosa succede se si vuole “convertire" un oggetto Animale generico in una classe derivata?

• Se l'assegnazione è lecita, ovvero l'oggetto generico è di tipo compatibile basta fare un casting esplicito

• Se l'assegnazione non è lecita viene generato un errore a runtime (non a compile time)


Riferimenti polimorfi/328

Animale fido = new Cane("Fido");Animale silvestro = new Gatto("Silvestro");

// fido e silvestro sono entrambi animali, ma fido è un cane, mentre silvestro è un gatto

Gatto g=silvestro; //ERRORE tempo di compilazione!

//è errata perché silvestro è un riferimento di tipo animale: posso però convertirlo in riferimento di tipo gatto eseguendo il casting esplicito, nel seguente modo

Gatto g = (Gatto) silvestro; // e' corretto perché l’istanza alla quale punta silvestro è di tipo gatto

// la seguente genera errore run time perché fido e' un riferimento ad un oggetto di classe Cane

Gatto g1 = (Gatto)fido;


Operatore instanceof29

• E' possibile testare un oggetto per scoprire il suo tipo utilizzando l'operatore instanceof

Animale fido = new Cane("Fido");

if (fido instanceof Gatto) { System.out.println("Fido è un gatto");} else if (fido instanceof Cane) { System.out.println("Fido è un cane");}


Classi e metodi astratte /1 30

• All'inizio abbiamo definito la classe base Animale con il metodo parla()

• Questo metodo non ha nessuna utilità nella classe base: non è infatti possibile scrivere un qualsiasi algoritmo che produca un verso per la classe Animale. Che verso fa il generico animale?

• Forse parla() non è un metodo della classe base?

• Eppure tutti gli animali parlano, per cui è sicuramente un metodo della classe base.

• Allo stesso modo possiamo chiederci: tutti gli animali condividono il comportamento “muoversi”, ma come si muove un generico Animale? Salta? Striscia?


Classi e metodi astratti /2

• Esiste un modo per dichiarare che una classe base ha metodi che sono comuni a tutte le classi che da essa derivano (muoversi, parlare, mangiare), ma questi metodi non possono essere implementati nella classe base: sono metodi astratti

• Saranno le classi derivate che dovranno implementare tutti questi metodi astratti nel modo corretto

• Una classe che presenta metodi astratti è detta classe astratta

• La classe astratta non può essere istanziata: è possibile immaginare un’esemplare di un generico animale? Noi riusciamo solo a immaginare un cane, un gatto, ….


Classi e metodi astratti /332

• Si crea una classe con il metodo parla astrattopublic abstract class Animale {…………………..………………….. public abstract String parla(); //manca il corpo

public abstract String muoviti(); //manca il corpo

public abstract String mangia(); //manca il corpo

…………………………..}


Classe Object /133

• In Java tutte le classi hanno una classe base implicita

• Questa classe di chiama Object e contiene dei metodi utili alla Java Virtual Machine

• Scrivere

public class Animale extends Object {………………………….}

public class Animale {…………………….}

• Equivale a scrivere


Classe Object /234

• La classe Object e‘ la radice della gerarchia delle classi Java

• Tra i metodi contenuti in Object troviamo equals e toString public class Object {

// Verifica se due oggetti sono ugualipublic boolean equals(Object obj) {}

// Converte un oggetto in stringapublic String toString() {}}


Ereditarietà singola e interfacce /1

35

• In Java si può derivare da una sola classe

• Può essere necessario definire un nuovo oggetto con caratteristiche provenienti da due oggetti diversi• Un pappagallo vola, un cane nuota• Un'anatra può sia volare che nuotare• Anche un aereo è un oggetto volante e una

barca è un natante


Ereditarietà singola e interfacce /2

36

• In java non è ammessa l'ereditarietà multipla; l'anatra non può estendere Animale, OggettiVolanti e OggettiNatanti

• Si utilizzano le interfacce (parola riservata interface)• Le interface sono simili alle classi astratte• Esse hanno la dichiarazione dei metodi senza

implementazione• Possono avere solo metodi pubblic• Non possono avere attributi• Le classi derivate implementano le interfacce


Interfacce/137

• Le nostre classi diventano

public interface OggettiNatanti {public boolean nuota();

}

public interface OggettiVolanti {public boolean vola();

}


Interfacce/238

public class Cane extends Animale implements OggettiNatanti { ... ...

public boolean nuota() { return true; }}public class Pappagallo extends Animale implements OggettiVolanti{ ... ...

public boolean vola() { return true; } }


Implementazione di interfacce

39

public class Anatra extends Animale implements OggettiVolanti, OggettiNatanti{ ... ...

public boolean nuota() {return true;

}

public boolean vola() {return true;

}}


Esercizio 1.140

• Scrivere la classe Pubblicazione avente come attributi: titolo editore

• Scrivere i costruttori, con e senza parametri e i metodi getter e setter

• Scrivere il metodo toString per restituire il valore degli attributi sotto forma di stringa

• Scrivere il metodo equals per verificare se l'oggetto corrente è uguale ad uno passato come argomento (è restituito un boolean)

• Scrivere la classe TestPubblicazione con il metodo main che crea due pubblicazioni con dati inseriti da tastiera, le visualizza e verifica se sono uguali


Esercizio 1.241

1) Definire una classe Rivista derivata da Pubblicazione con attributo specifico periodicità; ridefinire toString e equals

2) Definire una classe Libro derivata da Pubblicazione con attributo specifico autore; ridefinire toString e equals

3) Definire una classe TestPubblicazioni che crea alcune istanze di Rivista e di Libro con dati a scelta


Esercizio 2.1

Creare la gerarchia di classi: Punto (con attributi le coordinate x e y) Pixel (in più il colore) Punto3D (in più la coordinata z)

Implementare le tre classi prevedendo per la classe Punto il metodo costruttore, i metodi set, get e i metodi toString e equals.

Aggiungere nella classe Pixel e Punto3D i metodi per la gestione delle sottoclassi e ridefinire opportunamente i metodi toString e equals . Commentare le classi indicando quali metodi e quali attributi sono estesi, ereditati, ridefiniti.


Esercizio 2.2

1. Creare due istanze qualsiasi di Punto3D

2. Visualizzare le coordinate dei due punti

3. Verificare se i due punti coincidono e visualizzare opportuno messaggio

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