Akın Kaldıroğlu Java ile Nesne Merkezli Programlama

Transkript

1 Akın Kaldıroğlu Java ile Nesne Merkezli Programlama Ocak 2014

2 Küçük Bir Konu Ø Bu dosya ve beraberindeki tüm, dosya, kod, vb. eği>m malzemelerinin tüm hakkı Akın Kaldıroğlu na aier. Ø Bu eği>m malzemelerini kişisel bilgilenme ve gelişiminiz amacıyla kullanabilirsiniz ve isteyenleri hhp:// adresine yönlendirip, bu malzemelerin en güncel hallerini almalarını sağlayabilirsiniz. Ø Yukarıda bahsedilen amaç dışında, bu eği>m malzemelerinin, >cari olsun/ olmasın herhangi bir şekilde, toplu bir eği>m faaliye>nde kullanılması, bu amaca yönelik olsun/olmasın basılması, dağıqlması, gerçek ya da sanal/ Internet ortamlarında yayınlanması yasakqr. Böyle bir ih>yaç halinde lüsen benimle, adresinden ile>şime geçin. Ø Bu ve benzeri eği>m malzemelerine katkıda bulunmak ya da düzeltme ve eleş>rilerinizi bana iletmek isterseniz, çok sevinirim. Yukarıda verdiğim adresten bana ulaşabilirsiniz. Ø Bol eğlenceli ve bol Java lı günler dilerim. 2

3 Soyutlama I Ø Soyutlama, bir şeyin, sahip olunan bakış açısı i>bariyle, en önemli özelliklerini ön plana çıkarırken, önemli olmayan özelliklerini basqrmakqr, görmezden gelmek>r: Ø Önemli olan özellikler, genel olarak o şeyi diğer şeylerden ayırt eden unsurlardır ya da ana, asli özelliklerdir, Ø Ayırt edici olmayanlara ise ikincil ya da arizi özellikler denir. Ø Zihnimiz karşılaşqğı her nesneyi tek tek algılamak yerine, nesneleri, karekteris>k özellikleriyle algılar, sonra da ya zihinde var olan kavramsal bir kategoriyle örtüştürür ya da böyle bir kategori yoksa, bu nesneden yola çıkarak yeni bir kategori oluşturur. 3

4 Soyutlama II Ø soyutlama İng. abstrac-on (Lat. abstrac>o < abstrahere = çekip çıkarmak, soymak, ayırmak): 1. Gerçekte ayrılamaz olanı düşüncede ayırma eylemi. (Ör. Biçimi, rengi, boyutları özdekten ayırıp düşünme.) 2. Geneli ve öz olanı arınmış bir biçimde elde etmek için özle ilgili olmayanı bir yana bırakma. Bir tasarımın ya da bir kavramın nitelik ve bağınq gibi öğelerini göz önüne almayarak dikka> doğrudan doğruya kavrama çeken düşünme eylemi. (Ör. Üçgen kavramında; üçgenin büyük, küçük, eşkenarlı ya da dik açılı oluşunu göz önüne almamak gibi.) Ø Felsefi Terimler Sözlüğü, hhp://tdkterim.gov.tr/bts/ 4

5 Soyutlama III Ø Soyutlamanın İngilizce karşılığı abstrac-on kelimesidir. Ø Britannica da şöyle tarif edilmektedir: The cogni>ve process of isola>ng, or "abstrac>ng," a common feature or rela>onship observed in a number of things, or the product of such a process. Ø Soyutlama, bu anlamda kavramsallaşqrma ile aynı anlamdadır. 5

6 Neden Soyutlama? Ø Çünkü zihnimiz bu haliyle soyutlama yapmadan bir nesneyi tüm yönleriyle kavrayamaz. Ø Dolayısıyla soyutlama, bir indirgemedir, basitleş>rmedir ya da genellemedir. Ø Soyutlamalar, bir bebeğin dünyayı algılama şeklinde apaçık görülür: Ø Köpek: 4 ayaklı, havlayan ve kuyruğunu sallayan canlı 6

7 Soyutlama Örneği: Haritalar Ø Haritalar, soyutlamaya mükemmel bir örnek>rler: Ø Farklı türdeki haritalar, aynı gerçekliğin farklı yönlerini be>mlerler, amaçları dışındaki özellikleri göstermezler. Ø Dolayısıyla zihin de soyutlamaları bir amaç doğrultusunda yapar. Ø Amaç ya da ilgi alanı, aynı gerçekliğin farklı soyutlamalarının yapılmasını sağlar: Ø Otel zincirlerinin ya da benzin istasyonlarının haritaları, Ø Aynı binaya bakan farklı meslekteki kişilerin farklı soyutlamaları. 7

8 İstanbul Metro Haritası 8

9 "Ne"lik ve "Nasıl"lık Ø Soyutlamalar, bir şeyin "ne"liği üzerine yoğunlaşır, "nasıl"lık üzerine eğilmez. Ø Yani temel özellikleri, o özelliklerin oluşumundan, nasıl meydana geldiğinden bağımsız olarak ele alır: Ø Araba yı algılamak için, motor yapısını bilmeye gerek yoktur, Ø Ya da bir insanla ortaklık kurmak için onun DNA dizilerini bilmeye de gerek yoktur. 9

10 Soyutlama ve Gerçeklik Ø Soyutlama, sonsuz karmaşıklıktaki gerçekliği basitleş>rerek anlama çabasıdır. Ø Aslında bütün soyutlamalar birer kurgudur, insanın gerçekliğe giydirdiği bir kisvedir, çoğu gerçeklikte ya yoktur ya da bizim algıladığımız şekilde değildir: Ø Banka ya da banka hesabı ya da bilgisayarda dosya sistemi tamamen insan kurgusudur Ø Dosya sistemine karşın hard diskin fiziksel yapısı ve dosya kopyalamayı düşünün. Ø Metre ya da gram ise gerçeklikte bizim algıladığımız şekilde değildir. Ø Dolayısıyla insan zihni, gerçekliği algılamak için olduğu kadar kendi gerçekliğini oluşturmak için soyutlamalar yapar. 10

11 Model I Ø Bir şey ile ilgili farklı açılardan ya da ilgi alanlarından yapılan soyutlamaların bütününe model denir. Ø Modeller, bir neseyi ya da olguyu daha bütünsel olarak ifade ederler, çünkü birden fazla soyutlama barındırırlar. Ø Bu nesne ve olguların çoğu zaman bir tek açıdan yapılan soyutlamayla anlaşılamayacak kadar farklı vechelere sahip olmasındandır. Ø Dolayısıyla modellerle biz gerçeklikteki şeylerin, zihnimizin daha rahat algılaması amacıyla, birden fazla bakış açısıyla elde edilmiş formal tanımlarını yapmış oluruz. 11

12 Model II Ø Ya da başka bir deyişle soyutlamaları da sınıflandırırız Ø Bir binanın sta>k, dinamik açılardan özelliklerini ve davranışlarını farklı soyutlamalarla ortaya koyarız. Ø Aynı binanın elektrik donanımı, ısıtma/soğutma/ havalandırma düzeni ve ısı yalıqmı vs., hepsi birer soyutlamadır. Ø Bir binayı ancak bu soyutlamaların bütünü temsil edebilir ki bu durumda binanın modeli elde edilmiş olur. 12

13 Sınıflandırma Ø Zihin, sonsuz sayıda soyutlama ile uğraşır, Ø Ve bu soyutlamalarla elde edilen genellemeler birer kategori oluşturur, Ø Soyutlamayı yönlendiren ilgi alanları ya da kriterler çerçevesinde kategori oluşturmaya sınıflandırma (classifica-on) denir. Ø Böylece nesneler, olgular, duygular vs. hepsi belli sınıflara ait hale gelirler. Ø Sınıflar, kavramsal genellemeleri, nesneler ise sınıfların gerçeklikte var olan örneklerini oluşturur. 13

14 Sınıflandırma Örneği Natural Objects Plant Animal Mineral Mammal Fish Bird Reptile Amphibian Insect Dog Cow Monkey... 14

15 Sınıf ve Nesne Ø Konuşmalarımızda "Köpek dediğin sadık olmalı." ya da "Köpekler çok sadık hayvanlardır." diyorsak, komşunun köpeğinden ya da sokakta az önce karşılaşqğımız köpekten değil de kavramsal olarak köpek sını3ndan bahsediyoruz demek>r ve söylediklerimiz, var olmuş ve olacak bütün köpekler için geçerlidir. Ø "Komşunun köpeği çok sadık." dediğimizde ise köpek sınınnın bir örneği ya da nesnesi olan, soyut olmayıp somut olan bir canlıdan bahsediyoruz demek>r. Ø Bu durumda "köpek" bir sının, "komşunun köpeği" ise bir nesneyi (object ya da instance) temsil eder. 15

16 Soyutlama ve Programlama Ø Peki bütün bunların yazılım ve programlamayla ne alakası var? Ø Yazılım geliş>rme ve programlama da bir dizi soyutlamayı içerir. Ø Programlama dilleri de birer soyutlamadır haha modeldir: Ø Değişkenler ve veri >pleri Ø Operatörler ve kontrol yapıları Ø Fonksiyonlar Ø Sınıflar, modüller vs. 16

17 Bilgisayarda Soyutlamalar 17

18 Programlama Dilleri ve Soyutlama 18

19 Yazılım Mühendisliği ve Modeller Ø Çok basit olanlar dışında hemen hiç bir iş problemi, problemi ifade eden kişinin ağzından çıkar çıkmaz programlanıp, bir yazılım haline ge>rilemez. Ø Dolayısıyla yazılım geliş>rme sürecinde, ih>yacın alınmasından gerçekleş>rilmesine kadar geçen süreçte pek çok modelin kurgulaması, karmaşık yazılımları geliş>rilebilir kılar. Ø Ancak bu modeller yardımıyla karmaşık ih>yaçları ve yazılmları basitleş>rir ve anlaşılır hale ge>ririz. 19

20 Yazılım Mühendisliği Modelleri Ø Yazlım geliş>rme süreci en temelde üç modelden oluşur: Ø Analiz (Analysis): Bu ih>yacın modelidir. Ø Tasarım (Design): Bu ih>yacın çözümünün modelidir. Ø Gerçekleş>rme (Implementa>on): Bu da çalışan modeldir. Ø Analiz modeli, ih>yacın ne olduğunu anlamaya yönelik>r. Ø Tasarım modeli, ih>yacın nasıl yerine ge>rileceğini ortaya koyar. Mimari tasarım da bu modelin içindedir. Ø Gerçekleş;rme de, analizde detaylandırılan ih>yaçların tasarımda ortaya konan çözüm modelini bir programlama dili ile kodlanır. 20

21 Modeller 21

22 Modellemenin Zorlukları Ø Sınırı yoktur, sonsuz sayıda ve derinlikte modeller oluşturulabilir. Ø Detay miktarı, amaç ve imkanlarla belirlenir. Ø Mutlak doğru model ancak gerçekliğin kendisidir. Ø Doğruluk ya da yanlışlık, ancak gerçekliğe uygunlukla ölçülebilir, Ø Gerekli özellikleri alıp gereksizleri bırakmak, soyutlamanın dolayısıyla da modelin doğruluğunu belirler. Ø Modellerin tes>ni yapmak zordur. Ø En iyi test, yazılımın müşteriyi ne kadar memnun eeğidir. 22

23 Başarılı Yazılım Ø En iyi, başarılı yazılım, ih>yaçlarını tam ve doğru olarak yerine ge>rendir. Ø Bu sebeple doğru modeller için modellenen iş alanı çok iyi bilinmeli ve doğru soyutlamalar yapılmalıdır. Ø Bu bilgi, tecrübe, yaraqcılık ve yoğun ve sağlıklı bir ile>şim gerek>rir. Ø Ayrıca yazılım geliş>rmenin prensipleri, yazılım modelleri de iyi bilinmeli ve uygulanmalıdır. 23

24 Nesne (Object) Ø Nesne, insan zihninin algıladığı herhangi bir kavramsal ya da fiziksel şeydir: Ø Öğrenciler, derslere devam ediyorlar. Ø Öğretmen, sınıqa öğrencileri dinliyor. Ø Dersler yarın başlıyor. Ø Nesnelerin özellikleri vardır ve bu özellikler, nesnelerin durumlarını (state) ve davranışlarını (behavior) ifade eder: Ø Sarı boyalı sınıqa öğrenci şiir okuyor. Ø Kırmızı top suya yuvarlandı. 24

25 Sınıf I Ø Sınıf, benzer nesnelerin kategorisidir. Ø Sınıf, nesneler için şablondur, yani kendisinden üre>lecek olan nesnelerin sahip olacağı özellikler ile davranışları tarif eder. Ø Sınıf, nesnelerinin özellikleri değişik >plerde değişkenlerle ya da bir başka deyişle veri yapılarıyla (data structures), davranışlarını ise metotlarla (method) (fonksiyon (func>on)/prosedür (procedure)) ifade eder. Ø Nesnenin özelliklerinin bütününe durum (state), metotların bütününe de arayüz (interface) denir. 25

26 Sınıf II Ø Böylece, aynı sınıqan üre>len nesneler aynı >pte olurlar, yani: Ø Aynı özelliklere sahip>r ama özelliklerin değerleri değişebilir, Ø Aynı davranışlara sahip>r, Ø Davranışlar genelde duruma bağlı olduğundan, farklı durumdaki nesnelerin davranışları da farklı olur. 26

27 Yazılımın Nesnesi Ø Yazılımın nesnesi ise gerçek dünyadaki, kavramsal ya da fiziksel, bir nesneyi temsil etmek üzere, onun özelliklerini ve davranışlarını ifade eden yapıdır: Ø Yazılımın nesnesi, temsil eeği gerçek dünyadaki nesnenin durumunu, sınınnda tanımlanan değişkenlerle, davranışlarını da metotlarla yerine ge>rir. Ø Yani nesne, sınınnın ifade eeği soyut yapının hayat bulmuş, gerçekleşmiş halidir. 27

28 Durum Ø Nesnelerin durumu ile daha çok durağan (sta>c), görülen ve hissedilen, özellikleri kastedilir ve programlama dillerinde farklı >plerde bir grup değişken ile ifade edilir. Ø Nesnenin durumunu oluşturan her bir ayrık bilgiye ise özellik (a>ribute) denir: Ø Öğrenci Ø No, isim, soy isim, doğum tarihi, cinsiyet, adres, bölüm, aldığı dersler, vs. Ø Ders Ø No, isim, bölüm, veren kişi, kredi sayısı, vs. 28

29 Davranış Ø Nesneler davranırlar, hareket ederler, belli işleri yerine ge>rirler. Ø Yazılım nesnelerinin davranışlarına, sorumluluk (responsibility) ya da hizmet (service) olarak bakmak, işimizi kolaylaşqrır: Ø Öğrenci Ø Kayıt olur Ø Ders alır Ø Sınava girer, vs. Ø Ders Ø Öğrencinin kaydolmasına/bırakmasına izin verir Ø Ön şart dersleri hakkında bilgi verir, vs. 29

30 Mesajlaşma Ø Bir nesne şu 4 şekilden biri ile bir sorumluluk yerine ge>rir: Ø Nesne, kendi durumu hakkında bilgi verir, Ø Nesne, kendi durumunu değiş>rir, Ø Nesne, bir işi ya da faaliye> yerine ge>rir ve zorunlu olmamakla birlikte bu faaliyet sonucunda bize birşeyler geri verir, Ø Nesne, bizim ondan istediğimizi, bir başka nesneye havale eder: Ø Havale edilen nesne bu sefer yukarıdaki 3 durumdan birisiyle istenileni yerine ge>rir. Ø Nesnelerin birbirlerinden bir sorumluluk/hizmet yerine ge>rmesini istemeye mesajlaşma (messaging) denir. 30

31 Nesne- Merkezli Yazılım Ø Nesne- merkezli yazılım sistemi ise, birbirleriyle mesajlaşan ve bu şekilde iş süreçlerini yerine ge>ren bir grup nesneden başka birşey değildir. Ø Nesneler, yazılım sisteminin yerine ge>receği sorumlulukları paylaşırlar öyle ki her bir nesne, temsil eeği kavramla ilgili sorumlulukları yerine ge>rir. 31

32 Nesne Sorumluluk İlişkisi I Ø Bir nesne- merkezli yazılım geliş>rirken önemli olan, yazılım sisteminin sorumluluklarından yola çıkarak hangi nesnelerin bulunacağı ve sorumlulukların bu nesnelere nasıl dağıqlacağıdır. Ø Prosedürel programlamada, nesne kavramı olmadığı için, birbiriyle ilişkili sorumlulukları, fonksiyonlar halinde, olabildiğince birbirlerine yakın olacak şekilde, örneğin aynı dosyaya koymayı tercih ederiz. Ø Bu ise yazılımın daha rahat modellenmesi ve geliş>rilmesiyle ilgili pek de önemli bir avantaj sağlamaz. 32

33 Nesne Sorumluluk İlişkisi II Ø Sağlıklı yazılımlar oluşturmak açısından, sorumlulukları nesnelerle ilişkilendirirken şu iki temel özelliği göz önüne almamız gerekmektedir: Ø İç tutarlılığı yüksek (highly- cohesive) nesneler: Nesne, sadece ve sadece tek bir şeyi soyutlamalı, birden fazla şeyi ile ilgili sorumlulukları bir araya ge>rmemeli, Ø Bağımlılıkları düşük (lowly- coupled) nesneler: Nesne, üzerine düşen sorumlulukları yerine ge>rirken, diğer nesnelere olan ih>yacı/bağımlılığı olabildiğince az olmalı. Ø İç tutarlılığı düşük nesneler, birden fazla konuyla alakalı sorumluluklara sahip olurlar ve genelde bağımlılıkları da bu yüzden yüksek olur. 33

34 Yazılım ve Değişim Ø İç tutarlılığı yüksek ve bağımlılıkları az olan nesnelerden oluşan yazılımların, Ø Modellenmeleri, Ø Kodlanmaları, Ø Test edilmeleri, Ø Hatalarının ayıklanması (bug fix) ve Ø herhangi bir sebepten dolayı değişmeleri daha rahat olur Ø Unutmayalım ki yazılımların maliyetlerinin büyük kısmı bakımda harcanmaktadır, geliş>rmede değil. 34

35 Java da Sınıf Tanımlama I Ø Java da sınıf tanımlamak için class anahtar kelimesi kullanılır: <niteleyici>* class <Sınıfİsmi>{ <özellik>* <kurucu metot>* <metot>* } Ø Sınınn tanımı, Java da en geniş blok olan sınıf blokuyla yapılır. Ø Sınınn bir ya da daha fazla niteleyicisi (modifier) olabilir. Ø Sınınn geçerli ve anlamlı bir ismi olmalıdır. 35

36 Java da Sınıf Tanımlama II Ø Kurucu ya da yapılandırıcı (constructor), nesne yaraqrken çağrılan özel metotdur. Ø Zorunlu olmamakla birlikte sınınn öğeleri, özellikler, kurucular ve metotlar olarak sıralanır. Ø Özellikler farklı >plerde olan nesne değişkenleridir (instance variables). Ø Metotlar ise nesnelerin sorumluluklarını yerine ge>ren nesne fonksiyonlarıdır (instance methods). 36

37 Özellik Tanımı Ø Sınıqa özellikle şöyle tanımlanır: <niteleyici>* <tip> <değişkenismi> = [ilk değer] Ø Değişkenler için bir grup niteleyici vardır, Ø Java da her değişkenin bir >pi olmak zorundadır, Ø Değişkenlere geçerli ve anlamlı bir isim verilmelidir, Ø Değişkene, isteğe bağlı olarak, ilk değer de verilebilir. 37

38 Metot Tanımı Ø Sınıqa metot şöyle tanımlanır: <niteleyici>* <dönüş tipi> <metotismi>(<arguman>*){ <ifade>* } Ø Zorunlu olmamakla birlikte metotlar da farklı niteleyiciler alır, Ø Metotlar, zorunlu olmamakla birlikte, dışarıdan argümanlar alır, bu argümanları, ifadeleri ile işler yani bir iş manqğını yerine ge>rir ve yine zorunlu olmamakla birlikte, çağrıldıkları ortama bilgi geri döndürürler, Ø Dolayısıyla metota geçilen ve metohan dönen bilgi, metotun çağrıldığı ortam ile metot arasındaki ile>şimin öğelerindendir. 38

39 Java Kaynak Kodunun Yapısı Ø Sınınn bütün öğeleri sınıf bloku içinde tanımlanır, Ø Sınınn, sadece paket (package) bilgisi ile koduna dahil edeceği (import) diğer yapıların ifadeleri sınıf dışında tanımlanır. Ø En yaygın sınıf niteleyicisi public >r ve sınıfa her yerden erişilebileceğini ifade eder. Ø Her public sınıf, kendi ismini taşıyan ve.java uzanqsına sahip olan bir dosyada yer almalıdır. Ø Dolayısıyla her.java kaynak kodu dosyasında en fazla bir tane public sınıf olabilir. 39

40 Nesne Yaratma Ø Java da nesne yaratmak için new anahtar kelimesi kullanılır, Ø new den sonra da kurucu metot çağrısı gelmelidir, Ø YaraQlan nesneyi, kendisine ulaşmakta kullanılacak olan bir referansa atamak gereklidir. Ø Bunların hepsini bir saqrda yapabiliriz: Student studentobject = new Student(); Ø Yukarıdaki saqrda, atamanın sağ tarannda oluşturulan nesne, sol taranndaki Student >pinden olan studentobject isimli bir referansa atanmaktadır. 40

41 Araba Ø Bir "Araba" soyutlaması yapın. Ø Soyutlamada bulunması gereken davranışlar nelerdir? Ø Gitmek Ø Durmak Ø Hızlanmak Ø vs. Ø Soyutlamada bulunması gereken durum bilgileri nelerdir? Ø Marka Ø Model Ø Yıl Ø Hız 41

42 public class Car { String make; String model; String year; int speed; int distance; } public void go(int newdistance){ distance += newdistance; } public void accelerate(int newspeed){ speed = newspeed; } public void stop(){ speed = 0; } public String getinfo(){ return "Car Info: " + year + " " + make +...; } 42

43 Main Metot Ø Java da pek çok sınınnız olsa bile en az bir tanesi main isimli özel bir metota sahip olmalıdır. Ø main metota sahip olan sınıf JVM e geçilerek çalışqrılabilir. Ø main metot, sistemin çalışmaya başladığı yerdir. Ø Nerede tanımlandığının pek önemi yoktur. Ø Dolayısıyla diğer sınıfların nesneleri bu metoha oluşturulur ve üzerindeki metotlar burada çağrılarak sistem çalışmaya başlar. Ø main metotun arayüzü (interface) aşağıdaki gibidir: public static void main(string[] args) 43

44 Test Sının Ø Şimdi de oluşturduğumuz sınınn, test ya da istemci (client) sınınnı oluşturup, main metot içerisinde bir kaç tane araba nesnesi yaraqn. Ø Daha sonra bu nesnenin durumunu değiş>rin ve üzerindeki metotları çağırın. Ø YaraQlan nesne üzerindeki değişken ve metotlara "." notasyonuyla ulaşılır: Car arabam = new Car(); int hiz = arabam.speed; arabam.go(50); 44

45 public class CarTest { public static void main(string[] args) { Car car1 = new Car(); car1.make = "Mercedes"; car1.model = "C200"; car1.year = "2011"; car1.distance = 0; car1.speed = 0; } } String infocar1 = car1.getinfo(); System.out.println(infoCar1); car1.accelerate(80); car1.go(10); infocar1 = car1.getinfo(); System.out.println(infoCar1); car1.accelerate(120); car1.go(20); infocar1 = car1.getinfo(); System.out.println(infoCar1); 45

46 Diğer Soyutlamalar Ø Aşağıdaki açılardan bakqğınızda soyutlamanızda neler değişir? Ø Sürücü Ø Akaryakıt kullanımı, maksimum hız Ø SaQcı Ø FiyaQ Ø Araba tasarımcısı Ø Üstü açılabilir mi? Ø Tamirci Ø Motor özellikleri Ø Sigortacı Ø Nerede ve kim kullanıyor, hasarı var mı? 46