CENG 217 Object Oriented Design. Doç. Dr. Halûk Gümüşkaya /

Transkript

1 CENG 217 Object Oriented Design Lecture 6 Doç. Dr. Halûk Gümüşkaya haluk@gumuskaya.com / haluk@fatih.edu.tr Computing Engineering Department Fatih University Thursday, December 08,

2 Kalıtım ve Soyut Sınıflar 2

3 Dersin Anahatları 1. Katılım Kavramı 2. Kalıtımla Grafik Programlama 3. Soyut Sınıflar 4. Kalıp Metot (TEMPLATE METHOD) Modeli 5. Korumalı Arayüzler (Protected Interfaces) 6. Swing Bileşenlerinin Hiyerarşisi 7. Standart Geometrik Şekillerin Hiyerarşisi 8. Hata Sınıflarının Hiyerarşisi 9. Kalıtımın Kullanılmayacağı Zamanlar 3

4 Model Özelleştirme Basit Employee sınıfı ile başlayalım Üst Sınıf public class Employee { private String name; private double salary; public Employee(String aname) { name = aname; public void setsalary(double asalary) { salary = asalary; public String getname() { return name; public double getsalary() { return salary; Manager bir alt sınıftır. 4

5 Model Özelleştirme Manager sınıfı yeni bir metot ekler: setbonus Manager sınıfı önceki metodu yeniler (overriding): getsalary Maaş (salary) ve bonus özelliklerini ekler. public class Manager extends Employee { private double bonus; // new field public Manager(String aname) {... public void setbonus(double abonus) { bonus = abonus; // new method public double getsalary() {... // overrides Employee method 5

6 Model Özelleştirme Manager Metotları ve Alanları setsalary, getname metotları (Employee sınıfından kalıtılan) getsalary metodu (Manager da yenilenen) setbonus metodu (Manager da tanımlanan) name ve salary alanları (Employee da tanımlanan) bonus alanı (Manager da tanımlanan) 6

7 Üst/Alt Terminolojisi Manager neden bir alt sınıftır? Manager (Müdür) üst değil midir? Manager nesnesi daha fazla özelliğe sahip değil midir? Müdürler kümesi, işçiler kümesinin bir alt kümesidir. 7

8 Kalıtım Hiyerarşisi Gerçek Dünya: Hiyerarşiler genel/spesifik ilişkileri gösterir. Genel konsept köktür. Daha spesifik olanlar çocuklardır. Programlama: Kalıtım Hiyerarşisi Genel üst sınıf köktür. Daha spesifik olan sınıflar çocuklardır 8

9 Kalıtım Hiyerarşisi 9

10 Yer Değiştirme Prensibi Barbara Liskov tarafından formülize edilmiştir. Bir üst sınıf kullanılması beklenildiği yerde, alt sınıf kullanılabilir. Örnek: Employee e;... System.out.println("salary=" + e.getsalary()); e ye Manager referansı verilebilir. Çok Şekillilik: Doğru getsalary metodu çağrılır. 10

11 Üst Sınıfın Metodlarını Çağırma Üst sınıfın özel (private) alanlarına erişilemez. public class Manager extends Employee { public double getsalary() { return salary + bonus; // HATA: Özel Alan... Üst sınıfın metotlarını çağırırken dikkatli olunmalı: public double getsalary() { return getsalary() + bonus;// HATA recursive çağırma 11

12 Üst Sınıfın Metodlarını Çağırma super kelimesinin kullanımı public double getsalary() { return super.getsalary() + bonus; super bir referans değildir. super çok şekilli çağırma mekanizmasını iptal eder. 12

13 Üst Sınıfın Constructor Metotlarını Çağırma super kelimesini alt sınıfın constructor metodunda kullanma: public Manager(String aname) { super(aname); // calls superclass constructor bonus = 0; super in çağırılması alt sınıfın constructor metodunda ilk cümle olmalı. Eğer alt sınıfın constructor metodunda super çağırılmayacaksa, üst sınıfta parametresi olmayan bir constructor metodu olmalı 13

14 Ön Şartlar (precondition) public class Employee { /** Sets the employee salary to a given asalary the new asalary > 0 */ public void setsalary(double asalary) {... Manager.setSalary metodunu ön şartlı olarak tekrar tanımlayabilir miyiz? salary > ? Hayır Manager m = new Manager(); Employee e = m; e.setsalary(50000); 14

15 Son Şartlar, Görülebilirlik, Hatalar Örneğin: Employee.setSalary maaşı düşürmeyeceğini garantiler. Sonra Manager.setSalary son şartı yerine getirir. Tekrar tanımlanan metod daha özel (private) olamaz. (Genel hata: tekrar tanımlamada public yazılmaz.) Tekrar tanımlanan metod daha fazla kontrol edilmiş hataya sahip olamaz. 15

16 1. Katılım Kavramı 2. Kalıtımla Grafik Programlama 3. Soyut Sınıflar 4. Kalıp Metot (TEMPLATE METHOD) Modeli 5. Korumalı Arayüzler (Protected Interfaces) 6. Swing Bileşenlerinin Hiyerarşisi 7. Standart Geometrik Şekillerin Hiyerarşisi 8. Hata Sınıflarının Hiyerarşisi 9. Kalıtımın Kullanılmayacağı Zamanlar 16

17 Kalıtımla Grafik Programlama Bölüm 4: Icon arayüzünü kullanarak çizim oluşlturma Şimdi: JComponent sınıfının alt sınıfını şekillendirme: public class MyComponent extends JComponent { public void paintcomponent(graphics g) { drawing instructions go here... Avantajı: JComponent dan metot kalıtımı Örnek: mouse listener ı JComponent a ekleyebiliriz. 17

18 Mouse listener ı bilşene ekleme Mouse Listeners Fare olaylarını veya Fare Hareket Olaylarını dinleyebilir. public interface MouseListener { void mouseclicked(mouseevent event); void mousepressed(mouseevent event); void mousereleased(mouseevent event); void mouseentered(mouseevent event); void mouseexited(mouseevent event); public interface MouseMotionListener { void mousemoved(mouseevent event); void mousedragged(mouseevent event); 18

19 Mouse Adapters Sadece mousepressed metodunu dinlemek için ne yapılabilir? MouseAdapter a ulaşılabilir. public class MouseAdapter implements MouseListener { public void mouseclicked(mouseevent event) { public void mousepressed(mouseevent event) { public void mousereleased(mouseevent event) { public void mouseentered(mouseevent event) { public void mouseexited(mouseevent event) { Bileşenin constructor metodu dinleyici (listener) ekler: addmouselistener(new MouseAdapter() { public void mousepressed(mouseevent event) { mouse action goes here ); 19

20 Araba Hareket Ettiren Program Araba şeklini hareket ettirmek için fareyi kullanın Araba panelinin mouse + mouse motion listeners vardır. mousepressed farenin basıldığı noktayı hatırlar. mousedragged araba şeklini tercüme eder. Ch6/car/CarComponent.java Ch6/car/CarShape.java Ch6/car/CarMover.java (main) 20

21 CarComponent.java import java.awt.*; import java.awt.event.*; import java.awt.geom.*; import javax.swing.*; import java.util.*; // A component that shows a scene composed of items. public class CarComponent extends JComponent { private CarShape car; private Point mousepoint; public CarComponent() { car = new CarShape(20, 20, 50); addmouselistener(new MouseAdapter() { public void mousepressed(mouseevent event) { mousepoint = event.getpoint(); if (!car.contains(mousepoint)) mousepoint = null; ); addmousemotionlistener(new MouseMotionAdapter() { public void mousedragged(mouseevent event) { if (mousepoint == null) return; Point lastmousepoint = mousepoint; mousepoint = event.getpoint(); double dx = mousepoint.getx() - lastmousepoint.getx(); double dy = mousepoint.gety() - lastmousepoint.gety(); car.translate((int) dx, (int) dy); repaint(); ); public void paintcomponent(graphics g) { Graphics2D g2 = (Graphics2D) g; car.draw(g2); 21

22 CarShape.java (1) import java.awt.*; import java.awt.geom.*; // A car shape. public class CarShape { private int x; private int y; private int width; /** Constructs a car x the left of the bounding y the top of the bounding width the width of the bounding rectangle */ public CarShape(int x, int y, int width) { this.x = x; this.y = y; this.width = width; public void draw(graphics2d g2) { Rectangle2D.Double body = new Rectangle2D.Double(x, y + width / 6, width - 1, width / 6); Ellipse2D.Double fronttire = new Ellipse2D.Double(x + width / 6, y + width / 3, width / 6, width / 6); Ellipse2D.Double reartire = new Ellipse2D.Double(x + width * 2 / 3, y + width / 3, width / 6, width / 6); // The bottom of the front windshield Point2D.Double r1 = new Point2D.Double(x + width / 6, y + width / 6); // The front of the roof Point2D.Double r2 = new Point2D.Double(x + width / 3, y); // The rear of the roof Point2D.Double r3 = new Point2D.Double(x + width * 2 / 3, y); // The bottom of the rear windshield Point2D.Double r4 = new Point2D.Double(x + width * 5 / 6, y + width / 6); Line2D.Double frontwindshield = new Line2D.Double(r1, r2); Line2D.Double rooftop = new Line2D.Double(r2, r3); Line2D.Double rearwindshield = new Line2D.Double(r3, r4); 22

23 CarShape.java (2). g2.draw(body); g2.draw(fronttire); g2.draw(reartire); g2.draw(frontwindshield); g2.draw(rooftop); g2.draw(rearwindshield); public boolean contains(point2d p) { return x <= p.getx() && p.getx() <= x + width && y <= p.gety() && p.gety() <= y + width / 2; public void translate(intdx, intdy) { x += dx; y += dy; 23

24 CarMover.java import java.awt.*; import java.awt.geom.*; import java.awt.event.*; import javax.swing.*; /** A program that allows users to move a car with the mouse. */ public class CarMover { public static void main(string[] args) { JFrame frame = new JFrame(); frame.setdefaultcloseoperation(jframe.exit_on_close); frame.add(new CarComponent()); frame.setsize(frame_width, FRAME_HEIGHT); frame.setvisible(true); private static final int FRAME_WIDTH = 400; private static final int FRAME_HEIGHT = 400; 24

25 Araba Hareket Ettiren Programın Ayrıntılı Sınıf Diagramı 25

26 Together da UML Sınıf Diagramı 26

27 Görüntü Düzenleyicisi Çeşitli şekiller çizer. Kullanıcı şekil ekleyebilir, silebilir, hareket ettirebilir. Kullanıcı şekli fare ile seçer. Seçilen cisim boyanır. 27

28 SceneShape Arayüz Tipi Seçili olma durumunun kayıtarını tutar Düz veya seçili şekli seçer Şekli hareket ettirir. hit testing: Nokta da (örn: farenin durumu) burda mı? 28

29 SceneShape Arayüz Tipi public interface SceneShape { void setselected(boolean b); boolean isselected(); void draw(graphics2d g2); void drawselection(graphics2d g2); void translate(int dx, int dy); boolean contains(point2d apoint); 29

30 CarShape ve HouseShape Sınıfları public class CarShape implements SceneShape {... public void setselected(boolean b) { selected = b; public boolean isselected() { return selected; private boolean selected; public class HouseShape implements SceneShape {... public void setselected(boolean b) { selected = b; public boolean isselected() { return selected; private boolean selected; 30

32 Factor out common behavior (setselected, isselected) Soyut Sınıflar Alt sınıflar benzer davranışları kalıtır. Bazı metodlar hala tanımlanmamıştır. (draw, drawselection, translate, contains) public class SelectableShape implements Item { public void setselected(boolean b) { selected = b; public boolean isselected() { return selected; private boolean selected; 32

33 Soyut Sınıflar 33

34 Soyut Sınıflar SelectableShape tüm SceneShape metodlarını tanımlamaz Soyuttur. public abstract class SelectableShape implements SceneShape HouseShape ve CarShape asıl sınıflardır. Bir örneğini oluşturamazsınız. SelectableShape s = new SelectableShape(); // HAYIR Ancak değişkenleri olabilir: SelectableShape s = new HouseShape(); // OK 34

35 Soyut Sınıflar ve Arayüz Tipleri Soyut sınıfların alanları vardır. Arayüzlerin sadece sabitleri olabilir. (public static final) Soyut sınıflar metod tanımlayabilir. Arayüzler sadece metodun deklarasyonunu yapabilir. Bir sınıf istenildiği kadar arayüz kullanabilir. Java da bir sınıf sadece bir başka sınıfın alt sınıfı olabilir. 35

36 Görüntü Düzenleyicisi Mouse listener cismi seçer/bırakır Mouse motion listener cismi sürükler Kaldırma butonu seçili cismi kaldırır. Ch6/scene1/SceneComponent.java Ch6/scene1/SceneEditor.java Ch6/scene1/HouseShape.java 36

37 Görüntü Düzenleyicisi Sınıf Diagramı 37

38 Uniform Highlighting Teknik Eski Yaklaşım: Bütün şekiller kendi durumunu çizecek Bu yaklaşım tutarsız(inconsistent) Daha iyi bir yaklaşım: shift(kaydır), draw(çiz), shift, draw, orijinal durumuna geri dönmek. Define in SelectableShape public void drawselection(graphics2d g2) { translate(1, 1); draw(g2); translate(1, 1); draw(g2); translate(-2, -2); 38

39 Kalıp Metot drawselection draw metodunu çağırır. SelectableShape da draw metodu tanıtılmalıdır. Bu seviyede uygulama yapılamaz. Soyut metot olarak tanıtılır. public abstract void draw(graphics2d g2) CarShape, HouseShape da tanıtılır. drawselection metodu draw, translate metodlarını çağırır. drawselection han gi methodu çağıracağını bilmez-- polymorphism drawselection bir kalıp metotdur. Ch6/scene2/SelectableShape.java Ch6/scene2/HouseShape.java 39

41 Özet Kalıp Metot (TEMPLATE METHOD) Modeli Bir algoritma birden fazla tip için uygulanabilmeli. Algoritma birincil işlemlere parçalanabilmeli. Birincil işlemler her tip için farklı olabilir. Birincil işlemlerin sırası tipe bağlı değildir. Çözüm Algoritma için metodu ve birincil işlemler için soyut metodları olan bir üst sınıf tanımlanır. Birincil işlemleri uygun sırada çağırabilmek için algoritma yazılır. Birincil işlemler üst sınıfta tanımlanmaz veya içerisi boş olacak sekilde tanımlanır. Her alt sınıf kendi birincil işlemlerini tanımlar. Ancak algoritmayla ilgilenmez. 41

42 Kalıp Metot (TEMPLATE METHOD) Modeli 42

43 Kalıp Metot (TEMPLATE METHOD) Modeli Tasarım Modelindeki İsim AbstractClass ConcreteClass templatemethod() primitiveop1(), primitiveop2() Kullanılan İsim (Selectable shapes) SelectableShape CarShape, HouseShape drawselection translate, draw 43

44 Bileşik Şekiller GeneralPath: Şekillerin sırası GeneralPath path = new GeneralPath(); path.append(new Rectangle(...), false); path.append(new Triangle(...), false); g2.draw(path); Avantajı: içerme testi hazırdır. path.contains(apoint); Ch6/scene3/CompoundShape.java Ch6/scene3/HouseShape.java 44

45 Bileşik Şekiller 45

46 Üst Sınıfın Özelliklerine Ulaşma Neden HouseShape constructor metodu add metodunu çağırıyor? public HouseShape() { add(new Rectangle(...)); add(new Triangle(...)); Neden sadece path.append(new Rectangle(...)); HouseShape, path alanını kalıtır. HouseShape, path a ulaşamaz. path üst sınıf için özeldir (private). 46

48 Korumalı (Protected) Ulaşım CompoundShape.add metodunu protected yapalım. HouseShape i korur: diğer sınıflar graffiti ekleyemez Protected özellikler alt sınıfların metodları tarafından erişilebilir......ve aynı paket (package) içerisindeki diğer metodlar tarafından erişilebilir. Alanları protected yapmak kötü bir fikirdir. protected GeneralPath path; // HAYIR Metodlar protected yapılabilir. protected void add(shape s) // İYİ Korumalı arayüz public arayüzden ayrılır. (farklıdır) 48

50 Swing Bileşenlerinin Hiyerarşisi Hiyerarşinin temeli: Component Çok sayıda ortak metod vardır: int getwidth() int getheight() Dimension getpreferredsize() void setbackground(color c)... En önemli alt sınıf: Container 50

51 Swing Bileşenlerinin Hiyerarşisi 51

52 Swing Bileşenlerinin Hiyerarşisi Tarih: Önce AWT geldi, Abstract Window Toolkit Orjinal bileşener kullanıldı Güç farkedilen platform kararsızlıkları Bir kere yaz, her yerde çalıştır -> Bir kere yaz, her yerde tamir et Swing bileşenleri boş pencereler üzerine çizer Çoklu look and feel uygulamalarını destekler. 52

53 Look and Feel 53

54 Swing Bileşenlerinin Hiyerarşisi Swing bileşenlerinin temeli: JComponent Container ın alt sınıfı Bazı Swing bileşenleri container dır. Java çoklu kalıtımı desteklemez. JLabel, JButton,... JComponent ın alt sınıflarıdır. Ara Sınıflar: AbstractButton, JTextComponent 54

55 1. Katılım Kavramı 2. Kalıtımla Grafik Programlama 3. Soyut Sınıflar 4. Kalıp Metot (TEMPLATE METHOD) Modeli 5. Korumalı Arayüzler (Protected Interfaces) 6. Swing Bileşenlerinin Hiyerarşisi 7. Standart Geometrik Şekillerin Hiyerarşisi 8. Hata Sınıflarının Hiyerarşisi 9. Kalıtımın Kullanılmayacağı zamanlar 55

56 Geometrik Şekillerin Hiyerarşisi Java nın ilk versiyonu: birkaç şekil, tamsayı koordinatlar Point Rectangle Polygon Java 2: gelişmiş şekiller, ondalık sayı noktalı koordinatlar Point2D Rectangle2D RoundRectangle2D Line2D Ellipse2D Arc2D QuadCurve2D CubicCurve2D GeneralPathArea Point2D hariç hepsi Shape arayüzünü temel alır 56

57 Geometrik Şekillerin Hiyerarşisi 57

58 Dörtgensel Şekiller RectangularShape ın alt sınıfdır: Rectangle2D RoundRectangle2D Ellipse2DArc2D RectangularShape kullanışlı metodlara sahiptir getcenterx/getcentery getminx/getminy getmaxx/getmaxy getwidth/getheight setframefromcenter/setframefromdiagonal 58

59 Float/Double Sınıfları Her sınıfın iki alt sınıfı vardır: örn: Rectangle2D.Double Rectangle2D.Float Ayrıca iç sınıflar vardır. (daha uzun sınıf isimlerini engellemek için) Uygulamaların double/float alanları vardır. Bir çok metodun double parametreleri/geri dönen değerleri vardır(return values) vardır. 59

60 Float/Double Sınıfları public class Rectangle2D { public static class Float extends Rectangle2D { public double getx() { return x; public double gety() { return y; public double getwidth() { return width; public double getheight() { return height; public void setrect(float x, float y, float w, float h) { this.x = x; this.y = y; this.width = w; this.height = h; public void setrect(double x, double y, double w, double h) { this.x = (float)x; this.y = (float)y; this.width = (float)w; this.height = (float)h;... public float x; public float y; public float width; public float height;... 60

61 Float/Double Sınıfları public static class Double extends Rectangle2D public double getx() { return x; public double gety() { return y; public double getwidth() { return width; public double getheight() { return height; public void setrect(double x, double y, double w, double h) { this.x = x; this.y = y;... this.width = w; this.height = h;... public double x; public double y; public double width; public double height; 61

62 Float/Double Sınıfları Rectangle2D sınıfının ön değişkeni yoktur (instance variables). Kalıp Metod (Template Method) Modeli: public boolean contains(double x, double y) { double x0 = getx(); double y0 = gety(); return x >= x0 && y >= y0 && x < x0 + getwidth() && y < y0 + getheight(); Üretmeden sonra iç sınıf kullanılmasına gerek yoktur. Rectangle2D rect = new Rectangle2D.Double(5, 10, 20, 30); 62

63 Kalıp Metot (TEMPLATE METHOD) Modeli Tasarım Modelindeki İsim AbstractClass ConcreteClass templatemethod() primitiveopn() Kullanılan İsim (Rectangles) Rectangle Rectangle2D.Double contains getx, gety, getwidth, getheight 63

64 1. Katılım Kavramı 2. Kalıtımla Grafik Programlama 3. Soyut Sınıflar 4. Kalıp Metot (TEMPLATE METHOD) Modeli 5. Korumalı Arayüzler (Protected Interfaces) 6. Swing Bileşenlerinin Hiyerarşisi 7. Standart Geometrik Şekillerin Hiyerarşisi 8. Hata Sınıflarının Hiyerarşisi 9. Kalıtımın Kullanılmayacağı zamanlar 64

65 Hata Sınıflarının Hiyerarşisi Hiyerarşinin temeli: Throwable İki alt sınıf: Error, Exception Error un alt sınıfları: ölümcül (hafıza dışına çıkılması (memory=ram), assertionların başarısızlığı) Exception un alt sınıfları: Bir çok kontrol edilmiş hata: (I/O, class not found) RuntimeException alt sınıfları kontrol edilmemiştir. (null pointer, index out of bounds) 65

66 Hata Sınıflarının Hiyerarşisi 66

67 Birden fazla catch olabilir: Hata Yakalama try{ code that may throw exceptions catch (ExceptionType1 exception1){ handler for ExceptionType1 catch (ExceptionType2 exception1){ handler for ExceptionType2... Üst sınıf tarafından yakalanabilir: catch (IOException exception), FileNotFoundException u yakalar. 67

68 Hata Sınıflarını Tanımlama Hatanın kontrol edilileceğine karar verme Exception or RuntimeException alt sınıfı İki constructor metodu tanımlayın public class IllegalFormatException extends Exception { public IllegalFormatException() { public IllegalFormatException(String reason) { super(reason); Gerektiğinde hata atımı (throw Exception)yapılmalı: throw new IllegalFormatException("number expected"); 68

70 Kalıtımın Kullanılmayacağı Zamanlar Bir C++ derleyicisi kullanım kılavuzundan: public class Point { public Point(int anx, int ay) {... public void translate(int dx, int dy) {... private int x; private int y; public class Circle extends Point // DON'T { public Circle(Point center, int radius) {... public void draw(graphics g) {... private int radius; 70

71 Kalıtımın Kullanılmayacağı Zamanlar Huh? Çember nokta değildir. Kazayla kalıtılan metodu translate çember için kullanılmış. Aynı kılavuz Rectangle sınıfını Point in bir alt sınıfı olarak kullanıyor: public class Rectangle extends Point // DON'T { public Rectangle(Point corner1, Point corner2) {... public void draw(graphics g) {... public void translate(int dx, int dy) {... private Point other; 71

72 Kalıtımın Kullanılmayacağı Zamanlar Bu daha da tuhaf: public void translate(int dx, int dy) { super.translate(dx, dy); other.translate(dx, dy); Bunu neden yapmışlar? Soyut sınıf Shape ten kaçınmak istenmiş. Çıkar yol: aggregation kullanımı. Çember, Dikdörtgen sınıflarının noktaları vardır. 72

73 Kalıtımın Kullanılmayacağı Zamanlar Java standart kütüphanesi: public class Stack<T> extends Vector<T> // DON'T { T pop() {... void push(t item) { Kötü fikir: Vector ün tüm metodlarını kalıtmak. Stack in orta kısmına veri koyup veri çıkarabilirmiyiz. Çıkar yol: aggregation kullanımı. public class Stack<T> {... private ArrayList<T> elements; 73

74 Kaynaklar Bu ders Object Oriented Design and Patterns [1] kitabını temel alır. Farklı kaynaklardan adapte edilmiş ve benim kendi slaytlarım da bulunmaktadır. Ana Kaynaklar: 1. Object Oriented Design and Patterns (OODP), 2nd Edition, Cay Horstmann, John Wiley, ISBN: ,