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I concetti della programmazione OO per riutilizzare il codice Lezione del 27 ottobre 2008 per il modulo “ Programmazione ad Oggetti 3° parte

La riutilizzazione del codice La programmazione strutturata consente di riutilizzare i programmi esistenti. Si può scrivere una procedura, una funzione, una subroutine, e poi usarla tante volte quante si vuole Tuttavia nella progettazione Orientata agli Oggetti si fa molto di più. La programmazione OO permette di definire relazioni tra le classi degli oggetti che facilitano: non solo il riutilizzo del codice, ma anche la progettazione del medesimo con una visione globale della sua architettura

Metodi per riutilizzare del codice nella programmazione Orientata agli Oggetti Nella programmazione OO ci sono fondamentalmente due modi distinti per riutilizzare il codice esistente La “ Ereditarietà ” che permette ad una classe di ereditare gli attributi ed i metodi di un’altra classe. La “ Composizione ” che fornisce un meccanismo per costruire un oggetto composto di altri oggetti, quindi una nuova classe a partire da altre classi già esistenti

La ereditarietà Qualcuno ha creato con un processo di astrazione una superclasse che ha attributi e metodi comuni ad un certo insieme di classi. Ad esempio in una classe Dog ed in un’altra Cat c’è un attributo per il colore degli occhi. In un modello procedurale, il codice per Dog, nonché quello per Cat dovrebbero entrambi contenere questo attributo Invece in un progetto OO, l’attributo colore occhi è spostato nella superclasse Mammal (mammiferi), insieme con altri attributi comuni e metodi comuni. In questo caso sia Dog che Cat ereditano dalla classe Mammal questo attributo eyeColor

Esempio di ereditarietà Ciò significa che questa classe Dog ha i seguenti attributi eyeColor // ereditato dalla classe Mammal barkFrequency // definito solo per gli oggetti Dogs Al medesimo modo, un oggetto Dog ha i seguenti metodi: getEyeColor() // ereditato da Mammal bark() // definito solo per Dog Ciò significa che questa classe Cat ha i seguenti attributi: eyeColor // ereditato dalla classe Mammal meowFrequency // definito solo per gli oggetti Cats Al medesimo modo un oggetto Cat ha i seguenti metodi: getEyeColor() // ereditato da Mammal meow() // definito solo per Cat Le classi Dog e Cat ereditano entrambe dalla superclasse Mammal. Quando un oggetto Dog o Cat viene instanziato, esso contiene ogni cosa definita nella sua classe così come ogni cosa definita nella classe genitore. Pertanto essi hanno le proprietà delle loro definizione di classe e quelle ereditate dalla classe Mammal.

Superclasse e sottoclasse La superclasse, o classe genitore, contiene tutti gli attributi ed i comportamenti che sono comuni alle classi che li ereditano. Ad esempio, nel caso della classe Mammal, tutti i mammiferi hanno attributi simili quali colore degli occhi, colore dei capelli, così come comportamenti comuni quali generaCaloreInterno() cresceCapelli(). Tutti i mammiferi hanno questi attributi e comportamenti, pertanto non è necessario duplicarli lungo la gerarchia della ereditarietà in ciascun tipo di mammifero. La duplicazione, oltre ad essere faticosa, introduce errori ed inconsistenze Le classi Dog e Cat ereditano tutti questi attributi e comportamenti comuni dalla classe Mammal. La classe Mammal è la superclasse, Dog e Cat sono le sottoclassi o classi figlie.

Programmare per differenze (generalizzazione) (specializzazione) Poiché la classe Dog e Cat ereditano gli attributi e i comportamenti della superclasse Mammal, queste classi specializzate devono solo implementare quegli attributi e quei comportamenti per i quali sono diverse dai mammiferi in generali . Queste sottoclassi devono aggiungere i loro dettagli, specifici del loro essere Dog e Cat . Per questo motivo si dice anche che le superclassi sono classi generali , mentre le sottoclassi si dicono specializzate . Inoltre il processo di creazione della superclasse si chiama per il medesimo motivo “generalizzazione ”, mentro il processo di programmazione per differenza delle sottoclassi si chiama “ specializzazione”

Astrazione per ereditarietà Un albero di ereditarietà può diventare molto grande. Dopo che le classi Mammal, Cat e Dog sono state completate, altre classi si possono aggiungere alla gerarchia quali Lions, Tigers. Ognuna di queste può, a sua volta essere la superclasse di altre classi. Cat può essere superclasse di GattoPersiano, GattoSiamese. Dog può essere superclasse di GermanShepherd, di Poodle La potenza della ereditarietà sta in quella della astrazione e della organizzazione

Esempio di albero di ereditarietà Quali sono i metodi di GermanShepherd ? I suoi  isGerman() di Dog  bark() di Mammal  getEyeColor Quali sono i metodi di Poodle ?

Relazione “is-a” Il Cerchio, il Quadrato, la Stella ereditano direttamente da Shape A questa relazione ci si riferisce spesso come ad una “relazione is-a” Un cerchio “is a” shape Un quadrato è una forma Una stella è una forma

Introduzione al polimorfismo Nelle figura shape, il nome su ciascuno degli oggetti rappresenta il metodo “draw” (disegna) rispettivamente di Cerchio, Quadrato, Stella Quando disegniamo una forma, indipendentemente da quale essa sia, invochiamo un metodo chiamato draw() È responsabilità individuale dell’oggetto, che esso sia un cerchio, un quadrato oppure una stella, disegnare sé stesso Qui sta un nuovo concetto della programmazione OO Il polimorfismo

Il polimorfismo Polimorfismo è un termine greco che significa “molte forme” Il polimorfismo è strettamente correlato al concetto di ereditarietà Quando un messaggio è inviato ad un oggetto, quell’oggetto deve avere un metodo (un’interfaccia) per rispondere a quel messaggio In una gerarchia ereditaria, tutte le sottoclassi ereditano le interfacce delle loro superclassi Poiché ogni sottoclasse è un’entità separata, ciascuna di esse può richiedere una distinta e diversa risposta al medesimo messaggio.

Esempio per comprendere il polimorfismo Consideriamo la classe Shape ed un suo comportamento draw() Quando chiedete di disegnare una forma dovete specificare quale forma. nessuno può disegnare una forma ( Shape ) perché Shape è un concetto astratto In effetti il metodo draw() di Shape non ha neanche un’implementazione Per disegnare una forma occorre specificare una forma concreta (cerchio, quadrato, stella) Per fare questo dovete fornire l’effettiva implementazione del metodo draw() in Cerchio, Quadrato, Stella.

Sovrascrittura (overriding) di un metodo Anche se la classe Shape ha un metodo draw() , nelle classi Cerchio, Quadrato, Stella scriviamo il metodo draw() sovrascrivendo il metodo draw() ereditato da Shape . Sovrascrivere significa riscrivere e rimpiazzare in una sottoclasse l’implementazione di un metodo ereditata dalla superclasse

Esempio di sovrascrittura di un metodo Ad esempio supponiamo di avere una collezione di tre forme geometriche: cerchio, quadrato, stella Anche se le trattiamo tutte come forme geometriche e gli inviamo il medesimo messaggio draw() Il risultato finale di ciascun disegno è diverso perché in ciascuna delle classi di questi oggetti abbiamo fornito una concreta implementazione di questo metodo draw() riscrivendolo Pertanto ciascuna classe pur sollecitata dal medesimo messaggio è in grado di rispondere differentemente Questo è il polimorfismo !!!!

Un po’ di codice per esempio public abstract class Shape{ public abstract void draw(); } public class Cerchio{ public void draw(){ System.out.println(“Cerchio!!”); } } public class Quadrato{ public void draw(){ System.out.println(“Quadrato!!”); } } public class Stella{ public void draw(){ System.out.println(“Stella!!”); } } Instanziamo qualche oggetto c1=new Cerchio(); q1=new Quadrato(); s1=new Stella(); Inviamo il medesimo messaggio a tutti questi oggetti c1.draw(); q1.draw(); s1.draw(); L’effettiva risposta dipende dal tipo di oggetto Ma abbiamo inviato a tutti il medesimo messaggio !! Il concetto chiave è che stiamo inviando il medesimo messaggio alle classi Shape e sperimentiamo diverse risposte a seconda di quale sottoclasse di Shape è utilizzata ! Questo è il polimorfismo !

La composizione È naturale pensare agli oggetti come aggregati di altri oggetti Un computer contiene una scheda madre, una scheda video, una tastiera, un disco rigido. Anche se il computer è considerato come un oggetto unico, anche l’unità disco è un oggetto valido Infatti potreste aprire il computer e rimuovere il disco rigido e prenderlo in mano Gli oggetti quindi sono spesso costruiti o composti da altri oggetti Questa è la composizione

L’astrazione della composizione Anche la composizione fornisce un meccanismo per costruire gli oggetti, includendo delle classi all’interno di altre classi Come si fa ? Consideriamo la relazione tra un automobile e il suo motore Possiamo dire che l’auto contiene il motore Ma non possiamo dire che un’auto è un motore ! Piuttosto usiamo il termine l’auto “has a” ha un motore public class Motore { } public class Auto { private Motore m; … } In questo modo siamo in grado di includere un oggetto all’interno di un altro oggetto che lo contiene In pratica definiamo un nuovo tipo di variabile che rappresenta l’oggetto che vogliamo includere

La relazione “has a” La relazione di ereditarietà è considerata una relazione del tipo “è un” ( is-a ) Invece la relazione di composizione è considerata del tipo ha un ( has-a ) Quindi il computer ha un disco rigido Un computer non è un disco rigido quindi tra computer e disco rigido non c’è una relazione di ereditarietà, ma invece c’è una relazione di composizione

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