24

Programarea obiectual n Java

Java este un limbaj de referin n ceea ce privete programarea obiectual. Limbajul

implementeaz toate caracteristicile de baz ale acestei tehnici de programare:

motenirea

polimorfismul

ncapsularea

abstractizarea, .a.

Definiii

Clasa definete un ansamblu de variabile de stare i un set de funcii denumite metode (de la

eng. methods) . Variabilele de stare ale clasei, denumite i cmpuri, caracterizeaz starea instanelor

create iar metodele definesc comportamentul acestora. Clasa este deci o machet care va fi folosit

la crearea instanelor.

De regul funciile unei clase servesc la modificarea valorilor variabilelor clasei sau la

preluarea valorilor instantanee ale acestora.

Obiectele sau instanele claselor sunt entiti software caracterizate prin stare i

comportament. Starea este memorat n variabilele de stare ale clasei instaniate. De exemplu un

obiect din clasa Om ar putea fi caracterizat prin nume, prenume, adresa i CNP. La crearea unei noi

instane, variabilelor de stare li se aloc spaiu n memoria calculatorului i primesc valorile

particulare specifice obiectului creat.

Exemplu:

Om Pop = new Om("Pop", "Paul", "Str. Albac nr. 12, Cluj", 1820314123272L);

n acelai timp, instanierea unui obiect nseamn crearea acestuia n memoria calculatorului

i preluarea adresei zonei ocupate de acesta. Adresa unui obiect este o variabil de tip referin.

Deci, ca i tip de dat, Pop este o referin. Spre deosebire de variabilele simple, a cror lungime de

reprezentare n memorie poate varia de la 1 la 8 octei, variabilele de tip referin ocup o lungime

fix, 4 sau 8 octei, n funcie de procesorul virtual Java pe care se execut.

n exemplul dat, Om("Pop", "Paul", "Str. Albac nr. 12, Cluj", 1820314123272) este apelul unei

funcii particulare a clasei Om destinat crerii unei instane. n programarea obiectual, o astfel de

funcie poat numele de constructor. Dar o variabil de tip referin poate primi valoare i fr

apelul unui constructor. Exemplu:

Om Pop, Marcel;

25

Pop = new Om("Pop", "Paul", " Str. Albac nr. 12, Cluj ", 1820314123272); Marcel = Pop;

Dup rularea secvenei de mai sus, Pop i Marcel sunt iniializate cu valori identice, deci sunt

referine spre acelai obiect.

Structura unei clase

Variabilele clasei

O clas poate conine trei categorii de variabile:

variabile de stare (sau cmpuri), care vor caracteriza instanele clasei. Aceste variabile sunt declarate nafara metodelor clasei ;

variabile locale, declarate n metodele clasei;

variabile ale clasei, declarate folosind cuvntul cheie static.

Metodele clasei

1. Constructorii

Un constructor al unei clase este o metod special, destinat iniializrii variabilelor de

stare. O clas poate avea mai muli constructori, acetia difereniindu-se prin lista de parametri

formali. Java construiete pentru fiecare clas un constructor implicit, fr parametri, care

iniializeaz cu 0 toate variabilele numerice ale clasei i cu null toate variabilele de tip referin.

Exemplu de clas:

public class Autoturism{ String marca; String combustibil; int anFabricatie; String culoare;

public Autoturism(String marca, String combustibil, int an, String culoare){ this.marca = marca; this.combustibil = combustibil; this.anFabricatie = an; this.culoare = culoare; } }

Pentru a crea o instan a clasei Autoturism se va folosi cuvntul rezervat new. Crearea

presupune:

26

Declararea unei variabile de tip Autoturism;

Instanierea noului obiect folosind new;

Iniializarea obiectului, prin apelul unui constructor al clasei. Exemplu:

// Clasa principala public class Excursie {

public static void main(String []args){ Autoturism masina = new Autoturism("Dacia", "benzin", 2011, "alb"); System.out.println("Avem o masin " + masina.marca); } }

Pentru testare se va crea n NetBeans un proiect nou denumit Excursie. La creare se va

selecta opiunea "Create main class" a mediului de dezvoltare, efectul fiind crearea clasei principale

(Excursie).

Dup crearea proiectului se va selecta cu butonul drept al mouse-ului numele acestuia n

panoul Projects i, n meniul contextual, se va selecta New / Java Class...

n continuare, folosind interfaa afiat, se creaz clasa Autoturism. n final se va executa

aplicaia, la consol afindu-se urmtorul mesaj:

Accesul la variabile de stare i la metode

Variabilele de stare i metodele unei clase sunt accesibile prin intermediul referinelor la

instanele clasei. Exemplu:

public class Prieten {

int varsta; String nume;

public Prieten(String nume, int varsta) { this.nume = nume; this.varsta = varsta; }

27

public void setNume(String nume) { this.nume = nume; }

public void setVarsta(int varsta) { this.varsta = varsta; }

public String getNume() { return nume; }

public int getVarsta() { return varsta; }

public static void main(String[] args) { /* Creez un obiect din clasa Prieten */ Prieten p1 = new Prieten("Marius", 42);

/* Modific varsta */ p1.setVarsta(24);

/* Afisez datele prietenului p1 */ System.out.println(p1.getNume() + " are " + p1.getVarsta() + " ani."); } }

Dup crearea unei instane a clasei prin apelul constructorului acesteia, variabila p1 de tip

referin este iniializat i va putea fi folosit ulterior la apelul metodelor clasei Prieten.

Reguli de declarare a fiierelor surs din aplicaiile Java

1. n fiecare fiier Java poate fi o singur clas declarat public.

2. ntr-un fiier coninnd o clas declarat public pot fi declarate un numr oarecare de clase care nu sunt publice.

3. Numele clasei publice va coincide cu numele fiierului surs n care aceasta va fi memorat. Fiierul surs va avea extensia .java.

4. Clasele unei aplicaii pot fi organizate n pachete (eng. packages). Declaraia pachetului cruia i aparine o clas va fi coninut n prima linie din fiierul surs.

5. Metodele clasei pot folosi obiecte din clase care nu aparin proiectului, dar care sunt coninute n diverse pachete accesibile mediului de programare. Clasele cunoscute implicit sunt cele incluse ntr-un pachet denumit java.lang, care nu trebuie inclus n fiierele surs. Pentru a folosi clase Java care nu sunt incluse n java.lang, la nceputul fiierului surs se vor insera directive import care vor preciza pachetele necesare.

Exemplu:

package javasocket;

import java.util.logging.Level;

28

import java.util.logging.Logger; import org.jwebsocket.api.WebSocketPacket; import org.jwebsocket.config.JWebSocketConfig; import org.jwebsocket.factory.JWebSocketFactory; import org.jwebsocket.kit.WebSocketServerEvent; import org.jwebsocket.listener.WebSocketServerTokenEvent; import org.jwebsocket.listener.WebSocketServerTokenListener; import org.jwebsocket.server.TokenServer; import org.jwebsocket.token.Token;

public class JavaSocket implements WebSocketServerTokenListener { . . .

Studiu de caz

Se consider o aplicaie denumit Loturi care trebuie s gestioneze parcelele deinute de

locuitorii unui sat. Pentru fiecare proprietar n aplicaie se va memora numele, prenumele i CNP-ul

iar pentru fiecare parcel se va memora CNP-ul proprietarului i suprafaa n hectare. Aplicaia va

afia o list cu toate parcelele, gupate pe proprietari.

Soluie:

Pentru memorarea datelor specifice entitilor evideniate (proprietar i parcel), se vor

declara dou clase. Fiecare clas va avea un constructor care va iniializa variabilele clasei i o

metod destinat afirii valorilor acestora.

Crearea obiectelor i afiarea listei propuse se poate face n funcia main(). n Java funcia

main() este doar punctul de intrare n aplicaie i poate fi plasat n oricare dintre clasele publice ale

aplicaiei. n aplicaia considerat ea va fi coninut ntr-o clas suplimentar denumit Main creat

de altfel automat de mediul de programare.

Crearea proiectului

29

Se observ c mediul creaz n proiectul Loturi clasa principal denumit tot Loturi dar i un

pachet pentru aceasta denumit loturi. n acelai pachet vor fi memorate i celelalte dou clase,

Proprietar i Parcela.

Clasa Proprietar

n continuare se adaug clasei create dou variabile, CNP i nume avnd ca tipuri long

respectiv referin spre String.

Pentru adugarea unui constructor se va folosi o opiune a mediului de programare. Astfel

se poate plasa cursorul mouse-ului pe o linie goal n punctul n care se dorete inserarea acestuia i

se apas butonul drept. n meniul contextual se selecteaz Insert Code... i apoi, n fereastra afiat

se selecteaz Constructor.

30

n continuare se vor preciza parametrii constructorului. n cazul dat se vor selecta casetele

de validare din faa celor dou variabile ale clasei deoarece la crearea unei instane noi constructorul

trebuie s iniializeze ambele variabile.

Dup adugarea constructorului, clasei Proprietar i se va aduga o metod suplimentar

denumit afiez care afieaz pe consol datele unui proprietar. n final clasa Proprietar va fi

urmtoarea:

public class Proprietar { long CNP; String nume;

public Proprietar(long CNP, String nume) { this.CNP = CNP; this.nume = nume; }

public void afisez() { System.out.println(CNP + " " + nume); } }

31

Clasa Parcela

Similar se va aduga aplicaiei clasa Parcela. Aceasta va avea coninutul urmtor:

public class Parcela { long CNP; double suprafata;

public Parcela(long CNP, double suprafata) { this.CNP = CNP; this.suprafata = suprafata; } public void afisez() { System.out.println(suprafata + "ha"); } }

Funcia main() din clasa principal Loturi ar putea avea codul urmtor:

public static void main(String[] args) { // Generez sirul proprietarilor Proprietar prop[]; prop = new Proprietar[4]; prop[0] = new Proprietar(1670812123234L, "Ionescu Paul"); prop[1] = new Proprietar(1631110442351L, "Moldovan Ioan"); prop[2] = new Proprietar(2720314774121L, "Georgescu Laura"); prop[3] = new Proprietar(1780407352179L, "Rancea Emil"); // Generez parcelele Parcela parc[] = new Parcela[7]; parc[0] = new Parcela(2720314774121L, 0.78); parc[1] = new Parcela(1780407352179L, 1.35); parc[2] = new Parcela(1631110442351L, 2.07); parc[3] = new Parcela(2720314774121L, 0.53); parc[4] = new Parcela(1780407352179L, 3.12); parc[5] = new Parcela(2720314774121L, 2.); parc[6] = new Parcela(1670812123234L, 1.25); // Afisez parcelele grupate pe proprietari for(Proprietar p : prop) { p.afisez(); for(Parcela a : parc) { if(p.CNP==a.CNP) a.afisez(); } System.out.println(""); // O linie goala } }

n main() variabilele prop i parc sunt iruri de referine la obiecte din clasele Proprietar

respectiv Parcela. Ele sunt iniializate prin apelul constructorilor corespunztori.

Rularea aplicaiei va afia la consol urmtoarele informaii:

32

Comunicarea ntre obiecte

Declararea referinelor i apoi iniializarea lor cu valori obinute prin apelul constructorilor

este o soluie fundamental n programarea obiectual. n exemplul urmtor se va prezenta ns i o

alt situaie, frecvent ntlnit n cazul aplicaiilor Java reale.

Dac afiarea suprafeelor parcelelor din aplicaia precedent ar trebui s se poat realiza n

diverse uniti de msur (ha, ari, Km2) sau n uniti uzuale anglosaxone: acri sau mile ptrate clasa

principal, Loturi, ar trebui s aib dou variabile suplimentare, respectiv un coeficient de conversie

i un String care va conine numele unitii de msur corespunztoare. Pentru a le aduga ca

variabile ale clasei i nu ca variabile locale n main(), clasa principal trebuie reconstruit conform

machetei urmtoare.

public class Loturi { double coefTransf; String unitateMasura; Proprietar prop[]; Parcela parc[];

// Constructorul clasei public Loturi() { . . .

}

/** * @param args the command line arguments */ public static void main(String[] args) { Loturi L = new Loturi(); } }

Practic toat logica aplicaiei este mutat n constructorul clasei principale, rolul funciei

main() reducndu-se la acela de a crea o instan a clasei Loturi prin apelul constructorului acestuia.

33

In funcia afiez() din clasa Parcela valorile variabilelor coefTransf i unitateMasura ar trebui

s fie disponibile. O soluie de rezolvare a problemei (nu singura!) presupune declararea clasei

Parcela astfel:

public class Parcela { long CNP; double suprafata; Loturi ref;

public Parcela(long CNP, double suprafata) { this.CNP = CNP; this.suprafata = suprafata; }

void setRef(Loturi reflot) { this.ref = reflot; }

public void afisez() { System.out.println(suprafata*ref.coefTransfer + ref.unitateMasura); } }

Se observ c n noua versiune, clasa Parcela are o variabil suplimentar, ref. Aceasta este

o referin spre un obiect din clasa principal, Loturi. Variabila ref primete valoare n metoda

setRef(). Apelul acesteia se va face din constructorul clasei Loturi, pentru fiecare obiect de tip

Parcela dup crearea acestuia, astfel:

public Loturi() { // Generez sirul proprietarilor prop = new Proprietar[4]; prop[0] = new Proprietar(1670812123234L, "Ionescu Paul"); prop[1] = new Proprietar(1631110442351L, "Moldovan Ioan"); prop[2] = new Proprietar(2720314774121L, "Georgescu Laura"); prop[3] = new Proprietar(1780407352179L, "Rancea Emil"); // Generez parcelele parc = new Parcela[7]; parc[0] = new Parcela(2720314774121L, 0.78); parc[1] = new Parcela(1780407352179L, 1.35); parc[2] = new Parcela(1631110442351L, 2.07); parc[3] = new Parcela(2720314774121L, 0.53); parc[4] = new Parcela(1780407352179L, 3.12); parc[5] = new Parcela(2720314774121L, 2.); parc[6] = new Parcela(1670812123234L, 1.25); // Initializez variabilele ref for (Parcela p : parc) { p.setRef(this); } // Iniializez coefTransf si unitateMas coefTransf = 2.47105381; unitateMasura = "acri"; // Afisez parcelele grupate pe proprietari for (Proprietar p : prop) { p.afisez(); for (Parcela a : parc) {

34

if (p.CNP == a.CNP) { a.afisez(); } } System.out.println(""); // O linie goala } }

Secvena evideniat iniializeaz variabila ref a instanelor clasei Parcela cu valoarea this. n

Java this este referina spre obiectul curent, n care este folosit. Aceast referin particular a fost

folosit i n cazul constructorilor claselor Parcela i Proprietar, pentru iniializarea variabilelor

acestora. n acest caz utilizarea referinei this este justificat pentru a elimina confuzia cauzat de

coincidena dintre numele parametrului formal din linia de definire a constructorului i variabila

iniializat. Exemplu:

public Parcela(long CNP, double suprafata) { this.CNP = CNP; this.suprafata = suprafata; }

Rezultatul rulrii aplicaiei n noua versiune:

Soluia prezentat este folosit n aplicaii n care datele sunt concentrate ntr-o clas de

baz i accesate din oricare dintre metodele claselor acesteia. Practic ntre obiectul din clasa de baz

i instanele diferitelor clase se creaz legturi n ambele sensuri.

variabila clasei param. formal

35

Metode statice

Pentru a se executa codul dintr-o metod a unei clase, aceasta trebuie apelat. Apelul se

realizeaz de regul din alt metod a aceleiai clase sau a altei clase aparinnd aplicaiei. La

apelarea unei metode dintr-o alt clas, numele acesteia este precedat fie de referina spre obiectul

ale crui date trebuie prelucrate fie de numele clasei creia i aparine metoda. Al doilea caz se

refer la metode care prelucreaz eventual parametrii transmii n momentul apelului, ca n cazul

metodelor care implementeaz funcii matematice (sin, cos etc.).

Metodele de acest ultim fel sunt denumite metode statice i sunt declarate folosind

declaraia static.

n concluzie, pentru a apela o metod se va scrie:

- metod(); dac aceasta este coninut n aceeai clas,

- referin.metod(); dac metoda este coninut ntr-o alt clas sau

- clas.metod(); dac metoda aparine unei alte clase i este declarat static. Exemple:

p1.translatez(3, 10); // p1 este o referin y = r * Math.sin(x); // sin() este o metod static a clasei Math k = Integer.parseInt(args[1]); // parseInt() este o met. static a clasei // Integer

Vizibilitatea variabilelor

Vizibilitatea unei variabile se definete ca zona din program n care aceasta este cunoscut

deci poate fi accesat. Regulile privind vizibilitatea variabilelor n cadrul claselor Java pot fi deduse

din schema urmtoare:

public class Vizibilitate { declaraii pentru variabilele clasei

public void metoda1(declaratii parametri formali) { declaratii variabile locale

} }

Din punct de vedere al locului declarrii, o variabil poate fi membr a clasei (declarat n

afara oricrei metode) sau local (declarat n interiorul unei metode, de obicei la la nceputul

acesteia sau la nceputul unui bloc din interiorul acesteia).

Zona de vizib. a variabilelor clasei, a parametrilor metodei i a variabilelor locale

36

Variabilele locale aparinnd unor blocuri separate i care nu sunt incluse unul n altul, sunt

diferite, chiar dac poart acelai nume. Se recomand totui folosirea unor nume de variabile

distincte i mai ales sugestive, care s ajute programatorul n urmrirea logicii programului.

Variabilele locale exist pe timpul execuiei blocului n care au fost declarate i i nceteaz

existena n momentul ieirii din acesta.

Modificarea accesului la clase sau la membrii acestora folosind specificatorii public i

private

n exemplele date, denumirile claselor erau precedate de specificatorul de acces public.

Acelai specificator s-a folosit sistematic naintea numelor funciilor. n Java acest specificator se

folosete pentru a permite accesul direct la entitatea respectiv din toate clasele aplicaiei.

Opusul regimului de acces impus prin public se poate obine folosind specificatorul private.

O clas declarat private poate exista n interiorul unei clase declarat public i poate fi instaniat

numai n interiorul acesteia. Ea este invizibil din alte clase ale aplicaiei. Aceast soluie apare rar

n aplicaii obinuite.

Metodele clasei sunt i ele declarate sistematic ca fiind publice. O metod declarat private

poate fi apelat doar n interiorul clasei n care este inclus i nu este vizibil din alte clase. Este

cazul metodelor create cu rol de funcii ajuttoare n cazul metodelor al cror cod tinde s fie prea

mare sau conine zone care se repet.

Specificatorul de acces private se folosete cel mai des la declararea variabilelor claselor.

Pentru accesul la fiecare dintre variabilele astfel declarate trebuie inserat cte o pereche de funcii

destinate iniializrii (set) i prelurii valorii (get). Crearea acestora se poate realiza folosind o

facilitate a mediului de programare. Exemplu:

37

Rezultat:

public long getCNP() { return CNP; }

public void setCNP(long CNP) { this.CNP = CNP; } . . .

Dup aceste modificri, accesul la variabila CNP din clasa Parcela se va realiza n metodele

altei clase a aplicaiei doar prin apelul funciilor setCNP() i geCNP() create.

O a treia situaie ntlnit frecvent este lipsa oricrei declaraii deacces (public sau private) n

faa variabilelor clasei. n aceast situaie, din clasele aceluiai pachet (package) variabilele vor

putea fi accesate fr restricii, ca i cum ar fi fost declarate folosind public.

O prezentare succint a limbajului Java i a programrii obiectuale n acest limbaj se poate

accesa la adresa http://www.tutorialspoint.com/java/index.htm