podstawy instancji i dziedziczenia

Cześć! W poprzednich wykładach już kilkakrotnie zetknęliśmy się pokrótce z pojęciem dziedziczenia. Dziś również poruszymy ten temat, ale też niezbyt głęboko. Szczegółowy wykład na ten temat będzie później, ale dzisiaj przyjrzymy się tylko praktycznym przykładom i poznamy jeden ciekawy operator w Javie.

Dziedziczenie Javy

Czym właściwie jest dziedziczenie? Dziedziczenie to mechanizm występujący w programowaniu, w tym w Javie, pozwalający na opisanie nowej klasy na podstawie już istniejącej. Klasa potomna uzyskuje wówczas dostęp do pól i metod klasy nadrzędnej. Dlaczego może to być konieczne? Cóż, na przykład, wyobraź sobie, że musisz utworzyć w programie kilka klas samochodów: ciężarówka, wyścigi, sedan, pick-up itp. Nawet nie zaczynając pisać kodu, wiesz na pewno, że te klasy mają ze sobą wiele wspólnego: wszystkie samochody mają nazwę modelu, rok produkcji, pojemność silnika, maksymalną prędkość itp. (nie wspominając o tym, że wszystkie mają koła i inne części). W takiej sytuacji możesz:

• Utwórz te pola w każdej klasie i dodaj je do nowych klas samochodów, gdy zostaną utworzone
• Przenieś pola wspólne dla wszystkich maszyn do klasy nadrzędnej Car, a wszystkie klasy określonych typów maszyn dziedziczą po Carużyciu słowa Extends .

Druga opcja jest oczywiście znacznie wygodniejsza:

public class Car {

   private String model;
   private int maxSpeed;
   private int yearOfManufacture;

   public Car(String model, int maxSpeed, int yearOfManufacture) {
       this.model = model;
       this.maxSpeed = maxSpeed;
       this.yearOfManufacture = yearOfManufacture;
   }
}

public class Truck extends Car {

   public Truck(String model, int maxSpeed, int yearOfManufacture) {
       super(model, maxSpeed, yearOfManufacture);
   }
}

public class Sedan extends Car {
   public Sedan(String model, int maxSpeed, int yearOfManufacture) {
       super(model, maxSpeed, yearOfManufacture);
   }
}

Przynajmniej uniknęliśmy niepotrzebnego powielania kodu i do tego powinniśmy zawsze dążyć pisząc programy. Dodatkowo mamy prostą i zrozumiałą strukturę klas: pola wspólne dla wszystkich maszyn umieszczone są w jednej klasie. Jeśli na przykład ciężarówki mają pewne specyficzne pola, których nie mają inne samochody, można je zadeklarować w tej klasie Truck. To samo tyczy się metod. Wszystkie samochody mają pewne wspólne zachowanie, które można opisać: uruchamianie samochodu, gaz/hamulec itp. Te ogólne metody można umieścić w klasie ogólnej Car, a specyficzne zachowanie każdego konkretnego typu można opisać w klasach potomnych.

public class Car {

   public void gas() {
       //...gaz
   }

   public void brake() {
       //...hamulec
   }
}


public class F1Car extends Car {

   public void pitStop() {

       //...tylko samochody wyścigowe robią pit stopy
   }

   public static void main(String[] args) {

       F1Car formula1Car = new F1Car();
       formula1Car.gas();
       formula1Car.pitStop();
       formula1Car.brake();
   }
}

Przenieśliśmy wspólne metody stosowane we wszystkich samochodach do tej klasy Car. Natomiast w klasie następczej F1Car, która opisuje samochody wyścigowe Formuły 1 - pit stopy (przystanki w celu pilnej konserwacji samochodu), które odbywają się wyłącznie w wyścigach i wyróżniają się specyficznym zachowaniem.

Operator instancji Java

Aby sprawdzić, czy obiekt jest tworzony na podstawie klasy, w Javie dostępny jest specjalny operator - instanceof. Zwraca wartość true, jeśli test był prawdziwy lub falsejeśli wynik był fałszywy. Zobaczmy jak to działa na przykładzie naszych klas samochodów:

public class Truck extends Car {

   public static void main(String[] args) {

       Truck truck = new Truck();
       System.out.println(truck instanceof Car);
   }
}

Wynik: true Kontrola przy użyciu operatora instanceofzwróciła true, ponieważ mamy obiekt klasy Truck, a wszystkie ciężarówki to samochody. Klasa Truckjest potomkiem klasy Car, dlatego wszystkie ciężarówki tworzone są w oparciu o wspólnego rodzica – samochód. Zwróć uwagę na operator instanceof: jest on napisany bez kropki, ponieważ jest operatorem, a nie metodą („instancja obiektu klasy”). Spróbujmy inaczej:

public static void main(String[] args) {

   Car car = new Car();
   System.out.println(car instanceof Truck);
}

Wynik: false Klasa Cari odpowiednio jej obiekt nie wywodzą się z klasy Truck. Wszystkie ciężarówki to samochody, ale nie wszystkie samochody to ciężarówki. Obiekty Carnie są tworzone w oparciu o klasę Truck. Jeszcze jeden przykład:

public static void main(String[] args) {

   Car car = new Car();
   Truck truck = new Truck();
   System.out.println(car instanceof Object && truck instanceof Object);
}

Wynik: True Logika tutaj jest również prosta: wszystkie klasy w Javie, łącznie z tymi, które stworzyłeś, pochodzą z klasy Object(chociaż nie piszesz w nich rozszerzającego obiektu - ten mechanizm jest w nich ukryty). Dlaczego może się to przydać i w jakich okolicznościach? Najczęstszym zastosowaniem operatora instanceofjest przesłonięcie metody equals(). Oto przykładowa implementacja metody equalsw klasie String:

public boolean equals(Object anObject) {
   if (this == anObject) {
       return true;
   }
   if (anObject instanceof String) {
       String anotherString = (String) anObject;
       int n = value.length;
       if (n == anotherString.value.length) {
           char v1[] = value;
           char v2[] = anotherString.value;
           int i = 0;
           while (n-- != 0) {
               if (v1[i] != v2[i])
                       return false;
               i++;
           }
           return true;
       }
   }
   return false;
}

Przed porównaniem ciągu znaków z przekazanym obiektem metoda sprawdza: czy przekazany obiekt rzeczywiście jest ciągiem znaków? I dopiero wtedy zaczyna porównywać właściwości dwóch obiektów. Bez tej kontroli można by przekazać do metody dowolny obiekt posiadający pola wartości i długości i porównać go z ciągiem znaków, co oczywiście byłoby błędne.