Bài giảng Lập trình hướng đối tượng - Bài 5: Kết tập và kế thừa

Nội dung text: Bài giảng Lập trình hướng đối tượng - Bài 5: Kết tập và kế thừa

1. 9/18/17 Mục tiêu bài học Bộ môn Công nghệ Phần mềm n Giải thích về khái niệm tái sử dụng mã nguồn Viện CNTT & TT n Chỉ ra được bản chất, mô tả các khái niệm Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội liên quan đến đến kết tập và kế thừa n So sánh kết tập và kế thừa LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG n Biểu diễn được kết tập và kế thừa trên UML n Giải thích nguyên lý kế thừa và thứ tự khởi Bài 05. Kết tập và kế thừa tạo, hủy bỏ đối tượng trong kế thừa n Áp dụng các kỹ thuật, nguyên lý về kết tập và kết thừa trên ngôn ngữ lập trình Java 2 Nội dung Nội dung 1. Tái sử dụng mã nguồn 1. Tái sử dụng mã nguồn 2. Kết tập (Aggregation) 2. Kết tập (Aggregation) 3. Kế thừa (Inheritance) 3. Kế thừa (Inheritance) 3 4 1
2. 9/18/17 1. Tái sử dụng mã nguồn (Re-usability) 1. Tái sử dụng mã nguồn (2) n Tái sử dụng mã nguồn: Sử n Các cách sử dụng lại lớp đã có: dụng lại các mã nguồn đã n Sao chép lớp cũ thành 1 lớp khác à Dư thừa và viết khó quản lý khi có thay đổi n Lập trình cấu trúc: Tái sử dụng n Tạo ra lớp mới là sự tập hợp hoặc sử dụng các hàm/chương trình con đối tượng của lớp cũ đã có à Kết tập n OOP: Khi mô hình thế giới thực, (Aggregation) tồn tại nhiều loại đối tượng có n Tạo ra lớp mới trên cơ sở phát triển từ lớp cũ đã các thuộc tính và hành vi tương có à Kế thừa (Inheritance) tự hoặc liên quan đến nhau n à Làm thế nào để tái sử dụng lớp đã viết? 5 6 Ưu điểm của tái sử dụng mã nguồn Nội dung n Giảm thiểu công sức, chi phí n Nâng cao chất lượng phần 1. Tái sử dụng mã nguồn mềm 2. Kết tập (Aggregation) n Nâng cao khả năng mô hình hóa thế giới thực 3. Kế thừa (Inheritance) n Nâng cao khả năng bảo trì (maintainability) 7 8 2
3. 9/18/17 2. Kết tập 2.1. Bản chất của kết tập n Ví dụ: n Kết tập (aggregation) n Điểm n Tạo ra các đối tượng của các lớp có sẵn trong n Tứ giác gồm 4 điểm lớp mới à thành viên của lớp mới. à Kết tập n Kết tập tái sử dụng thông qua đối tượng n Kết tập n Lớp mới n Quan hệ chứa/có ("has- n Lớp toàn thể (Aggregate/Whole), a") hoặc là một phần n Lớp cũ (is-a-part-of) n Lớp thành phần (Part). 9 10 2.1. Bản chất của kết tập (2) 2.2. Biểu diễn kết tập bằng UML n Lớp toàn thể chứa đối tượng n Sử dụng "hình thoi" tại đầu của của lớp thành phần lớp toàn thể n Sử dụng bội số quan hệ n Là một phần (is-a-part of) của (multiplicity) tại 2 đầu lớp toàn thể n 1 số nguyên dương: 1, 2, n Tái sử dụng các thành phần dữ n Dải số (0 1, 2 4) liệu và các hành vi của lớp thành n *: Bất kỳ số nào phần thông qua đối tượng thành n Không có: Mặc định là 1 phần 1 4 n Tên vai trò (rolename) TuGiac Diem n Nếu không có thì mặc định là tên của lớp (bỏ viết hoa chữ cái đầu) 11 12 3
4. 9/18/17 Ví dụ 2.3. Minh họa trên Java class Diem { private int x, y; public Diem(){} public Diem(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; } public void setX(int x){ this.x = x; } public int getX() { return x; } public void printDiem(){ System.out.print("(" + x + ", " + y + ")"); } 13 } 14 class TuGiac { 1 4 private Diem d1, d2; TuGiac Diem public class Test { private Diem d3, d4; public static void main(String arg[]) public TuGiac(Diem p1, Diem p2, { Diem p3, Diem p4){ Diem d1 = new Diem(2,3); d1 = p1; d2 = p2; d3 = p3; d4 = p4; Diem d2 = new Diem(4,1); } Diem d3 = new Diem (5,1); public TuGiac(){ Diem d4 = new Diem (8,4); d1 = new Diem(); d2 = new Diem(0,1); d3 = new Diem (1,1); d4 = new Diem (1,0); TuGiac tg1 = new TuGiac(d1, d2, d3, d4); } TuGiac tg2 = new TuGiac(); public void printTuGiac(){ tg1.printTuGiac(); d1.printDiem(); d2.printDiem(); tg2.printTuGiac(); d3.printDiem(); d4.printDiem(); } System.out.println(); } } 15 16 } 4
5. 9/18/17 Cách cài đặt khác Ví dụ khác về Kết tập 1 4 TuGiac Diem class TuGiac { n Một trò chơi gồm 2 đối thủ, 3 quân súc sắc private Diem[] diem = new Diem[4]; và 1 trọng tài. public TuGiac(Diem p1, Diem p2, Diem p3, Diem p4){ n Cần 4 lớp: diem[0] = p1; diem[1] = p2; n Người chơi (Player) diem[2] = p3; diem[3] = p4; } n Súc sắc (Die) public void printTuGiac(){ n Trọng tài (Arbitrator) diem[0].printDiem(); diem[1].printDiem(); n Trò chơi (Game) diem[2].printDiem(); diem[3].printDiem(); à Lớp Trò chơi là lớp kết tập của 3 lớp còn lại System.out.println(); } } 17 18 Game Die 2.4. Thứ tự khởi tạo trong kết tập 3 - value : int + throw() n Khi một đối tượng được tạo mới, các thuộc tính của đối tượng đó đều phải được khởi tạo Player và gán những giá trị tương ứng. Arbitrator - name : String 2 - name : String - points : int n Các đối tượng thành phần được khởi tạo + countingPoints() + throwDie() trước class Game à Các phương thức khởi tạo của các lớp của { Die die1, die2, die3; các đối tượng thành phần được thực hiện Player player1, player2; trước Arbitrator arbitrator1; } 19 20 5
6. 9/18/17 Bài tập: public class PhongBan { private String tenPhongBan; private byte soNhanVien; n Viết mã nguồn cho lớp PhongBan với các thuộc tính và phương thức như biểu đồ trên cùng phương thức khởi tạo public static final SO_NV_MAX = 100; với số lượng tham số cần thiết, biết rằng: private NhanVien[] dsnv; public boolean themNhanVien(NhanVien nv){ n Việc thêm/xóa nhân viên được thực hiện theo cơ chế của stack if (soNhanVien 0) { -heSoLuong:double -soNhanVien:byte NhanVien tmp = dsnv[soNhanVien-1]; +LUONG_CO_BAN:double=750.000 +SO_NV_MAX:byte = 100 dsnv[soNhanVien-1] = null; soNhanVien ; +LUONG_MAX:double=20.000.000 +themNV(NhanVien):boolean return tmp; +xoaNV():NhanVien +tangLuong(double):boolean } else return null; +tongLuong():double +tinhLuong():double } 21 22 +inTTin() +inTTin() // (cont) // (cont.) public PhongBan(String tenPB){ Thảo luận dsnv = new NhanVien[SO_NV_MAX]; tenPhongBan = tenPB; soNhanVien = 0; } Trong ví dụ trên public double tongLuong(){ double tong = 0.0; n Lớp cũ? Lớp mới? for (int i=0;i<soNhanVien;i++) n Lớp cũ: NhanVien tong += dsnv[i].tinhLuong(); return tong; n Lớp mới: PhongBan } n Lớp mới tái sử dụng lớp cũ thông qua? public void inTTin(){ System.out.println("Ten phong: "+tenPhong); n Mảng đối tượng của lớp NhanVien: dsnv System.out.println("So NV: "+soNhanVien); n Lớp mới tái sử dụng được những gì của lớp System.out.println("Thong tin cac NV"); for (int i=0;i<soNhanVien;i++) cũ? dsnv[i].inTTin(); n tinhLuong() trong phương thức tongLuong() } 23 24 } n inTTin() trong phương thức inTTin() 6
7. 9/18/17 Nội dung 3.1. Tổng quan về kế thừa n Ví dụ: n Điểm 1. Tái sử dụng mã nguồn n Tứ giác gồm 4 điểm 2. Kết tập (Aggregation) à Kết tập 3. Kế thừa (Inheritance) n Tứ giác n Hình vuông à Kế thừa 25 26 3.1.1. Bản chất kế thừa 3.1.1. Bản chất kế thừa (2) n Lớp con n Kế thừa (Inherit, Derive) n Là một loại (is-a-kind-of) của lớp cha n Tạo lớp mới bằng cách phát triển lớp đã có. n Tái sử dụng bằng cách kế thừa các thành phần n Lớp mới kế thừa những gì đã có trong lớp cũ và phát triển những tính năng mới. dữ liệu và các hành vi của lớp cha n Chi tiết hóa cho phù hợp với mục đích sử dụng n Lớp cũ: mới n Lớp cha (parent, superclass), lớp cơ sở (base n Extension: Thêm các thuộc tính/hành vi mới class) n Redefinition (Method Overriding): Chỉnh sửa lại các n Lớp mới: hành vi kế thừa từ lớp cha n Lớp con (child, subclass), lớp dẫn xuất (derived class) 27 28 7
8. 9/18/17 3.1.2. Biểu diễn kế thừa trong UML 3.1.3. Kết tập và kế thừa n Sử dụng "tam giác rỗng" tại đầu Lớp cha n So sánh kết tập và kế thừa? n Giống nhau n Đều là kỹ thuật trong OOP để tái sử dụng mã nguồn Mammal n Khác nhau? TuGiac Hinh Hinh Whale Horse Vuong Thang 29 30 3.1.4. Cây phân cấp kế thừa Phân biệt kế thừa và kết tập (Inheritance hierarchy) Kế thừa Kết tập A n Kế thừa tái sử dụng n Kết tập tái sử dụng thông n Cấu trúc phân cấp hình cây, biểu diễn mối thông qua lớp. qua đối tượng. quan hệ kế thừa giữa các lớp. B n Tạo lớp mới bằng cách n Tạo ra lớp mới là tập hợp phát triển lớp đã có n Dẫn xuất trực tiếp các đối tượng của các lớp n B dẫn xuất trực tiếp từ A n Lớp con kế thừa dữ đã có Vehicle C n Dẫn xuất gián tiếp liệu và hành vi của lớp n Lớp toàn thể có thể sử cha dụng dữ liệu và hành vi n C dẫn xuất gián tiếp từ A thông qua các đối tượng Car Moto n Quan hệ "là một loại" thành phần ("is a kind of") n Quan hệ "là một phần" n Ví dụ: Ô tô là một loại ("is a part of") phương tiện vận tải n Ví dụ: Bánh xe là một SportCar Compact SportMoto phần của Ô tô 31 32 8
9. 9/18/17 3.1.4. Cây phân cấp kế thừa (2) 3.1.4. Cây phân cấp kế thừa (2) n Các lớp con có cùng lớp cha gọi là anh chị em Mọi lớp (siblings) đều kế thừa từ n Thành viên được kế thừa sẽ được kế thừa xuống dưới trong cây phân cấp à Lớp con kế thừa tất cả các lớp lớp gốc Object tổ tiên của nó Hình Hình hai chiều Hình ba chiều Hình tròn Tứ giác Tam giác Hình cầu Hình lăng trụ Tứ diện 33 34 Lớp Object Lớp Object (2) n Trong gói java.lang n Chứa một số phương thức hữu ích kế thừa lại n Nếu một lớp không được định nghĩa là lớp cho tất cả các lớp, ví dụ: toString(), con của một lớp khác thì mặc định nó là lớp equals() con trực tiếp của lớp Object. à Lớp Object là lớp gốc trên cùng của tất cả các cây phân cấp kế thừa 35 36 9
10. 9/18/17 3.2. Nguyên lý kế thừa 3.2. Nguyên lý kế thừa (2) n Chỉ định truy cập protected n Thành viên protected trong lớp cha được truy cập public Không có protected private trong: n Các thành viên lớp cha n Các thành viên lớp con Cùng lớp n Các thành viên các lớp cùng thuộc 1 package với lớp cha cha n Lớp con có thể kế thừa được gì? Lớp con n Kế thừa được các thành viên được khai báo là public và protected của lớp cha. cùng gói n Không kế thừa được các thành viên private. Lớp con n Các thành viên có chỉ định truy cập mặc định nếu lớp cha cùng gói với lớp con khác gói Khác gói, non-inher 37 38 3.2. Nguyên lý kế thừa (2) 3.2. Nguyên lý kế thừa (3) n Các trường hợp không được phép kế thừa: public Không có protected private n Các phương thức khởi tạo và hủy n Làm nhiệm vụ khởi đầu và gỡ bỏ các đối tượng Cùng lớp Yes Yes Yes Yes n Chúng chỉ biết cách làm việc với từng lớp cụ thể cha n Toán tử gán = Lớp con Yes Yes Yes No n Làm nhiệm vụ giống như phương thức khởi tạo cùng gói Lớp con Yes No Yes No khác gói Khác gói, Yes No No No non-inher 39 40 10
11. 9/18/17 public class TuGiac { 3.3. Cú pháp kế thừa trên Java protected Diem d1, d2, d3, d4; public void setD1(Diem _d1) {d1=_d1;} public Diem getD1(){return d1;} public void printTuGiac(){ } Ví dụ 1.1 n Cú pháp kế thừa trên Java: Sử dụng các thuộc tính n extends } protected của lớp cha trong lớp con n Lớp cha nếu được định nghĩa là final thì không public class HinhVuong extends TuGiac { thể có lớp dẫn xuất từ nó. public HinhVuong(){ d1 = new Diem(0,0); d2 = new Diem(0,1); n Ví dụ: d3 = new Diem(1,0); d4 = new Diem(1,1); } class HinhVuong extends TuGiac { } public class Test{ public static void main(String args[]){ } HinhVuong hv = new HinhVuong(); hv.printTuGiac(); Gọi phương thức public } lớp cha của đối tượng lớp con 41 } 42 public class TuGiac { protected Diem d1, d2, d3, d4; Ví dụ 2 public void printTuGiac(){ } Ví dụ 1.2 protected public TuGiac(){ } public TuGiac(Diem d1, Diem d2, class Person { Diem d3, Diem d4) { } private String name; } private Date birthday; public class HinhVuong extends TuGiac { public String getName() {return name;} public HinhVuong(){ super(); } public HinhVuong(Diem d1, Diem d2, } Diem d3, Diem d4){ class Employee extends Person { super(d1, d2, d3, d4); private double salary; } public boolean setSalary(double sal){ } salary = sal; public class Test{ return true; public static void main(String args[]){ } HinhVuong hv = new HinhVuong(); public String getDetail(){ hv.printTuGiac(); String s = name+", "+birthday+", "+salary; //Loi } } 43 44 } } 11
12. 9/18/17 Ví dụ 2 Ví dụ 2 (tiếp) protected class Person { public class Test { protected String name; public static void main(String args[]){ protected Date bithday; Employee e = new Employee(); public String getName() {return name;} e.setName("John"); e.setSalary(3.0); } class Employee extends Person { } private double salary; } public boolean setSalary(double sal){ salary = sal; return true; } public String getDetail(){ String s = name+", "+birthday+", "+salary; } } 45 46 Ví dụ 3 – Cùng gói Ví dụ 3 – Khác gói public class Person { package abc; Date birthday; public class Person { String name; protected Date birthday; protected String name; } } public class Employee extends Person { import abc.Person; public String getDetail() { public class Employee extends Person { String s; String s = name + "," + birthday; public String getDetail() { s += ", " + salary; String s; return s; s = name + "," + birthday + "," + salary; } return s; } } 47 } 48 12
13. 9/18/17 3.4.1. Tự động gọi constructor của lớp 3.4. Khởi tạo và huỷ bỏ đối tượng cha public class TuGiac { n Khởi tạo đối tượng: protected Diem d1, d2; public class Test { protected Diem d3, d4; public static void n Lớp cha được khởi tạo trước lớp con. public TuGiac(){ main(String arg[]) n Các phương thức khởi tạo của lớp con luôn gọi System.out.println { phương thức khởi tạo của lớp cha ở câu lệnh đầu ("Lop cha TuGiac()"); HinhVuong hv = } new HinhVuong(); tiên // } n Tự động gọi (không tường minh - implicit): Khi lớp cha } } CÓ phương thức khởi tạo mặc định public class HinhVuong extends TuGiac { n Gọi trực tiếp (tường minh - explicit) public HinhVuong(){ n Hủy bỏ đối tượng: //Tu dong goi TuGiac() System.out.println n Ngược lại so với khởi tạo đối tượng ("Lop con HinhVuong()"); 49 } 50 } 3.4.2. Gọi trực tiếp constructor của lớp cha Ví dụ public class Test { public static public class TuGiac { void main(String n Câu lệnh đầu tiên trong phương thức khởi tạ protected Diem d1, d2; arg[]) o của lớp con có thể gọi phương thức khởi tạ protected Diem d3, d4; { public TuGiac(Diem d1, o của lớp cha HinhVuong hv = Diem d2, Diem d3, Diem d4){ new System.out.println("Lop cha n super(Danh_sach_tham_so); TuGiac(d1, d2, d3, d4)"); HinhVuong(); n Điều này là bắt buộc nếu lớp cha không có this.d1 = d1; this.d2 = d2; } this.d3 = d3; this.d4 = d4; phương thức khởi tạo mặc định } } n Đã viết phương thức khởi tạo của lớp cha với một số Lỗi } tham số public class HinhVuong extends TuGiac { n Phương thức khởi tạo của lớp con không bắt buộc phải public HinhVuong(){ có tham số. System.out.println ("Lop con HinhVuong()"); 51 } 52 } 13
14. 9/18/17 Gọi trực tiếp constructor của lớp cha Gọi trực tiếp constructor của lớp cha Phương thức khởi tạo lớp con KHÔNG tham số Phương thức khởi tạo lớp con CÓ tham số public class TuGiac { public class TuGiac { protected Diem d1,d2,d3,d4; . . . protected Diem d1,d2,d3,d4; . . . HinhVuong hv = new public TuGiac(Diem d1, Diem d2, public TuGiac(Diem d1, HinhVuong hv = Diem d3, Diem d4){ HinhVuong(); Diem d2, Diem d3, Diem d4){ new HinhVuong( System.out.println("Lop cha System.out.println new Diem(0,0), TuGiac(d1, d2, d3, d4)"); ("Lop cha TuGiac(d1,d2,d3,d4)"); new Diem(0,1), this.d1 = d1; this.d2 = d2; this.d1 = d1; this.d2 = d2; new Diem(1,1), this.d3 = d3; this.d4 = d4; this.d3 = d3; this.d4 = d4; new Diem(1,0)); } } } } public class HinhVuong extends TuGiac { public class HinhVuong extends TuGiac { public HinhVuong(){ public HinhVuong(Diem d1, Diem d2, super(new Diem(0,0), new Diem(0,1), Diem d3, Diem d4){ new Diem(1,1),new Diem(1,0)); super(d1, d2, d3, d4); System.out.println("Lop con HinhVuong()"); System.out.println("Lop con HinhVuong(d1,d2,d3,d4)"); } 53 } 54 } } public class TG { private String name; public TG(String name) { } } public class HV extends TG{ public void test(){ } } 55 14