Lập trình hướng đối tượng - Bài 8: Đa hình

Nội dung text: Lập trình hướng đối tượng - Bài 8: Đa hình

1. Bộ môn Công nghệ Phần mềm Viện CNTT & TT Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội IT3100 LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG Bài 08. Đa hình
2. Mục tiêu ◼ Giới thiệu về upcasting và downcasting ◼ Phân biệt liên kết tĩnh và liên kết động ◼ Nắm vững kỹ thuật đa hình ◼ Ví dụ và bài tập về các vấn đề trên với ngôn ngữ lập trình Java 2
3. Nội dung 1. Upcasting và Downcasting 2. Liên kết tĩnh và Liên kết động 3. Đa hình (Polymorphism) 4. Ví dụ và bài tập 3
4. 1. Upcasting và Downcasting 4
5. 1. Upcasting và Downcasting ◼ Chuyển đổi kiểu dữ liệu nguyên thủy ◼ Java tự động chuyển đổi kiểu khi ◼ Kiểu dữ liệu tương thích ◼ Chuyển đổi từ kiểu hẹp hơn sang kiểu rộng hơn int i; double d = i; ◼ Phải ép kiểu khi ◼ Kiểu dữ liệu tương thích ◼ Chuyển đổi từ kiểu rộng hơn sang kiểu hẹp hơn int i; byte b = i; byte b = (byte)i; 5
6. 1. Upcasting và Downcasting ◼ Chuyển đổi kiểu dữ liệu tham chiếu ◼ Kiểu dữ liệu tham chiếu có thể được chuyển đổi kiểu khi ◼ Kiểu dữ liệu tham chiếu (lớp) tương thích A ◼ Nằm trên cùng một cây phân cấp kế thừa A var1 = new B(); A var1 = new A(); C var2 = (C)var1; B ◼ Hai cách chuyển đổi ◼ Up-casting “dán cho nó một cái nhãn” ◼ Down-casting C 6
7. 1.1 Upcasting ◼ Up casting: đi lên trên cây phân cấp thừa kế (moving up the inheritance hierarchy) ◼ Up casting là khả năng nhìn nhận đối tượng thuộc lớp dẫn xuất như là một đối tượng thuộc lớp cơ sở. ◼ Tự động chuyển đổi kiểu 7
8. 1.1 Upcasting ◼ Ví dụ: public class Test1 { Person public static void main(String arg[]) { - name: String Employee e = new Employee(); - birthday: Date Person p; + setName(String) p = e; p.setName(“Hoa”); ? + setBirthday(Date) p.setSalary(350000); + getDetails(): String // compile error } Employee - salary: double + setSalary(double) + getDetails(): String 8
9. 1.1 Upcasting Person - name: String - birthday: Date ◼ Ví dụ: + setName(String) class Manager extends Employee { + setBirthday(Date) Employee assistant; + getDetails(): String // public void setAssistant(Employee e) { assistant = e; Employee } - salary: double // + setSalary(double) } + getDetails(): String public class Test2 { public static void main(String arg[]) { Manager Manager junior, senior; // - assistant: Employee senior.setAssistant(junior); + setAssistant(Employee) } + getDetails():String } 9
10. 1.1 Upcasting Person - name: String - birthday: Date ◼ Ví dụ: + setName(String) public class Test3 { + setBirthday(Date) String static teamInfo(Person p1, + getDetails(): String Person p2) { return "Leader: " + p1.getName() + ", member: " + p2.getName(); Employee } - salary: double public static void main(String arg[]) { + setSalary(double) Employee e1, e2; + getDetails(): String Manager m1, m2; // Manager System.out.println(teamInfo(e1, e2)); System.out.println(teamInfo(m1, m2)); - assistant: Employee System.out.println(teamInfo(m1, e2)); + setAssistant(Employee) } + getDetails():String } 10
11. 1.2 Downcasting ◼ Down casting: đi xuống cây phân cấp thừa kế (move back down the inheritance hierarchy) ◼ Down casting là khả năng nhìn nhận một đối tượng thuộc lớp cơ sở như một đối tượng thuộc lớp dẫn xuất. ◼ Không tự động chuyển đổi kiểu → Phải ép kiểu. 11
12. 1.2 Downcasting Person - name: String - birthday: Date ◼ Ví dụ: + setName(String) public class Test2 { + setBirthday(Date) public static void main(String arg[]) { + getDetails(): String Employee e = new Employee(); Person p = e; // up casting Employee e1 = (Employee) p; Employee // down casting - salary: double Manager m = (Manager) ee; + setSalary(double) // run-time error + getDetails(): String Person p2 = new Manager(); Manager Employee e2 = (Employee) p2; } - assistant: Employee } + setAssistant(Employee) + getDetails():String 12
13. Toán tử instanceof ◼ Kiểm tra xem một đối tượng có phải là thể hiện của một lớp nào đó không ◼ Trả về: true | false (nếu đối tượng là null thì trả về false) public class Employee extends Person {} public class Student extends Person {} public class Test{ public doSomething(Person e) { if (e instanceof Employee) { } else if (e instanceof Student) { } else { } } 13 }
14. 2. Liên kết tĩnh và liên kết động (Static binding & dynamic binding) 14
15. Liên kết lời gọi hàm ◼ Liên kết lời gọi hàm (function call binding) là quy trình xác định khối mã hàm cần chạy khi một lời gọi hàm được thực hiện ◼ C: đơn giản vì mỗi hàm có duy nhất một tên ◼ C++: chồng hàm, phân tích chữ ký kiểm tra danh sách tham số 15
16. Trong ngôn ngữ Hướng đối tượng ◼ Liên kết lời gọi phương thức ◼ Đối với các lớp độc lập (không thuộc cây thừa kế nào), quy trình này gần như không khác với function call binding ◼ so sánh tên phương thức, danh sách tham số để tìm định nghĩa tương ứng ◼ một trong số các tham số là tham số ẩn: con trỏ this bar.foo (); → lời gọi này bị ràng buộc với định nghĩa của phương thức mà nó gọi 16
17. 2.1 Liên kết tĩnh ◼ Liên kết tại thời điểm biên dịch ◼ Early Binding/Compile-time Binding ◼ Lời gọi phương thức được quyết định khi biên dịch, do đó chỉ có một phiên bản của phương thức được thực hiện ◼ Nếu có lỗi thì sẽ có lỗi biên dịch ◼ Ưu điểm về tốc độ ◼ C/C++ function call binding, và C++ method binding cơ bản đều là ví dụ của liên kết tĩnh (static function call binding) 17
18. 2.1 Liên kết tĩnh ◼ Thích hợp cho các lời gọi hàm thông thường ◼ Mỗi lời gọi hàm chỉ xác định duy nhất một định nghĩa hàm, kể cả trường hợp hàm chồng. ◼ Phù hợp với các lớp độc lập không thuộc cây thừa kế nào ◼ Mỗi lời gọi phương thức từ một đối tượng của lớp hay từ con trỏ đến đối tượng đều xác định duy nhất một phương thức 18
19. 2.2 Liên kết động ◼ Lời gọi phương thức được quyết định khi thực hiện (run-time) ◼ Late binding/Run-time binding ◼ Phiên bản của phương thức phù hợp với đối tượng được gọi ◼ Java trì hoãn liên kết phương thức cho đến thời gian chạy (run-time) - đây được gọi là liên kết động hoặc liên kết trễ ◼ Java mặc định sử dụng liên kết động 19
20. Ví dụ Person - name: String - birthday: Date public class Test { + setName(String) public static void main(String arg[]){ + setBirthday(Date) Person p = new Person(); + getDetails(): String // Employee e = new Employee(); // Employee Manager m = new Manager(); - salary: double // + setSalary(double) Person pArr[] = {p, e, m}; + getDetails(): String for (int i=0; i< pArr.length; i++){ System.out.println( pArr[i].getDetail()); Manager } - assistant: Employee } Tuỳ thuộc vào đối tượng + setAssistant(Employee) } gọi tại thời điểm thực thi + getDetails():String chương trình (run-time) 20
21. Câu hỏi ◼ Giả sử lớp Sub kế thừa từ lớp cha Sandwich. Tạo hai đối tượng từ các lớp này: Sandwich x = new Sandwich(); Sub y = new Sub(); ◼ Phép gán nào sau đây là hợp lệ? 1. x = y; 2. y = x; 3. y = new Sandwich(); 4. x = new Sub(); 21
22. 3. Đa hình (Polymorphism) 22
23. 3. Đa hình ◼ Ví dụ: Một hoạt động có thể được thực hiện trên một đối tượng 2DShape cũng có thể được thực hiện trên một đối tượng thuộc một trong ba lớp Tam giác, Hình tròn, Tứ giác. ◼ Lớp cha 2DShape định nghĩa giao diện chung ◼ Các lớp con Tam giác, Vòng tròn, Tứ giác phải theo giao diện này (kế thừa), nhưng cũng được phép cung cấp các triển khai riêng của chúng (ghi đè) Object → Khi một phương thức được yêu cầu thông qua tham chiếu lớp 2DShape, các đối tượng 2DShape, Tam giác, Hình tròn và Shape . Tứ giác phản ứng khác nhau 2D Shape 3D Shape Circle Triangle Quadrilateral Sphere Polyhedron 23
24. 3. Đa hình ◼ Ví dụ: public class 2DShape { public class Point extends 2DShape { public void display() { private int x, y; System.out.println("2D Shape"); } public void display(){ } System.out.print("(" + x + "," + y + ")"); } } public class Circle extends 2DShape{ public static final double PI = public class Quadrilateral extends 2DShape { 3.14159; private Point p1, p2, p3, p4; private Point p; private double r; //radious public void display(){ public void display(){ System.out.println("Quadrilateral: "); System.out.print("Circle: " + r + ","); p1.display(); p2.display(); p.display(); p3.display(); p4.display(); System.out.println(); System.out.println(); } } } } 24
25. 3. Đa hình ◼ Ví dụ: Có nhiều sự lựa chọn một khi một phương thức được gọi thông qua một tham chiếu lớp cha. Object of super class Object of Circle class display() Circle: 1, (0,0) Object of Point class Application 2DShape display() (0,1) program display() Object of Quadrilateral class Quadrilateral: display() (0,0), (0,1), (1,0), (1,1) 2D Shape 25
26. 3. Đa hình ◼ Polymorphism: Nhiều hình thức thực hiện, nhiều kiểu tồn tại ◼ Khả năng của một biến tham chiếu thay đổi hành vi theo đối tượng mà nó đang giữ. ◼ Đa hình trong lập trình ◼ Đa hình phương thức: ◼ Phương thức trùng tên, phân biệt bởi danh sách tham số. ◼ Đa hình đối tượng ◼ Nhìn nhận đối tượng theo nhiều kiểu khác nhau ◼ Các đối tượng khác nhau cùng đáp ứng chung danh sách các thông điệp có giải nghĩa thông điệp theo cách thức khác nhau. 26
27. 3. Đa hình ◼ Polymorphism: gia tăng khả năng tái sử dụng những đoạn mã nguồn được viết một cách tổng quát và có thể thay đổi cách ứng xử một cách linh hoạt tùy theo loại đối tượng ◼ Tính đa hình (Polymorphism) trong Java được hiểu là trong từng trường hợp, hoàn cảnh khác nhau thì đối tượng có hình thái khác nhau tùy thuộc vào từng ngữ cảnh ◼ Để thể hiện tính đa hình: ◼ Các lớp phải có quan hệ kế thừa với 1 lớp cha nào đó ◼ Phương thức được ghi đè (override) ở lớp con 27
28. 3. Đa hình Person - name: String - birthday: Date ◼ Ví dụ: + setName(String) ◼ Các đối tượng khác nhau giải nghĩa + setBirthday(Date) các thông điệp theo các cách thức + getDetails(): String khác nhau ◼ Liên kết động (Java) Employee Person p1 = new Person(); - salary: double Person p2 = new Employee(); + setSalary(double) Person p3 = new Manager(); + getDetails(): String // System.out.println(p1.getDetail()); Manager System.out.println(p2.getDetail()); - assistant: Employee System.out.println(p3.getDetail()); + setAssistant(Employee) + getDetails():String 28
29. 3. Đa hình Person - name: String - birthday: Date ◼ Ví dụ: + setName(String) class EmployeeList { Employee list[]; + setBirthday(Date) + getDetails(): String public void add(Employee e) { } public void print() { for (int i=0; i<list.length; i++) { Employee System.out.println(list[i]. - salary: double getDetail()); + setSalary(double) } } + getDetails(): String EmployeeList list = new EmployeeList(); Manager Employee e1; Manager m1; - assistant: Employee + setAssistant(Employee) list.add(e1); list.add(m1); + getDetails():String list.print(); 29
30. 3. Đa hình ◼ Ví dụ: Các đối tượng Triangle, Rectangle, Circle đều là các đối tượng Shape public static void handleShapes(Shape[] shapes){ // Vẽ các hình theo cách riêng của mỗi hình for( int i = 0; i < shapes.length; ++i) { shapes[i].draw(); } // Gọi đến phương thức xóa, // không cần quan tâm đó là hình gì for( int i = 0; i < shapes.length; ++i) { shapes[i].erase(); } } 30
31. Câu hỏi ◼ Cho biểu đồ lớp: Phương thức printLine() của lớp nào sẽ được sử dụng trong mỗi trường hợp dưới đây, biết rằng z là một đối tượng của lớp F? Giải thích ngắn gọn? 1. z.printLine(1) 2. z.printLine(2, "Object-Oriented Programming") 3. z.printLine("Java") 4. z.printLine("Object-Oriented Programming", "Java") 31 5. z.printLine("Object-Oriented Programming", 3)
32. Câu hỏi ◼ Những điều kiện nào trả về true? (Có thể xem Java documentation để biết các quan hệ thừa kế giữa các lớp) Biết rằng System.out là một đối tượng của lớp PrintStream. 1. System.out instanceof PrintStream 2. System.out instanceof OutputStream 3. System.out instanceof LogStream 4. System.out instanceof Object 5. System.out instanceof String 6. System.out instanceof Writer 32
33. Tổng kết 33
34. Tổng kết ◼ Upcasting và downcasting ◼ Nhìn nhận các đối tượng thuộc lớp cơ sở như đối tượng thuộc lớp dẫn xuất (upcasting) và ngược lại (down-casting) ◼ Liên kết tĩnh và liên kết động ◼ Liên kết lời gọi hàm lúc biên dịch (liên kết tĩnh) hay lúc chạy chương trình (liên kết động) ◼ Đa hình ◼ Nhìn nhận một đối tượng dưới nhiều kiểu khác nhau 34
35. Bài tập 35
36. Bài tập 1 ◼ Kiểm tra các đoạn mã sau đây và vẽ sơ đồ lớp tương ứng 36
37. Bài tập 2 ◼ Giải thích các đầu ra (hoặc các lỗi nếu có) cho chương trình thử nghiệm sau: 37
38. Bài tập 3 ◼ Phân tích xây dựng các lớp như mô tả sau: ◼ Hàng điện máy ◼ Hàng sành sứ ◼ Hàng thực phẩm ◼ Viết chương trình tạo mỗi loại một mặt hàng cụ thể. Xuất thông tin về các mặt hàng này. 38
39. PhongBan NhanVien - tenPhongBan: String - tenNhanVien: String 1 1 * - soNhanVien: int + LUONG_MAX: double + SO_NV_MAX: int + tinhLuong(): double + themNV(NhanVien): + inThongTin() boolean + xoaNV(): NhanVien NhanVienCoHuu NhanVienHopDong + tinhTongLuong(): double - luongCoBan: double - luongHopDong: double + inThongTin() - heSoLuong: double + tinhLuong(): double Bài tập 4 + tinhLuong(): double + inThongTin() + tangHeSoLuong(double): ◼ Xây dựng các lớp như boolean biểu đồ ở hình bên + inThongTin() ◼ Sửa lớp NhanVien thành lớp CanBoCoHuu ◼ Cho lớp CanBoCoHuu TruongPhong thừa kế lớp abstract - phuCap: double NhanVien - soNamDuongChuc: int ◼ Tính tổng lương của tất cả nhân viên trong + tinhLuong(): double 39 + inThongTin() phòng ban