Πανεπιστήμιο Πειραιά Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων Αντικειμενοστρεφής Προγραμματισμός 30/04/2018 Δρ. Ανδριάνα Πρέντζα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια aprentza@unipi.gr
Static πεδία και μέθοδοι Τα περισσότερα δεδομένα και μέθοδοι λειτουργούν σε συγκεκριμένα αντικείμενα μιας κλάσης Υπάρχουν όμως περιπτώσεις όπου τα δεδομένα ή οι μέθοδοι αφορούν την ίδια την κλάση Το static εφαρμόζεται σε πεδία και μεθόδους Σημαίνει ότι το πεδίο / μέθοδος Είναι ορισμένο / ορισμένη για τη δήλωση της κλάσης Δεν είναι μοναδικό / μοναδική για κάθε στιγμιότυπο
Static πεδία και μέθοδοι Μόνο ένα στιγμιότυπο static μεταβλητής υπάρχει για ολόκληρη την κλάση Η τιμή της μεταβλητής είναι μοναδική για όλα τα στιγμιότυπα Η μεταβλητή υπάρχει ακόμη κι αν δεν υπάρχει κανένα αντικείμενο By default, οι static μεταβλητές αρχικοποιούνται σε 0 ή null Οι static μέθοδοι λειτουργούν μόνο σε static μεταβλητές ή καλούν άλλες static μεθόδους Δεν συνδέονται με ένα συγκεκριμένο στιγμιότυπο και επομένως δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν την αναφορά this Οι διάφορες μέθοδοι μπορούν να προσπελαύνουν static μεταβλητές
Static Πεδία
Static modifier Όλες οι static μέθοδοι/πεδία αναφέρονται με τον static modifier Η πρόσβαση στη static μέθοδο δεν γίνεται μέσω ενός αντικειμένου αλλά μέσω του ονόματος της ίδιας της κλάσης:
Παράδειγμα πεδίων static Μετρητής πλήθους αντικειμένων σε μία κλάση Παράδειγμα: αλλαγές στο πεδίο m_count καθώς φτιάχνουμε αντικείμενα Visitor:
Παράδειγμα static Θέλουμε να μετράμε πόσα cars έχουν κατασκευαστεί public class Car { int numcarsmade = 0; } Car() { } numcarsmade += 1; Οκ?
Παράδειγμα static πεδίου Μετράμε πόσα cars έχουν κατασκευαστεί public class Cars { static int numcarsmade = 0; Car() { numcarsmade += 1; } }
Παράδειγμα πεδίων static public class Car { static int numcarsmade = 0; } Car c1 = new Car(); Car c2 = new Car(); Τι τιμές έχουν τα: c1.numcarsmade? c2.numcarsmade? Car.numCarsMade?
Συλλογή static μεθόδων Αν δεν υπάρχουν static πεδία, οι static μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιούνται για να υλοποιήσουν μία γενική λειτουργικότητα Ενσωματώνουν ένα συγκεκριμένο αλγόριθμο Μπορούμε να γράψουμε μία κλάση που είναι συλλογή από static μεθόδους Μία τέτοια κλάση δεν χρησιμοποιείται για να ορίσει νέου τύπου αντικείμενα Είναι απλά μία βιβλιοθήκη για υπηρεσίες που σχετίζονται κατά κάποιο τρόπο
Παράδειγμα public class Counter { int mycount = 0; static int ourcount = 0; void increment() } mycount++; ourcount++;} public static void main(string[] args) { Counter counter1 = new Counter(); Counter counter2 = new Counter(); counter1.increment(); counter1.increment(); counter2.increment(); System.out.println( Counter 1: + counter1.mycount + + counter1.ourcount); System.out.println( Counter 2: + counter2.mycount + + counter2.ourcount); } } Πεδία Μέθοδος
Παράδειγμα Class Counter ourcount = 0 Object counter1 mycount = 0 Counter counter1 = new Counter();
Παράδειγμα Class Counter ourcount = 0 Object counter1 mycount = 0 Object counter2 mycount = 0 Counter counter1 = new Counter(); Counter counter2 = new Counter();
Παράδειγμα Class Counter ourcount = 0 1 Object counter1 mycount = 0 1 Object counter2 mycount = 0 Counter counter1 = new Counter(); Counter counter2 = new Counter(); Counter1.increment();
Παράδειγμα Class Counter ourcount = 0 1 2 Object counter1 mycount = 0 1 2 Object counter2 mycount = 0 Counter counter1 = new Counter(); Counter counter2 = new Counter(); Counter1.increment(); Counter1.increment();
Παράδειγμα Class Counter ourcount = 0 1 2 3 Object counter1 mycount = 0 1 2 Object counter2 mycount = 0 1 Counter counter1 = new Counter(); Counter counter2 = new Counter(); Counter1.increment(); Counter1.increment(); Counter2.increment();
java.lang.math Η κλάση java.lang.math παρέχει μαθηματικές συναρτήσεις όπως sqrt()
Παρατήρηση Η κλάση Math ανήκει στο πακέτο java.lang Γνωρίζουμε ότι το εν λόγω πακέτο εισάγεται από το μεταγλωττιστή σε κάθε πρόγραμμα Άρα δεν χρειάζεται να εισάγουμε (import) την κλάση Math για να χρησιμοποιήσουμε τις μεθόδους της
Math μεταβλητές κλάσης Σταθερές (Constants) Λέξη-κλειδί: final Δεν μπορούν να αλλάξουν μετά την αρχικοποίηση static πεδία (ή μεταβλητές κλάσης * ) Κατ αντιστοιχία με τις static μεθόδους Είναι πεδία όπου ένα αντίγραφο της μεταβλητής μοιράζεται μεταξύ όλων των αντικειμένων της κλάσης Για παράδειγμα, οι Math.PI και Math.E είναι final static πεδία της κλάσης Math * ΠΡΟΣΟΧΗ στη διαφορά μεταξύ μεταβλητής κλάσης και μεταβλητής στιγμιοτύπου
Math μεταβλητές κλάσης
Οι μέθοδοι της κλάσης Math Method Description Example abs( x ) ceil( x ) absolute value of x rounds x to the smallest integer not less than x abs( 23.7 ) is 23.7 abs( 0.0 ) is 0.0 abs( -23.7 ) is 23.7 ceil( 9.2 ) is 10.0 ceil( -9.8 ) is -9.0 cos( x ) trigonometric cosine of x (x in radians) cos( 0.0 ) is 1.0 exp( x ) floor( x ) exponential method ex rounds x to the largest integer not greater than x log( x ) natural logarithm of x (base e) max( x, y ) larger value of x and y min( x, y ) smaller value of x and y pow( x, y ) x raised to the power y (i.e., xy) exp( 1.0 ) is 2.71828 exp( 2.0 ) is 7.38906 Floor( 9.2 ) is 9.0 floor( -9.8 ) is -10.0 log( Math.E ) is 1.0 log( Math.E * Math.E ) is 2.0 max( 2.3, 12.7 ) is 12.7 max( -2.3, -12.7 ) is -2.3 min( 2.3, 12.7 ) is 2.3 min( -2.3, -12.7 ) is -12.7 pow( 2.0, 7.0 ) is 128.0 pow( 9.0, 0.5 ) is 3.0 sin( x ) trigonometric sine of x (x in radians) sin( 0.0 ) is 0.0 sqrt( x ) square root of x sqrt( 900.0 ) is 30.0 tan( x ) trigonometric tangent of x (x in radians) tan( 0.0 ) is 0.0
...Στατικές μέθοδοι, στατικά πεδία και η Math Η μέθοδος main Η main δηλώνεται ως static ούτως ώστε να μπορεί να κληθεί χωρίς να απαιτείται η δημιουργία αντικειμένου της κλάσης που θα περιείχε (αν υπήρχε) η main Κάθε κλάση μπορεί να περιέχει μία μέθοδο main, ωστόσο Η εικονική μηχανή της Java (JVM) καλεί τη main μέθοδο που ανήκει στην κλάση που καθορίζεται από το πρώτο όρισμα που δίνεται στην εντολή java στη γραμμή εντολών
Final modifier Μπορεί να χρησιμοποηθεί για κλάσεις, μεθόδους και πεδία/μεταβλητές με διαφορετική σημασία κάθε φορά final πεδίο/μεταβλητή αρχικοποιείται μόνο μία φορά (μεταβλητές) δεν είναι δυνατή η αλλαγή της τιμής της σύμβαση με κεφαλαία final κλάση δεν μπορεί να έχει κλάσεις που να προκύπτουν από αυτή final μέθοδος δεν μπορεί να γίνει overridden
Δήλωση και χρήση μεθόδων Μέθοδοι πολλών παραμέτρων Πολλαπλές παράμετροι μπορούν να δηλωθούν, κατά τα γνωστά, ως λίστα διαχωριζόμενη με κόμματα Τα ορίσματα σε μία μέθοδο πρέπει να συμβαδίζουν με τον αριθμό, τον τύπο και τη σειρά των παραμέτρων
1 // Fig. 6.3: MaximumFinder.java 2 // Programmer-declared method maximum. 3 import java.util.scanner; 4 5 public class MaximumFinder 6 { Δήλωση και χρήση μεθόδων 7 // obtain three floating-point values and locate the maximum value 8 public void determinemaximum() 9 { 10 // create Scanner for input from command window 11 Scanner input = new Scanner(System.in); 12 13 // obtain user input 14 System.out.print( 15 "Enter three floating-point values separated by spaces: " ); 16 double number1 = input.nextdouble(); // read first double 17 double number2 = input.nextdouble(); // read second double 18 double number3 = input.nextdouble(); // read third double 19 20 // determine the maximum value 21 double result = maximum(number1, number2, number3); 22 23 // display maximum value 24 System.out.println( "Maximum is: " + result ); 25 } // end method determinemaximum 26 Προτρέπει το χρήστη να εισάγει και να διαβάσει 3 τιμές double Εμφάνιση μέγιστης (maximum) τιμής Κλήση μεθόδου maximum
27 // returns the maximum of its three double parameters 28 public double maximum(double x, double y, double z) 29 { 30 double maximumvalue = x; // assume x is the largest to start Δήλωση και χρήση μεθόδων 31 32 // determine whether y is greater than maximumvalue 33 if (y > maximumvalue) 34 maximumvalue = y; 35 36 // determine whether z is greater than maximumvalue 37 if (z > maximumvalue) 38 maximumvalue = z; 39 40 return maximumvalue; 41 } // end method maximum 42 } // end class MaximumFinder Δήλωση μεθόδου maximum Σύγκριση y και maximumvalue Σύγκριση z και maximumvalue Επιστροφή μέγιστης (maximum) τιμής Η δήλωση παραμέτρων ίδιου τύπου με τη double x, y αντί της double x, double y αποτελεί συντακτικό σφάλμα! Απαιτείται ένας τύπος για κάθε παράμετρο στη λίστα των παραμέτρων
1 // Fig. 6.4: MaximumFinderTest.java 2 // Application to test class MaximumFinder. 3 4 public class MaximumFinderTest Δήλωση και χρήση Δημιουργία μεθόδων αντικειμένου MaximumFinder 5 { 6 // application starting point 7 public static void main( String args[] ) 8 { 9 MaximumFinder maximumfinder = new MaximumFinder(); 10 maximumfinder.determinemaximum(); 11 } // end main 12 } // end class MaximumFinderTest Enter three floating-point values separated by spaces: 9.35 2.74 5.1 Maximum is: 9.35 Enter three floating-point values separated by spaces: 5.8 12.45 8.32 Maximum is: 12.45 Enter three floating-point values separated by spaces: 6.46 4.12 10.54 Maximum is: 10.54 Κλήση της μεθόδου determinemaximum
...Δήλωση και χρήση μεθόδων Επαναχρησιμοποίηση της μεθόδου Math.max Η έκφραση Math.max(x, Math.max( y, z )) προσδιορίζει πρώτα το μέγιστο μεταξύ των y και z, και έπειτα προσδιορίζει το μέγιστο μεταξύ του x και αυτής της τιμής
...Δήλωση και χρήση μεθόδων Τρεις τρόποι κλήσης μιας μεθόδου Χρήση του ονόματος της μεθόδου και μόνο, για κλήση μιας άλλης μεθόδου της ίδιας κλάσης, π.χ. maximum(number1, number2, number3); Χρήση μιας μεταβλητής που περιέχει αναφορά σε αντικείμενο, ακολουθούμενη από τελεία (.) και το όνομα της μεθόδου, για κλήση μιας μεθόδου του αντικειμένου αναφοράς, π.χ. maximumfinder.determinemaximum(); που καλεί μία μέθοδο της κλάσης MaximumFinder από τη μέθοδο main της MaximumFinderTest Χρήση του ονόματος της κλάσης και της τελείας (.), για κλήση μιας static μεθόδου μιας κλάσης, π.χ. Math.sqrt(900.0)
Προσοχή Οι static μέθοδοι δεν μπορούν να καλέσουν μηstatic μεθόδους της ίδιας κλάσης απευθείας ΟΜΩΣ το αντίθετο μπορεί να συμβεί Οι μη- static μέθοδοι μπορούν να καλέσουν static μεθόδους της ίδιας κλάσης απευθείας
Συνηθισμένα σφάλματα 1. Η δήλωση μιας μεθόδου εκτός του σώματος δήλωσης μιας κλάσης ή εντός του σώματος μιας άλλης μεθόδου είναι συντακτικό σφάλμα 2. Η παράλειψη του τύπου επιστροφής στη δήλωση μιας μεθόδου είναι συντακτικό σφάλμα (syntax error) 3. Η τοποθέτηση ερωτηματικού μετά από τη δεξιά παρένθεση που περικλείει τη λίστα παραμέτρων στη δήλωση μιας μεθόδου είναι συντακτικό σφάλμα (syntax error) 4. Η εκ νέου δήλωση της παραμέτρου μιας μεθόδου ως τοπικής μεταβλητής στο σώμα της μεθόδου είναι σφάλμα μεταγλώττισης (compilation error) 5. Η παράλειψη επιστροφής μιας τιμής από μέθοδο που επιστρέφει κάτι είναι σφάλμα μεταγλώττισης (compilation error) 6. Επιστροφή τύπου άλλου από αυτόν που έχει δηλωθεί είναι επίσης σφάλμα μεταγλώττισης (compilation error). 7. Η επιστροφή μιας τιμής από μέθοδο, της οποίας ο τύπος επιστροφής έχει δηλωθεί ως void είναι σφάλμα μεταγλώττισης (compilation error)
Προβιβασμός ορισμάτων και αλλαγή τύπου Προβιβασμός ορισμάτων Η μετατροπή των τιμών ορισμάτων στον τύπο που περιμένει η μέθοδος να πάρει στην αντίστοιχη παράμετρό της Π.χ. Math.sqrt(4). Η Java θα μετατρέψει τον ακέραιο 4 σε double 4.0 πριν τον διοχετεύσει στη sqrt Κανόνες προβιβασμού Ποιες μετατροπές επιτρέπονται δηλ. ποιες μετατροπές μπορούν να εκτελεστούν χωρίς απώλειες δεδομένων Οι τιμές σε μια έκφραση προβιβάζονται στον υψηλότατο τύπο στη έκφραση (ένα προσωρινό αντίγραφο της τιμής δημιουργείται)
...Προβιβασμός ορισμάτων και αλλαγή τύπου Τύπος double float long int char short byte boolean Έγκυροι Προβιβασμοί None double float or double long, float or double int, long, float or double int, long, float or double (but not char) short, int, long, float or double (but not char) None (boolean values are not considered to be numbers in Java)
Συνηθισμένο σφάλμα Η μετατροπή μιας τιμής πρωταρχικού τύπου σε ενός άλλου πρωταρχικού τύπου, μπορεί να αλλάξει την τιμή αν ο νέος τύπος δεν αποτελεί έγκυρο προβιβασμό. Π.χ., η μετατροπή μιας τιμής κινητής υποδιαστολής σε κάποιον ακέραιο τύπο μπορεί να προκαλέσει σφάλματα περικοπής (απώλεια του κλασματικού μέρους) στο αποτέλεσμα
Ανάλυση υπόθεσης: Παραγωγή τυχαίων αριθμών Παραγωγή τυχαίων αριθμών Η static μέθοδος random της κλάσης Math Επιστρέφει τιμές double στην περιοχή 0.0 <= x < 1.0 Η κλάση Random του πακέτου java.util Μπορεί να παράγει τυχαίες τιμές boolean, byte, float, double, int, long και Gaussian Διασπείρεται (seeded) με την τρέχουσα ώρα της ημέρας για να παράγει διαφορετικές ακολουθίες αριθμών κάθε φορά που εκτελείται το πρόγραμμα Ενα νέο αντικείμενο γεννήτριας τυχαίων αριθμών μπορεί να δημιουργηθεί ως εξής: Random randomnumbers = new Random(); Το αντικείμενο γεννήτριας τυχαίων αριθμών χρησιμοποιείται στη συνέχεια για να παράγει τυχαίες τιμές, π.χ. int: int randomvalue = randomnumbers.nextint();
1 // Fig. 6.7: RandomIntegers.java Τυχαίοι ακέραιοι από 1-6 2 // Shifted and scaled random integers. 3 import java.util.random; // program uses class Random 4 5 public class RandomIntegers Εισαγωγή κλάσης Random από το Ανάλυση υπόθεσης: Παραγωγή τυχαίων αριθμών 6 { πακέτο java.util 7 public static void main(string args[]) 8 { 9 Random randomnumbers = new Random(); // random number generator 10 int face; // stores each random integer generated 11 12 // loop 20 times 13 for (int counter = 1; counter <= 20; counter++) 14 { 15 // pick random integer from 1 to 6 16 face = 1 + randomnumbers.nextint(6); 17 18 System.out.printf("%d ", face); // display generated value 19 20 // if counter is divisible by 5, start a new line of output 21 if (counter % 5 == 0) 22 System.out.println(); 23 } // end for 24 } // end main 25 } // end class RandomIntegers Παραγωγή μιας τυχαίας ρίψης ζαριού οι τιμές που επιστρέφονται είναι ψευδοτυχαίοι αριθμοί στην περιοχή 0-5 (1+0-1+5) Η randomnumbers.nextint(n); Επιστρέφει μία τυχαία τιμή από το 0 ως, αλλά OXI συμπεριλαμβανομένης, της τιμής του ορίσματος Δημιουργία αντικειμένου Random
1 5 3 6 2 5 2 6 5 2 4 4 4 2 6 3 1 6 2 2 6 5 4 2 6 1 2 5 1 3 6 3 2 2 1 6 4 2 6 4 Δύο διαφορετικά σετ αποτελεσμάτων που περιέχουν ακεραίους από 1-6
1 // Fig. 6.8: RollDie.java 2 // Roll a six-sided die 6000 times. 3 import java.util.random; 4 Εισαγωγή κλάσης Random από το πακέτο java.util Ανάλυση υπόθεσης: Παραγωγή τυχαίων αριθμών 5 public class RollDie 6 { 7 public static void main( String args[] ) 8 { 9 Random randomnumbers = new Random(); // random number generator 10 11 int frequency1 = 0; // maintains count of 1s rolled 12 int frequency2 = 0; // count of 2s rolled 13 int frequency3 = 0; // count of 3s rolled 14 int frequency4 = 0; // count of 4s rolled 15 int frequency5 = 0; // count of 5s rolled 16 int frequency6 = 0; // count of 6s rolled 17 Δημιουργία αντικειμένου Random Δήλωση μετρητών συχνότητας Για να δείξουμε ότι οι τυχαίοι αριθμοί που δημιουργούνται εμφανίζονται περίπου με ίδιες πιθανότητες, προσομοιώνουμε το ρίξιμο του ζαριού 6000 φορές. Κάθε ακέραιος από το 1 ως ο 6 πρέπει να εμφανίζεται κατά προσέγγιση 1000 φορές
19 20 // summarize results of 6000 rolls of a die 21 for ( int roll = 1; roll <= 6000; roll++ ) 22 { Ανάλυση υπόθεσης: Παραγωγή τυχαίων αριθμών 23 face = 1 + randomnumbers.nextint(6); // number from 1 to 6 24 25 // determine roll value 1-6 and increment appropriate counter 26 switch (face) 27 { 28 case 1: 29 ++frequency1; // increment the 1s counter 30 break; 31 case 2: 32 ++frequency2; // increment the 2s counter 33 break; 34 case 3: 35 ++frequency3; // increment the 3s counter 36 break; 37 case 4: 38 ++frequency4; // increment the 4s counter 39 break; 40 case 5: 41 ++frequency5; // increment the 5s counter 42 break; 43 case 6: 44 ++frequency6; // increment the 6s counter 45 break; // optional at end of switch 46 } // end switch 47 } // end for 48 Επανάληψη 6000 φορές Παραγωγή τυχαίας ρίψης ζαριού switch με βάση τη ρίψη ζαριού
49 System.out.println( "Face\tFrequency" ); // output headers 50 System.out.printf( "1\t%d\n2\t%d\n3\t%d\n4\t%d\n5\t%d\n6\t%d\n", 51 frequency1, frequency2, frequency3, frequency4, 52 frequency5, frequency6 ); 53 } // end main 54 } // end class RollDie Εμφάνιση των συχνοτήτων ρίψης ζαριού Face Frequency 1 982 2 1001 3 1015 4 1005 5 1009 6 988 Face Frequency 1 1029 2 994 3 1017 4 1007 5 972 6 981
Γενικευμένη κλιμάκωση και μετατόπιση τυχαίων αριθμών Για να παράγουμε έναν τυχαίο αριθμό σε μία συγκεκριμένη περιοχή Χρησιμοποιούμε την έκφραση shiftingvalue + differencebetweenvalues * randomnumbers.nextint( scalingfactor ) όπου : shiftingvalue είναι ο πρώτος αριθμός στην επιθυμητή περιοχή τιμών differencebetweenvalues αναπαριστά τη διαφορά μεταξύ διαδοχικών τιμών στην ακολουθία scalingfactor καθορίζει το πόσοι αριθμοί βρίσκονται στην εν λόγω περιοχή τιμών Παράδειγμα: Χρήση της έκφρασης number = 2 + 3*randomNumbers.nextInt(5); για την παραγωγή τυχαίου αριθμού από την ακολουθία 2,5,8,11,14
Επαναχρησιμοποίηση λογισμικού Ταχεία ανάπτυξη εφαρμογών (Rapid application development RAD) Επιταχύνει την ανάπτυξη δυναμικού, υψηλής ποιότητας λογισμικού Java s API Παρέχει ένα πλαίσιο εργασίας στο οποίο Java developers μπορούν να δουλέψουν για να πετύχουν πραγματική επαναληπτική χρήση και ταχεία ανάπτυξη εφαρμογών
Πακέτα Κάθε κλάση ανήκει σε ένα πακέτο Κλάσεις στο ίδιο πακέτο συνήθως εξυπηρετούν παρόμοιο σκοπό Τα πακέτα είναι όπως τα directories (folders) Κλάσεις από άλλα πακέτα πρέπει να γίνουν imported
Πακέτα Ορισμός πακέτων package path.to.package.foo; class Foo {... } Χρήση πακέτων import path.to.package.foo.foo; import path.to.package.foo.*;
Παράδειγμα package parenttools; public class BabyFood {... } package parenttools; public class Baby {... }
Παράδειγμα package adult; import parenttools.babyfood; import parenttools.baby; } public class Parent { public static void main (String[] args)} Baby baby = new Baby(); baby.feed(new BabyFood()); }
Βιβλιοθήκες Η Java περιλαμβάνει πολλές έτοιμες κλάσεις που ομαδοποιούνται σε υποκαταλόγους κατά κατηγορίες που ονομάζονται πακέτα (packages) Αυτό το σύνολο πακέτων αναφέρεται και ως βιβλιοθήκη κλάσεων της Java ή Java API (Application Programming Interface) Το πλήρες όνομα μιας κλάσης αποτελείται από τα ονόματα των πακέτων στα οποία ανήκει διαχωρισμένα με τελείες Π.χ. Javax.swing.JApplet
Τα πακέτα του Java API Η συμπερίληψη της δήλωσης import java.util.scanner; επιτρέπει στον προγραμματιστή να χρησιμοποιεί τη Scanner αντί για τη java.util.scanner Τεκμηρίωση του Java API και σύνοψη των πακέτων στο JDK 6.0 http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/ Η online τεκμηρίωση για το Java API παρέχει εύχρηστη αναζήτηση και πολλές λεπτομέρειες για κάθε κλάση Καθώς μαθαίνετε μία κλάση, θα πρέπει να αποκτήσετε τη συνήθεια να εντοπίζετε την κλάση στην online τεκμηρίωση για πρόσθετες πληροφορίες
java.util.scanner
Συμβουλή Μην προσπαθείτε να ανακαλύψετε και πάλι τον τροχό!! Όταν είναι εφικτό, επαναχρησιμοποιείστε τις κλάσεις και μεθόδους του Java API Μείωση του χρόνου ανάπτυξης του προγράμματος και αποφυγή εισαγωγής προγραμματιστικών σφαλμάτων Όλες οι κλάσεις «βλέπουν» κλάσεις του ιδίου πακέτου (δεν χρειάζεται import) Όλες οι κλάσεις «βλέπουν» κλάσεις του πακέτου java.lang Παράδειγμα: java.lang.string; java.lang.system
Βιβλιοθήκες Εν γένει για να χρησιμοποιήσουμε στοιχεία μιας βιβλιοθήκης πρέπει να δηλώσουμε στην αρχή του προγράμματος το όνομα της κλάσης που τα περιέχει Αυτό γίνεται με την εντολή import και ακολουθεί το πλήρες όνομα της κλάσης Εναλλακτικά, μπορούμε να καλούμε μία μέθοδο μιας κλάσης μέσα στον κώδικα χρησιμοποιώντας το πλήρες όνομά της, οπότε δεν χρειάζονται εντολές import Αν θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε πολλές βιβλιοθήκες, για να μην εισάγουμε κάθε κλάση ξεχωριστά, χρησιμοποιούμε τον ειδικό χαρακτήρα (wildcard) * Για παράδειγμα, η εντολή import javax.swing.* επιτρέπει τη χρήση όλων των κλάσεων που ανήκουν στο πακέτο Swing
Βιβλιοθήκες Οι βασικές βιβλιοθήκες είναι πάντοτε φορτωμένες και τα στοιχεία τους, π.χ. οι μέθοδοί τους είναι άμεσα διαθέσιμες Το πακέτο java.lang εισάγεται αυτόματα σε όλα τα προγράμματα Για αυτό π.χ μπορούνε να καλέσουμε τη μέθοδο System.out.println() χωρίς κάποια εντολή import Σε περίπτωση μη κανονικού τερματισμού, το σωστό είναι να χρησιμοποιείται ο μηχανισμός εξαιρέσεων (exceptions) Τυπικά επιστρέφεται -1, αλλά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε και άλλες τιμές που θα υποδηλώνουν τον τύπο του σφάλματος που προέκυψε
...Τα πακέτα του Java API Package java.applet java.awt java.awt.event java.io java.lang Description The Java Applet Package contains a class and several interfaces required to create Java applets programs that execute in Web browsers. (Applets are discussed in Chapter 20, Introduction to Java Applets; interfaces are discussed in Chapter 10, Object_-Oriented Programming: Polymorphism.) The Java Abstract Window Toolkit Package contains the classes and interfaces required to create and manipulate GUIs in Java 1.0 and 1.1. In current versions of Java, the Swing GUI components of the javax.swing packages are often used instead. (Some elements of the java.awt package are discussed in Chapter 11, GUI Components: Part 1, Chapter 12, Graphics and Java2D, and Chapter 22, GUI Components: Part 2.) The Java Abstract Window Toolkit Event Package contains classes and interfaces that enable event handling for GUI components in both the java.awt and javax.swing packages. (You will learn more about this package in Chapter 11, GUI Components: Part 1 and Chapter 22, GUI Components: Part 2.) The Java Input/Output Package contains classes and interfaces that enable programs to input and output data. (You will learn more about this package in Chapter 14, Files and Streams.) The Java Language Package contains classes and interfaces (discussed throughout this text) that are required by many Java programs. This package is imported by the compiler into all programs, so the programmer does not need to do so.
...Τα πακέτα του Java API Package Description java.net java.text java.util javax.swing The Java Networking Package contains classes and interfaces that enable programs to communicate via computer networks like the Internet. (You will learn more about this in Chapter 24, Networking.) The Java Text Package contains classes and interfaces that enable programs to manipulate numbers, dates, characters and strings. The package provides internationalization capabilities that enable a program to be customized to a specific locale (e.g., a program may display strings in different languages, based on the user s country). The Java Utilities Package contains utility classes and interfaces that enable such actions as date and time manipulations, random-number processing (class Random), the storing and processing of large amounts of data and the breaking of strings into smaller pieces called tokens (class StringTokenizer). (You will learn more about the features of this package in Chapter 19, Collections.) The Java Swing GUI Components Package contains classes and interfaces for Java s Swing GUI components that provide support for portable GUIs. (You will learn more about this package in Chapter 11, GUI Components: Part 1 and Chapter 22, GUI Components: Part 2.) javax.swing.event The Java Swing Event Package contains classes and interfaces that enable event handling (e.g., responding to button clicks) for GUI components in package javax.swing. (You will learn more about this package in Chapter 11, GUI Components: Part 1 and Chapter 22, GUI Components: Part 2.)
Βιβλιοθήκες Όταν φτιάχνουμε προγράμματα που αποτελούνται από πολλές κλάσεις, τις εντάσσουμε στο ίδιο πακέτο βάζοντας ως πρώτη εντολή του αρχείου την package όνομαπακέτου Μέσα στο αρχείο ακολουθούν οι δηλώσεις των πακέτων/κλάσεων που χρησιμοποιούνται από την κλάση με τις εντολές Import και έπειτα ξεκινά η ίδια η κλάση ή περισσότερες κλάσεις
Βιβλιοθήκες [ package όνομαπακέτου; ] [ import όνομαβιβλιοθήκης; ]* [ class ΌνομαΚλάσης { } ] + σώμακλάσης Οι τετράγωνες παρενθέσεις [] υποδηλώνουν προαιρετική παρουσία Ο αστερίσκος * υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχουν καμία, μία ή περισσότερες import και Ο σταυρός + ότι πρέπει να υπάρχει τουλάχιστον μία κλάση
Παρατηρήσεις Προκειμένου να επιτευχθεί η επαναχρησιμοποίηση κάθε μέθοδος θα πρέπει να περιορίζεται στην εκτέλεση μιας μοναδικής και σαφώς ορισμένης λειτουργίας Το όνομα της μεθόδου θα πρέπει να είναι αντιπροσωπευτικό της λειτουργίας της Τέτοιες μέθοδοι καθιστούν τα προγράμματα εύκολα στη συγγραφή, απασφαλμάτωση, συντήρηση αλλά και τροποποίησή τους Μία μικρή μέθοδος που εκπληρώνει μια ενέργεια είναι ευκολότερο να ελεγχθεί και απασφαλματωθεί από ότι μια μεγαλύτερη μέθοδος που κάνει πολλά πράγματα Αν δεν μπορείτε να επιλέξετε ένα λιτό και περιεκτικό όνομα που να περιγράφει τις ενέργειες μιας μεθόδου, η μέθοδός σας ενδέχεται να κάνει πολλά και διαφορετικά (ασυσχέτιστα) πράγματα Συνίσταται ο τεμαχισμός της μεθόδου αυτής σε περισσότερες δηλώσεις μικρότερων μεθόδων
Ανάλυση υπόθεσης Κλάσης Time: Δημιουργία Πακέτων (Packages) Κλάσεις από προϋπάρχουσες βιβλιοθήκες (π.χ. Java API) μπορούν να εισαχθούν σε πρόγραμμα Java Κάθε κλάση στο Java API ανήκει σε ένα πακέτο που περιέχει μία ομάδα σχετικών κλάσεων Τα πακέτα βοηθούν τους προγραμματιστές να χειρίζονται την πολυπλοκότητα των συσταικών εφαρμογών Βοηθούν επίσης την επαναληπτική χρήση λογισμικού επιτρέποντας στα προγράμματα να εισάγουν κλάσεις από άλλα πακέτα
Ανάλυση υπόθεσης Κλάσης Time: Δημιουργία Πακέτων (Packages) Για να δηλώσουμε μια επαναχρησιμοποιήσιμη κλάση Δηλώνουμε μια public class (αν δεν είναι public, τότε χρησιμοποιείται μόνο από κλάσεις του πακέτου) Προσθέτουμε μια δήλωση package στο αρχείο πηγαίου κώδικα Πρέπει να είναι η πρώτη εκτελέσιμη εντολή στο αρχείο Σύμβαση: Το όνομα του package θα πρέπει να αποτελείται από Internet domain name σε αντίστροφη σειρά ακολουθούμενο από άλλα ονόματα για το πακέτο Παράδειγμα: com.deitel.jhtp6.ch08 Μόνο δηλώσεις package, import και σχόλια μπoρούν να εμφανίζονται εκτός αγκίστρων δήλωσης κλάσης! Internet domain = deitel.com
1 // Fig. 8.18: Time1.java 2 // Time1 class declaration maintains the time in 24-hour format. 3 package com.deitel.jhtp6.ch08; Ανάλυση υπόθεσης Κλάσης Time: Δημιουργία Πακέτων δήλωση package (Packages) 4 5 public class Time1 6 { 7 private int hour; // 0-23 8 private int minute; // 0-59 9 private int second; // 0-59 10 Η κλάση Time1 είναι μια public κλάση, άρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί από «εισαγωγείς» αυτού του πακέτου 11 // set a new time value using universal time; perform 12 // validity checks on the data; set invalid values to zero 13 public void settime( int h, int m, int s ) 14 { 15 hour = ((h>=0 && h<24)? h : 0 ); // validate hour 16 minute = ((m>=0 && m<60)? m : 0 ); // validate minute 17 second = ((s>=0 && s<60)? s : 0 ); // validate second 18 } // end method settime 19
20 // convert to String in universal-time format (HH:MM:SS) 21 public String touniversalstring() 22 { 23 return String.format("%02d:%02d:%02d,hour,minute,second); Ανάλυση υπόθεσης Κλάσης Time: Δημιουργία Πακέτων (Packages) 24 } // end method touniversalstring 25 26 // convert to String in standard-time format (H:MM:SS AM or PM) 27 public String tostring() 28 { 29 return String.format( "%d:%02d:%02d %s", 30 ( ( hour == 0 hour == 12 )? 12 : hour % 12 ), 31 minute, second, ( hour < 12? "AM" : "PM" ) ); 32 } // end method tostring 33 } // end class Time1
Ανάλυση υπόθεσης Κλάσης Time: Δημιουργία Πακέτων (Packages) Μεταγλωττίζουμε την κλάση ούτως ώστε να τοποθετηθεί στην κατάλληλη δομή καταλόγου πακέτου Παράδειγμα: το πακέτο μας θα πρέπει να μπει στον κατάλογο αρχείων com deitel jhtp6 ch08 javac με όρισμα (command-line option) d Η εντολή javac δημιουργεί κατάλληλους καταλόγους αρχείων βασισμένη στη δήλωση του πακέτου στην κλάση Μια περίοδος (.) μετά από το d αναφέρεται στον τρέχοντα κατάλογο αρχείων javac d. Time1.java για να καθορίσουμε ότι ο πρώτος κατάλογος στο όνομα πακέτου μας πρέπει να τοποθετηθεί στον τρέχοντα κατάλογο
Ανάλυση υπόθεσης Κλάσης Time: Δημιουργία Πακέτων (Packages) Εισάγουμε την επαναχρησιμοποιήσιμη κλάση σε ένα πρόγραμμα Απλού-τύπου δήλωση εισαγωγής Εισάγει μια απλή κλάση Παράδειγμα: import java.util.random; Κατ αίτηση δήλωση εισαγωγής Εισάγει όλες τις κλάσεις σε ένα πακέτο Παράδειγμα: import java.util.*;
1 // Fig. 8.19: Time1PackageTest.java 2 // Time1 object used in an application. 3 import com.deitel.jhtp6.ch08.time1; // import class Time1 4 5 public class Time1PackageTest 6 { 7 public static void main( String args[] ) 8 { 9 // create and initialize a Time1 object Απλού-τύπου δήλωση εισαγωγής Αναφερόμαστε στην κλάση Time1 απλά με το όνομά της 10 Time1 time = new Time1(); // calls Time1 constructor 11 12 // output string representations of the time 13 System.out.print( "The initial universal time is: " ); 14 System.out.println( time.touniversalstring() ); 15 System.out.print( "The initial standard time is: " ); 16 System.out.println( time.tostring() ); 17 System.out.println(); // output a blank line 18
19 // change time and output updated time 20 time.settime( 13, 27, 6 ); 21 System.out.print("Universal time after settime is: "); 22 System.out.println( time.touniversalstring() ); Ανάλυση υπόθεσης Κλάσης Time: Δημιουργία Πακέτων (Packages) 24 System.out.println( time.tostring() ); 23 System.out.print("Standard time after settime is: ); 25 System.out.println(); // output a blank line 26 27 // set time with invalid values; output updated time 28 time.settime( 99, 99, 99 ); 29 System.out.println("After attempting invalid settings:"); 30 System.out.print( "Universal time: " ); 31 System.out.println( time.touniversalstring() ); 32 System.out.print( "Standard time: " ); 33 System.out.println( time.tostring() ); 34 } // end main 35 } // end class Time1PackageTest The initial universal time is: 00:00:00 The initial standard time is: 12:00:00 AM Universal time after settime is: 13:27:06 Standard time after settime is: 1:27:06 PM After attempting invalid settings: Universal time: 00:00:00 Standard time: 12:00:00 AM
Πρόσβαση Πακέτου Πρόσβαση πακέτου Μέθοδοι και μεταβλητές που δηλώνονται χωρίς τροποποιητικό πρόσβασης (public, protected, private) θεωρούνται ότι έχουν πρόσβαση πακέτων Κάτι τέτοιο δεν έχει νόημα σε προγράμματα που αποτελούνται από μία κλάση Αντιθέτως, αφορά προγράμματα που περιέχουν πολλές κλάσεις από το ίδιο πακέτο Τα μέλη με πρόσβαση πακέτου μπορούν να προσπελαστούν απευθείας μέσω των κατάλληλων αναφορών σε αντικείμενα άλλων κλάσεων που ανήκουν στο ίδιο πακέτο
1 // Fig. 8.20: PackageDataTest.java 2 // Package-access members of a class are accessible by other classes 3 // in the same package. 4...Πρόσβαση Πακέτου 5 public class PackageDataTest 6 { 7 public static void main( String args[] ) 8 { 9 PackageData packagedata = new PackageData(); 10 11 // output String representation of packagedata 12 System.out.printf( "After instantiation:\n%s\n",packagedata); 13 14 // change package access data in packagedata object 15 packagedata.number = 77; 16 packagedata.string = "Goodbye"; 17 18 // output String representation of packagedata Απευθείας προσπέλαση στα μέλη με πρόσβαση πακέτου 19 System.out.printf("\nAfter changing values:\n%s\n,packagedata); 20 } // end main 21 } // end class PackageDataTest 22
23 // class with package access instance variables 24 class PackageData 25 { 26 int number; // package-access instance variable 27 String string; // package-access instance variable...πρόσβαση Πακέτου 28 29 // constructor 30 public PackageData() 31 { 32 number = 0; 33 string = "Hello"; 34 } // end PackageData constructor 35 36 // return PackageData object String representation 37 public String tostring() 38 { 39 return String.format("number: %d; string: %s", number,string); 40 } // end method tostring 41 } // end class PackageData After instantiation: number: 0; string: Hello After changing values: number: 77; string: Goodbye Μεταβλητές στιγμιοτύπου με πρόσβαση πακέτου
Πηγές/Acknowledgements http://java.sun.com/j2se H. M. Deitel, P. J. Deitel, Java Προγραμματισμός, 6η έκδοση, Μ. Γκιούρδας, 2006 D. Barnes, M. Kolling, Αντικειμενοστρεφής Προγραμματισμός σε Java, Κλειδάριθμος, 2008 Βασίλης Χριστοφίδης, Αντικειμενοστρεφής Προγραμματισμός, Πανεπιστήμιο Κρήτης Κ. Τσαγκάρης, Εισαγωγή στις εφαρμογές της Java, Πανεπιστήμιο Πειραιώς Jones, Evan, Adam Marcus, and Eugene Wu. 6.092 Introduction to Programming in Java,January IAP 2010. (Massachusetts Institute of Technology: MIT OpenCourseWare), http://ocw.mit.edu (Accessed 10 Mar, 2013). License: Creative Commons BY-NC-SA