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Fondamenti di Programmazione

Prof.ssa Elisa Tiezzi

Programmazione orientata a oggetti

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Programmazione OO

• Concetti base:– dati– istruzioni

• Dati:– variabili– tipi

• Istruzioni: – istruzioni base– strutture di controllo– sotto-programmi

Dati Istruzioni = Metodi

Programmazione Procedurale

Dati Metodi = Classi

Programmazione a Oggetti

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Cosa è un oggetto

Metodi(comportamenti)

Variabili(stato)

Un oggetto è una “scatola” software contenente variabili (che descrivono lo stato di un oggetto) e metodi (detti suoi membri, definiscono i comportamenti)

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Esempio: i numeri razionali

Variabili di istanza (campi):contengono i valori (lo stato) delnumero razionale

Istanza:un preciso oggetto

Metodi di istanza:agiscono sul numero razionale

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isBigg

er

isEqual

add

sub div

mu

l

razionale 3/4

num

div

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Cosa è un messaggio

altro oggetto utilizzatodal programma

razionale 3/4

numden

isBigger(razionale di confronto)

Gli oggetti interagiscono e comunicano tra loro usando i messaggiper ottenere maggiori funzionalità e comportamenti più complessi

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Usare gli oggetti• Inviare un messaggio ad un oggetto significa

invocare un metodo dell’oggetto• Accedere alle variabili di istanza di un

oggetto significa poter manipolare o ispezionare il loro valore

• Sintassi per invocare un metodo/accedere alle variabili di istanza di un oggetto:– all’interno della definizione di un oggetto:

metodo(lista_di_parametri)variabile

– all’esterno della definizione di un oggetto (operatore ‘.’):riferimentoOggetto.metodo(lista_di_parametri)riferimentoOggetto.variabile

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Cosa è una classe

Una classe è un “prototipo” che definisce le variabili e i metodi comuni a tutti gli oggetti di un certo tipo.Una classe è solo il modello di un oggetto e pertanto non riserva spazio di memoria per i suoi dati.Ogni oggetto ha il suo spazio dati, un oggetto è un’istanza di una classe.

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Esempio

isBigg

er

isEqual

add

sub div

mu

l

classe Rational

int numint den

Tutti gli oggetti di tipo Rational possiedono i due campi interi num e den ed almeno i 6 metodi riportati

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isBigg

er

isEqual

add

sub div

mu

l

int num=8int den=15

oggetto 8/15istanza di Rational

isBigg

er

isEqual

add

sub div

mu

l

int num=4int den=5

oggetto 4/5istanza di Rational

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Dichiarare una classe

• class nome_classe{

// definizione variabili// definizione metodi

}• Esempio:class Rational{

int num;int den;// definizione metodi

}

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Dichiarare un oggetto

• Sintatticamente la dichiarazione di un oggetto è del tutto analoga alla dichiarazione di una variabile di tipo primitivo

• Esempio:– Rational primoNumero;essendo Rational una classe

• La variabile dichiarata di tipo classe è un indirizzo ad un’area di memoria contenente l’oggetto vero e proprio

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Istanza di un oggetto

• L’operatore new crea un oggetto del tipo “indicato” dal metodo che immediatamente segue

• Sintassi:– riferimentoOggetto = new NomeClasse(lista_di_parametri);

essendo riferimentoOggetto una variabile di tipo NomeClasse

• L’esecuzione di una tale istruzione comporta:– l’allocazione della memoria necessaria a contenere l’oggetto

– l’assegnazione a riferimentoOggetto dell’indirizzo di inizio dell’area di memoria allocata

– l’inizializzazione delle variabili di istanza dell’oggetto dettate dalla lista di parametri del metodo NomeClasse(lista_di_parametri)

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Fondere le due fasiRational primoNumero;primoNumero = new Rational(3,4);

è equivalente a

Rational primoNumero = new Rational(3,4);

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Oggetti e metodi

• Un metodo può ritornare il riferimento ad un oggetto del tipo dichiarato dal valore di ritorno del metodo– NomeClasse nomeMetodo(lista_input)

• Un metodo può avere un parametro formale di tipo classe. Al momento dell’invocazione di un tale metodo, il parametro è inizializzato con la copia– Rational mul(Rational number)

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Tipi primitivi e tipo classe

• Un metodo non può cambiare il valore di una variabile di un tipo primitivo passatagli come argomento

• Un metodo può cambiare i valori delle variabili di istanza dell’oggetto indirizzato dalla variabile tipo classe che gli è passata come parametro

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Il metodo main

• main è un metodo speciale dal quale le applicazioni Java iniziano automaticamente l’esecuzione

• Sintassi:public static void main(String args)

• È buona norma non includere il metodo main nella definizione di una classe il cui scopo è esclusivamente quello di definire un tipo– eccezione: per debugging

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• Esempio:class RationalTest

public static void main(String args)

/* corpo del metodo main */

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I costruttori

• Un costruttore è un metodo speciale designato a inizializzare le variabili di istanza– nome uguale a quello della classe

• Viene richiamato automaticamente quando l’oggetto è creato– new NomeClasse(lista_di_parametri)

• Un costruttore con una lista di argomenti vuota è detto costruttore di default

• Se nella classe non è presente un costruttore, Java crea automaticamente un costruttore di default

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Definizione dei Costruttori

• La dichiarazione di un costruttore non include un tipo di ritorno che è comunque un indirizzo– è un errore anteporre la parola chiave void

• Esempio:class Rational

int num, den;Rational(int n, int d)

num = n;den = d;

...

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Un esempio riassuntivoclass Rational

int num, den; // variabili di istanzaRational(int n, int d) // costruttore

num = n;den = d;

Rational mul(Rational r) // operazione di moltiplicazione

return new Rational(num*r.num,den*r.den);// altre operazioni aritmeticheboolean isBigger(Rational r) // confronto se maggiore

return (num * r.den > den * r.num);// altre operazioni di confronto

}

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class RationalTest

public static void main(String args)

Rational firstNum = new Rational(3,5);Rational secondNum = new Rational(2,3);boolean isBiggerResult;isBiggerResult = firstNum.isBigger(secondNum);

System.out.println (“Primo>secondo:“+isBiggerResult);

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Firma (signature) di un metodo• La firma di un metodo è data dal nome del metodo e

dal numero, tipo e ordine dei suoi parametri– Esempio di firme diverse:

• int myMethod(int i) è diverso da int yourMethod(int i)• int myMethod(int i) è diverso da int myMethod(int i, double j)• int myMethod(int i, double j) è diverso da int myMethod(double j, int i)

• Il valore di ritorno di un metodo non fa parte della firma del metodo stesso– Esempio di firme uguali:

• int myMethod(int i) ha la stessa firma di double myMethod(int j)

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Sovraccaricamento

• Lo stesso nome di un metodo ha più di una definizione all’interno della stessa classe

• I metodi sovraccarichi hanno lo stesso nome ma firme diverse tra loro– I costruttori sono spesso sovraccaricati

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Esempioclass MethodOverload int square(int x) return x*x; double square(double y) return y*y; int square(double x) return x*x;

…………

sovraccaricamento

errore segnalatodal compilatore

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Sovraccaricamento e conversione

• Se non si ha la corrispondenza con una qualche firma, Java effettua conversioni di tipo automatiche per trovare un’eventuale corrispondenza– una versione indesiderata del metodo può essere eseguita

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INCAPSULAMENTO

• Le variabili contenute in un oggetto dovrebbero essere modificate solo dal suo interno, solo i metodi dovrebbero essere gli unici responsabili del cambiamento delle variabili.

• Un oggetto dovrebbe essere incapsulato rispetto a tutto il resto del sistema e dovrebbe interagire con le altre parti del programma solo attraverso un insieme specifico di metodi che definiscono i servizi che fornisce.

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MODIFICATORI

• Un modificatore è una parola chiave di Java usata per specificare delle caratteristiche particolari di un costrutto del linguaggio.

• Alcuni modificatori sono chiamate modificatori di visibilità perché controllano fino a quale punto del programma è possibile usare un membro della classe.

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Il modificatore public• Il modificatore public indica la totale assenza di restrizioni di visibilità

• Le classi dichiarate public possono essere referenziate ovunque

public class TwoDimensionalShape

…………class shapeTest

TwoDimensionalShape myShape;…………

}

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• I campi ed i metodi dichiarati public sono accessibili ovunque

public class A

public int x;public int getX() return x;

class B

public static void main(String[] args){

A a = new A();a.x = 3;System.out.println(a.getX());

}

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• Le variabili e i metodi dichiarati private sono accessibili soltanto dai metodi della classe in cui sono definiti

Il modificatore private

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Esempiopublic class TwoDimensionalShape

private int width, height;private int generate( int n )

return 1+(int)( Math.random*n );public void setRandomWidth( int n )

width = generate( n );public int getWidth( ){

return width;}

}

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class shapeTest

public static void main( String[] args ){

TwoDimensionalShape s = new TwoDimensionalShape();

s.width = s.generate( 100 ); ERRORE DOPPIOs.setRandomWidth( 100 );System.out.println( s.getWidth( ) );

}

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Caratteristiche dell’OOPOccultamento delle

informazioni

• protegge i dati all’interno di un oggetto– usa variabili di istanza private

• non permette un loro accesso diretto– usa metodi public per accedere alle variabili

Incapsulamento

• gli oggetti incapsulano attributi e metodi

• nasconde i dettagli di una definizione di classe separando– interfaccia (API)– implementazione

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La parola chiave static• Una variabile definita static è detta variabile di classe

• Essa rappresenta informazioni valide per l’intera classe ed è condivisa da tutte le istanze della classe

• Esempio:public class A static int x;

………

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• Un metodo definito static è detto metodo di classe

• Esso definisce un comportamento identico per tutte le istanze della classe ossia indipendente dagli oggetti

• Esempio: Math.random()

• E’ un errore di sintassi per un metodo static chiamare un metodo di istanza o accedere ad una variabile di istanza

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Accedere a membri static• I membri static di una classe

esistono indipendentemente dall’esistenza di una istanza di tale classe

• Due tipi di accesso NomeClasse.nomeMetodo(lista_parametri) NomeClasse.nomeVariabile rifOggetto.nomeMetodo(lista_parametri) rifOggetto.nomeVariabile essendo rifOggetto un riferimento a un

oggetto di tipo NomeClasse

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La parola chiave final

• La parola chiave final riferita a una variabile indica che essa non può essere modificata– Sintassi: final tipo NOME = costante;– Esempio final double PI = 3.14159;

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Una libreria di classi è un insieme di classi che aiuta il programmatore nello sviluppo del software.Un compilatore spesso viene distribuito con una libreria di classi fondamentali.Si possono ottenere separatamente delle librerie commerciali.Tecnicamente una libreria non fa parte della definizione del linguaggio.La libreria standard viene distribuita con qualsiasi ambiente di sviluppo.

Librerie di classi

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API e package

•Una libreria di classi è composta da gruppi di classi tra loro collegate, spesso indicate collettivamente come API (Application Programmer Interface). E’ possibile per esempio riferirsi al Java Database API quando si parla dell’insieme delle classi che permettono di interagire con una base di dati.• Le classi della libreria standard di Java sono raggruppate in package che, come le API, permettono di indicare con un unico nome delle classi tra loro collegate. Ad esempio la classe String fa parte del package java.lang.

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La clausola IMPORT• Le classi del package java.lang sono automaticamente rese disponobili durante la scrittura di un programma.

• Se si vogliono usare le classi appartenenti ad altri package, occorre specificare il nome della classe insieme al nome del package, oppure usare la clausola import.

• Es.: java.util.Random import java.util.Random import java.util.*