Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

@@ Line 1: / Line 1: @@
+===== Laboratorul 3: Agregare și moștenire =====
+**Video introductiv:** [[https://www.youtube.com/watch?v=Gb-p4tMrdBM|link]]
+==== Obiective ====
+Scopul acestui laborator este familiarizarea studenților cu noțiunile de **agregare** și de **moștenire** a claselor.
+Aspectele urmărite sunt:
+  * studierea mecanismului de moștenire
+  * înțelegerea diferenței între moștenire și agregare
+  * downcasting și upcasting
+====Agregare și Compunere====
+Agregarea și compunerea se referă la prezența unei referințe pentru un obiect într-o altă clasă. Acea clasă practic va refolosi codul din clasa corespunzătoare obiectului.
+  *  ** Agregarea **(aggregation) - obiectul-container poate exista și în absența obiectelor agregate, de aceea este considerată o //asociere slabă// (//weak association//). În exemplul de mai jos, un raft de bibliotecă poate exista și fără cărți.
+  *  **Compunerea **(composition) - este o agregare //puternică// (//strong//), indicând că existența unui obiect este dependentă de un alt obiect. La dispariția obiectelor conținute prin compunere, existența obiectului container încetează. În exemplul de mai jos, o carte nu poate exista fără pagini.
+**Inițializarea** obiectelor conținute poate fi făcută în 3 momente de timp distincte:
+  * la **definirea** obiectului (înaintea constructorului: folosind fie o valoare inițială, fie blocuri de inițializare)
+  * în cadrul **constructorului**
+  * chiar **înainte de folosire** (acest mecanism se numește inițializare leneșă (//lazy initialization//)
+Exemple de cod:
+Compunere:
+<code java>
+public class Foo {
+    // Obiectul de tip Bar nu poate exista dacă obiectul Foo nu există
+    private Bar bar = new Bar();
+}
+</code>
+Agregare:
+<code java>
+public class Foo {
+    private Bar bar;
+    // Obiectul de tip Bar poate continua să existe chiar dacă obiectul Foo nu există
+    Foo(Bar bar) {
+       this.bar = bar;
+    }
+}
+</code>
+Exemplu practic:
+<code java>
+class Page {
+    private String content;
+    public int numberOfPages;
+    public Page(String content, int numberOfPages) {
+       this.content        = content;
+       this.numberOfPages  = numberOfPages;
+    }
+}
+class Book {
+    private String title; 			// Compunere
+    private Page[] pages; 			// Compunere
+    private LibraryRow libraryRow = null; 	// Agregare
+    public Book(int size, String title, LibraryRow libraryRow) {
+        this.libraryRow = libraryRow;
+        this.title = title;
+        pages = new Page[size];
+        for (int i = 0; i < size; i++) {
+           pages[i] = new Page("Page " + i, i);
+        }
+    }
+}
+class LibraryRow {
+    private String rowName = null; 		// Agregare
+    public LibraryRow(String rowName) {
+        this.rowName = rowName;
+    }
+}
+class Library {
+    public static void main(String[] args) {
+        LibraryRow row = new LibraryRow("a1");
+        Book book = new Book(100, "title", row);
+        // După ce nu mai există nici o referință la obiectul Carte,
+        // Garbage Collector-ul va șterge (la un moment dat, nu
+        // neapărat imediat) acea instanță, dar obiectul LibraryRow
+        // transmis constructorului nu este afectat.
+        book = null;
+    }
+}
+</code>
+====Moștenire (Inheritance)====
+Numită și **derivare**, moștenirea este un mecanism de refolosire a codului specific limbajelor orientate obiect și reprezintă posibilitatea de a defini o clasă care **extinde** o altă clasă deja existentă. Ideea de bază este de a **prelua** funcționalitatea existentă într-o clasă și de a **adăuga** una nouă sau de a o **modela** pe cea existentă.
+Clasa existentă este numită **clasa-părinte**, **clasa de bază** sau **super-clasă**. Clasa care extinde clasa-părinte se numește **clasa-copil (child)**, **clasa derivată** sau **sub-clasă**.
+<note important>Spre deosebire de C++, Java nu permite //moștenire multiplă// (//multiple inheritance//), astfel că nu putem întâlni ambiguități de genul [[https://en.wikipedia.org/wiki/Multiple_inheritance#The_diamond_problem|Problema Rombului / Diamond Problem]]. Mereu când vom vrea să ne referim la metoda părinte (folosind cuvântul cheie ''super'', [[:poo-ca-cd:laboratoare:agregare-mostenire#cuvantul_cheie_super_intrebuintari|cum vom vedea mai jos]]), acel părinte este unic determinat.</note>
+====Agregare vs. moștenire====
+**//Când se folosește moștenirea și când agregarea?//**
+Răspunsul la această întrebare depinde, în principal, de datele problemei analizate dar și de concepția designerului, neexistând o rețetă general valabilă în acest sens.
+În general, **agregarea** este folosită atunci când se dorește folosirea trăsăturilor unei clase în interiorul altei clase, dar nu și interfața sa (prin moștenire, noua clasă ar expune și metodele clasei de bază). Putem distinge două cazuri:
+  * uneori se dorește implementarea funcționalității obiectului conținut în noua clasă și **limitarea** acțiunilor utilizatorului doar la metodele din noua clasă (mai exact, se dorește să nu se permită utilizatorului folosirea metodelor din vechea clasă). Pentru a obține acest efect se va **agrega** în noua clasă un obiect de tipul clasei conținute și având specificatorul de acces ''private''.
+  * obiectul conținut (agregat) trebuie/se dorește a fi accesat **direct**. În acest caz vom folosi specificatorul de acces ''public''. Un exemplu în acest sens ar fi o clasă numită ''Car'' care conține ca membrii publici obiecte de tip ''Engine'', ''Wheel'' etc.
+**Moștenirea** este un mecanism care permite crearea unor versiuni "specializate" ale unor clase existente (de bază). Moștenirea este folosită în general atunci când se dorește construirea unui tip de date care să reprezinte o implementare specifică (o specializare oferită prin clasa derivată) a unui lucru mai general. Un exemplu simplu ar fi clasa ''Dacia'' care moștenește clasa ''Car''.
+**Diferența** dintre moștenire și agregare este de fapt diferența dintre cele 2 tipuri de relații majore prezente între obiectele unei aplicații :
+    * **is a** - indică faptul că o clasă este derivată dintr-o clasă de bază (intuitiv, dacă avem o clasă ''Animal'' și o clasă ''Dog'', atunci ar fi normal să avem ''Dog'' derivat din ''Animal'', cu alte cuvinte ''Dog'' //is an// ''Animal'')
+  * **has a** - indică faptul că o clasă-container are o clasă conținută în ea (intuitiv, dacă avem o clasă ''Car'' și o clasă ''Engine'', atunci ar fi normal să avem ''Engine'' referit în cadrul ''Car'', cu alte cuvinte ''Car'' //has a// ''Engine'')
+====Upcasting și Downcasting====
+**Convertirea** unei referințe la o clasă derivată într-una a unei clase de bază poartă numele de **upcasting**. Upcasting-ul este făcut **automat** și **nu** trebuie declarat explicit de către programator.
+{{:poo-ca-cd:laboratoare:agregare-mostenire:upcast-downcast.png?nolink&400|}}
+Exemplu de upcasting:
+<code java>
+class Instrument {
+    public void play() {}
+    static void tune(Instrument i) {
+        i.play();
+    }
+}
+// Obiectele Wind sunt instrumente
+// deoarece au ca și clasa-parinte clasa Instrument
+public class Wind extends Instrument {
+    public static void main(String[] args) {
+        Wind flute = new Wind();
+        Instrument.tune(flute); // !! Upcasting automat pentru că metoda primește
+                                // un obiect de tip Instrument, nu un obiect de tip Wind
+                                // Deci ar fi redundant să faci un cast explicit cum ar fi:
+                                // Instrument.tune((Instrument) flute)
+    }
+}
+</code>
+Deși obiectul ''flute'' este o instanță a clasei ''Wind'', acesta este pasat ca parametru în locul unui obiect de tip ''Instrument'', care este o superclasa a clasei ''Wind''. Upcasting-ul se face la pasarea parametrului. Termenul de **upcasting** provine din diagramele de clase (în special [[http://en.wikipedia.org/wiki/Unified_Modeling_Language | UML]]) în care moștenirea se reprezintă prin 2 blocuri așezate unul sub altul, reprezentând cele 2 clase (sus este clasa de bază iar jos clasa derivată), unite printr-o săgeată orientată spre clasa de bază.
+**Downcasting** este operația **inversă** upcast-ului și este o conversie explicită de tip în care se merge în **jos** pe ierarhia claselor (se convertește o clasă de bază într-una derivată). Acest cast trebuie făcut **explicit** de către programator. Downcasting-ul este **posibil** numai dacă obiectul declarat ca fiind de o clasă de bază este, de fapt, instanță clasei derivate către care se face downcasting-ul.
+Iată un exemplu în care este folosit downcasting:
+<code java5>
+class Animal {
+    public void eat() {
+        System.out.println("Animal eating");
+    }
+}
+class Wolf extends Animal {
+    public void howl() {
+        System.out.println("Wolf howling");
+    }
+    public void eat() {
+        System.out.println("Wolf eating");
+    }
+}
+class Snake extends Animal {
+    public void bite() {
+        System.out.println("Snake biting");
+    }
+}
+public class Test {
+    public static void main(String[] args) {
+        Animal[] animals = new Animal[2];
+        animals[0] = new Wolf();    // Upcasting automat
+        animals[1] = new Snake();   // Upcasting automat
+        for (int i = 0; i < animals.length; i++) {
+            animals[i].eat(); // 1
+            if (animals[i] instanceof Wolf) {
+                ((Wolf)animals[i]).howl(); // 2
+            }
+            if (animals[i] instanceof Snake) {
+                ((Snake)animals[i]).bite(); // 3
+            }
+        }
+    }
+}
+</code>
+Codul va afișa:
+<code java5>
+Wolf eating
+Wolf howling
+Animal eating
+Snake biting
+</code>
+În liniile marcate cu **2** și **3** se execută un downcast de la ''Animal'' la ''Wolf'', respectiv ''Snake'' pentru a putea fi apelate metodele specifice definite în aceste clase. Înaintea execuției downcast-ului (conversia de tip la Wolf respectiv Snake) verificăm dacă obiectul respectiv este de tipul dorit (utilizând operatorul ''**instanceof**''). Dacă am încerca să facem downcast către tipul ''Wolf'' al unui obiect instanțiat la ''Snake'' mașina virtuală ar semnala acest lucru aruncând o excepție la rularea programului.
+Apelarea metodei ''eat()'' (linia **1**) se face direct, fără downcast, deoarece această metodă este definită și în clasa de bază ''Animal''. Datorită faptului că ''Wolf'' suprascrie (//overrides//) metoda ''eat()'', apelul ''a[0].eat()'' va afișa "Wolf eating". Apelul ''a[1].eat()'' va apela metoda din clasă de bază (la ieșire va fi afișat "Animal eating") deoarece ''a[1]'' este instanțiat la ''Snake'', iar ''Snake'' nu suprascrie metoda ''eat()''.
+<note important>Upcasting-ul este un element foarte important. De multe ori răspunsul la întrebarea: //este nevoie de moștenire?// este dat de răspunsul la întrebarea: //am nevoie de upcasting?// Aceasta deoarece upcasting-ul se face atunci când pentru unul sau mai multe obiecte din clase derivate se execută aceeași metodă definită în clasa părinte.</note>
+===Să încercăm să evităm folosirea instanceof===
+Totuși, deși v-am ilustrat cum ''instanceof'' ne poate ajuta să ne dăm seama la ce să facem **downcasting**, este de preferat să ne organizăm clasele și designul codului în așa fel încât să lăsăm limbajul Java să facă automat verificarea tipului și să cheme metoda corespunzătoare. Vom refactoriza codul anterior pentru a nu fi nevoie de ''instanceof'':
+<code java5>
+class Animal {
+    public void eat() {
+        System.out.println("Animal eating");
+    }
+    public void action() {
+        // avem nevoie de această metodă deoarece vom crea un vector
+        // cu instanțe Animal și vom apela această metodă pe ele
+    }
+}
+class Wolf extends Animal {
+    public void action() {
+        System.out.println("Wolf howling");
+    }
+    public void eat() {
+        System.out.println("Wolf eating");
+    }
+}
+class Snake extends Animal {
+    public void action() {
+        System.out.println("Snake biting");
+    }
+}
+class Test {
+    public static void main(String[] args) {
+        Animal a [] = new Animal[2];
+        a[0] = new Wolf();
+        a[1] = new Snake();
+        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
+            a[i].eat();
+            // acum că ele sunt numite la fel, putem apela metoda action
+            // din clasa Animal (observați de ce a fost nevoie să definim
+            // metoda action în clasa Animal), iar metoda corespunzătoare
+            // va fi apelată pentru tipul specific al instanței a[i]
+            a[i].action();
+        }
+    }
+}
+</code>
+Codul va afișa:
+<code java5>
+Wolf eating
+Wolf howling
+Animal eating
+Snake biting
+</code>
+===De ce este instanceof considerat bad practice?===
+  * face codul repetitiv - downcasting și apelare de metodă la fiecare branch de if/else
+  * face codul mai greu de întreținut pe termen lung - codul principal trebuie updatat de fiecare dată când se introduce o nouă subclasă (vezi exemplul de mai sus - introducerea unui noi clase derivate din  Animal va determina un alt branch de if/else)
+  * face codul mai dificil de citit - este mult mai ușor să ne uităm la metodele suprascrise cu tag-ul @Override decât să căutam fiecare metoda cu un nume diferit pe rând
+  * distruge designul orientat-obiect din perspectiva polimorfismului
+  * încalcă [[https://www.baeldung.com/java-open-closed-principle|open-closed principle]]
+  * nu poate fi folosit cu tipuri generice, ''instanceof'' fiind un **type comparison operator** ce va compara la runtime, în schimb genericitatea fiind rezolvată la compile-time. Mai multe detalii [[https://www.baeldung.com/java-instanceof#generics|aici]] si in [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/poo-ca-cd/laboratoare/genericitate|laboratorul 10]] despre genericitate.
+**Soluții** pentru evitarea ''instanceof'':
+   * polimorfism
+   * [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/poo-ca-cd/laboratoare/visitor|Visitor]]
+<note important>
+Când este necesar să folosim ''instanceof''?
+''instanceof'' poate fi folosit când nu controlăm ierarhia claselor și suntem obligați să facem
+testarea tipului deoarece nu putem aplica polimorfismul - clasele provin dintr-o librărie externă.
+</note>
+====Implicații ale moștenirii====
+În Java, clasele și membrii acestora (metode, variabile, clase interne) pot avea diverși specificatori de acces, prezentați pe wiki în [[:poo-ca-cd:laboratoare:organizare-acces | Organizarea surselor și controlul accesului]].
+  * specificatorul de acces **''protected''** - specifică faptul că membrul sau metoda respectivă poate fi accesată doar din cadrul clasei înseși sau din clasele derivate din această clasă. Clasele nu pot avea acest specificator, doar membrii acestora!
+  * specificatorul de acces **''private''** - specifică faptul că membrul sau metoda respectivă poate fi accesată doar din cadrul **clasei** înseși, nu și din clasele derivate din această clasă. Clasele nu pot avea acest specificator, doar membrii acestora!
+Constructorii **nu** se moștenesc și pot fi apelați doar în contextul unui constructor copil. Apelurile de constructor sunt înlănțuite, ceea ce înseamnă că înainte de a se inițializa obiectul copil, mai întâi se va inițializa obiectul părinte. În cazul în care părintele este copil la rândul lui, se va înițializa părintele lui (până se va ajunge la parintele suprem -- root).
+Pe lângă reutilizarea codului, moștenirea dă posibilitatea de a dezvolta pas cu pas o aplicație (procedeul poartă numele de //incremental development//). Astfel, putem folosi un cod deja funcțional și adaugă alt cod nou la acesta, în felul acesta izolându-se bug-urile în codul nou adăugat. Pentru mai multe informații citiți capitolul //Reusing Classes// din cartea //Thinking în Java (Bruce Eckel)//
+==== Suprascrierea, supraîncărcarea si ascunderea metodelor statice ====
+**Suprascrierea** (//overriding//) presupune __înlocuirea__ funcționalității din clasa/clasele părinte pentru instanța curentă.
+**Supraîncărcarea** (//overloading//) presupune __furnizarea__ de funcționalitate în plus, fie pentru metodele din clasa curentă, fie pentru clasa/clasele părinte.
+<code java>
+public class Car {
+    public void print() {
+        System.out.println("Car");
+    }
+    public void init() {
+        System.out.println("Car");
+    }
+    public void addGasoline() {
+        // do something
+    }
+}
+class Dacia extends Car {
+    public void print() {
+        System.out.println("Dacia");
+    }
+    public void init() {
+        System.out.println("Dacia");
+    }
+    // Exemplu de suprascriere
+    public void addGasoline() {
+        // do something
+    }
+    // Exemplu de supraîncărcare
+    public void addGasoline(Integer gallons) {
+        // do something
+    }
+}
+</code>
+Metodele dependente de instanță sunt polimorfice (la runtime pot avea diferite implementări) deci ele pot fi suprascrise sau supraîncarcăte. Metoda ''print'' este **__suprascrisă__** în clasa ''Dacia'' ceea ce înseamnă că orice instanță, chiar dacă se face cast la tipul ''Car'' metoda ce se va apela va fi mereu metoda ''print'' din clasa ''Dacia''. Metoda ''addGasoline'' este **__supraîncărcată__** ceea ce înseamnă că putem executa metode cu semnături diferite dar același nume (cel mai folosit in crearea metodelor de conversie).
+<code java>
+Car a = new Car();
+Car b = new Dacia();
+Dacia c = new Dacia();
+Car d = null;
+a.print(); // afișează Car
+b.print(); // afișează Dacia
+c.print(); // afișează Dacia
+d.print(); // aruncă NullPointerException
+</code>
+Suprascrierea nu se aplică și metodelor statice pentru că ele nu sunt dependente de instanță. Dacă în exemplul de mai sus facem metodele print din Car și din Dacia statice, rezultatul va fi următorul:
+<code java>
+Car a = new Car();
+Car b = new Dacia();
+Dacia c = new Dacia();
+Car d = null;
+a.print(); // afișează Car
+b.print(); // afișează Car pentru că tipul dat la inițializare al lui b este Car
+c.print(); // afișează Dacia pentru că tipul dat la inițializare al lui c este  Dacia
+d.print(): // afișează Car pentru că tipul dat la inițializare al lui d este Car
+</code>
+<note important>O să punem accent pe aceste concepte în [[:poo-ca-cd:laboratoare:visitor|laboratorul visitor]]</note>
+<note warning>Sintaxa Java permite apelarea metodelor statice pe instanțe (e.g. a.print în loc de Car.print), dar acest lucru este considerat bad practice pentru că poate îngreuna înțelegerea codului.</note>
+===Suprascrierea corectă a metodei equals(Object o)===
+Una din problemele cele mai des întâlnite este suprascrierea corectă a metodei //equals//. Mai jos putem vedea un exemplu de suprascriere incorectă a acestei metode.
+<code java>
+public class Car {
+    public boolean equals(Car c) {
+        System.out.println("Car");
+        return true;
+    }
+    public boolean equals(Object o) {
+        System.out.println("Object");
+        return false;
+    }
+}
+</code>
+Prima metodă este o **supraîncărcare** a metodei equals iar a doua metodă este **suprascrierea** metodei equals.
+<code java>
+Car a = new Car();
+Dacia b = new Dacia();
+int c = 10;
+a.equals(a); // afișează Car
+a.equals(b); // afișează Car deoarece se face upcasting de la Dacia la Car
+a.equals(c); // afișează Object deoarece se face upcasting de la Int la Object
+</code>
+Problema care se poate observa este că putem pasa ca argumente metodei equals si tipuri de date diferite de ''Car'', lucru ce ar putea arunca excepții de cast sau când vrem să accesăm anumite proprietăți din instanță. Mai jos este modul corect de a suprascrie metoda equals.
+<code java>
+public class Car {
+    public boolean equals(Car c)
+    {
+        return true;
+    }
+    public boolean equals(Object o)
+    {
+        if (o == this) {
+            return true;
+        }
+        if (!(o instanceof Car)) {
+            return false;
+        }
+        return equals((Car) o);
+    }
+}
+</code>
+De reținut că folosirea ''instanceof'' nu este recomandată, însă în acest caz este singurul mod prin care ne putem asigura ca instanța de obiect trimisă metodei este de tip ''Car''.
+====Cuvântul cheie super. Întrebuințări====
+Cuvântul cheie ''super'' se referă la instanța părinte a clasei curente. Acesta poate fi folosit în două moduri: apelând o metoda suprascrisă (//overriden//) sau apelând constructorul părinte.
+=== Apelând o metodă suprascrisă ===
+<code java5>
+public class Superclass {
+    public void printMethod() {
+        System.out.println("Printed in Superclass.");
+    }
+}
+public class Subclass extends Superclass {
+    // overrides printMethod in Superclass
+    public void printMethod() {
+        super.printMethod();  // apelează metoda părinte
+        System.out.println("Printed in Subclass.");
+    }
+    public static void main(String[] args) {
+        Subclass s = new Subclass();
+        s.printMethod();
+    }
+}
+</code>
+Codul va afișa:
+<code java5>
+Printed in Superclass.
+Printed in Subclass.
+</code>
+=== Apelând constructorul părinte ===
+<code java5>
+class Superclass {
+    public Superclass() {
+       System.out.println("Printed in Superclass constructor with no args.");
+    }
+    public Superclass(int a) {
+       System.out.println("Printed in Superclass constructor with one integer argument.");
+    }
+}
+class Subclass extends Superclass {
+    public Subclass() {
+        super();    // apelează constructorul părinte
+                    // acest apel trebuie să fie pe prima linie a constructorului !!
+        System.out.println("Printed in Subclass constructor with no args.");
+    }
+    public Subclass(int a) {
+        super(a);   // apelează constructorul părinte
+                    // acest apel trebuie să fie pe prima linie a constructorului !!
+        System.out.println("Printed in Subclass constructor with one integer argument.");
+    }
+    public static void main(String[] args) {
+        Subclass s1 = new Subclass(20);
+        Subclass s2 = new Subclass();
+    }
+}
+</code>
+Codul va afișa:
+<code java5>
+Printed in Superclass constructor with one integer argument.
+Printed in Subclass constructor with one integer argument.
+Printed in Superclass constructor with no args.
+Printed in Subclass constructor with no args.
+</code>
+<note important>Invocarea constructorului părinte **trebuie** să fie prima linie dintr-un constructor al unei subclase, dacă invocarea părintelui există (se poate foarte bine să nu apelăm ''super'' din constructor).</note>
+<note important>Chiar dacă nu se specifică apelul metodei ''super()'', compilatorul va apela automat constructor-ul implicit al părintelui însă dacă se dorește apelarea altui constructor, apelul de ''super(args)'' respectiv este obligatoriu</note>
+====Utilizarea clasei ArrayList. Exemple====
+Clasa ArrayList este un array redimensionabil, iar această clasă poate fi găsită în pachetul ''java.util''.
+Principalele metode ale acestei clase sunt:
+  * ''add()'' - adaugă un element la ArrayList.
+  * ''get()'' - accesează elementul de pe o anumită poziție din ArrayList.
+  * ''size()'' - returnează numărul de elemente din ArrayList.
+  * ''set()'' - modifică un element de pe o anumită poziție din ArrayList.
+  * ''remove()'' - șterge un element de pe o anumită poziție din ArrayList.
+  * ''clear()'' - șterge toate elementele din ArrayList.
+Pentru a putea parcurge elementele unui ArrayList se poate folosit atât un for-each, cât și clasa Iterator.
+Un exemplu de utilizare a metodelor clasei ArrayList și de parcurgere a elementelor stocate de această clasă este următorul:
+<code java5>
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.Iterator;
+public class Main {
+    public static void main(String[] args) {
+        ArrayList<String> animals = new ArrayList<>();
+        animals.add("Dog");
+        animals.add("Cat");
+        animals.add("Sheep");
+        System.out.println("First animal from the list is: " + animals.get(0));
+        System.out.println("Number of animals from the list: " + animals.size());
+        animals.set(0, "Lion");
+        System.out.println("First animal from the list is: " + animals.get(0));
+        animals.remove(0);
+        for (String animal : animals) {
+            System.out.println(animal);
+        }
+        Iterator iterator = animals.iterator();
+        while(iterator.hasNext()) {
+            System.out.println(iterator.next());
+        }
+        animals.clear();
+    }
+}
+</code>
+<note important>
+În exemplul de mai sus, la declararea unui ArrayList, se observă semnele "<>", utilizate pentru a specifica tipul de date al elementelor, pe care ArrayList le va conține. Acest lucru se numește genericitate și permite compilatorului să verifice în timpul compilării că se folosește tipul corect de date. Conceptul de genericitate se va studia mai mult în [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/poo-ca-cd/laboratoare/genericitate|laboratorul 10]] .
+</note>
+==== Cuvântul-cheie "final". Obiecte immutable ====
+Variabilele declarate cu atributul ''final'' pot fi inițializate **o singură dată**. Observăm că astfel unei variabile de tip referință care are atributul ''final'' îi poate fi asignată o singură valoare (variabila poate puncta către un singur obiect). O încercare nouă de asignare a unei astfel de variabile va avea ca efect generarea unei erori la compilare.
+Totuși, obiectul către care punctează o astfel de variabilă poate fi modificat intern, prin apeluri de metode sau acces la câmpuri.
+Exemplu:
+<code java5>
+class Student {
+    private final Group group;                      // a student cannot change the group he was assigned in
+    private static final int UNIVERSITY_CODE = 15;  // declaration of an int constant
+    public Student(Group group) {
+        // reference initialization; any other attempt to initialize it will be an error
+        this.group = group;
+    }
+}
+</code>
+Dacă toate atributele unui obiect admit o unică inițializare, spunem că obiectul respectiv este ''immutable'', în sensul că //nu putem schimba obiectul in sine (informația pe care o stochează, de exemplu), ci doar referința către un alt obiect.//. Exemple de astfel de obiecte sunt instanțele claselor ''String'' și ''Integer''. Odată create, prelucrările asupra lor (ex.: ''toUpperCase()'') se fac prin **instanțierea de noi obiecte** și nu prin alterarea obiectelor înseși.
+Exemplu:
+<code java5>
+String s1 = "abc";
+String s2 = s1.toUpperCase();  // s1 does not change; the method returns a reference to a new object which can be accessed using s2 variable
+s1 = s1.toUpperCase();         // s1 is now a reference to a new object
+</code>
+<note tip>
+Observăm că în acest exemplu am folosit un String literal. Literalii sunt păstrați într-un ''String pool'' pentru a limita memoria utilizată. Asta înseamnă că dacă mai declarăm un alt literal "abc", nu se va mai aloca memorie pentru încă un String, ci vom primi o referință către s-ul inițial. În cazul în care folosim constructorul pentru String, se alocă memorie pentru obiectul respectiv și primim o referință nouă.
+Pentru a evidenția concret cum funcționează acest ''String pool'', să luăm următorul exemplu:
+</note>
+<code java5>
+String s1 = "a" + "bc";
+String s2 = "ab" + "c";
+</code>
+În momentul în care compilatorul va încerca să aloce memorie pentru cele 2 obiecte, va observa că ele conțin, de fapt, aceeași informație. Prin urmare, va instanția un singur obiect, către care vor pointa ambele variabile, s1 și s2. Observați că această optimizare (de a reduce memoria) e posibilă datorită faptului că obiectele de tip String sunt **immutable**.
+O întrebare legitimă este, așadar, cum putem compara două String-uri (ținând cont de faptul că avem referințele către ele, cum am arătat mai sus). Să urmărim codul de mai jos:
+<code java5>
+String a = "abc";
+String b = "abc";
+System.out.println(a == b);  // True
+String c = new String("abc");
+String d = new String("abc");
+System.out.println(c == d);  // False
+</code>
+<note important>
+Operatorul <nowiki>"=="</nowiki> compară //referințele//. Dacă am fi vrut să comparăm șirurile în sine am fi folosit metoda ''equals''. Același lucru este valabil și pentru oricare alt tip de referință: operatorul <nowiki>"=="</nowiki> testează egalitatea //referințelor// (i.e. dacă cei doi operanzi sunt de fapt același obiect).
+Dacă vrem să testăm "egalitatea" a două obiecte, se apelează metoda: ''public boolean equals(Object obj)''.
+Reţineţi semnătura acestei metode!
+</note>
+O consecință a faptului că obiectele de tip String sunt imutabile este determinată de faptul că efectuarea de modificări succesive conduce la crearea unui număr foarte mare de obiecte in String pool.
+<code java5>
+public static String concatenationUsingTheStringClass() {
+   String t = "Java";
+   for (int i = 0; i < 10000; i++) {
+      t = t + "POO";
+   }
+   return t;
+}
+</code>
+În acest caz, numărul de obiecte create în memorie este unul foarte mare. Dintre acestea doar cel rezultat la final este util. Pentru a preveni alocarea nejustificată a obiectelor de tip String care reprezintă pași intermediari în obținerea șirului dorit putem alege să folosim clasa StringBuilder creată special pentru a efectua operații pe șiruri de caractere.
+<code java5>
+public static String concatenationUsingTheStringBuilderClass() {
+   StringBuilder sb = new StringBuilder("Java");
+   for (int i = 0; i < 10000; i++) {
+        sb.append("POO");
+   }
+   return sb.toString();
+}
+</code>
+Cuvântul cheie final poate fi folosit și în alt context decât cel prezentat anterior. De exemplu, aplicat unei clase împiedică o eventuală derivare a acestei clase prin moștenire.
+<code java5>
+final class ParentClass {
+}
+class ChildClass extends ParentClass {
+    // compilation error, the class ParentClass cannot be extended
+}
+</code>
+În mod similar, în cazul în care aplicăm cuvântul cheie final unei metode, acest lucru împiedică o eventuală suprascriere a acelei metode.
+<code java5>
+class ParentClass {
+   public final void dontOverride() {
+        System.out.println("You cannot override this method");
+   }
+}
+class ChildClass extends ParentClass {
+    public void dontOverride() {               // compilation error, the method dontOverride() from
+        System.out.println("But I want to!");  // the parent class cannot be overriden
+    }
+}
+</code>
+====Summary====
+**Relații între obiecte:**
+  * Agregare - **has a**
+  * Moștenire - **is a**
+**Upcasting:**
+  * convertire **copil** => **părinte**
+  * realizată automat
+**Downcasting:**
+  * convertire **părinte** =>**copil**
+  * trebuie făcută explicit de către programator
+  * încercați să evitați folosirea operatorului **instanceof**
+**Suprascrierea:**
+  * înlocuirea funcționalității metodei din clasa de bază în clasa derivată
+  * păstreaza numele și semnătura metodei
+**Supraîncărcarea:**
+  * în interiorul clasei pot exista mai multe metode cu același nume, cu condiția ca semnătura (tipul, argumentele) să fie diferită
+**Cuvântul cheie super:**
+  * instanța clasei părinte
+  * amintiți-vă din laboratorul anterior că **[[:poo-ca-cd:laboratoare:constructori-referinte#cuvantul_cheie_this_intrebuintari|this]]** se referă la instanța clasei curente
+====Exerciții====
+<note important>
+Pentru a încărca soluția, va trebui să accesați link-ul https://code.devmind.ro/login, să intrați pe tab-ul Contests, unde veți găsi laboratorul grupei voastre.
+</note>
+**Task 1 [1p]**
+Veți proiecta o clasă Form care va avea câmpul privat color (String).
+Clasa va avea, de asemenea:
+- un constructor fără parametri, care va inițializa culoarea cu “white”;
+- un constructor cu parametri;
+- o metodă de tip float getArea(), care va întoarce valoarea 0;
+- o metodă toString(): “This form has the color [color]”.
+**Task 2 [2p]**
+Din clasa Form derivați clasele Square, Triangle, Circle:
+- clasa Triangle (triunghi isoscel) va avea 2 membri height și base (adiacenta unghiurilor congruente) de tip float;
+- clasa Circle va avea membrul radius de tip float;
+- clasa Square va avea membrul side de tip float.
+Clasele vor avea:
+- constructori fără parametri;
+- constructori care permit inițializarea membrilor. Identificați o modalitate de reutilizare a codului existent;
+- suprascrieți metoda getArea() pentru a întoarce aria specifică fiecărei figuri geometrice;
+- suprascrieți metoda toString() în clasele derivate, astfel încât aceasta să utilizeze implementarea metodei toString() din clasa de baza.
+**Task 3 [2p]**
+Adăugați o metodă equals() în clasa Triangle.
+Justificați criteriul de echivalență ales.
+Hint: Puteți genera automat metoda, cu ajutorul IDE. Selectați câmpurile considerate și analizați în ce fel va fi suprascrisă metoda equals.
+**Task 4 - Upcasting [1p]**
+Creați un vector de obiecte Form și populați-l cu obiecte de tip Triangle, Circle și Square (upcasting).
+Parcurgeți acest vector și apelați metoda toString() pentru elementele sale. Ce observați?
+**Task 5 - Downcasting [2p]**
+Adăugați:
+- clasei Triangle metoda printTriangleDimensions,
+- clasei Circle metoda printCircleDimensions
+- clasei Square metoda printSquareDimensions
+Implementarea metodelor constă în afișarea bazei și înălțimii, razei, respectiv laturii.
+Parcurgeți vectorul de la exercițiul anterior și, folosind downcasting la clasa corespunzătoare, apelați metodele specifice fiecărei clase:
+- printTriangleDimensions pentru Triangle
+- printCircleDimensions pentru Circle
+- printSquareDimensions pentru Square
+Pentru a stabili tipul obiectului curent folosiți operatorul instanceof.
+**Task 6 - Agregare [1p]**
+Afișați dimensiunile formelor din vectorul creat fără a folosi operatorul instanceof.
+**Task 7 - Final [1p]**
+Afișați perimetrul fiecărui obiect din vectorul creat utilizând exclusiv funcția printPerimeter, modificând doar ce se afla in corpul funcției, lasând antetul identic.
+==== Resurse ====
+  * [[:poo-ca-cd:laboratoare:old-exercises#agregare_si_mostenire|Exerciții din alți ani]]
+==== Referințe ====
+  * [[https://www.visual-paradigm.com/guide/uml-unified-modeling-language/uml-class-diagram-tutorial/ | UML Diagrams]]
+  * [[https://www.visual-paradigm.com/guide/uml-unified-modeling-language/uml-aggregation-vs-composition/ | Aggregation vs Composition]]
+  * [[http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/IandI/subclasses.html | Inheritance JavaDoc]]
+  * [[https://www.journaldev.com/1775/multiple-inheritance-in-java | Multiple Inheritance]]
+  * [[http://forum.codecall.net/topic/50451-upcasting-downcasting/ | Upcasting and Downcasting]]

Administrativ

Laboratoare

Setup environment: JDK, IntelliJ, Maven, Git

Teme

Resurse utile

Alte resurse

Arhiva laboratoare

Arhiva teme

Arhiva teste grila

Teste grilă

poo-ca-cd/arhiva/laboratoare/2024/agregare-mostenire.txt · Last modified: 2025/09/27 10:40 by florian_luis.micu

Show page Old revisions

Media Manager Back to top