Administrativ
Laboratoare
Tema
Teste
Resurse utile
Alte resurse
Arhiva Teme
Administrativ
Laboratoare
Tema
Teste
Resurse utile
Alte resurse
Arhiva Teme
This is an old revision of the document!
Scopul acestui laborator este aprofundarea noțiunilor de programare orientată pe obiecte întalnite in laboratoarele precedente, prezentarea design pattern-ului Visitor și familiarizarea cu situațiile în care acesta este util de aplicat.
Supraîncarcarea se referă la posibilitatea de a avea într-o clasă mai multe metode cu același nume, dar implementari diferite. În Java, compilatorul poate distinge între metode pe baza semnăturii lor, acesta fiind mecanismul din spatele supraîncărcarii.
Semnătura (signature) unei metode constă în:
Opțional, pe lângă semnătura metodei poate fi menționat și tipul excepțiilor ce pot fi aruncate din codul acesteia.
public class TRex { public void eat(Triceratops victim) { System.out.println("Take 5 huge bites"); } public boolean eat(Triceratops victim) { boolean satisfaction = false; if (victim.isJuicy()) { System.out.println("Eat and be satisfied"); satisfaction = true; } return satisfaction; } // Error "Duplicate method eat(Triceratops)" in type TRex
Observăm de asemenea că la compilare nu se ține cont de numele dat parametrilor. Astfel modificarea acestuia din victim în dino, spre exemplu, nu constituie o supraîncărcare validă.
Mai jos avem un exemplu valid de supraîncărcare pentru metoda eat:
public class TRex { public void eat(Triceratops victim) { System.out.println("Take 5 huge bites"); } public void eat(Dromaeosaurus victim) { // parametru cu tip diferit System.out.println("Take 1 single bite"); } public void eat(Human firstCourse, Human secondCourse) { // numar si tipuri diferite de parametrii System.out.println("No humans to eat at the time"); } public int eat(Grass desert) { // parametru cu tip diferit, return type este irelevant System.out.println("Rather starve"); return 0; } public static void main(String [] args) { TRex john = new TRex(); john.eat(new Triceratops()); // "Take 5 huge bites" john.eat(new Dromaeosaurus()); // "Take 1 single bite" john.eat(new Human("Ana"), new Human("Andrei")); // "No humans to eat at the time" john.eat(new Grass()); // "Rather starve" } }
O clasă poate supraîncărca metodele moștenite. Constructorii pot fi supraîncărcați.
Supraîncărcarea are loc la compilare, motiv pentru care mai este numită și polimorfism static (compile time polymorphism). În aceasta fază compilatorul decide ce metodă este apelată pe baza tipului referinței și prin analiza numelui și a listei de parametri. La runtime, când este întalnit apelul unei metode supraîncărcate, deja se știe unde este codul care trebuie executat.
Suprascrierea se referă la redefinirea metodelor existente în clasa părinte de către clasa copil în vederea specializării acestora. Metodele din clasa parinte nu sunt modificate. Putem suprascrie doar metodele vizibile pe lanțul de moștenire (public, protected). O metodă din clasa copil suprascrie metoda din clasa părinte dacă are același tip de return și aceeași semnatură (nume și parametri).
Spre deosebire de supraîncărcare care face acest lucru la compilare, în cazul suprascrierii se determină ce metodă va fi apelată, în mod dinamic, la runtime. Explicația este că decizia se face pe baza tipului obiectului care apelează metoda, deci a instanței (cunoscută la runtime). Din acest motiv, suprascrierea este cunoscută și ca polimorfism dinamic (Runtime polymorphism
). Polimorfismul reprezintă abilitatea unei clase să se comporte ca o altă clasă de pe lanțul de moștenire, și de aceea conceptul de suprascriere a metodelor este foarte strâns legat. Supraîncărcarea, fiind la compile-time, nu are legătură cu acest polimorfism dinamic.
Câteva reguli pentru suprascriere sunt:
static
și final
nu pot fi suprascriseÎn exemplul de mai jos, metodele purr și getFeatures au fost suprascrise de tipul GrumpyCat.
class CatFeatures { } class GrumpyCatFeatures extends CatFeatures { } class GrumpyFeatures { } class Cat { public void purr() { System.out.println("purrrr"); } public CatFeatures getFeatures() { System.out.println("Cat getFeatures"); return new CatFeatures(); } public final void die() { System.out.println("Dying! frown emoticon"); } } class GrumpyCat extends Cat { @Override public void purr() { System.out.println("NO!"); } @Override public GrumpyCatFeatures getFeatures() { System.out.println("Grumpy getFeatures"); return new GrumpyCatFeatures(); } // compiler would complain if you included @Override here //@Override //public void die() { } // Cannot override the final method from Cat public static void main(String [] args) { ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<Cat>(); cats.add(new Cat()); cats.add(new GrumpyCat()); for (Cat c : cats) { c.purr(); c.die(); c.getFeatures(); } } }
@Override
este complet opțională. Totuși este indicat să o includeți mereu când suprascrieți o metodă. Motivele sunt simple:În laboratorul cuvantul-cheie-super-intrebuintari am folosit cuvântul cheie super pentru a invoca un anumit constructor din clasa părinte dar și pentru a apela în mod explicit metoda din clasa părinte în cazul metodelor suprascrise.
Rescriem metoda purr()
din clasa GrumpyCat
astfel:
@Override public void purr() { super.purr(); System.out.println("NO!"); }
La apelul metodei pe o instanță a clasei GrumpyCat
output-ul va fi:
purrrr NO!
Design pattern-urile reprezintă soluții generale și reutilizabile ale unei probleme comune în design-ul software. Un design pattern este o descriere a soluției sau un template ce poate fi aplicat pentru rezolvarea problemei, nu o bucata de cod ce poate fi aplicata direct. În general pattern-urile orientate pe obiect arată relațiile și interacțiunile dintre clase sau obiecte, fără a specifica însă forma finală a claselor sau a obiectelor implicate.
Design pattern-ul Visitor oferă o modalitate de a separa un algoritm de structura pe care acesta operează. Avantajul constă în faptul că putem adauga noi posibilităţi de prelucrare a structurii, fără să o modificăm. Extrapolând, folosind Visitor, putem adăuga noi funcţii care realizează prelucrări asupra unei familii de clase, fără a modifica efectiv structura claselor.
Acest pattern este comportamental (behavioral) pentru că definește modalități de comunicare între obiecte.
Cum recunoaștem o situație în care Visitor e aplicabil?
Decizia de utilizare a pattern-ului Visitor este în strânsă legătură cu stabilitatea ierarhiilor de clase prelucrate: dacă noi clase copil sunt adăugate rar, atunci se poate aplica acest pattern (într-o manieră eficientă), altfel nu este indicat.
Fig. 1: Componente pattern Visitor
Visitor - o interfață pentru operația aplicată Visitable - o interfață pentru obiecte pe care pot fi aplicate operațiile (în diagramă este numită Element
)
accept
e independentă de tipul concret al Visitor-uluiaccept
se folosește obiectul de tip Visitor Pentru fiecare algoritm/operație ce trebuie aplicată, se implementează clase de tip Visitor. În fiecare obiect de tip Visitor trebuie să implementăm metode care aplică operația pentru fiecare tip de element vizitabil.
Fig. 2: Interacțiunile dintre componentele pattern-ului Visitor
Visitor și structurile de date
Aparent, folosirea lui accept este artificială. De ce nu declanşăm vizitarea unui obiect, apelând direct v.visit(e) atunci când dorim vizitarea unui obiect oarecare? Răspunsul vine însă chiar din situaţiile în care vrem să folosim pattern-ul; vrem să lăsăm structura internă a colecţiei să facă aplicarea vizitatorilor. Cu alte cuvinte vizitatorul se ocupă de fiecare obiect în parte, iar colecţia îl “plimbă” prin elementele sale. De exemplu, când dorim să vizităm un arbore:
accept
pe un prim obiect (e.g. rădacina arborelui)v.visit(this)
accept
pe fiecare dintre aceste elemente. Acest comportament depinde de logica structurii.Pentru a înţelege mai bine motivaţia din spatele design-pattern-ului Visitor, să considerăm următorul exemplu.
Fie ierarhia de mai jos, ce defineşte un angajat (Employee) şi un şef (Manager), văzut, de asemenea, ca un angajat:
class Employee { String name; float salary; public Employee(String name, float salary) { this.name = name; this.salary = salary; } public String getName() { return name; } public float getSalary() { return salary; } } class Manager extends Employee { float bonus; public Manager(String name, float salary) { super(name, salary); bonus = 0; } public float getBonus() { return bonus; } public void setBonus(float bonus) { this.bonus = bonus; } } public class Test { public static void main(String[] args) { Manager manager; List<Employee> employees = new LinkedList<Employee>(); employees.add(new Employee("Alice", 20)); employees.add(manager= new Manager("Bob", 1000)); manager.setBonus(100); } }
Ne interesează să interogăm toţi angajaţii noştri asupra venitului lor total. Observăm că:
Varianta la îndemână ar fi să definim, în fiecare din cele doua clase, câte o metodă, getTotalRevenue(), care întoarce salariul pentru angajaţi, respectiv suma dintre salariu şi bonus pentru şefi:
class Employee { ... public float getTotalRevenue() { return salary; } } class Manager extends Employee { ... public float getTotalRevenue() { return salary + bonus; } }
Acum ne interesează să calculăm procentul mediu pe care îl reprezintă bonusul din venitul şefilor, luându-se în considerare doar bonusurile pozitive. Avem două posibilităţi:
instanceof
, şi calculăm, doar pentru şefi, raportul solicitat. Dezavantajul este tratarea într-o manieră neuniformă a structurii noastre, cu evidenţierea particularităţilor fiecărei clase.Datorită acestor particularităţi (în cazul nostru, modalităţile de calcul al venitului, respectiv procentului mediu), constatăm că ar fi foarte utilă izolarea implementărilor specifice ale algoritmului (în cazul nostru, scrierea unei funcţii în fiecare clasă). Acest lucru conduce, însă, la introducerea unei metode noi în fiecare din clasele antrenate in prelucrări, de fiecare dată cand vrem să punem la dispoziţie o nouă operaţie. Obţinem următoarele dezavantaje:
În final, tragem concluzia că este de dorit să izolăm algoritmii de clasele pe care le prelucrează. O primă idee se referă la utilizarea metodelor statice. Dezavantajul acestora este că nu pot reţine, într-un mod elegant, informaţie de stare din timpul prelucrării. De exemplu, dacă structura noastră ar fi arborescentă (recursivă), în sensul că o instanţă Manager ar putea ţine referinţe la alte instanţe Manager, ce reprezintă şefii ierarhic inferiori, o funcţie de prelucrare ar trebui să menţină o informaţie parţială de stare (precum suma procentelor calculate până într-un anumit moment) sub forma unor parametri furnizaţi apelului recursiv:
class Manager extends Employee { ... public float getPercentage(float sum, int n) { float f = bonus / getTotalRevenue(); if (f > 0) return inferiorManager.getPercentage(sum + f, n + 1); // trimite mai departe cererea catre nivelul inferior return inferiorManager.getPercentage(sum, n); } }
O abordare mai bună ar fi:
Conform observațiilor precedente, structura programului Employee-Manager devine:
interface Visitor { public void visit(Employee employee); public void visit(Manager manager); } interface Visitable { public void accept(Visitor v); } class Employee implements Visitable { ... public void accept(Visitor v) { v.visit(this); } } class Manager extends Employee { ... public void accept(Visitor v) { v.visit(this); } } public class Test { public static void main(String[] args) { ... Visitor v = new SomeVisitor(); // creeaza un obiect-vizitator concret for (Employee e : employees) e.accept(v); } }
Iată cum poate arăta un vizitator ce determină venitul total al fiecărui angajat şi îl afişează:
public class RevenueVisitor implements Visitor { public void visit(Employee employee) { System.out.println(employee.getName() + " " + employee.getSalary()); } public void visit(Manager manager) { System.out.println(manager.getName() + " " + (manager.getSalary() + manager.getBonus())); } }
Secvenţele de cod de mai sus definesc:
accept(Visitor)
permite rularea unui algoritm pe structura curentă. accept(Visitor)
, în cele două clase, care, pur şi simplu, solicită vizitarea instanţei curente de către vizitator. În exemplul de mai sus, putem identifica :
Mecanismul din spatele pattern-ului Visitor poartă numele de double-dispatch. Acesta este un concept raspândit, şi se referă la faptul că metoda apelată este determinată la runtime de doi factori. În exemplul Employee-Manager, efectul vizitarii, solicitate prin apelul e.accept(v)
, depinde de:
e
(Employee sau Manager), pe care se invocă metodav
(RevenueVisitor), care conţine implementările metodelor visitAcest lucru contrastează cu un simplu apel e.getTotalRevenue(), pentru care efectul este hotărât doar de tipul anagajatului. Acesta este un exemplu de single-dispatch.
Tutorialul de double-dispatch oferă mai multe detalii legate de acest mecanism.
Pattern-ul Visitor este util când:
Dezavantaje:
Visitor este de obicei utilizat pentru structuri arborescente de obiecte:
Supraîncărcarea (overloading) - mai multe metode cu același nume dar cu listă diferită de argumente
Suprascrierea (overriding) - redefinirea metodelor moștenite
static
și final
nu pot fi suprascriseVisitor - pattern pt modelarea comportamentului claselor
Task 1 [8p]
Dorim să prelucrăm bucăți de text pe care să le convertim în diferite formate, momentan dokuwiki și markdown. Pentru un design decuplat între obiectele prelucrate și tipurile de formate dorite, implementați conversia folosind patternul Visitor.
Test
care oferă bucățile de text pe care să le prelucrați.Task 2 - Utilizare API implementat folosind Visitor [2p]