Lập trình hướng đối tượng với Java - Kế thừa và đa hình

n 
tham số
…dùng đối tượng của lớp dẫn xuất làm thuộc 
tính
Kế thừa và đa hình 6Nguyễn Việt Hà
Person p;
Employee e = new Employee();
p = (Person) e;
p.setName(...);
p.setSalary(...); // compile error
Person
-name
-birthday
+setName()
+setBirthday()
Employee
-salary
+setSalary()
+getDetail()
Kế thừa và đa hình 7Nguyễn Việt Hà
String teamInfo(Person p1, Person p2) {
return "Leader: " + p1.getName() + 
"; member: " + p2.getName();
}
...
Employee e1, e2;
Manager m1, m2;
…
System.out.println(teamInfo(e1, e2));
teamInfo(m1, m2); teamInfo(m1,e2);
Kế thừa và đa hình 8Nguyễn Việt Hà
class Manager extends Employee {
Employee assistant;
...
public void setAssistant(Employee e) {
assistant = e;
}
...
}
...
Manager junior, senior;
...
senior.setAssistant(junior);
Kế thừa và đa hình 9Nguyễn Việt Hà
Đa hình và liên kết động
„ Khả năng giải nghĩa các thông điệp theo các cách thức 
khác nhau
Person p1 = new Person();
Person p2 = new Employee();
Person p3 = new Manager();
...
System.out.println(p1.getDetail());
System.out.println(p2.getDetail());
System.out.println(p3.getDetail());
Kế thừa và đa hình 10Nguyễn Việt Hà
class EmployeeList {
Employee list[];
...
public void add(Employee e) {...}
public void print() {
for (int i=0; i<list.length; i++) {
System.out.println(list[i].getDetail());
...
}
...
EmployeeList list = new EmployeeList();
Employee e1; Manager m1;
...
list.add(e1); list.add(m1);
list.print();
Kế thừa và đa hình 11Nguyễn Việt Hà
Liên kết tĩnh và liên kết động
Static and dynamic binding
„ Liên kết tĩnh: lời gọi hàm (phương thức) được 
quyết định khi biên dịch, do đó chỉ có một phiên 
bản của chương trình con được thực hiện
… ưu điểm về tốc độ
„ Liên kết động: lời gọi phương thức được quyết 
định khi thực hiện, phiên bản của phương thức 
phù hợp với đối tượng được gọi
… Java mặc định sử dụng liên kết động
Kế thừa và đa hình 12Nguyễn Việt Hà
Down casting
Employee e = new Employee();
Person p = e; // up casting
Employee ee = (Employee)p; // down casting
Manager m = (Manager)ee; // run-time error
Person p2 = new Manager();
Employee e2 = (Employee) p2;
Kế thừa và đa hình 13Nguyễn Việt Hà
Toán tử instanceof
public class Employee extends Person {}
public class Student extends Person {}
---
public doSomthing(Person e) {
if (e instanceof Employee) {...
} else if (e instanceof Student) {...
} else {...}
}
Kế thừa và đa hình 14Nguyễn Việt Hà
Private method
class Base {
private void f() { System.out.println(”base f()”); }
public void show() { f() }
}
public class Derived extends Base {
private void f() { 
System.out.println(”derived f()”);
}
public static void main(String args[]) {
Derived d = new Derived();
Base b = d;
b.show();
}
} 
Kế thừa và đa hình 15Nguyễn Việt Hà
Copy constructor(?)
class Employee extends Person {
double salary;
Employee(Employee e) {
super(e);
salary = e.salary;
}
...
}
Kế thừa và đa hình 16Nguyễn Việt Hà
Gọi phương thức trong constructor
class Shape {
public Shape() {
draw();
}
public void draw() {}
}
class Point extends Shape {
protected int x, y;
public Point(int xx, int yy) {
x = xx; y = yy;
}
public void draw() {
System.out.println("(" + x + "," + y + ")");
}
}
--
Point p = new Point(10, 10);
Kế thừa và đa hình 17Nguyễn Việt Hà
Lớp trừu tượng
„ Chúng ta có thể tạo ra các lớp cơ sở để
tái sử dụng mà không muốn tạo ra đối 
tượng thực của lớp
…các lớp Point, Circle, Rectangle chung nhau 
khái niệm cùng là hình vẽ Shape
„ Giải pháp là khái báo lớp trừu tượng
…không thể tạo đối tượng
Kế thừa và đa hình 18Nguyễn Việt Hà
abstract class Shape {
protected int x, y;
Shape(int _x, int _y) {
x = _x;
y = _y;
}
}
...
Shape s1 = new Circle();
Shape s = new Shape(10, 10) // compile error
Kế thừa và đa hình 19Nguyễn Việt Hà
class Circle extends Shape {
int r;
public Circle(int _x, int _y, int _r) {
super(_x, _y);
r = _r;
}
...
}
Kế thừa và đa hình 20Nguyễn Việt Hà
Phương thức trừu tượng
„ Để thống nhất giao diện, có thể khai báo 
các phương thức tại lớp cơ sở nhưng 
được cài đặt thực tế tại lớp dẫn xuất 
…các lớp dẫn xuất khác nhau có cách cài đặt 
khác nhau
„ Phương thức trừu tượng
…bắt buộc phải định nghĩa lại tại lớp dẫn xuất
Kế thừa và đa hình 21Nguyễn Việt Hà
abstract class Shape {
protected int x, y;
public void moveTo(int x1, int y1) {
erase();
x = x1;
y = y1;
draw();
}
abstract public void erase();
abstract public void draw(); 
}
Kế thừa và đa hình 22Nguyễn Việt Hà
class Circle extends Shape {
int r;
public Circle(int _x, int _y, int _r) {
super(_x, _y);
r = _r;
draw();
}
public void erase() {
System.out.println("Erase at (" + x + "," + y + ")");
}
public void draw() {
System.out.println("Draw at (" + x + "," + y + ")");
}
}
Kế thừa và đa hình 23Nguyễn Việt Hà
Giao diện (Interface)
„ Interface là mức trừu tượng cao hơn lớp 
trừu tượng
„ Bao gồm
…phương thức trừu tượng
…hằng số (static final)
…mặc định là public
„ Cú pháp: 
… từ khóa interface và implements
Kế thừa và đa hình 24Nguyễn Việt Hà
interface Action {
void moveTo(int x, int y);
void erase();
void draw();
}
class Circle1 implements Action {
int x, y, r;
Circle1(int _x, int _y, int _r) { ... }
public void erase() {...}
public void draw() {...}
public void moveTo(int x1, int y1) {...}
}
Kế thừa và đa hình 25Nguyễn Việt Hà
Lớp trừu tượng cài đặt giao diện
abstract class Shape implements Action {
protected int x, y;
public Shape() {...}
public Shape(int _x, int _y) {...}
public void moveTo(int x1, int y1) {
erase();
x = x1;
y = y1;
draw();
}
}
Kế thừa và đa hình 26Nguyễn Việt Hà
Đa kế thừa
„ Java không cho phép đa kế thừa từ nhiều lớp cơ sở
… đảm bảo tính dễ hiểu
… hạn chế xung đột 
„ Có thể cài đặt đồng thời nhiều giao diện
Kế thừa và đa hình 27Nguyễn Việt Hà
class ImageBuffer {
...
}
class Animation extends ImageBuffer 
implements Action {
...
public void erase() {...}
public void draw() {...}
public void moveTo() {...}
}
Kế thừa và đa hình 28Nguyễn Việt Hà
interface CanFight { 
void fight(); 
} 
interface CanSwim { 
void swim(); 
} 
interface CanFly { 
void fly(); 
} 
class ActionCharacter { 
public void fight() {} 
}
Kế thừa và đa hình 29Nguyễn Việt Hà
class Hero extends ActionCharacter implements CanFight, CanSwim, 
CanFly { 
public void swim() {} 
public void fly() {} 
} 
public class Adventure { 
public static void t(CanFight x) { x.fight(); }
public static void u(CanSwim x) { x.swim(); } 
public static void v(CanFly x) { x.fly(); } 
public static void w(ActionCharacter x) { x.fight(); }
public static void main(String[] args) { 
Hero h = new Hero(); 
t(h); // Treat it as a CanFight
u(h); // Treat it as a CanSwim
v(h); // Treat it as a CanFly
w(h); // Treat it as an ActionCharacter
} 
}
Kế thừa và đa hình 30Nguyễn Việt Hà
Xung đột (1)
interface I1 { void f(); } 
interface I2 { int f(int i); } 
interface I3 { int f(); } 
class C { 
public int f() { return 1; } 
} 
class C2 implements I1, I2 { 
public void f() {} 
public int f(int i) { return 1; } // overloaded
} 
class C3 extends C implements I2 { 
public int f(int i) { return 1; } // overloaded
}
Kế thừa và đa hình 31Nguyễn Việt Hà
Xung đột (2)
class C4 extends C implements I3 { 
// Identical, no problem:
public int f() { return 1; } 
}
class C5 extends C implements I1 {} 
interface I4 extends I1, I3 {} 
Kế thừa và đa hình 32Nguyễn Việt Hà
Mở rộng lớp trừu tượng và giao diện
interface I1 {}
interface I2 {}
interface I3 extends I1, I2 {}
abstract class A1 {}
abstract class A2 extends A1 implements I1, I2 {}
Kế thừa và đa hình 33Nguyễn Việt Hà
Abstract class vs. Interface
„ Lớp trừu tượng có thể có phương thức 
thực và thuộc tính
„ Interface hỗ trợ đa kế thừa
„ Cái gì là bất biến ?
Kế thừa và đa hình 34Nguyễn Việt Hà
Hướng tới lập trình tổng quát
Generic programming
„ Tổng quát hóa chương trình để có thể hoạt động 
với các kiểu dữ liệu khác nhau, kể cả các kiểu 
dữ liệu trong tương lai
… thuật toán đã xác định
„ Ví dụ, kiểu ngăn xếp
… C: dùng con trỏ void
… C++: dùng template
… Java: lợi dụng upcasting và lớp gốc Object
… Java 1.5: template
Kế thừa và đa hình 35Nguyễn Việt Hà
class MyStack {
...
public void push(Object obj) {...}
public Object pop() {...}
}
...
MyStack s = new MyStack();
Point p = new Point();
Circle c = new Circle();
s.push(p);
s.push(c);
Circle c1 = (Circle) s.pop();
Point p1 = (Point) s.pop();
Kế thừa và đa hình 36Nguyễn Việt Hà
Local copy
„ Có nhu cầu sao chép các đối tượng
…Sao chép khi chuyền tham số để tránh sửa 
đổi đối tượng gốc
„ Làm thế nào để sao chép đối tượng mà
không biết rõ kiểu (lớp) thực sự của nó?
…Sử dụng copy constructor?
…Sử dụng phương thức copy?
„ Interface Cloneable và phương thức 
clone()
Kế thừa và đa hình 37Nguyễn Việt Hà
Copy constructor
class Base {
public Base() {}
public Base(Base b) {...}
public String print() { return "base class"; };
}
class Derived extends Base {
public Derived() {}
public Derived(Derived d) {
super(d);
}
public String print() { return "derived class"; };
}
Kế thừa và đa hình 38Nguyễn Việt Hà
Local copy sử dụng copy constructor
public class TestCopy {
static void copy(Derived d) {
Derived d1 = new Derived(d);
System.out.println(d1.print());
}
static void copy2(Base b) {
Base b1 = new Base(b);
System.out.println(b1.print());
}
public static void main(String args[]) {
Derived d = new Derived();
copy(d);
copy2(d);
}
}
Kế thừa và đa hình 39Nguyễn Việt Hà
Bài tập
„ Sử dụng kiến thức về kế thừa và đa hình 
để thiết kế các lớp sau
…Các lớp đối tượng hình học cơ sở Point, 
Circle, Rectange, ...
…Lớp Graphics là một hình phức hợp do người 
dùng định nghĩa (là một tập các hình cơ sở
hoặc phức hợp khác)
„ Yêu cầu: các lớp phải sử dụng giao diện 
như nhau: move(), draw(),…
Kế thừa và đa hình 40Nguyễn Việt Hà
Composite design pattern