Skip to main content

3. Tétel: Objektumorientált paradigma

Az objektumorientált (OO) paradigma középpontjában a programozási nyelvek absztrakciós szintjének növelése áll. Ezáltal egyszerűbbé, könnyebbé válik a modellezés, a valós világ jobban leírható, a valós problémák hatékonyabban oldhatók meg. Az OO szemlélet szerint az adatmodell és a funkcionális modell egymástól elválaszthatatlan, külön nem kezelhető. Alapját az absztrakt adattípusok jelentik.

Példa

Az osztályok fogják megvalósítani az absztrakt adattípust az oo nyelvekben.

Az egységbezárás elve

A valós világot egyetlen modellben kell leírni és együtt kell kezelni a statikus és dinamikus jellemzőket.

  • Statikus jellemzők: adat
  • Dinamikus jellemzők: viselkedés

Osztály​

Az OO nyelvek legfontosabb alapeszköze, az absztrakt adattípust megvalósító osztály. Az osztály egy absztrakt nyelvi eszköz. Rendelkezik attribútumokkal és metódusokkal.

  • Attribútumok: statikus jellemzőket definiálnak. Segítségével írjuk le az osztályokhoz kötődő adatokat, adatmodelleket. Megvalósítása tetszőleges bonyolultságú adatstruktúrák lehetnek.
  • Metódusok: dinamikus jellemzőket definiálnak (eljárás-orientált nyelvekben ~ alprogramok). Eljárás metódusok; függvény metódusok.

Objektum​

Az objektum egy másik alapeszköze az oo nyelveknek. Konkrét nyelvi eszköz, amely mindig egy osztály példányaként jön létre. Önmagukban nem léteznek. Az objektum létrejöttét példányosításnak nevezzük. Egy osztálynak egyszerre több példánya is lehet, amelyek az osztályhoz hasonló adatstruktúrával és viselkedésmóddal rendelkeznek. A memóriában helyezkednek el, ezért van memóriabeli címük, ahol tárolódik az objektum adatstruktúrája.

Példányosítás​

Példányosításkor lefoglalódik a memóriában egy terület az objektum számára, ott elhelyezésre kerülnek a példányszintű attribútumok és ezzel meghatározódik az objektum kezdőállapota. Az objektum ettől kezdve él, van öntudata és tudja melyik osztály példányaként jött létre.

Objektumok kezdőállapotának beállítására az objektum orientált nyelvek egy speciális metódust szoktak használni. Ezt a metódust nevezik úgy, hogy konstruktor.

Öröklődés, osztályhierarchia​

Öröklődés​

Az OO nyelvekben az osztályok között létező aszimmetrikus kapcsolat, az újrafelhasználhatóság eszköze. Az öröklődési viszonynál egy már létező osztályhoz kapcsolódóan hozunk létre egy új osztályt.

  • Szülőosztály: más néven szuperosztály vagy alaposztály.
  • Gyermekosztály: más néven alosztály vagy származtatott osztály.

Öröklődés során az alosztály átveszi (örökli) a szuperosztályának minden (bezárás által megengedett) attribútumát és metódusát, amelyeket azonnal fel is tud használni. Az alosztály ezen felül új attribútumokat és metódusokat definiálhat, az átvett neveket átnevezheti, újra deklarálhatja, vagy megváltoztathatja a láthatóságaikat és újra implementálhatja a metódusokat.

Az imperatív objektum orientált nyelvek szétválasztják a fordítási és futtatási időt. A deklarációt fordítási időben végzik el, az öröklődés is itt történik. Egy új osztály tehát a fordítási időben jön létre és emiatt az öröklődés is itt történik -> az öröklődés statikus.

A Smalltalk nyelvekben mindez a futási időben történik, azaz az öröklődés dinamikus.

Egyszeres és többszörös öröklődés​

Egyszeres öröklődés során egy osztálynak pontosan egy szuperosztálya lehet, míg többszörös öröklődés esetén több is. Bármely osztálynak tetszőleges számú alosztálya lehet. Természetesen egy alosztály lehet egy másik osztály szuperosztálya, így egy osztályhierarchia jön létre.

Névütközés​

Akkor fordul elő, ha a szuperosztályok között van 2 azonos nevű, amely miatt az azonosítás nem lehetséges egyértelműen.

Helyettesíthetőség elve, Liskov-elv:​

Öröklődéshez kapcsolódóan az újrafelhasználhatóságnak egy jellegzetes megnyilvánulási formája. Egy leszármaztatott osztály példánya a program szövegében minden olyan helyen megjelenhet, ahol az előd osztály egy példánya áll.

Példány: Csak egy osztályhoz köthető Objektum: A példányosító osztályhoz és az ő összes elődosztályaként tekinthetünk rá.

Osztályhierarchia​

Az osztályhierarchia egyszeres öröklődés esetén fa, többszörös öröklődés esetén hálós hierarchia (ciklikus gráf).

Mindkettőben értelmezhetőek utak, egy úton elhelyezkedő osztályok iránytól függően egymás leszármazott - vagy elődosztályai. Az egymással öröklődési viszonyban nem lévő osztályok a kliensosztályok. Az öröklődési viszony aszimmetrikus, a leszármazott látja a szuperosztály eszközeit, a szuperosztály viszont a leszármazott új eszközeit már nem.

Levél osztály

Az osztályhierarchiában kiemelt elem a gyökérosztály, melynek nincs szuperosztálya.

Példa

A JAVA az egyszeres öröklődést vallja.

Egyes nyelvekben különböző néven:

  • gyökérosztály: Object. (java, c#)
Levél osztály

Meg kell említeni még a levélosztályt, melynek nincs alosztálya.

A levélosztályok nem szoktak absztraktak lenni. A nyelvekben van lehetőség arra, hogy az osztályhierarchia egyes osztályait levélosztálynak definiáljuk. Ebben az esetben a levél osztály tovább már nem örököltethető.

Példa

Egyes nyelvekben különböző néven:

  • levélosztályok: final, sealed. (java, c#)

Java Osztályhierarchia

Polimorfizmus, metódustúlterhelés​

Polimorfizmus​

A polimorf metódusok fogalma az öröklődéshez kapcsolódik. Örökölt metódusok újra implementálását jelenti. Az ilyen újra implementált metódusokat egymás polimorf metódusának nevezzük.

Kötés​

Az a mechanizmus, amely megszólítás esetén megmondja, hogy az adott metódus melyik osztályban van implementálva.

Statikus kötés

Már fordítási időben eldől, hogy a metódus melyik osztályban van implementálva és ekkor a helyettesíthetőség már nem játszik szerepet.

Végrehajtása gyorsabb, mivel nem kell dinamikus kötéseket figyelni, viszont a fordítónak többet kell dolgoznia, a program lassabban és több memóriát igénybe véve fordul.

Dinamikus kötés

Csak futási időben dől el, hogy a metódus melyik osztályban van implementálva. Itt a helyettesíthetőség is szerepet játszik. A futtató rendszer megnézi, hogy mely osztály példányaként hoztuk létre és megkeresi, hogy az a példányosító osztály mely implementációját ismeri.

Rugalmasabb, de lassítja a futást, tehetővé teszi a kacsaszerű típusosságot (duck typing).

Metódustúlterhelés​

Akkor beszélünk ilyenről, ha egy osztályon belül azonos névvel rendelkezik 2 vagy több metódus. Kell hozzá egy osztály, és osztályon belül azonos nevű metódusok. Ezek a metódusok eltérő specifikációval kell rendelkezzenek, hiszen csak a specifikációik alapján tudjuk megkülönböztetni őket.

Három féle módon különböztethetjük meg:

  • formális paraméterek száma különbözik.
  • formális paraméterek száma megegyezik, de típusai különböznek.
  • formális paraméterek száma megegyezik, típusai is megegyeznek, de sorrendjük eltérő. Ha nem tudjuk megkülönböztetni őket, akkor fordítási hiba keletkezik.

A bezárási eszközrendszer​

Bezárás, láthatóság​

Az osztályok eszközeinek a láthatóságát szabályozza. Az eddigi fogalmaink szerint eszköznek tekintjük a az osztályban deklarált attribútumokat és metódusokat. Alapvető három szint:

  • publikus (public)
  • védett (protected)
  • privát (private) - láthatatlan öröklődés

Bezárás, láthatóság

Publikus

A publikusként (public) deklarált elemek bárhonnan elérhetőek.

Védett

A védetteket (protected) csak az öröklő és szülő osztályokból lehet elérni (és abból az osztályból, amelyik definiálja az elemet).

Privát

A privát (private) láthatóságúakat csak a definiáló osztály éri el.

Absztrakt osztályok és interfészek​

Absztrakt osztály​

Absztrakt osztályt nem lehet példányosítani. Tartalmazhat viselkedési mintákat. Szolgálhat más osztályok ősosztályaként.

Egy absztrakt osztályból származtatott osztálynak implementálnia kell az absztrakt szülő összes viselkedési mintáját. Ha ezt nem teszi meg, akkor absztrakt osztály marad, viszont ha ennek eleget tesz akkor konkrét osztállyá válik.

Ha egy osztályban létezik implementáció nélküli metódusspecifikáció, akkor az osztály csak absztrakt osztály lehet. Egy konkrét osztály nem tartalmazhat implementáció nélküli metódusspecifikációkat.

Az implementáció nélküli metódusspecifikációk lesznek az absztrakt metódusok. Nem szoktak a hierarchia levél elemei lenni.

Viselkedési minta

Implementáció nélküli metódusspecifikáció.

Konkrét osztály

Akkor konkrét, ha nem absztrakt, illetve nem lehetnek benne absztrakt metódusok.

Interfész​

Viselkedésmódot definiál. Gyakorlatilag egy művelethalmaz deklarációját jelenti. Ha egy osztály implementál egy adott interfészt, akkor példányai az interfészben meghatározott viselkedéssel fognak rendelkezni. Csak konstans adattagokat tartalmazhat és minden tagja nyilvános.

Egy interfésznek lehetnek metódusai és változói, de a metódusok egy interfészben mind absztraktak. Azt mondja meg, hogy egy osztálynak mit kell csinálnia, nem azt, hogy hogyan (blueprint of a class). Ha egy osztály implementál egy interfészt, akkor muszáj implementálni az összes metódusát is. Egy osztály egyszerre több interfészt is implementálhat.

Típustagok​

A típustagok határozzák meg a tárolási helyeket és a végrehajtható kódot. Ezek lehetnek metódusok, konstruktorok, konstansok, változók és tulajdonságok.

Típusok

osztály, interface, struktúra, felsorolás, metódusreferencia

Típustagok

tulajdonságok, metódusok, konstruktorok, mezők

További információk​