Presentazione principi oop

Principi della OOP Incapsulamento, information hiding, overloading

Origini e sviluppo OOP
Nasce come risposta a tutti i problemi legati alla produzione di programmi complessi che le tecniche di progettazione tradizionale di tipo procedurale non avevano risolto
Punti distintivi:
Considerare modelli di dati e algoritmi simultaneamente e non più in modo separato
Consentire il riutilizzo di software già sviluppato nelle nuove applicazioni
Descrive la realtà mediante modelli di dati “vicini” al modo naturale di pensare dell’uomo

Evoluzione
Anni ‘60:
Con i primi studi sull’intelligenza artificiale compare il principio che l’uomo sviluppa il proprio pensiero logico utilizzando oggetti
Anni ‘70:
Alan Kay crea il primo linguaggio object oriented, Smalltalk, che sviluppa a livello di codifica il concetto di oggetto
Anni ’80
Le nuove tecniche si diffondono con C++ e con Visual Basic
Anni ‘90:
Java

Applicazioni OOP
Attualmente le tecniche OO sono molto diffuse nelle seguenti applicazioni:
Gestione di basi di dati
Gestione di interfacce grafiche
Sistemi multimediali (gestione di immagini, testi, animazioni, suoni e video)
Applicazioni per reti di calcolatori

Progettazione procedurale e OO
Il progetto si presenta come un insieme di classi di oggetti che incapsulano al loro interno sia i modelli dei dati che le operazioni (metodi).
Il progetto è formato dal modello dei dati e dall’algoritmo risolutivo

Classe di oggetti
Nella programmazione OO, una applicazione è composta da un insieme di CLASSI che rappresentano OGGETTI del mondo reale che interagiscono tra di loro.
Una classe è una astrazione (idea astratta o modello ) che definisce un insieme di OGGETTI di uno stesso tipo , ovvero una famiglia di oggetti aventi caratteristiche e comportamenti simili
la classe è costituita da attributi e metodi
gli attributi indicano le caratteristiche o proprietà che distinguono ogni esemplare della classe
I metodi sono le funzionalità dell’oggetto, cioè i comandi che possono essere impartiti ad ogni esemplare della classe

Classi, attributi e metodi
Classe : Automobile (entità astratta, modello generico di automobile); ogni automobile è caratterizzata da un colore, da una marca, da un modello, da una cilindrata,.....: sono gli attributi della classe
ogni automobile può avviarsi, fermarsi, sterzare, accelerare, etc... : sono i metodi della classe

Oggetto o istanza
“ la mia auto ” , " la tua auto ", " l'auto del presidente ", sono esemplari della classe Automobile
presentano tutte le medesime proprietà e i medesimi comportamenti: hanno un colore, un modello, una marca, una cilindrata, si avviano, si fermano, sterzano, accelerano, ecc....
si dice che la classe è il modello ( blueprint ), lo stampino degli oggetti.
un'istanza (o oggetto) di una classe corrisponde ad un esemplare reale, fabbricato da quel modello (da quello stampino)
ogni istanza della classe ha caratteristiche e comportamenti comuni, ma si differenzia per i valori assunti dalle sue proprietà. Tutte le automobili hanno una marca, un modello, un colore, una cilindrata e possono avviarsi, frenare, sterzare, ecc.., ma la cilindrata, il colore, la marca e il modello variano da oggetto ad oggetto
In ogni istanza le proprietà assumono valori .

Esempio
Classe Automobile Proprietà
marca modello colore alimentazione numero porte cilindrata targa ………..
Metodi
avviati accelera cambia (numero marcia) frena fermati sterza (direzione) …….
Istanza1
miaAuto
Proprietà
marca="Fiat" modello="Punto" colore="verde" alimentazione="benzina" numero porte=5 cilindrata=1300 targa="....."
Istanza2
tuaAuto
Proprietà
marca="Opel" modello="Astra" colore="rosso" alimentazione="diesel" numero porte=5 cilindrata=1800 targa="....."

Test
Fido e Pluto sono cani. Quale è l’oggetto e quale è la classe? Perché?
Risposta
Fido e Pluto sono oggetti (o istanze) della classe Cane; hanno stato diverso (ad esempio nome diverso, età diversa, colore diverso, razza diversa) e comportamento uguale (stessi metodi: corre, abbaia, salta, azzanna, mangia).

Metodi, attributi e stato
Classe Quadrato
un quadrato è caratterizzato da un lato; del quadrato possiamo calcolare l'area e il perimetro
Proprietà / Attributi
lato
Comportamento / Metodi
calcolaArea
calcolaPerimetro
Istanza / Oggetto
alla classe Quadrato appartengono oggetti concreti che si differenziano per la misura del lato.

Attività di lettura
Considera il seguente testo in linguaggio naturale
Red e Toby sono animali. Entrambi mangiano quando hanno fame, si muovono e fanno versi. Red ha il mantello rosso e ha 3 anni ; Toby ha il mantello grigio e ha 4 anni.
Individuare classi, oggetti, metodi , attributi e stato

Linguaggio naturale Equivalente Object Oriented Risposta corretta Nomi concreti Oggetti (entità del dominio) Red, Toby Nomi astratti Classi (generalizzazione di oggetti di uno stesso tipo) Animale Verbi Metodi o funzioni membro si muove, ha fame, mangia, fa versi Proprietà Attributi nome, colore, età Valori delle proprietà Stato nome=Red colore=rosso età=3 nome=Toby colore=grigio età=4

Incapsulamento
L' incapsulamento è la proprietà per cui un oggetto contiene (" incapsula ") al suo interno gli attributi (dati) e i metodi (procedure) che accedono ai dati stessi.
i dati (attributi) di un oggetto possono essere manipolati solo attivando i suoi metodi
un metodo è attivato dall’oggetto a fronte di una specifica richiesta di servizio ( messaggio )
solo l’interfaccia pubblica dell’oggetto, costituita dai servizi che l’oggetto può offrire, è nota all’esterno
si comunica con un oggetto inviandogli un messaggio in cui si specifica che cosa si vuole da esso

Visibilità
Gli attributi e i metodi possono essere
---> pubblici visibili/accessibili direttamente dall'esterno ----> costituiscono l' interfaccia pubblica dell'oggetto
---> privati non sono visibili/accessibili all'esterno ---> information hiding (occultamento delle informazioni)
Ogni classe di ha due livelli, uno esterno (pubblico) ed uno interno (privato)
Livello esterno o interfaccia pubblica
Metodi e attributi visibili all’esterno, definisce i servizi che l’oggetto può fornire
Livello interno o privato
definisce le proprietà dell’oggetto (i dati) e le modalità di trattamento di questi dati (implementazione dei metodi)

Information hiding
Nella programmazione orientata agli oggetti è buona regola occultare gli attributi (lo stato degli oggetti) rendendoli privati e dare accesso ai dati solo attraverso i metodi pubblici . L'occultamento prende il nome di Information hiding.
Information hiding e incapsulamento sono due concetti distinti, ma strettamente legati.

Modello dei dati incapsulato

Dichiarazione e implementazione di una classe
La costruzione di una classe avviene in due fasi:
Dichiarazione o definizione della sua parte privata e pubblica (attributi e metodi)
Implementazione dei metodi
La visione di una classe è diversa per:
Progettisti , che vedono anche l’implementazione interna della classe
Utenti (altri progettisti e programmatori), che sono interessati solo all’interfaccia pubblica, con la dichiarazione delle intestazioni dei metodi

Vantaggi interfaccia pubblica
Grazie all’interfaccia, gli utenti sono in grado di utilizzare gli oggetti di una classe per:
impostare e recuperare il valore degli attributi
richiamare i metodi

Visibilità della classe

Vantaggi incapsulamento
L'incapsulamento nasconde i dettagli implementativi , impedisce di falsare lo stato dell'oggetto con dei valori non ammessi
I valori delle variabili possono essere cambiati solo dall’oggetto e non dall'esterno.
L’incapsulamento soddisfa le seguenti esigenze:
programmazione molto disciplinata, a vantaggio del riuso e della manutenzione
il bisogno di modularità
la necessità di distinguere nettamente tra definizione e implementazione di un servizio (metodo)

Classe incapsulata
Classe incapsulata = attributi privati + metodi pubblici
I vantaggi principali portati dall'incapsulamento sono: robustezza , indipendenza e l'estrema riusabilità degli oggetti creati. Inoltre la sua manutenzione risulterà più semplice al programmatore.

Esempio
Se non dichiaro privato l'attributo 'nome' della classe Animale, il suo contenuto può essere cambiato facilmente senza nessun controllo.
Animale fido = new Animale(“Fido”);
fido.nome = “Ralph"; // ma non era Fido??
Questa è una violazione dell'incapsulamento. Non abbiamo adeguatamente nascosto la variabile nome da modifiche arbitrarie

La black box
L’incapsulamento permette di vedere l'oggetto come una black-box , cioè una scatola nera della quale conosciamo l'interfaccia e sappiamo cosa fa, ma non come lo fa. All'interno della scatola nera sono occultati tutti i suoi meccanismi segreti.
Ciò è quello che avviene anche nella realtà. Si pensi ad oggetti comuni quali videogame, computer e automobile: noi non vediamo cosa c'è al loro interno, ma possiamo utilizzarli e interagire con essi.
Per es. noi utilizziamo e guidiamo l'oggetto auto senza sapere come essa è fatta al suo interno, ma agendo su di essa attraverso leve, pulsanti, pedali, pulsanti che costituiscono l'interfaccia tra l'oggetto e noi e che ci consentono di attivare tutte le sue funzionalità. Allo stesso modo richiamiamo le diverse funzioni del nostro computer col mouse attraverso un'interfaccia grafica.

Il videogame Noi usiamo il videogame schiacciando dei pulsanti che attivano funzioni: conosciamo e utilizziamo solo la sua interfaccia pubblica

Il telefono
Se volessimo fare un altro esempio potremmo prendere in considerazione un telefono .
La maggior parte degli utenti, infatti, sa utilizzare il telefono, ma ne ignora il funzionamento interno.
Chiunque può alzare la cornetta, comporre un numero telefonico e conversare con un'altra persona, ma pochi conoscono in dettaglio la sequenza dei processi scatenati da queste poche, semplici azioni.
Evidentemente, per utilizzare il telefono, non è necessario prendere una laurea in telecomunicazioni: basta conoscere la sua interfaccia pubblica (costituita dalla cornetta e dai tasti), non la sua implementazione interna.

Conto Corrente Bancario
Per fare un altro esempio pensiamo ad un conto bancario .
Le informazioni utili (le proprietà) potranno essere rappresentate da: numero di conto, saldo, nome del cliente, indirizzo, tipo di conto, tasso di interesse e data di apertura.
Le azioni che operano su tali informazioni (i metodi) saranno, invece: apertura, chiusura, versamento, prelevamento, cambio tipologia conto, cambio cliente e cambio indirizzo. L'oggetto Conto incapsulerà queste informazioni e azioni al suo interno. Noi possiamo modificare lo stato del conto (il saldo, per es.) attraverso l'operazione (metodo) di prelevamento o di versamento, e tutto questo senza accedere mai direttamente alla cassaforte della banca.
Allo stesso modo è possibile interagire con l'oggetto attraverso la sua interfaccia pubblica, costituita da metodi pubblici.

Implementazione e segnatura
L'implementazione dei metodi, ovvero il loro codice, è sempre nascosta; può essere visibile solo l'interfaccia, ovvero la firma o segnatura (la definizione).
Allo stesso modo quando avviamo l'automobile dobbiamo solo sapere quale chiave girare, ma tutto ciò che accade dopo non lo vediamo e possiamo guidare l'auto anche ignorandolo!

Implementazione dell’incapsulamento
Come già detto, a livello di implementazione, si ottiene l'incapsulamento semplicemente dichiarando privati gli attributi di una classe e quindi inaccessibili fuori dalla classe stessa. A tale scopo Java introduce il modificatore di metodo private .
L'accesso ai dati potrà essere fornito da un'interfaccia pubblica costituita da metodi dichiarati public e quindi accessibili da altre classi.
Se l'incapsulamento è gestito in maniera intelligente, le nostre classi potranno essere utilizzate nel modo migliore e più a lungo, giacché le modifiche e le revisioni potranno riguardare solamente parti di codice non visibili all'esterno.

Definizione di classe senza rispettare il principio dell'incapsulamento Classe Auto (senza rispettare il principio dell’incapsulamento) Classe TestAuto
class Auto {
public String marca;
public String modello;
public int cil;
private int serbatoio;
public Auto() { // costruttore
serbatoio=0;
}
public void avviati () {
System.out.println("mi sono avviata");
}
public void rifornimento(int Carb)
{
serbatoio=serbatoio+Carb;
}
}
public class Test {
public static void main(String args[]){
Auto miaAuto; // dichiarazione
//creazione auto
miaAuto=new Auto ();
// accesso diretto agli attributi
miaAuto.marca="Fiat";
miaAuto.modello ="Punto";
miaAuto.cil=1100;
miaAuto.rifornimento(40);
System.out.println("marca "+miaAuto.marca);
System.out.println("modello= "+miaAuto.modello);
System.out.println("cilindrata= "+miaAuto.cil);
miaAuto.avviati();
}
}

Definizione di classe rispettando il principio dell'incapsulamento Classe Auto incapsulata Classe TestAuto
class Auto {
private String marca;
private String modello;
private int cil;
private int serbatoio;
public Auto() { // costruttore
serbatoio=0;
}
public void avviati () {
System.out.println("mi sono avviata");
}
public void rifornimento(int Carb)
{
serbatoio=serbatoio+Carb;
}
//metodi per l'accesso agli attributi privati
public void setMarca (String m){
marca=m;
}
public void setModello (String m){
modello=m;
}
public void setCilindrata (int c){
cil=c;
}
public void mostraStato (){
System.out.println("marca "+marca); System.out.println("modello= "+modello); System.out.println("cilindrata= "+cil); System.out.println("serbatoio= "+serbatoio);
} }
public class Test {
public static void main(String args[]){
Auto miaAuto; // dichiarazione
//creazione auto
miaAuto=new Auto();
// accesso diretto agli attributi
miaAuto.setMarca("Fiat");
miaAuto.setModello("Punto");
miaAuto.setCilindrata(1100);
miaAuto.rifornimento(40);
miaAuto.mostraDati();
}
}

Overloading
Consente di avere più metodi con definizione e implementazione diversa, ma con lo stesso nome
Esempio:
Immaginiamo di avere una classe Cane e una classe Gatto. Nella classe Cane possiamo definire i metodi
void insegue (Cane c)
oppure
void insegue (Gatto g)
I due metodi hanno stesso nome, ma diversa segnatura (cambia il tipo del parametri) e implementano due comportamenti diversi dello stesso animale

L’operatore “+”
Pensiamo ad un operatore aritmetico che ci è molto familiare: il “+”, ovvero l’operatore di somma.
la somma può essere fatta su tipi diversi, numeri interi, numeri in virgola mobile e perfino stringhe (in questo caso avremo la concatenazione)
si tratta di operazioni diverse, su domini diversi, che presentano però notevole similitudine concettuale in quello che fanno, per cui noi le indichiamo con lo stesso nome
In realtà l'uomo è abituato a pensare per similitudini, per cui l'overloading degli operatori, si rivelano un utile meccanismo.

L’istruzione println
Un altro esempio di overload riguarda il metodo che in Java prende il nome di println() (ma ci sono istruzioni analoghe in tutti i linguaggi)
Esistono almeno una decina di metodi println() diversi.
È possibile passare al metodo non solo stringhe, ma anche interi, boolean, array di caratteri o addirittura Object.
Anche in questo caso si tratta di metodi diversi con stesso nome e notevoli analogie. Il loro uso ci viene naturale e non ci piacerebbe certo se il linguaggio di programmazione a nostra disposizione ci costringesse ad utilizzare per fare operazioni simili molteplici metodi diversi come, per esempio:
printIntero() per stampare interi
printReale() per visualizzare numeri reali
printString() per visualizzare dati di tipo String

Esempio di implementazione di overloading
public class Matematica{
………………… .
public int somma(int a, int b) { // somma interi e restituisce un intero
return a + b;
}
public float somma(float a, float b) { // somma reali e restituisce un relae
return a + b;
}
……………………………………
}
Quale metodo sarà utilizzato?
Dipende dal tipo di parametri che verranno passati al momento della chiamata

Presentazione principi oop

by gcorreddu

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