OOP. Classes and Objects

Intro

Procedural programming

Заключается в разработке набора процедур (или алгоритмов) для решения поставленной задачи.
Определив набор процедур, необходимо найти подходящий способ хранения данных.

Procedural programming

Object-oriented programming

Заключается в выделении важных элементов предметной области в классы.
При этом описывались важные аттрибуты этих элементов и действия выполняемые над ними.

Object-oriented programming

OOP

Class

Class - это основная конструкция ООП.
Class (Класс) — это шаблон (или фабрика) для создания objects.
Class - это основной элемент исходного кода.
Class имеет четкую структуру.
Classes может быть любое количество в рамках проекта.

Class and Domain

Class – это представление какого-то предмет из domain (предметной области).
Class имеет смысл ТОЛЬКО в контексте данного domain.

Object in OOP

Object

Object (Объект) — это instance for class (экземпляр класса).
Object создается ТОЛЬКО на основе класса
Object контейнер с данными созданный на основе класса
Objects существуют в оперативной памяти запущенной программы
Objects может быть любое количество для одного класса

Classes and objects

Java classes and objects

Class

class User { // class `User`
    // class members
}

Class

Class состоит из class members (членов класса)
Основные class members:
- fields (поля) - переменная, созданная внутри класса
- methods (методы) - функция, созданная внутри класса
- constructors (конструкторы)
- initialization blocks (блоки инициализации)

Objects

User melezh = new User();
User rakovets = new User();

где:

User - тип данных, т.е. class.
melezh, rakovets - названия для variables (переменных).
= - оператор присваивания.
new - keyword для создания object.
User() - constructor (конструктор).

Object

Objects имеют одинаковые fields, но независимые значения для них.
Значения fields для object задают его state.
Methods для object задают его behavior.

Fields

Fields – class member, которые будут содержать state of object, т.е. данные
Объявляются в class следующим образом:

modifier DataType variableName;

public int age; // public field
private String firstName; // private field

Methods

Methods (методы) – это обособленные code blocks, который отвечают за behavior of object данного class

modifier ReturnedDataType nameMethod(parameters) {
    // method body
}

public class Human { // class
    private double temperature; // field

    public boolean isIll() { // method
        // method body
        return temperature > 37.0 || temperature < 36.2;
    }
}

The signature of the method

Method signatures (сигнатура метода) — это его название и тип parameters (т.е тип данных).

calculateAnswer(double, int, double, double)

Если signature of method у нескольких methods совпадает, то произойдет compile error

Example: overloading Methods

public class DataArtist {
    public void draw(String s) {
        // method body
    }

    public void draw(int i) {
        // method body
    }

    public void draw(int i, double f) {
        // method body
    }
}

Overloading Methods

В предыдущем пример все методы разные:
- хотя они имеют одинаковое имя
- но они имеют разные parameters
такое написание methods называется overloading methods (перегрузкой методов)

Example: class

public class User {
    public String name;
    public int age;

    public void tellAboutYourself() {
        System.out.printf("My name is %s. I am %d years old.\n", name, age);
    }
}

Example: how use it?

public class Example1SimpleEmptyClass {
    public static void main(String[] args) {
        User dmitry = new User();
        dmitry.tellAboutYourself();
    }
}

My name is null. I'm 0 years old.

Example: but it is empty?!

public class Example2SimpleClass {
    public static void main(String[] args) {
        User dmitry = new User();
        dmitry.name = "Dmitry";
        dmitry.age = 21;
        dmitry.tellAboutYourself();
    }
}

My name is Dmitry. I am 21 years old.

Constructor

Example

public class Person {
    public String name;
    public int age;

    public void tellAboutYourself() {
        System.out.printf("My name is %s. I am %d years old.\n", name, age);
    }
}

Example

public class Example3Constructor {
    public static void main(String[] args) {
        Person rakovets = new Person();
        rakovets.tellAboutYourself(); (1)
        rakovets.name = "Dmitry";
        rakovets.age = 21;
        rakovets.tellAboutYourself(); (2)
    }
}

My name is null. I am 0 years old. (1)
My name is Dmitry. I am 21 years old. (2)

The compiler does the chore

public class Person {
    public String name;
    public int age;

    public Person() { (1)
    }

    public void tellAboutYourself() {
        System.out.printf("My name is %s. I am %d years old.\n", name, age);
    }
}

(1) - default constructor

Constructor

Constructor фактически представляет собой method.
Но:
- Constructor имеет имя как у class.
- Constructor не имеет типа возвращаемого результата.
- Constructor должен только создавать object.
- Constructor не должен содержать лишней логики.
Если constructor не указан – compiler создаст default constructor.
Если constructor создан – default constructor не создаётся.

Constructors: example

public class Person {
    public String name;
    public int age;

    public Person() {
        name = "Guest";
        age = 18;
    }

    public Person(String n) {
        name = n;
        age = 18;
    }

    public Person(String n, int a) {
        name = n;
        age = a;
    }

    public void tellAboutYourself() {
        System.out.printf("My name is %s. I am %d years old.\n", name, age);
    }
}

Constructors: example

public class Example3Constructor {
    public static void main(String[] args) {
        Person guest = new Person();
        guest.tellAboutYourself(); (1)
        Person tom = new Person("Tom");
        tom.tellAboutYourself(); (2)
        Person dmitry = new Person("Dmitry", 21);
        dmitry.tellAboutYourself(); (3)
    }
}

My name is Guest. I am 18 years old. (1)
My name is Tom. I am 18 years old. (2)
My name is Dmitry. I am 21 years old. (3)

Initialization Blocks

При описании класса могут быть использованы initialization blocks (блоки инициализации).
Initialization block это код, заключенный в фигурные скобки.
Initialization block не принадлежат ни одному из methods текущего class.

{ /* код */ }

Example

public class Person {
    public String name;
    public int age;

    {
        this.name = "Guest"; (1)
        this.age = 18;
    }

    public Person() { (2)
    }

    public Person(String name, int age) { (2)
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void tellAboutYourself() {
        System.out.printf("My name is %s. I am %d years old.\n",
                name, age);
    }
}

Example

public class Example3Constructor {
    public static void main(String[] args) {
        Person guest = new Person();
        guest.tellAboutYourself(); (1)
        Person dmitry = new Person("Dmitry", 21);
        dmitry.tellAboutYourself(); (2)
    }
}

My name is Guest. I am 18 years old. (1)
My name is Dmitry. I am 21 years old. (2)

Initialization Block

Initialization blocks чаще всего используются для инициализации полей.
Initialization blocks могут содержать вызовы методов как текущего класса, так и других.

Initialization Block

При создании object какого-то class, initialization blocks вызываются:
- последовательно
- в порядке размещения
- вместе с инициализацией fields как простая последовательность операторов
только после выполнения всех initialization blocks будет вызван constructor для class.

Initialization Block

Операции с fields для class внутри блока инициализации до явного объявления этого field возможны ТОЛЬКО при использовании ссылки this, представляющую собой ссылку на текущий object.
Блок инициализации может быть объявлен со спецификатором static. В этом случае он вызывается только один раз в жизненном цикле приложения при создании object или при обращении к статическому method/field данного class.

How does it work?

public class Init {
    { (2)
        System.out.println("initializer order: 1, id=" + this.id);
    }

    public int id = 42; (3)

    public Init(int d) { (6)
        this.id = d;
        System.out.println("constructor: id=" + this.id);
    }

    { (4)
        System.out.println("initializer order: 2, id=" + this.id);
    }

    static { (1)
        System.out.println("static initializer");
    }

    { (5)
        this.id = 10;
        System.out.println("initializer order: 3, id=" + this.id);
    }
}

How does it work?

public class Example4InitializationBlock {
    public static void main(String[] args) {
        Init obj = new Init(7);
        System.out.println("Object state: id=" + obj.id);
    }
}

static initializer (1)
initializer order: 1, id=0 (2)
initializer order: 2, id=42 (3)
initializer order: 3, id=10 (4)
constructor: id=7 (5)
Object state: id=7 (6)

Keyword `this`

Example

public class Person {
    public String name;
    public int age;

    public Person(String name, int age) { (1)
        name = name; (2)
        age = age; (3)
    }

    public void tellAboutYourself() {
        System.out.printf("My name is %s. I am %d years old.\n",
                name, age);
    }
}

Example

public class Example3Constructor {
    public static void main(String[] args) {
        Person dmitry = new Person("Dmitry", 21);
        dmitry.tellAboutYourself(); (1)
    }
}

My name is null. I am 0 years old. (1)

Example

public class Person {
    public String name;
    public int age;

    public Person(String name, int age) { (1)
        this.name = name; (2)
        this.age = age; (3)
    }

    public void tellAboutYourself() {
        System.out.printf("My name is %s. I am %d years old.\n",
                name, age);
    }
}

Example

public class Example3Constructor {
    public static void main(String[] args) {
        Person dmitry = new Person("Dmitry", 21);
        dmitry.tellAboutYourself();
    }
}

My name is Dmitry. I am 21 years old.

Keyword `this`

this (этот) — это ссылка на сам object
С помощью его можно вызывать у текущего object class:
- fields
- methods
- constructors

Example

public class Person {
    public String name;
    public int age;

    public Person() {
        this("Guest", 18); (1)
        this.tellAboutYourself(); (2)
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name; (3)
        this.age = age; (3)
    }

    public void tellAboutYourself() {
        System.out.printf("My name is %s. I am %d years old.\n",
                name, age);
    }
}

Getters and Setters

Example

public class Car {
    public String model;
    public int year;

    public Car(String model, int year) {
        this.model = model;
        this.year = year;
    }
}

Example

public class Example5GettersAndSetters {
    public static void main(String[] args) {
        Car bmw = new Car("X7", 2019); (1)
        bmw.model = "X5"; (2)
        System.out.printf("Car model: %s.\n", bmw.model); (3)
        System.out.printf("Car year: %d.\n", bmw.year); (4)
    }
}

Car model: X5 (3)
Car year: 2019 (4)

Getters

public class Car {
    private String model;
    private int year;

    public Car(String model, int year) {
        this.model = model;
        this.year = year;
    }

    public String getModel() {
        return model;
    }

    public int getYear() {
        return year;
    }
}

Getters

public class Example5GettersAndSetters {
    public static void main(String[] args) {
        Car bmw = new Car("X7", 2019); (1)
        System.out.printf("Car model: %s.\n", bmw.getModel()); (2)
        System.out.printf("Car year: %d.\n", bmw.getYear()); (3)
    }
}

Car model: X7 (2)
Car year: 2019 (3)

Setters

public class Car {
    private String model;
    private int year;

    public Car(String model, int year) {
        this.model = model;
        this.year = year;
    }

    public String getModel() {
        return model;
    }

    public int getYear() {
        return year;
    }

    public void setYear(int year) {
        this.year = year;
    }
}

Setters

public class Example5GettersAndSetters {
    public static void main(String[] args) {
        Car bmw = new Car("X7", 2019); (1)
        bmw.setYear(2020); (2)
        System.out.printf("Car model: %s.\n", bmw.getModel()); (3)
        System.out.printf("Car year: %d.\n", bmw.getYear()); (4)
    }
}

Car model: X7 (3)
Car year: 2020 (4)

Objects as parameters of methods

Example

public class Person {
    private String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return this.name;
    }
}

Example: reference

public class Program {
    public static void main(String[] args) {
        Person kate = new Person("Kate");
        System.out.println(kate.getName());
        changeName(kate); (1)
        System.out.println(kate.getName()); (3)
    }

    static void changeName(Person p) { (2)
        p.setName("Alice");
    }
}

Example: rewrite reference

public class Program {
    public static void main(String[] args) {
        Person kate = new Person("Kate");
        System.out.println(kate.getName());
        changePerson(kate); (1)
        System.out.println(kate.getName()); (3)
    }

    static void changePerson(Person p) { (2)
        p = new Person("Alice");
        p.setName("Ann");
    }
}

Interface

Interface (Интерфейс)

Открытая часть класса, с помощью которой другие классы могут с ним взаимодействовать

Relationships between Classes

Composition (Композиция)

Composition

Example

public class CPU {
    private final String brand;
    private final String model;
    private final String socket;

    public CPU(String brand, String model, String socket) {
        this.brand = brand;
        this.model = model;
        this.socket = socket;
    }

    public void print() {
        System.out.printf("%s %s, %s\n", brand, model, socket);
    }
}

Example

public class MotherBoard {
    private final String brand;
    private final String model;
    private final String socket;

    public MotherBoard(String brand, String model, String socket) {
        this.brand = brand;
        this.model = model;
        this.socket = socket;
    }

    public void print() {
        System.out.printf("%s %s, %s\n", brand, model, socket);
    }
}

Example

public class PC {
    private final String codeName;
    private final CPU cpu;
    private final MotherBoard motherBoard;

    public PC(String codeName, CPU cpu, MotherBoard motherBoard) {
        this.codeName = codeName;
        this.cpu = cpu;
        this.motherBoard = motherBoard;
    }

    public void print() {
        System.out.printf("%s:\n", codeName);
        motherBoard.print();
        cpu.print();
    }
}

Example

public class Example6Composition {
    public static void main(String[] args) {
        PC dev = new PC("Dev",
                new CPU("Intel", "i5 6400", "LGA 1151"),
                new MotherBoard("ASUS", "Z-170P", "LGA 1151"));
        dev.print();
    }
}

Dev:
ASUS Z-170P, LGA 1151
Intel i5 6400, LGA 1151

Scope

Scope (Область видимости) — часть текста программы, на протяжении которого к объекту/переменной/функции можно обращаться по его имени.
В языках программирования выделяют:
- global (глобальную) scope, если объявление происходит вне любой функции или блока кода и доступно в любой точке программы.
- local (локальную) scope, если объявление происходит в теле функции или в пространстве имен. Scope: от объявления и до окончания блока кода.

Scope

Основные scopes в Java:
- class (global)
- method (local)
- code block (local)

Declaring Member Variables

Member variables in a class—these are called fields.
Variables in a method or block of code — these are called local variables.
Variables in method declarations — these are called parameters.

Total

Нужно ли всегда создавать объекты?

Всегда нужно создавать объекты (даже если программа простая).
Всегда нужно писать код в стиле ООП.
В проекте не должно быть лишних/неиспользуемых объектов.
Никогда не давайте объекту чужие понятия и действия.

OOP. Classes and Objects

Intro

Procedural programming

Procedural programming

Object-oriented programming

Object-oriented programming

Object-oriented programming

OOP

Class

Class and Domain

Object in OOP

Object

Classes and objects

Java classes and objects

Class

Class

Objects

Object

Fields

Fields

Methods

Methods

The signature of the method

Example: overloading Methods

Overloading Methods

Example: class

Example: how use it?

Example: but it is empty?!

Constructor

Example

Example

The compiler does the chore

Constructor

Constructors: example

Constructors: example

Initialization Blocks

Initialization Blocks

Example

Example

Initialization Block

Initialization Block

Initialization Block

How does it work?

How does it work?

Keyword this

Example

Example

Example

Example

Keyword this

Example

Getters and Setters

Example

Example

Getters

Getters

Setters

Setters

Objects as parameters of methods

Example

Example: reference

Example: rewrite reference

Interface

Interface (Интерфейс)

Relationships between Classes

Composition (Композиция)

Composition

Example

Example

Example

Example

Scope

Scope

Scope

Declaring Member Variables

Total

Нужно ли всегда создавать объекты?

Keyword `this`

Keyword `this`