Објектно орјентисано

програмирање

Владимир Филиповић

vladaf@matf.bg.ac.rs

Александар Картељ

kartelj@matf.bg.ac.rs

Енумерисани и генерички

типови

Владимир Филиповић

vladaf@matf.bg.ac.rs

Александар Картељ

kartelj@matf.bg.ac.rs 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 9 / 35
  • Генерички тип омогућује да при дефинисању класа, интерфејса
и метода сами типови (тј. класе и интерфејси) буду параметри.
  • Дакле, генерички типови се понашају слично као формални
параметри при дефинисању метода.
  • Програмирање коришћењем генеричких типова има следеће
предности:
1. Строжија контрола типа приликом превођења Јава
програма.
2. Елиминација експлицитне конверзије типа (кастовања).
3. Омогућавање да се имплементирају генерички алгоритми.

Појам генеричког типа 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 10 / 35
Код старог приступа
експлицитна конверзија
једосадна али
суштински неопходна!

Предности генеричког типа

List stones = new LinkedList(); stones.add(new Stone(RED)); stones.add(new Stone(GREEN)); stones.add(new Stone(RED)); Stone first = (Stone) stones.get( 0 );

public int countStones(Color color) { int tally = 0 ; Iterator it = stones.iterator(); while (it.hasNext()) { Stone stone = (Stone) it.next(); if (stone.getColor() == color) tally++; } return tally; }

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 11 / 35
У новом приступу
интерфејс Listје
генерички интерфејс
коме тип елемента
листе представља
параметар.

Предности генеричког типа (2) 

List<Stone> stones = new LinkedList<Stone>();
stones.add(new Stone(RED));
stones.add(new Stone(GREEN));
stones.add(new Stone(RED));
Stone first = /*no cast*/ stones.get( 0 );

public int countStones(Color color) {
int tally = 0 ; /*no temporary*/
for (Stone stone : stones) {
/*no temporary, no cast*/
if (stone.getColor() == color)
tally++;
}
return tally;
}

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 12 / 35
стари
начин
нови
начин
Нема провере
Грешка при извршавању
Runtime error
Провера при
превођењу
Извршење је без
проблема

Предности генеричког типа ( 3 ) 

List stones = new LinkedList();
stones.add(“ovo nije kamen”);
...
Stone stone = (Stone) stones.get( 0 );

List<Stone> stones = new LinkedList<Stone>();
stones.add(“ovo nije kamen”);
...
Stone stone = stones.get( 0 );

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 13 / 35

Стари начин
Нови начин:
Дефинише се
генерички
интерфејс
који има тип
као
параметар

Стек као генерички интерфејс 

public interface StackInterface {
public boolean isEmpty();
public int size();
public void push(Object item);
public Object top();
public void pop();
}

public interface StackInterface<E> {
public boolean isEmpty();
public int size();
public void push(E item);
public E top();
public void pop();
}

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 14 / 35
  • Генерички тип је уствари генеричка класа или интерфејс са
параметризованим типовима.
Пример.
  • Следећа класа, названа Box, ће бити модификована тако да опише
концепт генеричког типа. На почетку се ради о обичној класи. 
public class Box {
private Object object;

public void set(Object object) {
this.object = object;
}

public Object get() {
return object;
}
}

Дефинисање генеричког типа 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 15 / 35
  • Генеричка класа се дефинише на следећи начин:
class name<T1, T2, ..., Tn> { /* ... */ }
  • Секција са параметрима који представљају типове, ограничена са
знацима <и> следи непосредно иза имена класе.
  • У тој секцији се специфицирају параметри који представљају
типове T1, T2, …, и Tn.
  • Сада класа Boxима следећу структуру:
public class Box<T> {
// T je oznaka tipa
private T t;

public void set(T t) {
this.t = t;
}

public T get() {
return t;
}
}

Дефинисање генеричког типа (2) 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 16 / 35
  • Конвенције за именовање параметара који представљају тип код
генеричких типова, интерфејса и метода:
  • По конвенцији, параметри су означени једним великим словом.
  • Најчешће се користе следеће ознаке:
  • E - Елеменат (енг. Element -њега ексклузивно користи Java
Collections Framework)
  • K – Кључ (енг. Key)
  • N – Број (енг. Number)
  • T – Тип (енг. Type)
  • V – Вредност (енг. Value)
  • S,U,W итд. – други, трећи, четврти итд. тип

Дефинисање генеричког типа (3) 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 17 / 35
  • Да би се из програмског кода реферисало на генеричку класу

Box, потребно је извршити генерички позив типа.

  • То подразумева замену параметра Tконкретном вредношћу.
Box<Integer> integerBox;
  • Генерички позив типа се може посматрати слично обичном
позиву метода, само се уместо вредности аргумента прослеђује
тип (у овом случају тип Integer).
  • Позивање генеричког типа се обично означава као

параметарски тип.

  • За креирње примерка класе користи се кључна реч new, али се
између имена класе и заграда поставља : 
Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();

Генерички позив типа 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 18 / 35
  • Програмски језик Јава допушта да се у конструктору примерка
генерички тип изостави ако преводилац може на основу
контекста да одреди ког типа треба да буду аргументи. Нпр.
Box integerBox = new Box<>();
  • Аргумент који представља тип се може приликом генеричког
позива заменити са:
  • конкретним типом
(нпр. са Integerили са Student)
  • али се може заменити и са параметризованим типом
(нпр. са Boxили саList).

Генерички позив типа (2) 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 19 / 35
  • Генерички методи су они методи са параметрима који
представљају типове.
  • Они су слични генеричким типовима, али је опсег параметара
ограничен на метод у ком су ти параметри декларисани.
  • Синтакса за генерички метод садржи (пре повратног типа)
параметре који представљају тип између знака < и >.
  • Пример. Класа Utilсадржи генерички метод compareза поређење
два примерка генеричке класе Pair:

public class Util {

public static <K, V> boolean compare(Pair<K, V> p1, Pair<K, V> p2){ return p1.getKey().equals(p2.getKey()) && p1.getValue().equals(p2.getValue()); } }

Генерички метод 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 20 / 35
  • Пример (наставак): Сама класа Pairима следећу структуру:
public class Pair<K, V> {
private K key;
private V value;

// Generički konstruktor
public Pair(K key, V value) {
this.key = key;
this.value = value;
}

// Generičke metode
public void setKey(K key) { this.key = key; }
public void setValue(V value) { this.value = value; }
public K getKey() { return key; }
public V getValue() { return value; }
}

Генерички метод (2) 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 21 / 35
  • Пример (наставак): Синтакса за позив метода који пореди
примерке класе Pairје следећа: 
Pair<Integer, String> p1 = new Pair<>( 1 , "apple");
Pair<Integer, String> p2 = new Pair<>( 2 , "pear");
boolean same = Util.<Integer, String>compare(p1, p2);

Генерички метод ( 3 ) 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 22 / 35
  • Понекад је потребно да генеричка класа или генерички метод
постави ограничење на променљиве типа.
  • Пример: Треба одредити најмањи елеменат низа:
class ArrayAlg {
public static <T> T min(T[] a){
if (a == null || a.length == 0 )
return null;
T smallest = a[ 0 ];
for (int i = 1 ; i < a.length; i++)
if (smallest.compareTo(a[i]) > 0 )
smallest = a[i];
return smallest;
}
}
  • Променљива smallest је типа T, што значи да она може бити
примерак ма које класе. Одмах се поставља питање: како можемо
знати да класа T садржи метод compareTo?

Ограничења за типове 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 23 / 35
  • Решење је да се ограничи параметар типа T само на оне класе које
имплементирају интерфејс Comparable.
  • Ово се постиже постављањем ограничења на променљиву типа T:
public static <T extends Comparable> T min(T[] a)
  • У овом случају, интерфејс Comparableје и сам генерички тип.
  • Сада се генерички метод minможе позивати само над низовима
примерака класа које имплементирају интерфејс Comparable, као
што су String, Dateитд.
  • Позив овог метода над низом објеката неке класе која не
имплементира интерфејс Comparableдоводи до грешке у
превођењу.

Ограничења за типове (2) 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 24 / 35
  • Поставља се питање: зашто се у претходном случају користи
кључна реч extends, а не нпр. implements– на крају крајева,
Comparable је интрефејс, а не класа.
  • Нотација изражава да параметарски
тип Tтреба да буде подтип типа који ограничава.
  • При томе, и параметарски тип Tи тип који ограничава могу бити
и класе и интерфејси.
  • Кључна реч extendsнајбоље описује такав однос међу њима, тј.
концепт подтипова - узевши у обзир да дизајнери Јаве нису
желели да додају нову кључну реч (нпр. sub) у језик.

Ограничења за типове (3) 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 25 / 35
  • Параметар типа може имати више ограничења. На пример:
T extends Comparable & Serializable
  • Типови који ограничавају су одвојени знаком & зато што се знак
зарез користи за раздвајање променљивих типа.
  • Исто као и код Јава наслеђивања, могуће је имати више
интерфејса који ограничавају параметар типа, али само једно
ограничење може да се односи на класу.
  • Ако класа представља ограничење ѕа тип, назив класе се мора
навести пре назива интерфејса.
Пример. Метод minmax, који одређује минимум и максимум низа, је
направљен тако да буде генерички:

Ограничења за типове (4) 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 26 / 35
Пример (наставак). 
import java.util.*;

public class PairTest2 {

public static void main(String[] args) { GregorianCalendar[] birthdays = { new GregorianCalendar( 1906 , Calendar.DECEMBER, 9 ), new GregorianCalendar( 1815 , Calendar.DECEMBER, 10 ), new GregorianCalendar( 1903 , Calendar.DECEMBER, 3 ), new GregorianCalendar( 1910 , Calendar.JUNE, 22 ), }; Pair mm = ArrayAlg.minmax(birthdays); System.out.println("min = " + mm.getFirst().getTime()); System.out.println("max = " + mm.getSecond().getTime()); } }

Ограничења за типове (5) 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 27 / 35
Пример (наставак).

class ArrayAlg { public static Pair minmax(T[] a) { if (a == null || a.length == 0 ) return null; T min = a[ 0 ]; T max = a[ 0 ]; for (int i = 1 ; i < a.length; i++) { if (min.compareTo(a[i]) > 0 ) min = a[i]; if (max.compareTo(a[i]) < 0 ) max = a[i]; } return new Pair(min, max); } }

Ограничења за типове (6) 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 28 / 35
 Кад год се дефинише генерички тип, аутоматски бива обезбеђен
одговоарајући сирови (енг. raw) тип.
 Име сировог типа је исто као име генеричког типа, само што су
уколоњени параметри који представљају типове.
 Променљиве које представљају типове су просто замењене са
типовима који их ограничавају или са Object типом (ако за те
променљиве није било ограничења).

Генерици и виртуелна машина 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 29 / 35
Пример.
Сирови тип за Pair има следећи облик:

public class Pair { private Object first; private Object second;

public Pair(Object first, Object second) {
this.first = first;
this.second = second;
}

public Object getFirst() { return first; } public Object getSecond() { return second; } public void setFirst(Object newValue) { first = newValue; } public void setSecond(Object newValue) { second = newValue; } }

Генерици и виртуелна машина (2) 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 30 / 35
  • У претходном примеру параметар T није био ограничен, па је
стога он једноставно замењен са класом тј. типом Object.
  • Мада програм може садржати различите врсте парова, као што су
Pairили Pair, током превођења сви они
буду преведени у сирове Pairтипове.
  • Пример. Претпоставимо да је донекле другачије дефинисан тип:
public class Interval<T extends Comparable & Serializable>
implements Serializable {
private T lower;
private T upper;

public Interval(T first, T second) {
if (first.compareTo(second) <= 0 ) {
lower = first;
upper = second;
} else {
lower = second;
upper = first;
}
}
}

Генерици и виртуелна машина (3) 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 31 / 35
  • Пример (наставак). Тада сировиInterval тип има следећи облик:

public class Interval implements Serializable { private Comparable lower; private Comparable upper;

public Interval(Comparable first, Comparable second) { if (first.compareTo(second) <= 0 ) { lower = first; upper = second; } else { lower = second; upper = first; } } }

  • Ако се промени редослед граница у дефиницији класе Interval:
class Interval<T extends Serializable& Comparable>
тада се код сировог типа Tзамењује са Serializableи преводилац
убацује конверзије у Comparableгде год је то неопходно.

Генерици и виртуелна машина (4) 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 32 / 35
  • Уопштено говорећи, не постоји веза између Pairи Pair, без
обзира на то како су Sи Tповезани.
  • У Јави је класа Manager подкласа клаее Employee само ако
интерфејси поткласе укључују све интерфејсе надкласе.
  • Међутим, направљени генерици обично имају различите
интерфејсе па не може бити наслеђивања.

Генерици и наслеђивање 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 33 / 35
Грешка при
превођењу јер
конверзија није
безбедна за тип!

Генерици и наслеђивање (2)

  • У примеру који следи, преводилац спречава превођење кода са
операцијама које нису безбедне за тип – није могуће са листом
ниски радити као са листом објеката, без обзира на то што је
класа Stringизведена из класе Object. 
List<String> ls = new ArrayList<String>();
List<Object> lo = ls;

lo.add( 0 , new Object()); // legalno?!
ls.get( 0 ); // Nije string?!

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 34 / 35
  • Као закључак, потребно је водити рачуна о следећим
чињеницама када се ради са Јава генерицима:
1. У раду Јава виртуелне машине не постоје генерици,
већ само обичне класе и методи.
2. Сви типовни параматри бивају замењени са својим
границама.
3. Преводилац генерише методе-мостове и на тај начин
задржава полиморфно понашање.
4. Да би се обезбедила безбедност типова, преводилац тамо
где је потребно убацује наредбе за експлицитну
конверзију типова.

Закључак 

Математички факултет {vladaf, vladaf@matf.bg.ac.kartelj}@matf.bg.ac.rsrs 35 / 35

Захвалница

Велики део материјала који је укључен у ову презентацију је

преузет из презентације коју је раније (у време када је он

држао курс Објектно орјентисано програмирање) направио

проф. др Душан Тошић.

Хвала проф. Тошићу што се сагласио са укључивањем тог

материјала у садашњу презентацији, као и на помоћи коју ми

је пружио током конципцирања и реализације курса.

Надаље, један део материјала је преузет од колегинице

Марије Милановић.

Хвала Марији Милановић на помоћи у реализацији ове

презентације.