Teória 4: Trieda, balíky¶

V tejto časti vás oboznámime s triedami v Jave. Vysvetlíme si na čo slúžia, ako sa vytvárajú a ukážeme si ich reprezentáciu v UML diagramoch. Predstavíme si tiež balíky tried a modifikátory prístupu.

Jednotlivé koncepty si detailne preberieme na iných hodinách. Dnes to bude iba úvod. Ak chcete vedieť všetky detaily a nechce sa vám čakať, s pomocou internetu a umelej inteligencie si viete všetky informácie veľmi rýchlo a jednoducho dohľadať.

Trieda - základy¶

Trieda (anglicky Class) je základný stavebný blok v Jave. Trieda predstavuje akýsi „plán“ alebo „šablónu“, podľa ktorej sa vytvárajú objekty. Taktiež nám triedy pomáhajú organizovať štruktúru zdrojového kódu a knižníc.

Trieda obsahuje okrem iného tieto základné veci:

atribúty (anglicky fields) - vlastnosti objektu
metódy (anglicky methods) - činnosti, ktoré môže objekt vykonávať
konštruktory (anglicky constructors) - špeciálne metódy na vytváranie objektov

Atribúty a metódy môžu byť aj statické, v takom prípade nepatria konkrétnemu objektu ale patria celej triede a môžeme s nimi pracovať bez toho, aby sme museli mať k dispozícii objekt danej triedy. Typickým príkladom je statická metóda main, ktorá je vstupným bodom programu.

V Jave názov triedy začína veľkým písmenom. Zdrojový kód tried píšeme do súborov s príponou .java. Každá verejná trieda musí byť vo svojom vlastnom súbore. Jej názov musí byť taký istý ako názov súboru.

Príklad triedy

public class Auto {

    // Atribúty
    final String znacka;
    final String model;
    final int rokVyroby;
    private String farba;
    private final String vin;

    // Konštruktor
    public Auto(String znacka, String model, int rokVyroby, 
                String vin, String farba) {
        this.znacka = znacka;
        this.model = model;
        this.rokVyroby = rokVyroby;
        this.vin = vin;
        this.farba = farba;
    }

    // Metódy
    public void prefarbit(String novaFarba) {
        this.farba = novaFarba;
    }

    public String getFarba() {
        return farba;
    }

    // Textová reprezentacia objektu
    @Override
    public String toString() {
        return String.format("Auto %s %s, rok %d, %s farba", 
                             znacka, model, rokVyroby, farba);
    }

    // Hlavná metóda na testovanie
    public static void main(String[] args) {
        // Vytvorenie objektu pomocou konštruktora
        Auto mojeAuto = new Auto("Audi", "RS4", 2018, 
                                 "WUAZZZF43JA900725","cierna");
        // Zmena farby
        mojeAuto.prefarbit("zlta"); 
        // Vypísanie objektu do konzoly
        System.out.println(mojeAuto);
    }
}

Class diagram - úvod¶

Pomocou tried vieme modelovať riešenie našej úlohy. Koncepty z domény, v ktorej pracujeme, si vieme preniesť do sveta programovania vo forme tried a vzťahov medzi nimi. Pri návrhu tried a pochopení architektúry sa často využíva tzv. diagram tried (class diagram), v ktorom sú vykreslené jednotlivé triedy a ich prepojenia.

Trieda je znázornená pomocou obdĺžnika, ktorý má 3 časti. V prvej časti je názov triedy, v druhej časti sú jeho atribúty a v tretej časti sú metódy. Diagram tried (class diagram) vieme vytvárať aj pomocou nástroja mermaid.live a písať formou DaC.

classDiagram
    Auto : String znacka
    Auto : String modely
    Auto : int rokVyroby
    Auto : -String farba
    Auto : -String vin
    Auto : +prefarbit(novaFarba)
    Auto : +getFarba() String
    Auto : +toString() String

UML Class diagram pre triedu Auto

Rozdiel medzi objektom a triedou¶

Trieda ja šablóna (anglicky blueprint), pomocou ktorej vieme v Jave vytvárať konkrétne objekty. Objekty sú hodnoty uložené v pamäti počítača a vieme na nich odkazovať pomocou premenných. Keďže každá hodnota má dátový typ, má ju aj objekt. Dátový typ objektu je trieda, z ktorej bol objekt vytvorený.

Z jednej triedy viem vytvoriť veľa objektov, Priame vytvorenie objektu sa robí pomocou operátora new. Ten zavolá vhodný konštruktor - metódu, ktorá inicializuje atribúty nového objektu.

Vytváranie objektov pomocou operátora new

Auto moje = new Auto("Audi", "A4", 2020, "WUAZZZF43JA900725", "červená");
Auto svokrine = new Auto("Škoda", "Fabia", 2018, "TMBAA25J183195020", "modrá");
Auto susedove = new Auto("Dacia", "Duster", 2019, "VF1HJD40469459441", "žltá");

Ak v tom stále nemáte jasno, tu je zopár analógii zo života:

Trieda je recept, objekty sú koláče upečené podľa tohto receptu
Trieda je plán architekta, objekt je dom postavený podľa tohto plánu
Trieda je ako pravidlá futbalu, objekt je konkrétny futbalový zápas

Učím sa s pomocou umelej inteligencie

Som študent strednej školy, učím sa Javu. Vysvetli mi, čo je trieda a podrobne mi vysvetli, aký je rozdiel medzi triedou, dátovým typom, objektom a hodnotou.

Usporiadanie tried¶

Takmer všetko v Jave je vnútri nejakej triedy, a pomocou tried sa modeluje väčšina vecí v Jave. Tried je teda strašne veľa a je preto veľmi dôležité ich vhodne usporiadať, aby sa rôzne knižnice alebo programy mohli vzájomne volať a používať.

V Jave sú triedy súčasťou tzv. balíka tried (anglicky package). Balíky zoskupujú triedy a pomáhajú riešiť problémy s názvami a orientáciou vo veľkom množstve tried.

Ak chceme dať triedu do balíka, v .java súbore použijeme príkaz package nazov.balika; Súbory v rámci toho istého balíka musia byť v tom istom adresári. Adresárová štruktúra musí byť rovnaká ako názov balíka. V Jave je dohoda písať názvy balíkov malými písmenami, jeho časti sú oddelené bodkami. Odporúča sa, aby jednotlivé časti balíka boli iba jednoduché slová. Ak to inak nejde, a slov je viac, spájajú sa bez medzier alebo iných znakov. Príklad org.example.mojbalik

Napríklad ak uvedieme v súbore Auto.java deklaráciu package com.wagjo.vozidla; tak na disku musím mať súbor Auto.java v nasledovných podadresároch

src/
 └── com/
     └── wagjo/
          └── vozidla/
              └── Auto.java

Adresárová štruktúra na disku tvorí hierarchiu, adresár ma podadresáre atď. Balíky v Jave síce majú názov totožný s adresárovou cestou na disku, netvoria však hierarchiu. To znamená, že napríklad balík com.wagjo nie je nadradený balíku com.wagjo.vozidla ani ho neobsahuje, aj keď majú podobný názov.

Ako ste si isto všimli, názov balíka pripomína webovú doménu. V Jave sa stalo zvykom, aby názvy balíkov začínali s doménou, ktorú vlastní daný programátor. Tak sa predíde konfliktom, kedy rôzni autori by vytvorili rovnaký názov balíka.

Učím sa s pomocou umelej inteligencie

Som študent strednej školy, učím sa Javu. Vysvetli mi, ako fungujú balíky a súvis s triedami a súbormi na disku.

Info

Existuje veľké množstvo open source Java knižníc, zdrojové kódy ktorých môžete študovať a spoznávať tak princípy a zásady tvoby programov v Jave. Pre lepšie pochopenie usporiadania tried a balíkov odporúčame pozrieť si zdrojový kód knižnice jsoup, ktorý sa nachádza na GitHube a predstavuje dobrý príklad ako vytvárať triedy a balíky.

Modifikátory prístupu - úvod¶

Iste ste si všimli slov ako public a private v definícii triedy, jej atribútov a metód. Ide o tzv. modifikátory prístupu a v Jave ich je niekoľko. Detailne si ich predstavíme neskôr, dnes iba uvedieme do problematiky.

Keď chceme, aby sa naša trieda mohla používať aj z iných balíkov, musíme pri jej deklarácii uviesť slovíčko public.

Príklad triedy, ktorú je možné použiť z akejkoľvek inej triedy

public class Auto {
    String znacka;
    String model;
}

Druhá možnosť je nedať tam žiadny modifikátor prístupu. V takom prípade túto triedu bude možné použiť iba v rámci toho istého balíka tried.

Nasledovnú triedu je možné použiť iba v rámci toho istého balíka

class Auto {
    String znacka;
    String model;
}

Podobne je to aj pri atribútoch a metódach. Použitie modifikátorov prístupu má pri nich nasledovný význam:

public - Metódu/atribút je možné používať z akejkoľvek inej triedy
private - Metódu/atribút môže použiť iba jeho vlastná trieda
bez modifikátora prístupu - Metódu/atribút je možné používať iba v rámci toho istého balíka tried

Zhrnutie teórie¶

Poznámky do zošita

V zošite je potrebné mať napísané aspoň tieto poznámky:

TRIEDA

Trieda (anglicky Class) je základný stavebný blok v Jave
  - Podľa triedy sa vytvárajú objekty
  - Dátový typ objektu je trieda, z ktorej bol objekt vytvorený

Trieda obsahuje
  - atribúty - fields
  - metódy - methods
  - konštruktory - constructors

Atribúty a metódy môžu byť statické, potom nepatria objektu, ale triede

Vytváranie tried
  - Názov triedy začína veľkým písmenom
  - Zdrojový kód píšeme do .java súborov
  - Názov súboru s verejnou triedou je taký istý ako názov triedy
  - Operátor `new` volá konštruktor triedy

Zakresliť UML Class Diagram triedy

BALÍKY TRIED

Balíky tried - packages
  - Zoskupujú triedy a pomáhajú riešiť problémy s názvami
  - Príkaz `package nazov.balika;`
  - Adresárová štruktúra musí byť rovnaká ako názov balíka
  - Názvy balíkov píšeme malými písmenami, časti oddeľujeme bodkami

Modifikátory prístupu
  - public - verejný prístup z akejkoľvek triedy
  - private - prístup má iba sama trieda
  - bez modifikátora - prístup je dovolený iba v rámci toho istého balíka

Skúšanie a kontrola vedomostí

Na ďalšej hodine budeme kontrolovať nasledovné veci:

Zapísané poznámky z hodiny vo vašom zošite

Ústne skúšanie alebo krátka 5-minútovka:

Čo je trieda
Čo trieda obsahuje
Ako sa trieda zapisuje v UML Class diagrame
Ako sa deklarujú balíky tried
Súborová štruktúra tried a balíkov
Na čo slúžia modifikátory prístupu. Rozdiel medzi public a private?
Čo ak modifikátor prístupu nie je uvedený?