ایجاد نخستین شیء

در برنامه نویسی شیءگرا ، هر شیء مشتمل بر دو جیز است :خصوصیات و رفتار .

خصوصیات (attributes) چیزهایی هستند که یک شی ء را توصیف و تفاوت آن با دیگر اشیا را مشخص می کنند.

رفتار (behavior) عبارتست از کاری که یک شی ء انجام می دهد .

در زبان جاوا ،اشیا با استفاده از یک کلاس (class) که حکم الگو یا قالب (template) را دارد ، ایجاد می شوند.

مثال:

Public class Dog {

 String name;

  Public void speak() {

     System,out.println(?Hop! Hop1?);

  }

 }

این برنامه شباهت زیادی به برنامه هایی که تا کنون نوشته ایم دارد،این کلاس مانند آن برنامه ها ، با جمله class آغاز می شود، با این تفاوت که یک جمله public نیز به آن افزوده شده است . جمله publicبه این معناست که عموم برنامه ها می توانند از اشیای Dog استفاده کنند.

اگر بخواهید از شی ء Dogدر یک برنامه استفاده کنید، می توانید شی ء مورد نظر را مانند یک متغییر ایجاد نمایید.

مثال:

Dog firstDog=new Dog( );

firstDog.name=?checkers?;

firstDog.speak(

درک مفهوم ارث بری

ارث بری (inheritance)  مکانیزمی است که از طریق آن ، یک شی ء رفتارها و خصوصیات اشیای مشابه دیگر را به ارث می برد.

هنگامی که شروع به ایجاد اشیا برای استفاده در برنامه های مختلف بکنید ، به زودی در می یابید که برخی اشیای جدید که مورد نیاز شما می باشند،شباهت زیادی دارند به اشیای دیگری که قبلاً ایجاد کرده اید.پس از طریق ارث بری، برنامه نویس می تواند کلاس جدیدی تعریف کرده و فقط تفاوتهای آن را با یکی از کلاسهای موجود مشخص سازد.

ارث بری یک کلاس از کلاس دیگر، توسط جمله extends انجام می گیرد. در زیر چارچوب کلی کلاس topname  را که از کلاسname ارث می برد، مشاهده می کنید :

Class topname extends name {

             //program goes here

}

تبدیل اشیا و متغییرهای ساده

یکی از عملیات رایج در زبان جاوا ، تبدیل اطلاعات از شکلی به شکل دیگر است . این تبدیلات ، انواع مختلفی دارند :

?         تبدیل یک شئ به شئ دیگر

?         تبدیل یک متغیر ساده به متغیری از نوع دیگر

?         استفاده از یک شئ برای ایجاد یک متغیر ساده

?         استفاده از یک متغیر ساده برای ایجاد یک شئ

متغیر های ساده ، همان انواع داده های پایه ای هستند . این انواع ، شامل  int، char، long ، double می باشند .

هنگام استفاده از یک متد یا عبارت در برنامه ، باید از انواع صحیح اطلاعات که مورد نظر آن متد یا عبارت می باشد ، استفاده کنید . برای مثال ، اگر متدی انتظار دریافت یک شئ از نوع رشته را داشته باشد . باید شئ از نوع رشته را در اختیار آن قرار دهید . اگر به متدی که تنها یک آرگومان از نوع عدد صحیح می گیرد،یک عدد اعشاری ارسال کنید ، هنگام کامپایل کردن برنامه ، با پیام خطا مواجه خواهید شد .

تبدیل اطلاعات از یک شکل به شکلی دیگر را در یک برنامه ، قالب ریزی (casting) می نامیم . قالب ریزی ، مقدار جدیدی ایجاد می کند که نوع آن با نوع متغیر یا شئ اولیه متفاوت است . هنگام قالب ریزی ، مقدار متغیر یا شئ اولیه تغیر نمی یابد .بلکه متغیر یا شئ جدیدی با قالب مورد نیاز ایجاد می شود .

جاوا هنگام بررسی نوع داده ها بسیار سختگیر است . تنها استثنا بر این قاعده رشته ها می باشند . مثلا با اینکه متدی مانند ( )System.out.println  نیاز به آرگومانی از نوع رشته دارد ، شما می توانید انواع مختلفی از اطلاعات را با عملگر + ترکیب و به این متد ارسال کنید . تا وقتی که یکی از عناصر شرکت کننده در این ترکیب ، از نوع رشته باشد ، کل ارگومان نیز به یک رشته تبدیل خواهد شد و لذا جملۀ زیر ، به عنوان مثال ، جمله ای است معتبر :

                                                                                       Float sentence = 17.5 F;

System . out .printin(?My sentence has been reduced to?

           +sentence + ?years.?);

هنگام بحث دربارۀ مفهوم قالب ریزی ، از اصطلاحات مبدأ (source) و مقصد ( destination) استفاده می کنیم . مبدأ عبارت است از گونه ای از اطلاعات ( متغیر یا شئ ) در شکل اولیۀ آن و مقصد ، نسخۀ تبدیل یافتۀ مبدأ می باشد .

قالب ریزی متغییرهای ساده

در رابطه با متغیرهای ساده ، قالب ریزی معمولا بین متغیر های عددی ( مانند اعداد صحیح و اعداد اعشاری ) صورت می گیرد . نوعی از متغیرها که در هیچ گونه قالب ریزی نمی تواند شرکت کند ، نوع Boolean است .

برای قالب ریزی اطلاعات ، کافی است نام قالب جدید را بین دو پرانتز و پیش از نام متغیر مورد نظر قرار دهیم . برای مثال ، جهت تبدیل یک متغیر به متغیری از نوع long ، باید عبارت (long) را قبل از نام آن قرار دهیم .

مثال:

Float source =2.06 ;

Int destination = ( int ) source ;

جملات بالا، یک مقدار float را به int تبدیل می کنند

گاهی می توان بدون استفاده از قالب ریزی، متغییری را در قالبی متفاوت به کار برید

مثلاً می توانید متغییرهای char را به جای متغییرهای int به کار برد. همچنین متغییرهای int به جای متغییرهای long و کلیه متغییرهای عددی به جای متغییرهای dubele قابل استفاده می باشند.

در این حالت ، چون مقصد در مقایسه با مبدا دارای ظرفیت بیشتری است ، معمولاً تبدیل اطلاعات بدون تغییر مقدار اولیه متغییر صورت می پذیرد .

مهمترین موارد استثنا، مربوط به هنگامی می شود که یک متغییر int با  long ، به float  و یا یک long به bubel قالب ریزی می گردد .

برای تبدیل اطلاعات از یک نوع متغییر به نوع کوچکتر ، باید به طور صریح از قالب ریزی استفاده کرد .

مثال :

Int  num=14;

Byte  val=(byte)num;

قالب ریزی اشیا

اشیا را می توان به اشیای دیگر قالب ریزی کرد ، به شرطی که شی مبدا و مقصد از طریق ارث بری با هم مرتبط باشند . به عبارت دیگر ، یکی از کلاسها باید زیر کلاس دیگری باشد.

برخی اشیا هیچ نیازی به قالب ریزی ندارند و می توان از آنها به جای هر یک از کلاسهای ارشدشان استفاده کرد .

برای مثال ، از آنجایی که کلیه اشیا در جاوا زیر کلاسهای کلاس Object هستند ، هر جا که آرگومانی از نوع Object مورد نیاز باشد ، می توان از هر شیی استفاده کرد .

در ضمن ، هر جا یکی از کلاسها یک شی مورد احتیاج باشد، می توان از خود آن شی استفاده کرد.

جهت استفاده از یک شی به جای یکی از زیرکلاسهای آن ، باید از طریق جملاتی مانند زیر ، آن را صریحاً قالب ریزی کنید:

Window  win = new Window();

Frame top = new (Frame)win;

این جملات ، سبب قالب ریزی یک شی Window به نام win ، درون یک شی Frame می شوند.

تبدیل متغیرهای ساده به اشیا و بالعکس

تبدیل یک شی به یک متغیر ساده و یا عکس آن ، از طریق قالب ریزی امکان پذیر نمی باشد ، چرا که انواع اطلاعاتی در جاوا بسیار متفاوت می باشند .

در عوض ، بسته java.long به ازای هر نوع متغیر ساده ، دارای یک کلاس متناظر می باشد.

این کلاسها عبارتند از : Short , Long ,Integer , Float , Double , Character , Byte , Boolean

همانطور که می بینید نام کلیه این کلاسها با حروف بزدگ شروع می شود و این امر یادآور این نکته است که اینها همگی شیء می باشند ، نه متغییر ساده .

با استفاده از متدهای تعریف شده در هر یک از کلاسها و ارسال مقدار یک متغییر به عنوان آرگومان ، می توانید شییء متناظر با آن متغییر ایجاد کنید .

مثال :

Integer suffix = new Integer (907);

مثال بالا ، برای مقدار 907 یک شیء Integer ایجاد می کند .

پس از ایجاد این شیء می توانید از آن مانند اشیای دیگر استفاده کنید.

به عنوان مثال ، برای به دست آوردن یک مقدار int از شیء suffix می توانید از جملات زیر استفاده کرد :

Int newSuff=suffix.netValue();

یکی از قالب ریزیهای معمول از بک شیء به یک متغییر ، مربوط به هنگامی است که شیی از نوع رشته باید به صورت یک عدد مورد استفاده قرار گیرد . این امر ا استفاده از متدparselnt( ) از کلاس Integer انجام می شود.

مثال :

String count=?46?;

Int myCunt=Integer.parselnt(count);

ایجاد متغییرها

خصوصیات یک شیء مشخص کننده کایه متغییرهایی هستند که این شیء برای عملکرد خود بدانها نیازمند است . این متغییرها می توانند انواع داده ای ساده ای از قبیل String  یا Graphics باشند.متغییرهای یک شیء را در تمامی برنامه مربوط به آن ، یعنی در تمامی متدهای آن شیء، می توان مورد استفاده قرار داد. این متغییرها بلافاصله پس از جمله class مربوط به شیء و قبل از کلیه متدهای آن تعریف می شوند.

یکی از چیزهای مورد نیاز برای یک شیءVirus  ، روشی است برای دانستن اینکه آیا یک فایل قبلاً آلوده شده است یا نه . برخی از ویروسهای کامپیوتری برای این منظور، محتویات فیلدی از فایل را که زمان آخرین تغییر آن فایل را نگهداری می کند، تغییر می دهند.

برای مثال یک ویروس ممکن است زمان فوق را از 13:41:20 به 13:41:61 تغییر می دهد . از آنجایی که هیچ فایلی در شرایط عادی در ثانیه 61 تغییر نمی یابد ، این زمان می تواند تعیین کننده آلودگی فایل باشد .

شیء Virus فیلد ثانیه از زمان تغییر فایل را به عدد 86 تغییر می دهد(علت انتخاب این عدد ، اصطلاح عامیانه ای است در زبان انگلیسی که در آن ، این عدد به معنای دور انداختن و طرد کردن به کار می رود). این مقدار در یک متغییر صحیح به نام newSeconds  ذخیره خواهد شد.

جملات زیر ، تعریف کلاس به نام Virus را با یک خصوصیت به نام newSeconds و دو خصوصیت دیگر آغاز می کنند :

Public class Virus {

          Public int newSeconds = 86;

          Public String author = ?Sam Snett?;

          Int maxFileSize = 30000;

هر سه متغییر   newSeconds و maxFileSize و author جزو خصوصیات این کلاس می باشند . قرار دادن جملاتی مانند public  را در معرفی یک متغییر ، کنترل دسترسی (access control) می نامیم . چرا که این جملات چگونگی دسترسی سایر کلاسها به این متغییر را مشخص می سازند .

متغییر newSeconds دارای مقدار اولیه 86 است و جمله ای که آن را ایجاد می کند ، با public شروع می شود . public   کردن به این معنا است که هر برنامه ای که از اشیای Virus  استفاده می کند، می تواند این متغییر را تغییر دهد . مثلاً اگر عدد 92 برای این برنامه حائز اهمیت باشد ، می تواند مقدار newSeconds را به این عدد تغییر دهد. فرض کنید که برنامه ای یک شی Virus به نام influenza ایجاد کند. این برنامه می تواند مقدار متغییر newSeconds این شیء را توسط جمله زیر تنظیم کند :

influenza.newSeconds=92;

در کلاس Virus، متغییر author نیز public است و لذا برنامه های دیگر می توانند آزادانه مقدار آن را تغییر دهند. لیکن متغییر maxFileSize   تنها در درون خود این کلاس قابل استفاده است .

با public  کردن یک متغییر از یک کلاس ، این کلاس کنترل خود را روی چگونگی استفاده از آن متغییر، توسط برنامه های دیگر از دست می دهد. در بسیاری از موارد ، این امر مساله خاصی ایجاد نخواهد کرد. برای مثال ، متغییر author می تواند مساوی هر نام یا لقبی که مو لف ویروس را مشخص کند ، قرار گیرد.

محدود کردن دسترسی به یک متغییر باعث جلوگیری از خطاهایی می شود که ممکن است در اثر تخصیص مقادیر نادرست به آن متغییر رخ دهد. در مورد کلاس Virus، اگر متغییر newSeconds برابر عدد 60 یا عددی کوچکتر از آن قرار داده شود ، دیگر این کلاس به طور صحیح قادر به تعیین آلودگی فایلها نخواهد بود ، چرا که برخی از فایلها که بدون دخالت ویروس ، در همان ثانیه تغییر یافته اند ، از نظر این کلاس به عنوان  فایلهای آلوده شناسایی خواهند شد . اگر کلاس Virus بخواهد از این مساله اجتناب کند، باید دو عمل زیر انجام پذیرد :

?         متغییر newSeconds را از حالت public به حالت protected یا private تبدیل کنید. این جملات دسترسی به متغییر را محدودتر می سازند.

?         رفتارهای لازم را برای تغییر مقدار این متغییر و گزارش کردن مقدار آن به دیگر برنامه ها به ابن کلاس بیفزایید.

یک متغییر protected   فقط توسط خود کلاس ، کلیه زیر کلاسهای آن و کلیه کلاسهای موجود در همان بسته (package) قابل استفاده می باشد، بسته گروهی از کلاسهای مرتبط است که هدف مشترک را تعقیب می کنند.

یک متغییر private از نظر دسترسی، حتی از متغییر protected نیز محدودتر است و فقط توسط خود کلاس قابل استفاده می باشد . بهتر است که متغییر ها را عموماً به صورت protected  یا private تعریف کنید . مگر در مواردی که بدانید تغییر یک متغییر توسط برنامه های دیگر، خللی به عملکرد کلاس مربوطه وارد نخواهد کرد .

جمله زیر newSecond را به یک متغییر private تبدیل می کند:

private int newSeconds=86;

نوع دیگری از کنترل دسترسی نیز وجود دارد که عبارت است از عدم استفاده از هیچ یک از جملات public,private,protected  هنگام ایجاد متغییر .

وقتی یک متغییر بدون استفاده از جملات کنترل دسترسی را اغلب دسترسی پیش فرض(default access)  یا دسترسی بسته (package access)  می نامند ، هر چند جمله خاصی برای آن در نظر گرفته نشده است .

ایجاد متغیرهای کلاس

هر شیء به محض ایجاد ، شامل یک کپی مخصوص به خود ، از کلیه متغییرهایی است که بخشی از کلاس مربوط به آن شیء می باشند. به عنوان مثال ، هر شیء ایجاد شده از کلاس Virus شامل نسخهای مربوط به خود ، از متغییرهای newSeconds,maxFileSize,author می باشد . اگر یکی از این متغییرها را در یک شی ء تغییر دهید، تاثیری روی همان متغییر از شیء Virus دیگر نخواهد داشت .

گاهی یک خصوصیت بیش از آنکه مربوط به یک شیء خاص باشد، مربوط به خود کلاس است.

متغییرهایی که تاکنون برای اشیاء ایجاد می کردیم متغییرهای شیء (object variables) نامیده می شوند، چرا که وابسته به یک شیء خاص می باشند . متغییرهای کلاس(class variables) ، متغییرهایی هستند که وابسته اند به یک کلاس از اشیا و نه به یک شیء خاص .

هر دو نوع این متغیرها به یک شکل ایجاد می شوند و مورد استفاده قرار می گیرند ، با این تفاوت که متغییرهای کلاس با استفاده از جمله static ایجاد می شوند. مثال زیر ، یک متغیر کلاس را برای کلاس Virus ایجاد می کند :

Static int virusCount=0;

نحوه تغییر مقدار یک متغییر کلاس ، تفاوتی با چگونگی تغییر یک متغیر شیء ندارد. اگر یک شیء Virus به نام tuberculosis داشته باشید ، می توانید کلاس virusCount را با استفاده از جمله زیر تغییر دهید:

Tuberculosis.virusCount++;

ولی از آنجایی که متغیرهای کلاس با کل کلاس ارتباط دارند و نه به یک شیء خاص، می توانید به جای نام شیء ، از نام کلاس استفاده کنید :

Virus.virusCount++;

هر دو جمله فوق عمل یکسانی انجام می دهند، لیکن استفاده از نام کلاس ، هنگام کار با متغیرهای کلاس بهتر است ، چرا که بلافاصله مشخص می کند که متغیر مورد نظر ، یک شیء نیست ، بلکه یک متغیر کلاس است . اگر هنگام کار با متغیرهای کلاس ، همواره از اسامی اشیا استفاده کنید، فهمیدن اینکه آیا یک متغیر کلاس است یا نه ، بدون بررسی دقیق کد مربوط به کلاس ، امکان پذیر نخواهد بود .

ایجاد رفتار با استفاده از متدها

 خصوصیات هر کلاس، نگاهدارنده اطلاعات مربوط به آن کلاس می باشند، لیکن درعمل ، قادر به انجام هیچ کاری نیستند . برای اینکه یک کلاس بتواند کارهایی را که برای انجام آنها به وجود آمده ، انجام دهد ،باید رفتار لازم را برایش ایجاد کنید .

رفتار عبارت است از کلیه بخشهایی از یک کلاس که وظیفه معینی را انجام می دهند. هر یک از این بخشها را یک متد(method) می نامیم.

متدها نیز مانند متغییرها، در ارتباط با یک شیء یا یک کلاس به کار می روند. به نام متد، همراه با یک نقطه به دنبال نام شیء یا کلاس قرار می گیرد.   مانند screen.drowString()  یا Integer.parselnt() .

معرفی یک متد

جمله ای که متدها توسط آن ایجاد می شوند، شبیه جمله ای است که یک کلاس را آغاز می کند. هر دو بین پرانتزهایی که پس از نامشان قرار می گیرد، قادر به دریافت آرگومان بوده ، هر دو از علائم { و } برای مشخص کردن شروع و پایان خود استفاده می کنند .

تفاوت اصلی آن است که متدها قادر به بازگرداندن یک مقدار می باشند . این مقدار می تواند یکی از انواع ساده، مانند اعداد صحیح یا مقادیر Boolean  و یا یک کلاس می باشد. برای تعریف متدی که مقداری را برنمی گرداند، از جمله void استفاده می کنیم .

نمونه زیر ، مثالی است از متدی که کلاس Virus می تواند برای آلوده کردن فایلها از آن استفاده کند:

Public Boolean intectFile(string filename) {

   Boolean success = false;

   // file-infecting statements would be here

 return success;

}

متد infectFile( )  برای افزودن ویروس به یک فایل به کار می رود . این متد فقط یک آرگومان می گیرد که متغیری است از نوع رشته به نام filename و مشخص کننده فایلی است که باید مورد حمله قرار گیرد .