Tài liệu Kế Thừa-Đa Hình phần 1 ppt

KẾ THỪA – ĐA HÌNH · Đặc biệt hóa và tổng quát hóa · Sự kế thừa · Thực thi kế thừa · Gọi phương thức khởi dựng của lớp cơ sở · Gọi phương thức của lớp cơ sở · Điều khiển truy xuất · Đa h

KẾ THỪA – ĐA HÌNH

· Đặc biệt hóa và tổng quát hóa

· Sự kế thừa

· Thực thi kế thừa

· Gọi phương thức khởi dựng của lớp

cơ sở

· Gọi phương thức của lớp cơ sở

· Điều khiển truy xuất

· Đa hình

· Kiểu đa hình

· Phương thức đa hình

· Từ khóa new và override

· Lớp trừu tượng

· Gốc của tất cả các lớp - lớp Object

· Boxing và Unboxing dữ liệu

· Boxing thực hiện ngầm định

· Unboxing phải thực hiện tường minh

· Các lớp lồng nhau

· Câu hỏi & bài tập

Trong chương trước đã trình bày cách tạo ra những kiểu dữ liệu mới bằng việc xây dựng các lớp đối tượng Tiếp theo chương này sẽ đưa chúng ta đi sâu vào mối quan hệ giữa những đối tượng trong thế giới thực và cách mô hình hóa những quan hệ trong xây dựng chương trình Chương 5 cũng giới thiệu khái niệm đặc biệt hóa (specialization) được cài đặt trong ngôn ngữ C# thông qua sự kế thừa (inheritance)

Khái niệm đa hình (polymorphism) cũng được trình bày trong chương 5, đây là khái niệm quan trọng trong lập trình hướng đối tượng Khái niệm này cho phép các thể hiện của lớp có liên hệ với nhau có thể được xử lý theo một cách tổng quát

Cuối cùng là phần trình bày về các lớp cô lập (sealed class) không được đặt biệt hóa, hay các lớp trừu tượng sử dụng trong đặc biệt hóa Lớp đối tượng Object là gốc của tất cả các lớp cũng được thảo luận ở phần cuối chương

Đặc biệt hóa và tổng quát hóa

Lớp và các thể hiện của lớp tức đối tượng tuy không tồn tại trong cùng một khối, nhưng chúng tồn tại trong một mạng lưới sự phụ thuộc và quan hệ lẫn nhau Ví dụ như con người và xã hội động vật cùng sống trong một thế giới có quan hệ loài với nhau

Quan hệ là một (is-a) là một sự đặc biệt hóa Khi chúng ta nói rằng mèo là một loại

động

vật có vú, có nghĩa là chúng ta đã nói rằng mèo là một trường hợp đặc biệt của loại động vật

có vú Nó có tất cả các đặc tính của bất cứ động vật có vú nào (như sinh ra con, có sữa

mẹ và

có lông ) Tuy nhiên, mèo có thêm các đặc tính riêng được xác định trong họ nhà mèo mà các họ động vật có vú khác không có được Chó cũng là loại động vật có vú, chó cũng có tất cả các thuộc tính của động vật có vú, và riêng nó còn có thêm các thuộc tính riêng xác định họ loài chó mà khác với các thuộc tính đặc biệt của loài khác

ví dụ như mèo chẳng hạn

Quan hệ đặc biệt hóa và tổng quát hóa là hai mối quan hệ đối ngẫu và phân cấp với nhau Chúng có quan hệ đối ngẫu vì đặc biệt được xem như là mặt ngược lại của tổng quát Do đó, loài chó và mèo là trường hợp đặc biệt của động vật có vú Ngược lại động vật có vú là trường hợp tổng quát từ các loài chó và mèo

Mối quan hệ là phân cấp bởi vì chúng ta tạo ra một cây quan hệ, trong đó các trường hợp đặc biệt là những nhánh của trường hợp tổng quát Trong cây phân cấp này nếu di chuyển lên trên cùng ta sẽ được trường hợp tổng quát hóa, và ngược lại nếu di chuyển xuống ngược nhánh thì ta được trường hợp đặc biệt hóa Ta có sơ đồ phân cấp minh họa cho loài chó, mèo và động vật có vú như trên:

ĐỘN

G VẬT

CÓ

VÚ

MÈO CH

Ó

Tương tự, khi chúng ta nói rằng ListBox và Button là những Window, ta phải chỉ ra những đặc tính và hành vi của những Window có trong cả hai lớp trên Hay nói cách khác, Window là tổng quát hóa chia xẻ những thuộc tính của hai lớp ListBox và Button, trong khi đó mỗi trường hợp đặc biệt ListBox và Button sẽ có riêng những thuộc tính và hành vi đặc thù khác

Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất (UML)

UML ( Unified Modeling Language) là ngôn ngữ chuẩn hóa để mô

tả cho một hệ thống hoặc thương mại Trong chương này sử dụng

một số phần của mô hình UML để trình bày các biểu đồ quan hệ

giữa các lớp

Trong UML, những lớp được thể hiện như các khối hộp, tên của lớp

được đặt trên cùng của khối hộp, và các phương thức hay các biến

thành viên được đặt bên trong hộp

Như trong hình 5.1, mô hình quan hệ tổng quát hóa và đặc biệt hóa

được trình bày qua UML, ghi chú rằng mũi tên đi từ các lớp đặc biệt

hóa đến lớp tổng quát hóa

Windo

w

Button List Box

Hình 5.2: Quan hệ giữa thành phần cửa sổ

Thông thường lưu ý rằng khi hai lớp chia xẻ chức năng với nhau, thì chúng được trích ra các phần chung và đưa vào lớp cơ sở chia xẻ Điều này hết sức có lợi, vì nó cung cấp khả năng cao để sử dụng lại các mã nguồn chung và dễ dàng duy trì mã nguồn

W i n d o

w

R adio B utton

Hình 5.3 Dẫn xuất từ Window

Giả sử chúng ta bắt đầu tạo một loạt các lớp đối tượng theo hình vẽ 5.3 như bên trên Sau

khi làm việc với RadioButton, CheckBox, và CommandButton một thời gian ta nhận thấy chúng chia xẻ nhiều thuộc tính và hành vi đặc biệt hơn Window nhưng lại khá tổng quát cho cả ba lớp này Như vậy ta có thể chia các thuộc tính và hành vi thành một nhóm lớp cơ sở riêng lấy tên là Button Sau đó ta sắp xếp lại cấu trúc kế thừa như hình

vẽ 5.4 Đây là ví dụ về cách tổng quát hóa được sử dụng để phát triển hướng đối tượng

Windo

w

Butto

n List Box

Radi

o Butto

n

Hình 5.4: Cây quan hệ lớp cửa sổ

Trong mô hình UML trên được vẽ lại quan hệ giữa các lớp Trong đó cả hai lớp Button và ListBox điều dẫn xuất từ lớp Window, trong đó Button có trường hợp đặc biệt là CheckBox và Command Cuối cùng thì RadioButton được dẫn xuất từ CheckBox Chúng ta cũng có thể nói rằng RadioButton là một CheckBox, và tiếp tục CheckBox là một Button, và cuối cùng Button là Window

Sự thiết kế trên không phải là duy nhất hay cách tốt nhất để tổ chức những đối tượng, nhưng đó là khởi điểm để hiểu về cách quan hệ giữa đối tượng với các đối tượng khác

Sự kế thừa

Trong ngôn ngữ C#, quan hệ đặc biệt hóa được thực thi bằng cách sử dụng sự

kế thừa Đây không phải là cách duy nhất để thực thi đặc biệt hóa, nhưng nó là cách

chung nhất và tự nhiên nhất để thực thi quan hệ này

Trong mô hình trước, ta có thể nói ListBox kế thừa hay được dẫn xuất từ Window Window được xem như là lớp cơ sở, và ListBox được xem như là lớp dẫn xuất Như vậy, ListBox dẫn xuất tất cả các thuộc tính và hành vi từ lớp Window

và thêm những phần đặc biệt riêng để xác nhận ListBox

Thực thi kế thừa

Trong ngôn ngữ C# để tạo một lớp dẫn xuất từ một lớp ta thêm dấu hai chấm vào sau tên lớp dẫn xuất và trước tên lớp cơ sở:

public class ListBox : Window

Đoạn lệnh trên khai báo một lớp mới tên là ListBox, lớp này được dẫn xuất từ

Window Chúng ta có thể đọc dấu hai chấm có thể được đọc như là “dẫn xuất từ”

Lớp dẫn xuất sẽ kế thừa tất cả các thành viên của lớp cơ sở, bao gồm tất cả các phương thức

và biến thành viên của lớp cơ sở Lớp dẫn xuất được tự do thực thi các phiên bản của một phương thức của lớp cơ sở Lớp dẫn xuất cũng có thể tạo một phương thức

mới bằng việc đánh dấu với từ khóa new Ví dụ 5.1 sau minh họa việc tạo và sử

dụng các lớp cơ sở và dẫn xuất

Ví dụ 5.1: Sử dụng lớp dẫn xuất

-

using System;

public class Window

{

// Hàm khởi dựng lấy hai số nguyên chỉ

// đến vị trí của cửa sổ trên console

public Window( int top, int left)

{

this.top = top;

this.left = left;

}

// mô phỏng vẽ cửa sổ

public void

DrawWindow()

{

Console.WriteLine(“Drawing Window at {0}, {1}”, top, left);

}

// Có hai biến thành viên private do đó

// hai biến này sẽ không thấy bên trong lớp

// dẫn xuất

private int top;

private int left;

}

// ListBox dẫn xuất từ

Window public class ListBox:

Window

{

// Khởi dựng có tham số

public ListBox(int top, int left,

string theContents) : base(top, left) // gọi khởi dựng của lớp cơ sở

{

mListBoxContents = theContents;

}

// Tạo một phiên bản mới cho phương thức DrawWindow

// vì trong lớp dẫn xuất muốn thay đổi hành vi thực hiện

// bên trong phương thức này

public new void

DrawWindow()

{

base.DrawWindow();

Console.WriteLine(“ ListBox write: {0}”, mListBoxContents);

}

// biến thành viên private

private string mListBoxContents;

}

public class Tester

{

public static void Main()

{

// tạo đối tượng cho lớp cơ sở

Window w = new Window(5,

10); w.DrawWindow();

// tạo đối tượng cho lớp dẫn xuất

L i s t B o

x lb = new ListBox( 20, 10, “Hello world!”);

lb.DrawWindow();

}

}

-

Kết quả:

Drawing Window at: 5, 10

Drawing Window at: 20, 10

ListBox write: Hello world!

-

Ví dụ 5.1 bắt đầu với việc khai báo một lớp cơ sở tên Window Lớp này thực thi một phương thức khởi dựng và một phương thức đơn giản DrawWindow Lớp có hai

biến thành viên private là top và left, hai biến này do khai báo là private nên chỉ sử

dụng bên trong của lớp Window, các lớp dẫn xuất sẽ không truy cập được ta sẽ bàn tiếp về ví dụ này trong phần tiếp theo

Gọi phương thức khởi dựng của lớp cơ sở

Trong ví dụ 5.1, một lớp mới tên là ListBox được dẫn xuất từ lớp cơ sở Window, lớp ListBox có một phương thức khởi dựng lấy ba tham số Trong phương thức khởi dựng của lớp dẫn xuất này có gọi phương thức khởi dựng của lớp cơ sở Cách gọi được thực hiện bằng việc đặt dấu hai chấm ngay sau phần khai báo danh

sách tham số và tham chiếu đến lớp cơ sở thông qua từ khóa base:

public

ListBox(

int

theTop, int

theLeft,

string theContents):

base( theTop, theLeft) // gọi khởi tạo lớp cơ sở

Bởi vì các lớp không được kế thừa các phương thức khởi dựng của lớp cơ sở, do đó lớp dẫn xuất phải thực thi phương thức khởi dựng riêng của nó Và chỉ có thể sử dụng phương thức khởi dựng của lớp cơ sở thông qua việc gọi tường minh

Một điều lưu ý trong ví dụ 5.1 là việc lớp ListBox thực thi một phiên bản mới của phương thức DrawWindow():

public new void DrawWindow()

Từ khóa new được sử dụng ở đây để chỉ ra rằng người lập trình đang tạo ra một phiên

bản mới cho phương thức này bên trong lớp dẫn xuất

Nếu lớp cơ sở có phương thức khởi dựng mặc định, thì lớp dẫn xuất không cần bắt buộc phải

gọi phương thức khởi dựng của lớp cơ sở một cách tường minh Thay vào đó

phương thức khởi dựng mặc định của lớp cơ sở sẽ được gọi một cách ngầm định Tuy nhiên, nếu lớp cơ sở không có phương thức khởi dựng mặc định, thì tất cả các lớp dẫn xuất của nó phải gọi phương thức khởi dựng của lớp cơ sở một cách tường minh thông qua việc sử dụng từ khóa base

Ghi chú: Cũng như thảo luận trong chương 4, nếu chúng ta không khai báo bất cứ

phương thức khởi dựng nào, thì trình biên dịch sẽ tạo riêng một phương thức khởi dựng cho chúng

ta Khi mà chúng ta viết riêng các phương thức khởi dựng hay là sử dụng phương thức khởi dựng mặc định do trình biên dịch cung cấp hay không thì phương thức khởi dựng mặc định không lấy một tham số nào hết Tuy nhiên, lưu ý rằng khi ta tạo bất cứ phương thức khởi dựng nào thì trình biên dịch sẽ không cung cấp phương thức khởi dựng cho chúng ta

Gọi phương thức của lớp cơ sở

Trong ví dụ 5.1, phương thức DrawWindow() của lớp ListBox sẽ làm ẩn và thay thế phương thức DrawWindow của lớp cơ sở Window Khi chúng ta gọi phương thức DrawWindow của một đối tượng của lớp ListBox thì phương thức ListBox.DrawWindow() sẽ được thực hiện, không phải phương thức Window.DrawWindow() của lớp cơ sở Window Tuy nhiên, ta có thể gọi phương thức

DrawWindow() của lớp cơ sở thông qua từ khóa base:

base.DrawWindow(); // gọi phương thức cơ sở

Từ khóa base chỉ đến lớp cơ sở cho đối tượng hiện hành