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Interfaces
29 septembre 2021
Interfaces
Problèmes de recyclage
Papiers, bouteilles, piles électriques, cageots, … sont des objets différents :
⇒ déchirer du papier, remplir un bouteille
Mais ces objets partagent tous la propriété d’être recyclable
⇒ tous peuvent être recyclés (même si le processus peut varier)
On peut recycler tous les objets d’une poubelle.
En programmation objet
Paper
,Bottle
,Battery
,Crate
, … sont des classes d’objets différentes- Toutes ont un méthode
recycle()
avec une implémentation adaptée à chacune.
Comment recycler tous les objets d’une poubelles
Avec le code suivant ?
for(int i = 0; i < trashcan.length; i++){
recycle();
trashcan[i]. }
Problème
Comment définir le tableau Trashcan
?
Quel est le type T
de ces éléments ?
Remarques
- les objets de type
T
implémentent la méthoderecycle
Trashcan
doit pouvoir contenir des objets de types différents
La solution objet
Conserver les classes différentes et créer un type commun.
- on doit conserver les classes différenciées :
Paper
,Bottle
, … - on doit traiter les objets sans les différencier par leur classe.
- il faut pouvoir considérer les instances des classes comme des objets de type implémente la méthode
recycle
.
Projection
On va projeter les objets sur un type commun qui ne gardera que la partie commune des fonctionnalités. On ne considère qu’une facette de l’objet.
Solution java : interface
- En java, une
interface
est un ensemble de déclaration de signatures de méthodes et définit un type. - Une classe peut implémenter une interface et doit dans ce cas définir le comportement (code) pour chacune des méthodes de l’interface.
- les instances d’une classe pourront être vues comme étant du type de l’interface, manipulées comme telles et avoir leur référence stockée dans une variable du type de l’interface.
- Un référence du type d’une interface accepte uniquement les appels de méthodes définies dans l’interface.
Exemple d’utilisation (1/2)
public interface Recyclable{
public void recycle();
}public class Paper implements Recyclable{
// ...
public void recycle(){
System.out.println("Recycling paper");
}
}public class Bottle implements Recyclable{
// ...
public void recycle(){
System.out.println("Recycling bottle");
} }
Exemple d’utilisation (2/2)
new Recyclable[2];
Recyclable[] trashcan =
0] = new Paper();
trashcan[1] = new Bottle();
trashcan[
for(int i = 0; i < trashcan.length; i++){
recycle();
trashcan[i]. }
Interface pour l’affichage
Supposons que des classes implémentent un service de façons différentes :
class SimplePrinter {
void print(String document){
System.out.println(document);
} }
class BracePrinter {
void print(String document){
System.out.println("{" + document + "}");
} }
Les instances de ces deux classes possèdent une méthode print
avec la même signature (types des arguments et du retour).
Code facilement modifiable
Nous souhaiterions pouvoir facilement passer du code suivant :
new SimplePrinter();
Printer printer = print("truc"); // → truc printer.
au code suivant :
new BracePrinter();
Printer printer = print("truc"); // → {truc} printer.
Il nous faudrait définir un type Printer
qui oblige la variable à contenir des références vers des objets qui implémentent la méthode print
.
⇒ définition d’une interface Printer
.
Abstraction
On peut vouloir traiter les objets en utilisant les services qu’ils partagent :
for (int index = 0; index < printers.length index++)
print(document); printers[index].
On peut aussi vouloir écrire un programme en supposant que les objets manipulés implémentent certains services (comme le fait de pouvoir les comparer) :
boolean isSorted(Comparable[] array) {
for (int i =0; i < array.length - 1; i++)
if (array[i].compareTo(array[i+1]) > 0)
return false;
return true
}
Description d’une interface
Description d’une interface en Java :
public interface Printer{
/**
* Affiche la chaîne de caractères document.
* @param document la chaîne à afficher
*/
public void print(String document);
}
Une interface :
- définit la signature (types des arguments et du retour) d’une ou plusieurs méthodes
- est un contrat
- définit un type : référence vers un objet implémentant les méthodes de l’interface
Implémentation d’une interface
Le mot-clé implements
permet d’indiquer qu’une classe implémente un interface :
class SimplePrinter implements Printer {
void print(String document){
System.out.println(document);
} }
class BracePrinter implements Printer {
void print(String document){
System.out.println("{" + document + "}");
} }
Java vérifie à la compilation que toutes les méthodes de l’interface sont implémentées.
Références et interfaces
Déclaration d’une variable de type référence vers une instance d’une classe qui implémente l’interface Printer
:
Printer printer;
Important
Une interface ne définit pas de constructeurs.
Interdit : printer = new Printer()
Compatibilité classe et instance
Pour affecter une référence à une variable d’un type défini par une interface, on doit instancier une classe implémentant l’interface.
Références et interfaces
Il est donc possible d’instancier une classe implémentant l’interface,
new SimplePrinter(); SimplePrinter simplePrinter =
puis de stocker la référence de l’objet dans une variable de type de l’interface :
Printer printer1 = simplePrinter;
On parle alors d’upcasting (transtypage vers le haut). On peut aussi directement mettre un tel objet sans passer par une variable intermédiaire :
Printer printer2 = new BracePrinter();
Par contre, cela ne fonctionne pas dans le cas où la classe n’implémente pas l’interface :
Printer printer3 = new String("Hello!"); //interdit
Références et interfaces
class Utils {
static void printString(Printer[] printers,
String doc) {
for (int i = 0; i < printers.length; i++)
print(doc);
printers[i].
}
static void printArray(String[] array,
Printer printer) { for (int i = 0; i < array.length; i++)
print(array[i]);
printer.
} }
Polymorphisme
L’existence des méthodes est vérifiée à la compilation.
Le code suivant ne compilera pas car l’interface Printer
n’a pas de méthode println
:
new SimplePrinter();
Printer printer = println("Hello!"); // Impossible printer.
Définition polymorphisme
Du grec ancien polús (plusieurs) et morphê (forme), concept consistant à fournir une interface unique à des entités pouvant avoir différents types.
Polymorphisme
Le choix de la méthode à exécuter ne peut être fait qu’à l’exécution :
new Printer[2];
Printer[] printers = 0] = new SimplePrinter();
printers[1] = new BracePrinter();
printers[Random random = new Random(); // générateur aléatoire
int index = random.nextInt(2); // 0 et 1
print("mon message"); printers[index].
L’affichage dépend du tirage aléatoire pour index
:
- index=0 → méthode de la classe
SimplePrinter
→ mon message - index=1 → méthode de la classe
BracePrinter
→ {mon message}
Implémentations multiples
Il peut être utile d’avoir une classe implémentant plusieurs interfaces.
Par exemple, une classe Modem
pourrait implémenter les deux interfaces suivantes :
public interface ConnexionManager
{void dial(string phoneNumber);
public void hangUp();
public
}public interface TransmissionManager
{void send(char c);
public char receive();
public }
Implémentations multiples
Une classe Printable
avec une méthode print
qui permet d’afficher l’objet.
interface Printable {
public void print();
}
Une classe Stack
avec deux méthodes :
push
qui permet d’empiler un entier.pop
dépile et retourne l’entier en haut de la pile.
interface Stack {
public void push(int value);
public int pop();
}
Implémentations multiples
Implémentation des deux interfaces précédentes :
public class PrintableArrayStack
implements Stack, Printable {
private int[] array; private int size;
public PrintableArrayStack(int capacity) {
new int[capacity]; size = 0;
array =
}public void push(int v) { array[size] = v; size++; }
public int pop() { size--; return array[size]; }
public void print() {
for (int i = 0; i < size; i++)
System.out.print(array[i]+" ");
System.out.println();
} }
Implémentations multiples
Implémentation d’une des deux interfaces :
public class PrintableString implements Printable {
private String string;
public PrintableString(String string) {
this.string = string;
}public void print() {
System.out.println(string);
} }
Implémentations multiples
Exemple d’utilisation des classes précédentes :
Printable[] printables = new Printable[3];
0] = new PrintableString("bonjour");
printables[new PrintableArrayStack(10);
PrintableArrayStack stack = 1] = stack;
printables[2] = new PrintableString("salut");
printables[push(10);
stack.push(30); System.out.println(stack.pop());
stack.push(12);
stack.for (int i = 0; i < printables.length; i++)
print(); printables[i].
Qu’écrit ce programme sur la sortie standard ?
Vérification des types
Vérification des types à la compilation :
Stack[] arrayStack = new Stack[2];
0] = new PrintableStack();
arrayStack[1] = new PrintableString("t"); // Erreur ! arrayStack[
PrintableString
n’implémente pas Stack
.
Stack stack = new PrintableStack();
Printable printable = stack; // Erreur !
Le type Stack
n’est pas compatible avec le type Printable
.
Résumé des interfaces
Une interface est un ensemble de signatures de méthodes.
Une classe peut implémenter une ou plusieurs interfaces : elle doit préciser le comportement de chacune des méthodes de chaque interface qu’elle implémente.
Il est possible de déclarer une variable pouvant contenir des références vers des instances de classes qui implémentent l’interface.
Java vérifie à la compilation que toutes les affectations et les appels de méthodes sont corrects.
Le choix du code qui va être exécuté est décidé à l’exécution (en fonction de l’instance pointée par la référence).
Interfaces génériques
Exemple d’interfaces génériques en Java
Comparable<T>
: objets qu’on peut comparer à des objets de typeT
.List<T>
: liste d’objets de typeT
.Stack<E>
: pile d’objet de typeT
.Iterable<T>
: collection d’objet de typeT
qu’on peut parcourir avec un boucle.
Rappel : types paramétrés/génériques
Types dont la définition contient un autre type.
Définition de Comparable<T>
public interface Comparable<T>{
/**
* Compares this object with the specified object for
* order. Returns a negative integer, zero, or a
* positive integer as this object is less than,
* equal to, or greater than the specified object.
* @param other the objet to be compared
* @return a negative integer, zero, or a positive
* integer as this object is less than, equal to, or
* greater than the specified object.
*/
int compareTo(T other);
}
Utilisation de Comparable<T>
// Utilisation typique
public class MyOrderedClass
implements Comparable<MyOrderedClass>{
int compareTo(MyOrderedClass other){
// ...
} }
Sert à définir une relation d’ordre entre les objets d’une classe (par exemple pour les trier).
Utilisation de Comparable<T>
pour la classe Student
public class Student
implements Comparable<Student>{
public final string lastName;
public final in idNumber;
//...
public int compareTo(Student other){
return lastname.compareTo(other.lastName);
} }
List<Student> students; //...
Collections.sort(students);
// Tri par nom de famille
Utilisation de Comparable<T>
pour la classe Student
public class Student
implements Comparable<Student>{
public final string lastName;
public final in idNumber;
//...
public int compareTo(Student other){
return idNumber - other.idNumber;
} }
//...
Student[] students; Arrays.sort(students);
// Tri par numéro d'étudiant
Interface Iterable
public interface Iterable<T>{
Iterator<T> iterator();
void forEach(Consumer <? super T> action);
spliterator();
Spliterator<T> }
- Définition complexe
- Utilisation facile et utile
Utilisation d’Iterable
Utilisation : si une classe implémente Iterable<T>
, ces instances contiennent une collection d’objets de type T
.
On peut parcourir les objets de la collection à l’aide d’une boucle for
.
public class Order{
Iterable<Items> items;
//...
public void printAllItems(){
for (Item item : this.items){
System.out.println(item.toString());
}
} }
Interface Collection
public interface Collection<T> extends Iterable<T>{
boolean add(T element);
boolean contains(T element);
boolean isEmpty();
boolean remove(Object o);
//...
}
Mot-clé extends
Quand une interface “fille” étend une interface “mère”, elle hérite de toutes les méthodes de sa “mère”.
Une classe implémentant la classe “fille” doit donc définir les méthodes des deux interfaces.
Interfaces étendant Collection
Il existent de nombreuses interfaces qui sont une extension de l’interface Collection
:
Set
: collection d’objet dans laquelle chaque objet ne peut apparaitre qu’une fois. Implémenté parHashSet
etTreeSet
.List
: séquence d’éléments. Implémenté parArrayList
etLinkedList
.Deque
(double ended queue) : séquence d’éléments avec accès qu’au début et à la fin (file d’attente). Implémenté parArrayDeque
etLinkedList
.- …