Cours de Programmation 2



Paquetage, final et types paramétrés

Paquetage, final et types paramétrés

Arnaud Labourel

17 novembre 2021

Structure d’un projet et paquetages

Structure d’un projet

En Java, un projet peut être découpé en paquetages (package).

Les paquetages permettent de :

  • associer des classes afin de mieux organiser le code
  • de créer des parties indépendantes réutilisables
  • d’avoir plusieurs classes qui possèdent le même nom (du moment qu’elles ne sont pas dans le même paquetage)

Un paquetage (package) :

  • est une collection de classes
  • peut contenir des sous-paquetages

Lors de l’exécution…

Java utilise l’arborescence de fichier pour retrouver les fichiers .class

  • Une classe (ou une interface) correspond à un fichier .class
  • Un dossier correspond à un paquetage

Les .class du paquetage com.univ_amu doivent :

  • être dans le sous-dossier com/univ_amu
  • le dossier com doit être à la racine d’un des dossiers du ClassPath

Le ClassPath inclut :

  • le répertoire courant
  • les dossiers de la variable d’environnement CLASSPATH
  • des archives JAR
  • des dossiers précisés sur le ligne de commande de java (-classpath path)

Lors de la compilation… (1/2)

Le mot-clé package permet de préciser le paquetage des classes ou interfaces définies dans le fichier :

package com.univ_amu;
public class MyClass { /* ... */ }

Java utilise l’arborescence pour retrouver le code des classes ou interfaces :

  • Une classe (ou une interface) MyClass est cherchée dans le fichier MyClass.java
  • Le fichier MyClass.java est cherché dans le dossier associé au paquetage de MyClass

Lors de la compilation… (2/2)

package com.univ_amu;
public class MyClass { /* ... */ }

Dans l’exemple précédent, il est donc conseillé que le fichier :

  • se nomme MyClass.java
  • se trouve dans le dossier com/univ_amu (Par défaut, la compilation crée MyClass.class dans com/univ_amu)

Utilisation d’une classe à partir d’un autre paquetage

Accessibilité :

  • Seules les classes publiques sont utilisable à partir d’un autre paquetage
  • Un fichier ne peut contenir qu’une seule classe publique

On peut désigner une classe qui se trouve dans un autre paquetage :

package com.my_project;
    public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        com.univ_amu.MyClass myClass =
            new com.univ_amu.MyClass();
    }
}

Importer une classe

Vous pouvez également importer une classe :

package com.my_project;
import com.univ_amu.MyClass;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass myClass = new MyClass();
    }
}

Deux classes de deux paquetages différents peuvent avoir le même nom :

  • Exemple : java.util.List et java.awt.List
  • Attention de choisir le bon import

Importer un paquetage

Vous pouvez également importer toutes les classes d’un paquetage :

package com.my_project;
import com.univ_amu.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass myClass = new MyClass();
    }
}

Remarques :

  • Les classes des sous-paquetages ne sont pas importées
  • Le paquetage java.lang est importé par défaut

Importer des membres statiques

Depuis Java 5, il est possible d’importer directement des méthodes ou attributs de classes (static).

La syntaxe est la suivante :

import static my_package.my_class.myStaticMember;

Exemple :

import static java.lang.Math.PI;
import static java.lang.Math.pow;

Exemple sans import statique

public class HelloWorld {
  public static void main(String[] args) {
    System.out.println("Hello World!");
    System.out.println(
      "A circle with a diameter of 5 cm has");
    System.out.println("a circumference of " 
                       + (Math.PI * 5) + " cm");
    System.out.println("and an area of " 
            + (Math.PI * Math.pow(2.5, 2)) 
            + " sq. cm");
  }
}

Exemple d’import statique

import static java.lang.Math.PI;
import static java.lang.Math.pow;
import static java.lang.System.out;

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        out.println("Hello World!");
        out.println(
            "A circle with a diameter of 5 cm has");
        out.println("a circumference of " 
                + (PI * 5) + " cm");
        out.println("and an area of " 
            + (PI * pow(2.5, 2)) + " sq. cm");
    }
}

Un exemple

Le fichier com/univ_amu/HelloWorld.java :

package com.univ_amu;
    public class HelloWorld {
    public static void main(String[] arg) {
        System.out.println("Hello world ! ");
    }
}
$ javac com/univ_amu/HelloWorld.java
$ ls com/univ_amu
HelloWorld.java HelloWorld.class
$ java com.univ_amu.HelloWorld
Hello world !

Quelques remarques

Nommage des paquetages :

  • Les noms de paquetages sont écrits en minuscules
  • Pour éviter les collisions, on utilise le nom du domaine à l’envers ⇒ com.google.gson, com.oracle.jdbc
  • Si le nom n’est pas valide, on utilise des underscores : ⇒ com.univ_amu

Fichier JAR (Java Archive) :

  • est une archive ZIP pour distribuer un ensemble de classes Java
  • contient un manifest (qui peut préciser la classe qui contient le main)
  • peut également faire partie du ClassPath
  • peut être généré en ligne de commande (jar) ou avec un IDE

Mot-clé final

Première utilisation du mot-clé final

Mot-clé final dans la déclaration d’un attribut : interdit la modification de la valeur de l’attribut après la construction de l’objet.

Exemple :

public class Integer { 
  private final int value;
  public Integer(int value) {
    this.value = value;
  }
}
  • Un attribut final doit être initialisé après la construction de l’instance
  • La valeur de l’attribut ne peut plus être modifiée ensuite

Deuxième utilisation du mot-clé final

Mot-clé final dans la déclaration d’une variable : interdit la modification de la valeur de la variable après la première affectation.

public class Stack<T> { /* ... */
  public T pop() {
    final T top = array[size-1]; 
    array[size-1] = null; 
    size--; 
    return top;
  }
}
public final class Math {
  public static final double PI = 3.14159265358979323846;
}

Troisième utilisation du mot-clé final

Mot-clé final dans la déclaration d’une méthode : interdire la redéfinition d’une méthode dans une sous-classe

public class Integer {
/* ... */
  final public Integer add(Integer val) {
    return new Integer(this.value + val.value);
  } 
}
  • Une classe étendant Integer ne peut pas redéfinir (donner une nouvelle implémentation) la méthode add

Quatrième utilisation du mot-clé final

Mot-clé final dans la déclaration d’une classe : interdit l’extension de la classe

final public class Integer {
  /* ... */
}
  • Il devient impossible de créer une classe étendant Integer
  • On le fait souvent pour des raisons de sécurité et d’efficacité
  • De nombreuses classes de la bibliothèque standard de Java sont final comme Math, String et System

Types paramétrés (notions avancées)

Condition sur les paramètres – Problématique

public interface Comparable<T> {
  public int compareTo(T element);
}
class Greatest {
  private String element;
  public void add(String element) {
    if (this.element==null ||
        this.element.compareTo(element)<0)
    this.element = element;
  }
  public String get() { return element; }
}

Comment rendre la classe Greatest générique ?

Condition sur les paramètres

class Greatest<T extends Comparable<T>> { 
  private T element;
  public void add(T element) {
  if (this.element==null 
    || element.compareTo(this.element)>0)
    this.element = element;
  }
  public T get() { 
    return element; 
  }
}

Problématique

Supposons que nous ayons les classes suivantes :

class Greatest<T extends Comparable<T>> {
  /* ... */
  public void add(T element) { /* ... */ } 
  public T get() { return element; }
}
class Card implements Comparable<Card> { /* ... */ } 
class PrettyCard extends Card { /* ... */ }

Il n’est pas possible d’écrire les lignes suivantes car PrettyCard n’implémente pas l’interface Comparable<PrettyCard> :

Greatest<PrettyCard> greatest = 
  new Greatest<PrettyCard>();
greatest.add(new PrettyCard(Card.diamond, 7));

Syntaxe ? super

Supposons que nous ayons les classes suivantes :

class Greatest<T extends Comparable<? super T>> {
  /* ... */
  public void add(T element) { /* ... */ }
  public T get() { return element; }
}
class Card implements Comparable<Card> { /* ... */ } 
class PrettyCard extends Card { /* ... */ }

Il est possible d’écrire les lignes suivantes car PrettyCard implémente l’interface Comparable<Card> et Card super PrettyCard:

Greatest<PrettyCard> greatest = 
  new Greatest<PrettyCard>();
greatest.add(new PrettyCard(Card.diamond, 7));

Wildcard ?

Dans un paramètre de généricité, le symbole ? (appelé wildcard) dénote une variable de type anonyme.

On peut la contraindre avec les mot-clés super et extends.

Exemples :

  • List<?> : une liste de type quelconque.
  • List<? extends Shape> : une liste d’instances d’une sous-classe de Shape.
  • List<? super Disc> : une liste d’instances d’une classe ancêtre de Disc.
  • E extends Comparable<? super E> : un type E implémentant l’interface Comparable<P> pour P ancêtre de E.

? extends – Problématique

Supposons que nous ayons les classes suivantes :

class Greatest<T extends Comparable<? super T>> { 
  /* ... */
  public void add(T element) { /* ... */ } 
  public void addAll(List<T> list) {
    for (T element : list) add(element); 
  }
}

Il n’est pas possible d’écrire les lignes suivantes :

List<PrettyCard> list = new ArrayList<PrettyCard>(); 
Greatest<Card> greatest = new Greatest<Card>();
/* ... */
list.addAll(list);

? extends

Supposons que nous ayons les classes suivantes :

class Greatest<T extends Comparable<? super T>> {
  /* ... */
  public void add(T element) { /* ... */ }
  public void addAll(List<? extends T> list) {
    for (T element : list) add(element);
  }
}

Il est maintenant possible d’écrire les lignes suivantes :

List<PrettyCard> list = new ArrayList<PrettyCard>(); 
Greatest<Card> greatest = new Greatest<Card>();
/* ... */
greatest.addAll(list);

Méthodes paramétrées et conditions sur les types

class Tools {
  static <T extends Comparable<T>>
  boolean isSorted(T[] array) {
    for (int i = 0; i < array.length-1; i++)
      if (array[i].compareTo(array[i+1]) > 0) 
        return false;
    return true; 
  }
}

Exemple :

String[] array = { "ezjf", "aaz", "zz" };
System.out.println(Tools.isSorted(array));

Méthodes paramétrées et conditions sur les types

Méthode pour copier une liste src vers une autre liste dest :

static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src)

On suppose qu’on a une classe MovingPixel qui étend Pixel qui elle-même étend Point.

On peut écrire :

List<MovingPixel> src = new ArrayList<>();
List<Point> dest = new ArrayList<>();
Collections.<Pixel>copy(dest, src);

Utilisation extends et super

Lorsqu’on a une collection d’objets de type T :

  • En entrée/écriture, on veut donner des objets qui ont au moins tous les services des objets de type T.

    On doit donc donner des objets dont la classe étend T : ? extends T

  • En sortie/lecture, on veut récupérer des objets qui ont au plus tous les services des objets de type T.

    On doit donc récupérer des objets qui sont étendu par la classe T : ? super T

Interfaces (notions avancées)

Les classes anonymes

Supposons que nous ayons l’interface suivante :

Interface ActionListener {
  public void actionPerformed(ActionEvent event);
}

Il est possible de :

  • définir une classe anonyme qui implémente cette interface
  • d’obtenir immédiatement une instance de cette classe
ActionListener listener = new ActionListener() { 
  public void actionPerformed(ActionEvent event) {
    counter++; 
  }
});

Les classes anonymes

public class Window { 
  private int counter;
  public Window() {
    Button button = new Button("count"); 
    button.addActionListener(new ActionListener() {
        public void actionPerformed(ActionEvent event) {
          counter++;
      } 
    });
  }
}

Les classes anonymes

Il est possible d’utiliser des attributs de la classe “externe” :

public class Window {
  private Counter counter = new Counter();
  public Window() {
    Button button = new Button("count"); 
    button.addActionListener(new ActionListener() {
        public void actionPerformed(ActionEvent event) {
          counter.count();
      }
    });
  }
}

Les classes anonymes

Il est possible d’utiliser des variables finales de la méthode :

public class Window {
  public Window() {
    final Counter counter = new Counter();
    Button button = new Button("count"); 
    button.addActionListener(new ActionListener() {
      public void actionPerformed(ActionEvent event) {
        counter.count();
      }
    };
  }
}

Java 8 : Lambda expressions

Avec Java 8, il est possible d’écrire directement :

public class Window { 
  public Window() {
    Button button = new Button("button");
    button.addActionListener(
      event -> System.out.println(event)
    );
  }
}

Explication : ActionListener possède une seule méthode donc on peut affecter une lambda expression à une variable de type ActionListener.

public interface ActionListener {
  public void actionPerformed(ActionEvent event);
}

Interfaces fonctionnelles

En Java 8, une interface n’ayant qu’une méthode abstraite est une interface fonctionnelle. Les quatre interfaces fonctionnelles suivantes (et plein d’autres) sont déjà définies :

public interface Predicate<T> {
  public boolean test(T t);
}
public interface Function<T,R> {
  public R apply(T t);
}
public interface Consumer<T> {
  void accept(T t);
}
public interface Comparator<T> {
  int compare(T o1, T o2);
}

Syntaxe d’une lambda expression

Pour instancier une interface fonctionnelle, on peut utiliser une lambda expression :

L’interface suivante :

public interface MyFunctionalInterface{
  public T myMethod(A arg1, B arg2, C arg2);
}

peut être instancier par :

MyFunctionalInterface fonc = 
  (arg1, arg2, arg2) 
  ->/* expression définissant le résultat de myMethod */

Si T est void alors l’expression peut être void comme un println.

Exemples de lambda expression

On considère une classe Person avec deux attributs name et age et les getters et setters associés.

On a le droit d’écrire les lambda expressions suivantes en Java :

  • person -> person.getAge() >= 18 de type Predicate<Person>
  • person -> person.getName() de type Function<Person,String>
  • name -> System.out.println(name) de type Consumer<Person>

Remarques

  • Il n’est pas nécessaire de mettre le type des paramètres.
  • On peut omettre les parenthèses dans le cas où il n’y a qu’un seul paramètre

Référence de méthodes

Dans un certain nombre de cas, une lambda expression se contente d’appeler une méthode ou un constructeur.

Il est plus clair dans ce cas de se référer directement à la méthode ou au constructeur.

Lambda expression référence de méthode
x -> Math.sqrt(x) Math::sqrt
name -> System.out.println(name) System.out::println
person -> person.getName() Person::getName
name -> new Person(name) Person::new

java.util.stream.Stream

Stream = Abstraction d’un flux d’éléments sur lequel on veut faire des calculs

Ce n’est pas une Collection d’élément car un Stream ne contient pas d’élément

Création d’un Stream :

  • À partir d’une collection comme une liste avec list.stream()
  • À partir d’un fichier : Files.lines(Path path)
  • À partir d’un intervalle : IntStream.range(int start, int end)

Exemples d’utilisation

  persons
  .stream()
  .filter(person -> person.getAge() >= 18)
  .map(person -> person.getName())
  .forEach(name -> System.out.println(name));

Types des paramètres et retours des méthodes :

  • stream() → Stream<Person>
  • filter(Predicate<Person>) → Stream<Person>
  • map(Function<Person, String>) → Stream<String>
  • forEach(Consumer<String>)

Cycle de vie d’un Stream

Un Stream est toujours utilisé en trois phases :

  • Création du Stream (à partir d’une collection, d’un fichier, …),
  • Opérations intermédiaires sur le Stream (suppression d’éléments, transformation de chaque élément, combinaison) qui prenne un Stream et renvoie un Stream,
  • Une seule opération terminale du Stream (calcul de la somme, de la moyenne, application d’une fonction sans retour sur chaque élément, …).

Opérations intermédiaires possibles sur un Stream

  • Stream<E> filter(Predicate<? super E>) : sélectionne si un élement reste dans le Stream

  • <R> Stream<R> map(Function<? super E, ? extends R) : transforme les éléments du Stream en leur appliquant une fonction

  • Stream<E> sorted(Comparator<? super E>) : trie les éléments

Opérations terminales possibles sur un Stream

  • long count() : compte le nombre d’éléments

  • long sum() : somme les éléments (entiers ou double)

  • Stream<E> forEach(Consumer<? super E>) : Appele le consumer pour chaque élément

  • allMatch(Predicate<? super E>) : vrai si le prédicat est vrai pour tous les éléments

  • anyMatch(Predicate<? super E>) : vrai si le prédicat est vrai pour au moins un élément

  • collect(Collectors.toList()) : crée une liste avec les éléments du Stream