Polymorfie

Polymorfie Definitie polymorfie = ‘veel vormen’ -> in termen van programmeren : = enkele naam( van een klasse of een methode) verschillende code kan representeren, die door het een of andere automatische mechanisme wordt geselecteerd => één enkele naam kan veel vormen aannemen => veel verschillende gedragingen uitdrukken

Polymorfie Definitie veel verschillende gedragingen ook in gewone taal : vb. openen -> deur openen -> doos openen -> bankrekening openen Elk object (uit de echte wereld) interpreteert ‘openen’ op eigen manier, maar de actie blijft iets ‘openen’. polymorfische taal = taal die polymorfie ondersteunt

Polymorfie Definitie monomorfische taal = taal die geen polymorfie ondersteunt = taal die alles en iedereen beperkt tot een enkel statisch gedrag, omdat elke naam statisch aan de bijbehorende code is gekoppeld

Polymorfie Definitie Overerving -> mechanismen voor bepaalde soorten polymorfie -> voor vervanging geschikte relaties te vormen = geschiktheid voor inpluggen (pluggability) belangrijk voor polymorfie: maakt het mogelijk een specifiek type object op een algemene manier te behandelen

Polymorfie Definitie voorbeeld: overervingshiërarchie van PersonalityObject.

Polymorfie Definitie speak( ) : in PersonalityObject en in alle subklassen(=> vervangen methode; eigen definitie voor elke subklasse) noarg constructors

Polymorfie Definitie

Polymorfie Definitie

Polymorfie Definitie

Polymorfie Definitie

Polymorfie Definitie

Polymorfie Definitie array van PersonalityObject -> elk PersonalityObject vertoont een ander gedrag voor speak( ) => naam PersonalityObject lijkt verschillende gedragingen te vertonen voor speak( ) personalities = polymorfische variabele

Polymorfie Definitie voorbeeld illustreert mechanisme van polymorfie idee achter polymorfie -> methode makeSpeak( ) -> methode die PersonalityObject als argument aanneemt

Polymorfie Definitie Wegens overerving ->voor vervanging geschikte relaties => argument van makeSpeak( ) = een instantie van PersonalityObject, of een willekeurige afstammeling daarvan  gespecialiseerde afstammelingen van Personality-Object kunnen gemaakt worden zoals Extro-vertedObject, zonder de methode makeSpeak( ) te veranderen om deze als argument aan te nemen.

Polymorfie Definitie Polymorfie : wanneer makeSpeak( ) methodeaanroepen uitvoert naar argument -object  juiste methode van het PersonalityObject-argument wordt aangeroepen gebaseerd op het echte type van de klasse van het argument, in plaats van op het type van de klasse die de methode makeSpeak( ) denkt te gebruiken

Polymorfie Definitie  als argument van makeSpeak( ) = een ExtrovertedObject wordt definitie van speak( ) van ExtrovertedObject aangeroepen en niet de definitie van het PersonalityObject, de basisklasse die als argument aan makeSpeak( ) werd doorgegeven => verschillende meldingen op het scherm afhankelijk van het type van het argument

toekomstbestendige software Polymorfie Definitie nieuwe functionaliteit toevoegen aan systeem -> op elk moment -> door nieuwe klassen te laten overerven van de basisklasse met nieuwe functionaliteit -> zonder bestaande code te wijzigen  toekomstbestendige software

Polymorfie Definitie 4 soorten polymorfie: -> inkapselende polymorfie -> parametrische polymorfie -> overriding -> overloading

Inkapselende polymorfie = inclusion polymorphism of 'pure polymorfie’ hierdoor mogelijk gerelateerde objecten op een algemene manier te behandelen zie begin van dit hoofdstuk methode makeSpeak( )

Inkapselende polymorfie

Inkapselende polymorfie Analoog voor IntrovertedObject en ExtrovertedObject PessimisticObject, OptimisticObject, Introver-tedObject en ExtrovertedObject ‘zijn’ allemaal PersonalityObjecten  door vervangbaarheid en inkapselende polymorfie -> maar één enkele methode voor alle soorten PersonalityObjecten

Inkapselende polymorfie Voordelen van inkapselende polymorfie: door vervangbaarheid : willekeurig Personality-Object aan methode doorgeven  Polymorfie -> methode aanroepen op basis van het echte type van de instantie (OptimisticObject, IntrovertedObject, ExtrovertedObject of PessimisticObject), in plaats van op het schijnbare type (PersonalityObject)

Inkapselende polymorfie Voordelen van inkapselende polymorfie: minder code schrijven: ->1 methode voor alle typen dan voor elk concreet type een afzonderlijke methode ->makeSpeak( ) kan met elk object werken waarvoor geldt: het object ‘is een’ PersonalityObject. makkelijker nieuwe subtypen toevoegen: ->geen specifieke methode nodig voor elk nieuw type => hergebruik van makeSpeak( )

Inkapselende polymorfie Voordelen van inkapselende polymorfie: instanties van PersonalityObject lijken veel verschillende gedragingen vertonen: => makeSpeak( ): verschillende melding afhankelijk van de invoer van de methode => gedrag van systeem wijzigen door nieuwe klassen te introduceren door gebruik te maken van inkapselende polymorfie => nieuwe gedrag zonder bestaande code te moeten wijzigen.

Inkapselende polymorfie Voordelen van inkapselende polymorfie: vermijden van vele controles adhv verschillende selectiestructuren => voornaamste doel van overerving is polymorfisch gedrag mogelijk te maken via voor vervanging geschikte relaties => hergebruik zal automatisch optreden als op de juiste manier voor vervanging geschikte relaties gedefinieerd worden

Parametrische polymorfie ->algemene methoden en algemene typen =>iets eenmaal coderen, dat met veel verschillende soorten argumenten zal werken Parametrische methoden = algemene methoden: door het declareren van parametertypen uit te stellen tot het programma wordt uitgevoerd bijvoorbeeld: som van twee gehele getallen kan voorgesteld worden door volgende methode:

Parametrische polymorfie Parametrische methoden add(a : geheel getal, b: geheel getal ) : geheel getal => argumenten: 2 gehele getallen => niet mogelijk 2 reële getallen of 2 matrices als argument  add_matrix(a : matrix, b : matrix) : matrix add_real(a : reëel getal, b: reëel getal ) : reëel getal voor elk type een eigen add-methode

Parametrische polymorfie Parametrische methoden beter 1 methode dan veel methoden => meer code=>meer kans op fouten => moeilijker te onderhouden bovendien geen natuurlijk model voor add( ): denken in termen van add( ) en niet add_matrix( ) en add_real( ).

Parametrische polymorfie Parametrische methoden oplossing met inkapselende polymorfie: klasse Addable met methode die weet hoe bij een object van deze klasse een andere instantie van addable moet opgeteld worden

Parametrische polymorfie Parametrische methoden nieuwe methode: add_addable(a : Addable, b: Addable) : Addable

Parametrische polymorfie Parametrische methoden = functiepolymorfie (of function polymorphism) => één methode voor optellen: -> maar de methode werkt alleen voor argumenten van het type Addable -> de Addables die aan de methode worden doorgegeven moeten van hetzelfde type zijn => methode = foutgevoelig en komt niet overeen met wat er door de interface wordt geïmpliceerd

Parametrische polymorfie Parametrische methoden  originele probleem niet opgelost nog methode schrijven voor elk type dat geen Addable is parametrische polymorfie: één methode voor het optellen van alle typen door uitstellen van het declareren van de typen van de argumenten

Parametrische polymorfie Parametrische methoden add(a : [T], b : [T]) : [T] [T] beschouwen als een argument zoals a en b Het argument [T] specificeert het type voor a en b. => uitstellen van definitie van het type van de argumenten tot het programma wordt uitgevoerd => a en b hebben hetzelfde type [T]

Parametrische polymorfie Parametrische methoden

Parametrische polymorfie Parametrische methoden => argumenten moeten nog een specifieke structuur hebben = een bepaalde methode of een op de juiste manier gedefinieerde operator moet zijn -> hier :elk element moet de bewerking + voor dat type definiëren

Parametrische polymorfie Parametrische typen beschouw het ADT van een wachtrij: Queue [T] enqueue([T]) : void // elementen op de wachtrij plaatsen dequeue( ) : [T] // elementen van de wachtrij afhalen isEmpty( ) : boolean // controle toestand van de wachtrij peek( ) : [T] // voorste element bekijken zonder het te verwijderen => geen wachtrijklasse voor elk type dat u in de wachtrij wilt kunnen opnemen, maar dynamisch tijdens het uitvoeren van het programma opgeven welk type elementen men wenst => De Queue is een Queue van een willekeurig type.

Parametrische polymorfie Parametrische typen =>om Employees op te slaan: gebruik volgende declaratie : Gegevens: employee_queue : Queue[Employee] In de main( ): employee_queue = nieuw Queue[Employee] => nu alleen instanties van Employee in de wachtrij opnemen met enqueue( ) of daar uit ophalen met dequeue( )

Parametrische polymorfie Parametrische typen Door gebruik van van parameters voorziene typen => maar eenmaal het ADT (wachtrij) schrijven en het dan gebruiken voor het opslaan van alle mogelijke typen Geen ondersteuning voor van parameters voorziene typen of voor parametrische polymorfie in Java -> er bestaan Java-uitbreidingen voor het ondersteunen van parametrische polymorfie, maar deze zijn niet officieel door Sun goedgekeurd.

Overriding = manier voor het vervangen van methoden = belangrijk soort polymorfie vb: speak( ) werd vervangen in elke subklasse van PersonalityObject vb: de klassen MoodyObject en HappyObject

Overriding

Overriding

Overriding

Overriding HappyObject vervangt getMood( ) maar niet queryMood( ) dat intern getMood( ) aanroept. => queryMood( ) = recursieve methode Wordt queryMood( ) van een HappyObject aangeroepen, dan zorgt de instantiepolymorfie ervoor dat de vervangen versie van getMood( ) van HappyObject achter de coulissen wordt aangeroepen.=> geen herdefinitie van queryMood( ) nodig om de juist versie van getMood( ) aan te roepen

Overriding => gebruik van abstracte klassen

Overriding abstracte methoden = uitgestelde methoden (of deferred methods) -> definitie van de methode wordt overgelaten aan de afgestamde klassen -> abstracte methode kan op dezelfde manier aangeroepen worden als elke andere methode -> Polymorfie zorgt ervoor dat subklassen de juiste versie van de uitgestelde methode aanroepen

Overloading = ad hoc polymorfie verschil in vb: methode max( ) zelfde methodenaam voor verschillende methoden verschil in aantal parameters en type van de parameters vb: methode max( ) + max(a : geheel getal, b : geheel getal) : geheel getal + max(a : long, b: long ) : long + max(a : float, b : float) : float + max(a : double, b : double) : double

Overloading Overloading is nuttig als een methode onafhankelijk is van zijn argumenten. methode -> belangrijker dan zijn specifieke parameters -> van toepassing op veel verschillende soorten parameters bijv. max( ) -> neemt twee parameters aan en vertelt welke van de twee het grootst is. -> definitie is zelfde voor integers , floats, doubles De bewerking + is een ander voorbeeld van een via overloading vervangen methode. Het idee + is onafhankelijk van zijn argumenten. U kunt allerlei soorten elementen optellen.

Overloading ander voorbeeld: de bewerking + -> idee + is onafhankelijk van zijn argumenten: allerlei soorten elementen kunnen opgeteld worden in geval van geen overloading -> aparte methode, met unieke naam, voor elk type van argument => max( ): * geen abstract idee * moet gedefinieerd worden in termen van de argumenten * niet meer natuurlijk gemodelleerd

Overloading + max_int(a : geheel getal, b : geheel getal) : geheel getal + max_long(a : long, b: long ) : long + max_float(a : float, b : float) : float + max_double(a : double, b : double) : double + max_bird(a : bird, b : bird) : bird => geen polymorfisch gedrag -> enkel als dezelfde naam voor verschillende typen kan gebruikt worden; achter coulissen wordt de juiste methode aangeroepen voor het type van argument

Overloading Dwang = coercion methode lijkt polymorfisch : argument van het ene type wordt achter de coulissen in het verwachte type omgezet bijv.: + add(a : float, b : float) : float -> twee float-argumenten worden bij elkaar opgeteld

Overloading Dwang Maak gebruik van 2 integer variabelen(iA en iB) en roep add( ) aan: iA = 1 iB = 2 add( iA, iB) add( ) -> twee float-argumenten -> de compiler zet de int-argumenten in floats om bij aanroep van add( ) -> voordat ze aan add( ) worden doorgegeven => conversie (= cast in Java)

Overloading Dwang =>add( ) lijkt polymorfisch (door dwang): -> werkt met floats en met ints Alternatief: add( ) vervangen via overloading: + add(a : int, b : int) : int => add ( iA, iB ) niet door dwang maar juiste methode wordt via overloading aangeroepen

Effectieve polymorfie Wordt gegarandeerd door een paar stappen: wordt bereikt door effectieve inkapseling en overerving zonder inkapseling kan code afhankelijk worden van implementatie van klassen => er kan geen subklasse meer ingeplugd worden die deze implementatie herdefinieert opm: publieke interface van een klasse of object = beschrijving van welke berichten naar die klasse of dat object kunnen gestuurd worden verschilt van de Java-interfaces:

Effectieve polymorfie verschilt van de Java-interfaces: definieert ook welke berichten naar de klasse kunnen gestuurd worden maar in de klasse kunnen nog extra publieke functies gedefinieerd worden  Java-interface  publieke interface van klasse of object gebruik Java-interfaces om definitie van de interface te scheiden van de klassenimplementatie daardoor kunnen eventueel niet aan elkaar gerelateerde klassen dezelfde interface implementeren => objecten met een gemeenschappelijke interface kunnen, net als bij overerving, ook deelnemen in voor vervanging geschikte relaties, zonder deel te hoeven uitmaken van dezelfde overervingshiërarchie.

Effectieve polymorfie Overerving = belangrijk voor inkapselende polymorfie wegens de voor vervanging geschikte relatie kan worden aangemoedigd door goed uitgedachte hiërarchieën: -> Verplaats gemeenschappelijke code naar abstracte klassen -> schrijf objecten die de abstracte klasse gebruiken ipv van een specifieke, concrete afstammeling daarvan => elke willekeurige afstammeling kan in programma opgenomen worden

Effectieve polymorfie Tips: Volg de tips voor een effectieve inkapseling en overerving. Programmeer op basis van interface, niet op basis van de implementatie =>daardoor definieert men welke typen objecten aan het programma mogen deelnemen. De polymorfie zorgt ervoor dat deze objecten op de juiste manier deelnemen. Denk en programmeer algemeen. -> details overlaten aan de polymorfie =>minder code

Effectieve polymorfie Tips: fundering voor de polymorfie leggen door voor vervanging geschikte relaties op te zetten en te gebruiken =>nieuwe subtypen kunnen toegevoegd worden =>juiste code wordt uitgevoerd bij gebruik van die subtypen Als interface en de implementatie geheel van elkaar gescheiden kunnen worden =>voorkeur aan dat mechanisme boven overerving bijv: Java-interface :mogelijk interface zonder implementatie te definiëren en te erven => meer flexibele vervangbaarheid en daardoor meer mogelijkheden voor het gebruiken van polymorfie.

Effectieve polymorfie Tips: Gebruik abstracte klassen voor het scheiden van de interface van de implementatie. Alle klassen die geen eindklassen zijn “moeten” abstract zijn - programmeer alleen op basis van deze abstracte klassen.