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Cours JAVA : Les classes et objets fondamentales


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Cours JAVA : Les classes et objets fondamentales

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  1. Les données caractéristiques des objets de la classe. On appelle ces caractéristiques les variables d’instance.
  2. Les actions que l’on peut effectuer sur les objets de la classe . Ce sont les méthodes qui peuvent s’invoquer sur chacuns des objets de la classe.



le="font-size: 8pt;">Ainsi, chaque objet crée possèdera :

  1. Un état, c’est à dire des valeurs particulières pour les variables d’instances de la classe auquel il appartient.
  2. Des méthodes qui vont agir sur son état.

2.1 Définir une Classe

Une classe qui définit un type d’objet a la structure suivante:

– Son nom est celui du type que l’on veut créer.

– Elle contient les noms et le type des caractéristiques (les variables d’instances) définissant les

objets de ce type.

– Elle contient les méthodes applicables sur les objets de la classe.

Pour définir une classe pour les comptes bancaires on aurait par exemple :

class Compte { int solde; String titulaire; int numero;

void afficher(){

Terminal.ecrireStringln("solde: "+ this.solde);

}

void deposer(int montant){ this.solde = this.solde+ montant; } void retirer(int montant){ this.solde=this.solde-montant;

}}

2.1.1 Les Variables d’instances

La déclaration d’une variable d’instance se fait comme une déclaration de variable locale au main ou à un sous programme: on donne un nom, précédé d’un type. La différence est que cette déclaration se fait au niveau de la classe et non à l’intérieur d’un sous programme.

Nous avons dans la classe Compte 3 variables d’instance : solde destinée à recevoir des entiers, titulaire destinée à recevoir une chaine de caractères et numero destinée à recevoir des entiers.

Ainsi l’état de chaque objet instance de la classe compte que nous créerons par la suite sera constitué d’une valeur pour chacune de ces trois variables d’instances. Pour chaque objet instance de la classe Compte nous pourrons connaitre la valeur de son solde, le nom de son titulaire et le numéro du compte. Ces valeurs seront propres à chaque objet.

2.1.2 Les méthodes : premier aperçu

Nous n’allons pas dans ce paragraphe décrire dans le détail la définition des méthodes d’objets, mais nous nous contentons pour l’instant des remarques suivantes : une classe définissant un type d’objets comportera autant de méthodes qu’il y a d’opérations utiles sur les objets de la classe.

La définition d’une méthode d’objet (ou d’instance) ressemble à la défintion d’un sous pro-gramme: un type de retour, un nom, une liste d’arguments précédés de leur type. Ce qui fait d’elle une méthode d’objet est qu’elle ne comporte pas le mot clé static. Ceci (plus le fait que les méthodes sont dans la classe Compte) indique que la méthode va pouvoir être invoquée (appelée) sur n’importe quel objet de type Compte et modifier son état (le contenu de ses variables d’instances).

Ceci a aussi des conséquences sur le code de la méthode comme par exemple l’apparition du mot clé this, sur lequel nous reviendrons lorsque nous saurons comment invoquer une méthode sur un objet.

2.2 Utiliser une Classe

Une fois définie une classe d’objets, on peut utiliser le nom de la classe comme un nouveau type: déclaration de variables, d’arguments de sous programmes .... On pourra de plus appliquer sur les objets de ce type toutes les méthodes de la classe.

2.2.1 Déclarer des objets instances de la classe

Si la classe Compte est dans votre répertoire de travail, vous pouvez maintenant écrire une autre classe, par exemple test qui, dans son main, déclare une variable de type Compte:

public class Test {

public static void main (String [] arguments){

Compte c1 = new Compte();

}}

Comme pour les tableaux, une variable référencant un objet de la classe Compte, doit recevoir une valeur, soit par une affectation d’une valeur déjà existante, soit en créant une nouvelle valeur avec new avant d’être utilisée. On peut séparer la déclaration et l’initialisation en deux instructions :

public class Test {

public static void main (String [] arguments){

Compte c1;

c1 = new Compte();

}

}

Après l’exécution de c1 = new Compte(); chaque variable d’instance de c1 a une valeur par défaut. Cette valeur est 0 pour solde et numero, et null pour titulaire.

2.2.2 Accéder et modifier les valeurs des variables d’instances d’un objet

La classe Compte définit la forme commune à tous les comptes. Toutes les variable de type Compte auront donc en commun cette forme: un solde, un titulaire et un numéro. En revanche, elles pourront représenter des comptes différents.

Accéder aux valeurs des variables d’instance

Comment connaître le solde du compte c1 ? Ceci se fait par l’opérateur noté par un point:

public class Test {

public static void main (String [] arguments){ Compte c1 = new Compte(); Terminal.ecrireInt(c1.solde);

 }}

La dernière instruction à pour effet d’afficher à l’écran la valeur de la variable d’instance solde de c1, c’est à dire l’entier 0. Comme le champ solde est de type int, l’expression c1.solde peut s’utiliser partout où un entier est utilisable :

public class Test {

public static void main (String [] arguments){

Compte c1 = new Compte();

int x;

int []tab = {2,4,6};

tab[c1.solde]= 3;

tab[1]= c1.numero;

x = d1.solde +34 / (d1.numero +4);

}

Modifier les valeurs des variables d’instance

Chaque variable d’instance se comporte comme une variable. On peut donc lui affecter une nouvelle valeur:

public class Test {

public static void main (String [] arguments){

Compte c1 = new Compte();

Compte c2 = new Compte();

c1.solde =100;

c1.numero=218;

c1.titulaire="Dupont";

c2.solde =200;

c2.numero=111;

c2.titulaire="Durand";

Terminal.ecrireStringln

("valeur de c1:" + c1.solde + " ,"+ c1.titulaire + " ," + c1.numero);

Terminal.ecrireStringln

("valeur de c2:" + c2.solde + " ,"+ c2.titulaire + " ," + c2.numero);

} }

c1 représente maintenant le compte numero 218 appartenant à Dupont et ayant un solde de 100 euros. et c2 le compte numero 111 appartenant à Durand et ayant un solde de 200 euros.

Affectation entre variables référençant des objets

l’affectation entre variables de types Compte est possible, puisqu’elles sont du même type, mais le même phenomène qu’avec les tableaux se produit : les 2 variables référencent le même objet et toute modification de l’une modifie aussi l’autre :

 public class TestBis {

public static void main (String [] arguments){ Compte c1 = new Compte();

 Compte c2 = new Compte();

c1.solde =100;

c1.numero=218;

c1.titulaire="Dupont";

c2 = c1;

c2.solde = 60;

Terminal.ecrireStringln

("valeur de c1:" + c1.solde + " ,"+ c1.titulaire + ", " + c1.numero);

Terminal.ecrireStringln

("valeur de c2:" + c2.solde + " ,"+ c2.titulaire + ", " + c2.numero);

}}

Trace d’exécution :

â> java TestBis

valeur de c1: 60 , Dupont, 218 valeur de c2: 60 , Dupont, 218

2.2.3 Invoquer les méthodes sur les objets.

Une classe contient des variables d’instances et des méthodes. Chaque objet instance de cette classe aura son propre état, c’est à dire ses propres valeurs pour les variables d’instances. On pourra aussi invoquer sur lui chaque méthode non statique de la classe. Comment invoque-t-on une méthode sur un objet ?

Pour invoquer la méthode afficher() sur un objet c1 de la classe Compte il faut écrire: c1.afficher(); .

Comme l’illustre l’exemple suivant:

public class TestAfficher {

public static void main (String [] arguments){

Compte c1 = new Compte();

Compte c2 = new Compte();

c1.solde =100;

c1.numero=218;

c1.titulaire="Dupont";

c1.afficher();

c2.afficher();

}}

Uexpression c1.afficher(); invoque la méthode afficher() sur l’objet c1. Cela a pour effet d’afficher à l’écran le solde de c1 c’est à dire 200. Uexpression c2.afficher(); invoque la méthode afficher() sur l’objet c2. Cela affiche le solde de c2 c’est à dire 0.

> java TestAfficher solde: 100 solde: 0

Ainsi, les méthodes d’objets (ou méthodes non statiques) s’utilisent par invocation sur les objets de la classe dans lesquelles elles sont définies. l’objet sur lequel on l’invoque ne fait pas partie de la liste des arguments de la méthode. Nous l’appellerons l’objet courant.

 2.3. RETOUR SUR LES MÉTHODES NON STATIQUES CHAPITRE 2. CLASSES ET OBJETS

2.3 Retour sur les méthodes non statiques

Dans une classe définissant un type d’objet, on définit l’état caractéristiques des objets de la classe (les variables d’instances) et les méthodes capables d’agir sur l’état des objets (méthodes non statiques). Pour utiliser ces methodes sur un objet x donné, on ne met pas x dans la liste des arguments de la méthode. On utilisera la classe en déclarant des objets instances de cette classe. Sur chacun de ces objets, la notation pointée permettra d’accéder à l’état de l’objet (la valeur de ses variables d’instances) ou de lui appliquer une des méthodes de la classe dont il est une instance.

Par exemple, si c1 est un objet instance de la classe Compte c1.titulaire permet d’accéder au titulaire de ce compte, et c1.deposer(800) permet d’invoquer la méthode deposer sur c1.

2.3.1 Les arguments des méthodes non statiques

Contrairement aux sous programmes statique que nous écrivions jusqu’alors, on voit que les méthodes non statiques ont un argument d’entrée implicite, qui ne figure pas parmi les arguments de la méthode: l’objet sur lequel elle sera appliqué, que nous avons déjà appelé l’objet courant.

Par exemple, la méthode afficher de la classe compte n’a aucun argument: elle n’a besoin d’aucune information supplémentaire à l’objet courant.

Une méthode d’objet peut cependant avoir des arguments. C’est le cas par exemple de deposer : on dépose sur un compte donné (objet courant) un certain montant. Ce montant est une information supplémentaire à l’objet sur lequel s’invoquera la méthode et nécessaire à la réalisation d’un dépot.

Les seuls arguments d’une méthode non statique sont les informations nécessaires à la manipulation de l’objet courant (celui sur lequel on invoquera la méthode), jamais l’objet courant lui même.

2.3.2 Le corps des méthodes non statiques

Les méthodes non statiques peuvent consulter ou modifier l’état de l’objet courant. Celui ci n’est pas nommé dans la liste des arguments. Il faut donc un moyen de désigner l’objet courant dans le corps de la méthode.

C’est le role du mot clé this. Il fait référence à l’objet sur lequel on invoquera la méthode. A part cela, le corps des méthodes non statiques est du code Java usuel.

Par exemple dans la définition de afficher :

void afficher(){

Terminal.ecrireString("solde"+ this.solde);

}

this.solde désigne la valeur de la variable d’instance solde de l’objet sur lequel sera invoqué la méthode.

Lors de l’exécution de c1.afficher(), this désignera c1, alors que lors de l’exécution de c2.afficher() , this désignera c2.

En fait, lorsque cela n’est pas ambigu, on peut omettre this et écrire simplement le nom de la méthode sans préciser sur quel objet elle est appelée. Pour la méthode afficher cela donne :

void afficher(){

Terminal.ecrireString("solde"+ solde);

}

 CHAPITRE 2. CLASSES ET OBJETS 2.3. RETOUR SUR LES MÉTHODES NON STATIQUES

2.3.3 Invocation de méthodes avec arguments

Lorsqu’une méthode d’objet a des arguments, on l’invoque sur un objet en lui passant des valeurs pour chacun des arguments.

Voici un exemple d’invoquation de deposer :

public class testDepot {

public static void main (String [] arguments){

Compte c1 = new Compte();

c1.solde =100;

c1.numero=218;

c1.titulaire="Dupont";

c1.afficher();

c1.deposer(800);

c1.afficher();

}

}

2.3.4 Lorsque les méthodes modifient l’état de l’objet

La méthode deposer modifie l’état de l’objet courant. L’invocation de cette méthode sur un objet modifie donc l’état de cet objet. Dans notre exemple d’utilisation, le premier c1.afficher() affiche 100, alors que le second c1.afficher() affiche 900. Entre ces deux actions, l’exécution de c1.deposer(800) a modifié l’état de c1.

2.3.5 Lorsque les méthodes retournent un résultat

Les méthodes non statiques peuvent evidemment retourner des valeurs. On pourrait par exemple modifier deposer pour qu’en plus de modifier l’état de l’objet, elle retourne le nouveau solde en résultat :

class Compte { int solde; String titulaire; int numero;

void afficher(){

Terminal.ecrireString("solde"+ this.solde);

}

int depot(int montant){

this.solde = this.solde+ montant;

return this.solde;

}}

Maintenant, deposer fait 2 choses : tout d’abord elle modifie l’état de l’objet courant, puis elle retourne l’entier correspondant au nouveau solde. On peut donc utiliser son invocation sur un objet comme n’importe quelle expression de type int.

Par exemple

public class testDepot {

public static void main (String [] arguments){

 2.4. LES TYPES DES VARIABLES D’INSTANCES PEUVENT CHAPI ÊTRE2. DES CLASSES

CLASSES ET OBJETS

Compte c1 = new Compte();

c1.solde =100; c1.numero=218; c1.titulaire="Dupont"; Terminal.ecrireIntln(c1.deposer(800));

}

}

2.4 Les types des variables d’instances peuvent être des classes

Lorsqu’on définit un classe, on peut choisir comme type pour les variables d’instances n’importe quel type existant.

On peut par exemple définir le classe Personne parla donnée des deux variables d’instances, l’une contenant la date de naissance de la personne et l’autre son nom. La date de naissance n’est pas un type prédéfini. Il faut donc aussi définir une classe Date

public class Date {

intjour;

int mois;

int annee;

public void afficherDate(){

Terminal.ecrireStringln(

this.jour + " , " + this.mois + " ," + this.annee);

}

// On ne montre pas les autres methodes ...

}

Listing 2.1 – (pas de lien)

public class Personne{

Date naissance;

String nom;

// on ne montre pas les methodes...

}

Lorsqu’on déclare et initialise une variable p2 de type Personne, en faisant:

Personne p2 = new Personne(); l’opérateur new donne des valeurs par défaut à nom et naissance. Mais la valeur par défaut pour les objets est null, ce qui signifie que la variable p2.naissance n’est pas initialisée.

Dès lors, si vous faites p2.naissance.jour = 18; l’éxecution provoquera la levée d’une exception :

> java DateTest2

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException at DateTest2.main(DateTest2.java:99)

Il faut donc aussi initialiser p2.naissance :

p2.naissance= new Date(); avant d’accéder aux champs jour mois et annee.

On peut alors descendre progressivement à partir d’une valeur de type Personne vers les valeurs des champs définissant le champ Date. Si par exemple p1 est de type Personne alors :

  1. p1.nom est de type String: c’est son nom.
  2. p1.naissance est de type Date : c’est sa date de naissance.
  3. p1.naissance.jour est de type int : c’est son jour de naissance.
  4. p1.naissance.mois est de type int : c’est son mois de naissance.
  5. p1.naissance.annee est de type int : c’est son annee de naissance.

Le champ naissance d’une personne n’est manipulable que via l’opérateur ., l’affectation et les méthodes définies pour les dates.

public class PersonneTest {

public static void main (String [] arguments){

Personne p2 = new Personne();

p2.nom="toto";

p2.naissance= new Date();

p2.naissance.jour = 18;

Terminal.ecrireIntln(p2.naissance.jour);

Terminal.ecrireString ( p2.nom + " date naissance:");

p2.naissance.AfficherDate();

}

}

2.5 Les classes d’objets peuvent aussi avoir des méthodes statiques

Lorsqu’on définit une classe caractérisant un ensemble d’objets, on définit des variables d’instance et des méthodes non statiques. Ces méthodes définissent un comportement de l’objet courant.

Mais les classe peuvent aussi avoir des méthodes statiques, identiques à celles que nous avons définies dans les chapitres précédents.

Imaginons par exemple que nous voulions définir dans la classe Date les méthodes bissextile et longueurMois. Rien ne nous empêche de les définir comme des méthodes statiques.

public class Date {

intjour;

int mois;

int annee;

public void afficherDate(){

Terminal.ecrireStringln(

this.jour + " , " + this.mois + " ," + this.annee);

}

public static boolean bissextile(int a ){

return ((a%4==0) && (!(a%100 ==0) || a%400==0));}

public static int longueur(int m , int a ){

if (m == 1 || m== 3 || m==5 ||m== 7 || m==8|| m==10 || m== 12)

{return 31;}

else if (m==2) {if ( bissextile(a)){return 29;} else {return 28;}}

else {return 30;}

}}

Déclarer une méthode statique signifie que cette méthode n’agit pas, ni ne connaît en aucune manière, l’objet courant. Autrement dit, c’est une méthode qui n’agit que sur ses arguments et sur sa valeur de retour. Techniquement, cela signifie qu’une telle méthode ne peut jamais, dans son corps, faire référence à l’objet courant, ni aux valeurs de ses variables d’instance.

De la même façon, on ne les invoque pas avec des noms d’objets, mais avec des noms de classe. Pour longueur, comme elle est dans la classe Date, il faudra écrire:

Date.longueur(12,2000);

Dans la classe Date, on pourra utiliser ces méthodes dans la définition d’autres méthodes, sans faire référence à la classe Date.

Dans la pratique, on écrit peu de méthodes statiques et beaucoup de méthodes non statiques.

Méthodes statiques et non statiques :

– Les méthodes non statiques définissent un comportement de l’objet courant auquel elles font, dans leur corps, référence au moyen de this :

public void afficherDate(){

Terminal.ecrireStringln(

this.jour + " , " + this.mois + " , " + this.annee);

}

On les appelle avec des noms d’objets : d2.afficherDate();

– Les méthodes statiques ne connaissent pas l’objet courant. Elles ne peuvent faire référence à

this, ni aux variables d’instance.

public static boolean bissextile(int a ){

return ((a%4==0) && (!(a%100 ==0) || a%400==0));}

On les appelle avec un nom de classe: Date.longueur(12,2000);

Maintenant que nous avons bissextile et longueur, nous pouvons définir dans Date la méthode passerAuLendemain. C’est une méthode d’objet, sans argument qui a pour effet de modifier l’état de l’objet courant en le faisant passer à la date du lendemain :

public class Date 1

intjour; int mois; int annee;

public static boolean bissextile(int a )1

return ((a%4==0) && (!(a%100 ==0) || a%400==0));}

public static int longueur(int m , int a )1

if (m == 1 || m== 3 || m==5 ||m== 7 || m==8|| m==10 || m== 12) 1return 31;}

else if (m==2) 1if ( bissextile(a))1return 29;} else 1return 28;}} else 1return 30;}

}

public void passerAuLendemain()1

if (this.jour < longueur(this.mois,this.annee))1

this.jour = this.jour +1;

}

else if (this.mois == 12) 1

this.jour = 1; this.annee=this.annee +1 ;this.mois =1;

}

else 1

 this.jour = 1 ;this.mois =this.mois+1;

}}}

public class Datetest3 {

public static void main (String [] arguments){

Date d2 = new Date();

d2.annee=2000;

d2.jour =28;

d2.mois =2;

d2.afficherDate();

d2.passerAuLendemain();

d2.afficherDate();

}

}

Et voici ce que cela donne lors de l’exécution :

> java Datetest3

28 2 2000

29 2 2000

2.6 Les constructeurs.

Revenons un instant sur la création d’objets.

Que se passe-t-il lorsque nous écrivons: Date d1= new Date() ?

L’opérateur new réserve l’espace mémoire nécessaire pour l’objet d1 et initialise les données avec des valeurs par défaut. Une variable d’instance de type int recevra 0, une de type boolean recevra false, une de type char recevra ’\0’ et les variables d’instances d’un type objet recevra null. Nous expliquerons ce qu’est null dans le prochain chapitre. l’opérateur new réalise cela en s’aidant d’un constructeur de la class Date. En effet, lorsqu’on écrit Date(), on appelle une sorte de méthode qui porte le même nom que la classe. Dans notre exemple, on voit que le constructeur Date qui est appelé n’a pas d’arguments.

Un constructeur ressemble à une méthode qui porterai le même nom que la classe, mais ce n’est pas une méthode: la seule façon de l’invoquer consiste à employer le mot clé new suivi de son nom, c’est à dire du nom de la classe 1. Ceci signifie qu’il s’exécute avant toute autre action sur l’objet, lors de la création de l’objet.

2.6.1 Le constructeur par défaut

La classe Date ne contient pas explicitement de définition de constructeur. Et pourtant, nous pouvons, lors de la création d’un objet, y faire référence après l’opérateur new. Cela signifie que Java fournit pour chaque classe définie, un constructeur par défaut. Ce constructeur par défaut :

– a le même nom que la classe et

– n’a pas d’argument.

Le constructeur par défaut ne fait pratiquement rien. Voilà a quoi il pourrait ressembler:

  1. En fait, on peut aussi l’invoquer dans des constructeurs d’autres classes (cf chapitre sur l’héritage)

 public Date(){ }

2.6.2 Définir ses propres constructeurs

Le point intéressant avec les constructeurs est que nous pouvons les définir nous mêmes. Nous avons ainsi un moyen d’intervenir au milieu de new, d’intervenir lors de la création des objets, donc avant toute autre action sur l’objet.

Autrement dit, en écrivons nos propres constructeurs, nous avons le moyen, en tant que concepteur d’une classe, d’intervenir pour préparer l’objet à être utilisé, avant toute autre personne utilisatrice des objets.

Sans définir nos propres constructeurs de Date, les objets de types Date commencent mal leur vie: il naissent avec 0,0,0 qui ne représente pas une date correcte. En effet, 0 ne correspond pas à un jour, ni à un mois. C’est pourquoi une bonne conception de la classe Date comportera des définitions de constructeurs.

attention : Dès que nous définissons un constructeur pour une classe, le constructeur par défaut n’existe plus.

Un constructeur se définit comme une méthode sauf que:

  1. Le nom d’un constructeur est toujours celui de la classe.
  2. Un constructeur n’a jamais de type de retour.

Dans une classe, on peut définir autant de constructeurs que l’on veut, du moment qu’ils se différencient par leur nombre (ou le type) d’arguments . Autrement dit, on peut surcharger les constructeurs.

Nous pourrions par exemple, pour notre classe Date, définir un constructeur sans arguments qui initialise les dates à 1,1,1 (qui est une date correcte) :

public class Date { int jour; int mois; int annee;

public Date(){ this.jour =1; this.mois=1; this.annee =1; }

// ....

}

Maintenant, toute invocation de new Date() exécutera ce constructeur.

Il peut aussi être utile de définir un constructeur qui initialise une date avec des valeurs données. Pour cela, il suffit d’écrire un constructeur avec 3 arguments qui seront les valeurs respectives des champs. Si les valeurs d’entrée ne représentent pas une date correcte, nous levons une erreur:

public class Date {

// ---Les variables d’instances -- intjour;

int mois;

0