Cours Java - Programmation Orientée Objet (PDF)

Cours Programmation Orientée Objet : JAVA 1 Enseignant : Malek BEN SALEM [email protected] 3ème année Génie Informatique AU 2024/2025  PRÉSENTATION DU COURS  Objectif général : Ce cours vise à faire acquérir à l’appre...

Cours Programmation Orientée Objet : JAVA 1 Enseignant : Malek BEN SALEM [email protected] 3ème année Génie Informatique AU 2024/2025  PRÉSENTATION DU COURS  Objectif général : Ce cours vise à faire acquérir à l’apprenant : Le principe et les concepts de la programmation Orienté Objet, La syntaxe de base du langage Java Le concept orienté objet avec Java Maîtriser Les notions de paquetages, d’héritage, des classes anonymes, des classes abstraites, des interfaces et des exceptions. Maîtriser la programmation Orienté Objet avec la pratique 2  Références du Cours Livre « Java : Les fondements du langage » de Thierry RICHARD, édité par Eni Editions en Mars 2022. Livre « Apprendre la programmation Orienté Objet avec le langage Java » de Luc GERVAIS, édité par Eni Editions en Août 2020. Livre « Java et Eclipse : Développez une application avec Java et Eclipse (2e édition) » de Frédéric DÉLÉCHAMP, édité par Eni Editions en Mars 2018. 3  Plan du Cours 1. Chapitre 1 : Généralité et syntaxe de base 2. Chapitre 2 : Concept Objet en Java 3. Chapitre 3 : Héritage 4. Chapitre 4 : Classes abstraites et Interfaces 5. Chapitre 5 : Les exceptions 4  Chapitre 2: Concept Objet en Java 1. Les bienfaits de l’abstraction 2. Approche Objet : Classe et Objet 3. Encapsulation des objets 4. Modificateur de visibilité 5. Constructeur d’une classe 6. Création d’une instance 7. Destruction d’un objet 8. Comparaisons d’instances 5 9. Les opérateurs sur les références  1. Les bienfaits de l'abstraction  L'abstraction dans l’approche objet permet la représentation des entités du monde réel sous forme d’entités informatique de la manière la plus naturelle.  Etablir une association entre le modèle du problème à résoudre et le modèle de la machine : 6  1. Les bienfaits de l'abstraction  L’abstraction est une représentation des éléments du monde réel « objets réels» dans l'espace problème (la machine) en tant qu'«objets informatiques».  L'idée est d’adapter le programme à l'esprit du problème réel en ajoutant de nouveaux types « objets ». 7  2. Approche Objet  Un objet est semblable à une variable améliorée:  elle stocke des données qui décrivent son « état»;  mais qui possède aussi un ensemble de fonctions ou méthodes «comportement», pour répondre aux « requêtes» des utilisateurs.  L’ensemble des services (méthodes) proposées par un objet est appelé l’interface de cet objet.  Un objet est encapsulé par son interface:  la seule manière d‘interagir (demander un service) avec cet objet est d’invoquer une des méthodes de son interface. 8  2. Approche Objet  Exemple : Objet Rectangle R1  R1 est un objet Rectangle de hauteur 10 de largeur 20, ayant une interface qui permet de :  calculer le périmètre du rectangle,  sa surface,  La diagonale  et un dernier service pour dessiner le rectangle. Objet R1 Identité  Pour utiliser l’un de ces services il suffit d’invoquer la méthode correspondante. 9  2. Approche Objet  Une classe est un moule pour fabriquer des objets de même structure et de même comportement.  En programmation, une classe apparaît donc comme un nouveau type construit par l’utilisateur,  Le nom d’une classe peut être utilisé en Java comme le type d’un attribut ou d’une variable ou aussi comme le type de retour d’une fonction (méthode).  Le processus de création d’un objet à partir d’une classe est appelé en jargon objet instanciation d’un objet ou création d’ instance d’une classe.  Exemple : String s1= "Hello" ; Équivalent à : String s1= new String ("Hello") ;  String est le nom de la classe, la variable s1 est un objet instancié ou instance de la classe String. 10 2. Approche Objet  Un objet :  est un élément d’une classe;  a une durée de vie et une identité.  L’identité d'un objet (Oid) :  Unique et indépendante de la valeur des propriétés de l'objet;  invisible à l‘utilisateur. 11  2. Approche Objet : Classe  Les classes constituent le concept de base de la programmation objet.  Elles permettent de définir des nouveaux types de données qui doivent se comporter comme des types pré définis et dont les détails d'implantation sont cachés aux utilisateurs de ces classes.  Une définition de classe est introduite par le mot clé class.  Une classe définit généralement deux choses:  les données associées aux objets de la classe appelés champs ou attribut de la classe,  les services que peuvent rendre les objets de cette classe interactifs, qui sont les méthodes définies dans la classe. 12 2. Approche Objet : Classe Syntaxe générale d’une classe modificateur_visibilité class nom_Classe { modificateur_visibilité data-type attribut1 ; modificateur_visibilité data-type attribut2 ;... modificateur_visibilité data-type attributN ; modificateur_visibilité Return-type nom_Method1( paramètres) {// instructions ; }... modificateur_visibilité Return-type nom_Method2( paramètres) {// instructions ;} } 13 2. Approche Objet : Classe  Exemple de classe : Fichier "Date.java" class Date { private int j; // jour private int m; // mois private int a; // an void initialise(int jour, int mois, int an) { j=jour; m=mois; a=an; } void affiche( ) { System.out.println(j + "/"+ m + "/"+ a); } } 14  3. Attributs de classe, attributs d’instance  Les données membres d’une classe sont appelées dans le jargon informatique attributs.  Java distingue deux types d’attributs :  Attribut d’instance dont la valeur peut varier d’une instance à une autre, exemple :  La valeur de l’attribut « Couleur » de la classe « Voiture» vari d’une instance à une autre. classe : cercle rayon: donnée d’instance pi: donnée de classe  Attribut de classe dont la valeur est commune pour toutes les instances, exemple :  La valeur « pi» dans la classe « Cercle» est la même 3.14 pour chaque instance de la classe. 15  4. Encapsulation  L’encapsulation d’un objet par son interface permet de masquer son contenu : Montrer uniquement ce qui est nécessaire pour son utilisation:  Les données sont généralement considérées comme données privées. Elles ne sont pas accessibles directement.  Les méthodes constituent l’interface d’interaction avec un objet d’une classe. Elles sont donc accessibles (publiques).  Un objet n'est accessible qu’à travers l’interface de sa classe;  Java propose plusieurs niveaux de visibilité (modificateur d’accès) utilisable sur les données d'une classe pour assurer le principe de l’encapsulation. 16  4. Encapsulation  Pour respecter ce principe d'encapsulation, on ne doit interagir avec un objet que par l’invocation d’une de ces méthodes de son interface.  On dit à l’objet ce qu’il doit faire, sans se préoccupé de comment il doit le faire. 17  5. Accès aux membres : Modificateurs  Les membres sont accessibles via une instance de la classe ou via la classe (pour les membres statiques).  On distingue 4 types d’accès aux membres d’une classe :  On accède à un attribut d’une instance.  On invoque la méthode d’une instance.  On accède à un attribut statique d’une classe  On invoque une méthode statique d’une classe.  L'accessibilité des membres est pondérée par des modificateurs de visibilité (public, private,...) 18 5. A. Modificateurs de visibilité  Valable pour un attribut ou une méthode :  « private »: accessible uniquement par les méthodes de la classe.  rien: accessible uniquement par les méthodes du même package.  « protected »:  accessible par les méthodes du même package et les méthodes des classes dérivées.  « public » : accessible par les méthodes de tous les packages.  Valable pour une classe :  rien (freindly): accessible uniquement par les classes du même package. 19  « public » : accessible par les classes de tous les packages. 5. B. Spécificateurs optionnels  « static »:  Attribut statique : sa valeur est commune à toutes les instances  Méthode statique : son comportement est commun à toutes les instances.  « final » :  Une classe définie comme final ne peut pas être dérivée  Une méthode déclarée final ne peut pas être redéfinie dans une classe dérivée.  Un attribut défini comme final est une constante (sa valeur ne pourra jamais être modifiée). 20  6. Constructeur d’une classe  Un constructeur est une méthode d’initialisation d’un objet :  un constructeur n'a pas de type de retour, et se nomme toujours de la même manière que sa classe,  Une classe peut avoir plusieurs constructeurs qui diffèrent par le nombre et la nature de leurs paramètres (principe de surcharge).  Par défaut, toute classe récemment crée possède un constructeur sans paramètre.  Utilité d’un constructeur :  un constructeur est une méthode spéciale appelée à la création d‘un objet pour initialiser cet objet.  surcharger les constructeurs pour une même classe ce qui permet d‘initialiser les objets de diverses manières.  A noter : La surcharge peut être appliquer pour n’importe quelle 21 méthode et pas seulement pour les constructeurs.  6. Constructeur d’une classe Fichier " Date.java" class Date { private int j; // jour private int m; // mois private int a; // an void initialise(int jour, int mois, int an) { j=jour; m=mois; a=an; } Date( ) // constructeur sans paramètres { j=1; m=1; a=1900; } Date(int jour, int mois, int an) // constructeur avec paramètres { j=jour; m=mois; a=an; } void affiche( ) 22 { System.out.println(j + "/"+ m + "/"+ a); } } Appels de constructeur  Exemple 1:  Le constructeur sans arguments initialise la date d1 à la date 1/1/1900. // création d’un objet Date d1= (1/1/1900)  Exemple 2: Date d1 = new Date();  Le constructeur Date à 3 arguments (année, mois, jour) permet d‘initialiser une date d2 à une date définie depuis les paramètres. // création d’une date d2 = (01/01/1900) Date d2 = new Date(1,1,1900);  Attention :  Si aucun constructeur n'est spécifié, dans la définition de la classe, un constructeur par défaut vous est obligatoirement fourni, celui-ci n'admettant aucun paramètre. 23 7. L’attribut caché : this  Le mot-clé this représente une référence sur l'objet courant. : this. :  celui qui est en train d'exécuter la méthode dans laquelle se trouvent les instructions concernées.  this sert à lever des ambiguïtés entre des noms d’attributs et des noms d‘arguments de méthodes  Càd, lorsqu'une variable locale (ou un paramètre) porte le même nom qu’un attribut de la classe.  this peut être utilisé pour déclencher un constructeur depuis un autre constructeur : this (…) 24 7. L’attribut caché : this  Exemple d’utilisation de this pour lever des ambiguïtés : Fichier " Date.java" class Date { private int j; // jour private int m; // mois private int a; // an void initialise(int jour, int mois, int an) { j=jour; m=mois; a=an; } Date( ) // constructeur sans paramètres { j=1; m=1; a=1900; } Date(int j, int m, int a) // constructeur avec paramètres { this.j=j; this.m=m; this.a=a; } void affiche( ) { System.out.println(j + "/"+ m + "/"+ a); } } 25 7. L’attribut caché : this  Exemple d’utilisation de this pour déclencher un constructeur depuis un autre constructeur : Fichier " Date.java" class Date { private int j; // jour private int m; // mois private int a; // an void Date( ) initialise(int jour, int mois, Date( ) int an) { j=jour; { j=1; m=mois; m=1;a=1900; } a=an; } { this(1,1,1900);} Date(int j, int m, int a) // constructeur avec paramètres {this.j = j; this.m = m; this.a = a; } void affiche( ) { System.out.println(j + "/"+ m + "/"+ a); } } 26  7. L’attribut caché : this Fichier " Date.java" class Date { private int j; // jour private int m; // mois private int a; // an Date( ) { j=1; m=1; a=1900; } void initialise(int jour, int mois, int an) { j=jour; m=mois; a=an; } Date(int j, int m, int a) // constructeur avec paramètres {this.j = j; this.m = m; this.a = a; } void affiche( ) { System.out.println(j + "/"+ m + "/"+ a); } public static void main(String[ ] args) { Date d = new Date(1,6,1997); Dated2= new Date( ); d2.affiche( ); d.initialise(2,6,1997); d.affiche( ); 27 }}  8. Création d’instances de classes  Les instances des classes (objets) sont systématiquement manipulées à l’aide d’une référence (pointeur sur la zone mémoire représentant l’objet).  la création d’une variable instance d’une classe nécessite deux opérations:  1-la création d’une référence qui ne pointe sur rien: Date d1; Date d2;  2-la réservation de la place mémoire à l’aide de l’opérateur new et l’affectation de la donnée. d1 = new Date(); //le constructeur initialise la date courante. d2 = new Date("2001/12/11"); //le constructeur initialise la date d2 à 11/12/2001. 28  8. Création d’instances de classes  Schéma d’implantation en mémoire : Date d1; d1 1 2 1998 d1 = new Date(1,2,1998); Date d2; d2 d2 = d1; 1 1 1900 Date d3 = new Date(); d3 29  8. Création d’instances de classes  Schéma d’implantation en mémoire : 1 2 1998 Date d1; d1 d1 = new Date(1,2,1998); 11 9 2001 Date d2; d2 d2 = d1; 1 1 1900 Date d3 = new Date(); d3 d1= null; d2 = new Date(11,9,2001); 30  9. Destruction d'un objet  La plupart des langages orientés objet possèdent une méthode nommée destructeur, appelée pour détruire un objet.  La destruction d’un objet consiste à libérer les ressources qui lui ont été déjà affectées par le constructeur.  Un objet est détruit lorsqu’il ne référencie aucune zone mémoire.  En Java, la destruction des objets est prise en charge par un mécanisme automatique appelé ramasse-miettes (garbage collector GC).  Le GC fonctionne en arrière plan pendant l'exécution d'un programme Java. Il est géré dans un thread de faible priorité.  difficile de savoir à quel moment le GC détruira réellement votre 31 objet.  9. Destruction d'un objet  La récupération de mémoire peut être aussi invoquée explicitement par le programmeur à des moments bien précis avec la commande System.gc();  Certaines situations nécessitent un nettoyage spécial que le GC ne peut pas effectuer :  Par exemple, certains fichiers ont été ouverts pendant la durée de vie de l’objet et vous voulez vérifier qu’ils sont correctement fermés quand l’objet est détruit;  Pour cela, une autre méthode spéciale, appelée finalize(), peut être définie;  Cette méthode (si elle est présente) est appelée par le GC lorsque l'objet est détruit pour assurer ce type de nettoyage spécial. 32  Fichier " Date.java" class Date { private int j; // jour private int m; // mois Résultat d’affichage private int a; // an 1/6/1997 Nettoyage spécial void initialise(int jour, int mois, int an) { j=jour; m=mois; a=an; } Date( ) { j=1; m=1; a=1900; } Date(int j, int m, int a) {this.j = j; this.m = m; this.a = a; } void affiche( ) { System.out.println(j + "/"+ m + "/"+ a); } public void finalize() { System.out.println("Nettoyage spécial"); } public static void main(String[ ] args) { Date d = new Date(1,6,1997); d.affiche( ); d =null; // d ne désigne plus rien, il ne possède plus de référence. // Elle n'est plus accessible. A tout moment le GC peut détruite l'objet. System.gc( ); // appel implicite de finalize }33  Fichier " Date.java" class Date { private int j; // jour private int m; // mois Résultat d’affichage private int a; // an 1/6/1997 void initialise(int jour, int mois, int an) { j=jour; m=mois; a=an; } Date( ) { j=1; m=1; a=1900; } Date(int j, int m, int a) {this.j = j; this.m = m; this.a = a; } void affiche( ) { System.out.println(j + "/"+ m + "/"+ a); } public void finalize() { System.out.println("Nettoyage spécial"); } public static void main(String[ ] args) { Date d = new Date(1,6,1997); d.affiche( ); Date d2=d; d =null; System.gc( ); }34  Fichier " Date.java" class Date { private int j; // jour private int m; // mois Résultat d’affichage private int a; // an 1/6/1997 Nettoyage spécial void initialise(int jour, int mois, int an) { j=jour; m=mois; a=an; } Date( ) { j=1; m=1; a=1900; } Date(int j, int m, int a) {this.j = j; this.m = m; this.a = a; } void affiche( ) { System.out.println(j + "/"+ m + "/"+ a); } public void finalize() { System.out.println("Nettoyage spécial"); } public static void main(String[ ] args) { Date d = new Date(1,6,1997); d.affiche( ); Date d2=d; d =null; d2=null; System.gc( ); }35 10. Comparaison d’instances  Soit en utilisant l’opérateur « == »:  Il y’a égalité que si d1 et d2 désignent la même zone mémoire représentant une date. Date d1 = new Date(1,2,2000); Date d2 = new Date(1,2,2000); if (d1==d2)... // il n’y a pas égalité Date d1 = new Date(1,2,2000); Date d2 = d1; if(d1==d2)... // il y a égalité  Soit en utilisant la méthode « equals » : Date d1 = new Date(1,2,2000); Date d2 = new Date(1,2,2000); if(d1.equals(d2))... // il y a égalité si « equals » est redéfinie. 36 11. Modes de passage  Le mode de passage des paramètres dans les méthodes dépend de la nature des paramètres :  par référence pour les objets,  par copie pour les types primitifs. class Test Résultat d’affichage { public String s; La valeur de a = 0 public int i; La valeur de s= Bonjour tout le monde Test() { }; // constructeur void modifier(int value, StringBuffer ch) { value++; ch.append(" tout le monde"); } public static void main(String[ ] args) { Test t = new Test(); int a=0; StringBuffer chaine= new StringBuffer("Bonjour"); t.modifier(a, chaine); System.out.println(" La valeur de a="+a); 37 System.out.println(" La valeur de s="+chaine); } 12. Les opérateurs sur les références  Les seuls opérateurs sur les références sont des opérateurs logiques :  ==: permet de tester si deux références désignent le même objet.  !=: permet de tester si deux références ne désignent pas le même objet.  equals: permet de comparer le contenu de deux références.  instanceof: permet de tester si l'objet référencé est une instance d'une classe donnée ou d'une de ses sous-classes if ( d1 instanceof Date ) { … Traitement 38 }