Package และ Inheritance

นึกภาพก่อน

สมมติมีคลาส Ball ที่วาดลูกบอลสีดำเด้งไปมาได้แล้ว วันหนึ่งอยากได้ลูกบอลที่มีสี ทางหนึ่งคือคัดลอกโค้ดทั้งคลาสมาแก้ อีกทางคือบอกว่า "ColoredBall คือ Ball ที่เพิ่มเรื่องสี" แล้วเขียนเฉพาะส่วนที่ต่าง

ทางที่สองคือ การสืบทอด (inheritance): สร้างคลาสใหม่ (คลาสลูก) โดยใช้คลาสเดิม (คลาสแม่) เป็นต้นแบบ เพื่อเพิ่มความสามารถโดยไม่ต้องเขียนของเดิมซ้ำ

Package

เมื่อโปรแกรมมีหลายไฟล์ ควรจัดคลาสที่เกี่ยวข้องกันเป็นกลุ่ม เรียกว่า package

• ชื่อเต็มของคลาส = ชื่อ package + ชื่อคลาส เช่น java.io.File, java.io.PrintStream, jlab.graphics.DWindow
• ไฟล์ที่อยู่ใน package ขึ้นต้นด้วยคำสั่ง package
• ไฟล์ที่จะใช้คลาสจาก package อื่นต้อง import

package com.lasakul;

public class EFG {
  public void print_efg() {
    System.out.println("Hello World...I am EFG class");
  }
}

import com.attasit.ABC;
import com.lasakul.EFG;

public class App {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    ABC.print_String("Attasit Lasakul KMITL");
    EFG.print_efg();
  }
}

ชื่อ package ตรงกับโครงสร้างโฟลเดอร์: com.lasakul.EFG อยู่ในไฟล์ com/lasakul/EFG.java

Inheritance

public class B extends A {
  ...
}

A เป็น superclass (คลาสแม่) และ B เป็น subclass (คลาสลูก)

สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อ B รับทอดจาก A:

• อ็อบเจกต์ของ B มีตัวแปรประจำอ็อบเจกต์ทุกตัวของ A
• B ใช้ตัวแปรและเมท็อดของ A ที่ไม่เป็น private ได้
• B ไม่ได้ ตัวสร้าง (constructor) ของ A แต่เรียกใช้ได้
• B เพิ่มตัวแปรใหม่และเมท็อดใหม่ได้
• B เขียนเมท็อดใหม่ แทน ของที่รับทอดมาได้ เรียกว่า override

สไลด์สรุปเป็นสองกลุ่ม:

ตัวอย่าง: Ball และ ColoredBall

public class ColoredBall extends Ball {
  private int color;

  public ColoredBall(double r, double x, double y) {
    this(r, x, y, DWindow.BLACK);
  }
  public ColoredBall(double r, double x, double y, int color) {
    super(r, x, y);
    this.color = color;
  }
  public void setColor(int c) { color = c; }
  public int getColor() { return color; }

  public void draw(DWindow w) {
    w.fillEllipse(color, x, y, 2 * r, 2 * r);
  }
}

• เพิ่มตัวแปร color และเมท็อด setColor, getColor
• override draw ให้วาดด้วยสี
• เมท็อด move ไม่ได้เขียนใหม่ จึงใช้ของ Ball

this กับ super

ถ้าชื่อไม่ซ้ำกับของคลาสลูก จะเขียน this.var หรือ var เฉย ๆ แทน super.var ก็ได้

public class Point3D extends Point2D {
  public int z;
  public Point3D(int x, int y, int z) {
    super(x, y);
    this.z = z;
  }
  public String toString() {
    return "x=" + super.x + ",y=" + super.y + ",z=" + this.z;
  }
}

การใช้ super.method() ที่พบบ่อยคือ "ทำของเดิมด้วย แล้วเพิ่มของใหม่":

public class BallG extends Ball {
  private double gravity = 2;
  public void move(DWindow w) {
    dy += gravity;
    super.move(w);
  }
}

Constructor กับการสืบทอด

กฎสามข้อ:

1. คลาสที่ไม่เขียนตัวสร้างเลย compiler จะเพิ่มตัวสร้างปริยาย (ไม่มีพารามิเตอร์) ให้
2. ถ้าบรรทัดแรกของตัวสร้างไม่ใช่ this(...) หรือ super(...) compiler จะเติม super(); ให้เอง
3. ผลคือตัวสร้างของคลาสแม่ทำงาน ก่อน ของคลาสลูกเสมอ

ตัวอย่างไล่ทีละขั้น

public class A {
  public A() { System.out.println("I'm in A"); }
  public static void main(String[] args) { new B(); }
}
class B extends A {
  public B() { System.out.println("I'm in B"); }
}

1. new B() เรียกตัวสร้าง B()
2. บรรทัดแรกของ B() ไม่ใช่ this(...) หรือ super(...) จึงเหมือนมี super(); อยู่
3. super() เรียก A() พิมพ์ I'm in A
4. กลับมาทำส่วนที่เหลือของ B() พิมพ์ I'm in B

ผลลัพธ์:

I'm in A
I'm in B

ถ้าเปลี่ยนคลาสแม่ให้มีแต่ A(int x):

public class A {
  public A(int x) { System.out.println("I'm in A(" + x + ")"); }
}
class B extends A {
  public B() { System.out.println("I'm in B"); }
}

จะ แปลไม่ผ่าน เพราะ super(); ที่ถูกเติมให้ต้องการตัวสร้าง A() ซึ่งไม่มี (เมื่อเขียนตัวสร้างเองแล้ว compiler ไม่เพิ่มตัวสร้างปริยายให้อีก) ต้องแก้โดยเขียน super(ค่า); เองในบรรทัดแรกของ B()

การสร้างคลาสใหม่แบบรับทอด

• เขียน ตัวสร้างที่ต้องการให้บริการ
• เพิ่ม ตัวแปรประจำอ็อบเจกต์ใหม่ที่จำเป็น
• เพิ่ม เมท็อดประจำอ็อบเจกต์ใหม่ที่ superclass ไม่มี
• แทน เมท็อดประจำอ็อบเจกต์เดิมของ superclass ที่อยากเปลี่ยน
• Java ไม่อนุญาตให้ลบเมท็อดของ superclass ที่ไม่อยากได้
• หลีกเลี่ยงการตั้งชื่อตัวแปรประจำอ็อบเจกต์ซ้ำกับของคลาสแม่

จุดที่มักพลาด

1. คิดว่าคลาสลูกได้ constructor ของแม่มาด้วย

ไม่ได้ ถ้า Ball มี Ball(double r, double x, double y) ก็ไม่ได้แปลว่า new ColoredBall(1, 2, 3) ใช้ได้ ต้องเขียนตัวสร้างใน ColoredBall เอง แล้วเรียก super(r, x, y)

2. วาง super(...) ไม่ใช่บรรทัดแรก

this(...) และ super(...) ต้องเป็นคำสั่งแรกของตัวสร้างเท่านั้น และใช้ได้อย่างใดอย่างหนึ่ง

3. คิดว่า private variable ของแม่ไม่มีอยู่ในอ็อบเจกต์ลูก

มีอยู่ แต่โค้ดในคลาสลูกเข้าถึงโดยตรงไม่ได้ ต้องผ่านเมท็อดของแม่ (เช่น getter/setter)

4. สับสน override กับการเพิ่มเมท็อดใหม่

override คือเขียนเมท็อดที่ ชื่อและพารามิเตอร์เหมือนของแม่ ถ้าพารามิเตอร์ต่าง จะกลายเป็นเมท็อดใหม่อีกตัว (overload) ของเดิมยังอยู่

5. ลืมว่า super(); ถูกเติมให้อัตโนมัติ

โจทย์ไล่ผลลัพธ์มักไม่เขียน super() ให้เห็น ต้องนึกเองว่าตัวสร้างของแม่ทำงานก่อน

ที่มา: package_Inheritance.pdf หน้า 1–19 (หน้า 20–62 เป็น Lab แสดงผล LED ซึ่งใช้หลักเดียวกัน: DecimalLED_5x7 extends DotMatrixLED_5x7)