Rozhraní

Tomáš Pitner, Radek Ošlejšek, Marek Šabo

Motivace

  • Jsou objektové jazyky, kde vůbec rozhraní nemáme.

  • Jsou dokonce objektové jazyky, kde nemáme ani třídy (JavaScript).

  • Většinou ale třídy jsou, u většiny OO jazyků: Java, C++, C#, Python, Ruby…​

  • Přímočaré řešení je pak použít na implementaci nějaké potřebné funkčnosti třídu.

  • Problém je, že někdy máme takový požadavek na funkčnost, který se jednou třídou špatně implementuje, resp. evidentně potřebujeme více zcela různorodých tříd, které budou tento požadavek plnit.

  • Příklad: požadavkem je, aby objekty uměly o sobě sdělit informace, tedy aby měly třeba metodu retrieveInfo().

  • Zcela jistě existuje mnoho typů objektů, které o sobě umějí informovat — od psa až po laserovou tiskárnu :-)

Příklad jednoduchého rozhraní

  • Velmi jednoduché rozhraní s jedinou metodou:

// Informing = can describe information about itself
public interface Informing {
  // this method is used for describing
  String retrieveInfo();
}

Přesněji k rozhraní

  • Rozhraní (interface) je seznam metod (budoucích) tříd objektů.

  • Neobsahují vlastní kód těchto metod.

  • Je to tedy seznam hlaviček metod s popisem, co přesně mají metody dělat, typicky dokumentačním komentářem.

  • Rozhraní by nemělo příliš smyslu, kdybychom neměli třídy, které jej naplňují, realizují, přesněji implementují

  • Říkáme, že třída implementuje rozhraní, pokud obsahuje všechny metody, které jsou daným rozhraním předepsány.

    • třída implementuje rozhraní = objekt dané třídy se chová jak rozhraní předepisuje,

    • např. osoba nebo pes se chová jako běhající

Deklarace rozhraní

  • Stejně jako třída, jedině namísto slova class je interface.

  • Všechny metody v rozhraní přebírají viditelnost z celého rozhraní:

    • viditelnost hlaviček metod není nutno psát;

    • rozhraní v našem kurzu budou pouze public (není to vůbec velká chyba tak dělat stále).

  • Těla metod v deklaraci rozhraní se nepíší vůbec, ani složené závorky, jen středník za hlavičkou.

// Informing = can describe information about itself
public interface Informing {
  // this method is used for describing
  String retrieveInfo();
}

Implementace rozhraní

  • Třídy Person a Donkey implementují rozhraní Informing:

public class Person implements Informing {
  public String retrieveInfo() {
    return "People are clever.";
  }
}
public class Donkey implements Informing {
  public String retrieveInfo() {
    return "Donkeys are simple.";
  }
}
Když třída implementuje rozhraní, musí implementovat všechny jeho metody!

Přetypování třídy na rozhraní

public void printInfo(Informing informing) {
  System.out.println("Now you learn the truth!");
  System.out.println(informing.retrieveInfo());
}
...
Person p = new Person();
printInfo(p);
...
Donkey d = new Donkey();
printInfo(d);

  • Parametr metody je typu rozhraní, můžeme tam tedy použít všechny třídy, které ho implementují.

  • To je velice časté a užitečné používat jako typ parametru rozhraní.

Přetypování obecně

  • Píše se (typ) hodnota.

  • Ve skutečnosti se nejedná o změnu obsahu objektu, nýbrž pouze o potvrzení (běhovou typovou kontrolu), že běhový typ objektu je ten požadovaný.

Person p = new Person();
Informing i = (Informing) p;
Object o = (Object) i;
U primitivních typů se jedná o skutečný převod, např. long přetypujeme na int a ořeže se tím rozsah.

Proměnná typu rozhraní

  • Můžeme taky vytvořit proměnnou typu rozhraní:

public class Person implements Informing {
  public String retrieveInfo() {
    return "People are clever.";
  }
  public void emptyMethod() { }
}
...
Informing i = new Person();
i.retrieveInfo(); // ok
i.emptyMethod(); // cannot be done

  • Proměnná i může používat pouze metody definované v rozhraní (ztrácí metody v třídě Person).

  • To je opět velice časté a užitečné používat jako typ proměnné rozhraní.

Příklad z reálného světa

  • máme různé tiskárny, různých značek

  • nechceme psát kód, který ošetří všechny značky, všechny typy

  • chceme použít i budoucí značky/typy

  • vytvoříme pro všechny jedno uniformní rozhraní:

public interface Printer {
  void printDocument(File file);
  File[] getPendingDocuments();
}

  • náš kód bude používat tohle rozhraní, každá tiskárna která ho implementuje, bude kompatibilní

  • budoucí tiskárny, které rozhraní implementují ho budou moct používat také

Anotace @Override

  • Pro jistotu, že přepisujeme metodu předepsanou rozhraním a ne jinou, použijeme znovu anotaci @Override:

public class Person implements Informing {
  @Override
  public String retrieveInfo() {
    return "People are clever.";
  }
}

Repl.it demo k rozhraním

Implementace více rozhraní I

  • Jedna třída může implementovat více rozhraní.

  • Jednoduše v případě, kdy objekty dané třídy toho "mají hodně umět".

  • Příklad: Třída Person implementuje 2 rozhraní:

public interface Informing { String retrieveInfo(); }
public interface Screaming { String scream(); }

public class Person implements Informing, Screaming {
  public String retrieveInfo() { ... }
  public String scream() { ... }
}

Implementace více rozhraní II

  • Co kdyby obě rozhraní měla stejnou metodu?

public interface Informing { String retrieveInfo(); }
public interface Screaming { String retrieveInfo(); }

  • Mají-li úplně stejnou hlavičku, je to v pořádku:

public class Person implements Informing, Screaming {
  @Override
  public String retrieveInfo() { ... }
}

Implementace více rozhraní III

  • Mají-li stejný název i parametry, ale různý návratový typ, je to PROBLÉM.

public interface Informing { String retrieveInfo(); }
public interface Screaming { void retrieveInfo(); }
public class Person implements Informing, Screaming { ... }

  • To samozřejmě nelze — viz totéž u přetěžování metod:

Person p = new Person();
// do we call method returning void or
// string and we ignore the result?
p.retrieveInfo();
Nesnesou se tedy metody lišící se pouze návratovým typem.

Rozhraní — vtip

Metody i samotné rozhraní by mělo obsahovat kvalitní dokumentaci s detailním popisem.

Rozhraní je jako vtip. Když ho třeba vysvělovat, není tak dobré.

Zajímavost — rozhraní bez metod

  • Občas se kupodivu používají i prázdná rozhraní, nepředepisující žádnou metodu.

  • Úplně bezúčelné to není — deklarace, že třída implementuje určité rozhraní, poskytuje typovou informaci o dané třídě.

  • Např. java.lang.Cloneable, java.io.Serializable.