تعدد الأشكال والتجريد والواجهات

١الفكرة

Polymorphism كلمة يونانية: Poly = كثير، وMorph = شكل. في البرمجة: أداء مهمة واحدة بطرق مختلفة، وقدرة الكائن على أن يُعامل كنوع أبيه.

٢نوعاه في جافا

الثابت: التحميل الزائد

package polymorephism;public class Main {    void sum(int x, int y) {        int s = x + y;        System.out.println("Sum of two numbers: " + s);    }    void sum(int x, int y, int z) {        int s = x + y + z;        System.out.println("Sum of three numbers: " + s);    }    public static void main(String[] args) {        Main m = new Main();        m.sum(20, 10);        m.sum(10, 20, 30);    }}

أثناء الترجمة (قبل التنفيذ) يطابق المترجِم القيم المرسلة ويربط كل استدعاء بالدالة المناسبة؛ لذلك يُسمّى الربط المبكر Early Binding.

٣الديناميكي: إعادة كتابة الدوال Overriding

• نكتب @Override قبل الدالة في الابن، فيتحقق المترجِم أنها فعلًا موجودة في الأب.
• في NetBeans: Insert Code‏ ← ‏Override Method‏ ← ‏اختر الدالة (انظر الخطوات بالصور أدناه).
• لا يمكن إعادة كتابة دالة private أو static أو final.
• عند الاستدعاء يحدّد JVM أثناء التشغيل أي نسخة تُنفَّذ حسب الكائن الفعلي؛ لذلك يُسمّى الربط المتأخر.

إعادة كتابة دالة بمساعدة NetBeans

1. داخل الكلاس الابن (مثل HourlyEmployee) انقر بالزر الأيمن، واختر Insert Code (أو Alt+Insert)، ثم من قائمة Generate اختر Override Method.

2. حدّد الدالة التي تريد إعادة كتابتها، مثل getSalary() من الكلاس Employee، ثم اضغط Generate. يضيف NetBeans الدالة ومعها @Override، فتكتب أنت جسمها الجديد.

المثال التطبيقي هو التدريب 13 أدناه: متغير واحد emp يأخذ ثلاثة أشكال، فيطبع ثلاثة رواتب مختلفة.

٤ما هو التجريد؟

هذه هي المبادئ الأربعة للبرمجة الشيئية، ونكون بهذا الدرس قد درسناها كلها.

٥الكلاس المجرد abstract class

٦متى نستخدم الكلاس المجرد؟

• تشابه في الفكرة واختلاف في التفاصيل: كل الأشكال لها مساحة، لكن Circle و Rectangle يحسبانها بطريقتين.
• منع إنشاء كائن من الأب: لا نستطيع حساب مساحة «شكل عام» قبل تحديد نوعه: Shape s = new Shape(); خطأ.
• إجبار الأبناء على كتابة دوال معيّنة: أي كلاس يرث Shape يجب أن يكتب getArea، وإلا ظهر خطأ. وهذا ممتاز لأنه يُلزم المبرمجين بالتصميم العام.

ويتحقق التجريد أيضًا بالواجهات interfaces، وتتعرّف عليها لاحقًا.

٧ما هي الواجهة Interface؟

تذكّر الكلاس المجرد abstract في القسم السابق: الواجهة تشبهه، لكنها في صورتها الأساسية مجردة بالكامل؛ لا تحتوي دوالًا عادية ولا خصائص متغيرة.

٨كتابة الواجهة وتنفيذها

نكتب الواجهة بالكلمة interface بدل class:

public interface Printable {    void printInfo();   // دالة بلا جسم}

ثم ينفّذها الكلاس بالكلمة implements، ويكتب جسم الدالة:

public class Student implements Printable {    int id;    String name;    double mark;     public Student(int id, String name, double mark) {        this.id = id;        this.name = name;        this.mark = mark;    }     @Override    public void printInfo() {        System.out.println("Student: " + id + " - " + name + " - " + mark);    }}

• دوال الواجهة عامة public ومجردة تلقائيًّا، فلا نكتب لها جسمًا.
• الكلاس الذي ينفّذ الواجهة يجب أن يكتب جميع دوالها، وإلا ظهر خطأ ترجمة.
• لا يمكن إنشاء كائن من الواجهة: new Printable() خطأ.
• لكن يمكن أن يكون المتغير أو المصفوفة من نوع الواجهة، كما في المثال التالي.

٩مثال: كلاسان مختلفان ينفّذان الواجهة نفسها

الطالب والكتاب لا علاقة وراثة بينهما، لكن كليهما يستطيع أن «يطبع بياناته». الواجهة تجمعهما، فنضعهما في مصفوفة واحدة من نوع Printable:

public interface Printable {    void printInfo();   // دالة بلا جسم}

public class Student implements Printable {    int id;    String name;    double mark;     public Student(int id, String name, double mark) {        this.id = id;        this.name = name;        this.mark = mark;    }     @Override    public void printInfo() {        System.out.println("Student: " + id + " - " + name + " - " + mark);    }}

public class Book implements Printable {    int id;    String title;     public Book(int id, String title) {        this.id = id;        this.title = title;    }     @Override    public void printInfo() {        System.out.println("Book: " + id + " - " + title);    }}

public class Main {    public static void main(String[] args) {        Printable[] items = {            new Student(4321, "Mohammed", 80),            new Book(1, "Java in 10 days"),            new Student(4344, "Turki", 50)        };         for (Printable p : items) {            p.printInfo();        }    }}

p من نوع Printable، لكن في كل دورة يحمل كائنًا مختلفًا، فتُنفَّذ نسخة الكائن الفعلي: هذا تعدد الأشكال الذي درسته.

١٠تنفيذ أكثر من واجهة

الكلاس في جافا يرث كلاسًا واحدًا فقط بـ extends، لكنه يستطيع تنفيذ أكثر من واجهة بفاصلة بينها. البطة تسبح وتطير:

interface Swimmer {    void swim();} interface Flyer {    void fly();} class Duck implements Swimmer, Flyer {    public void swim() {        System.out.println("البطة تسبح");    }    public void fly() {        System.out.println("البطة تطير");    }} public class Main {    public static void main(String[] args) {        Duck d = new Duck();        d.swim();        d.fly();    }}

١١الكلاس المجرد أم الواجهة؟