KẾ THỪA – ĐA HÌNH · Đặc biệt hóa và tổng quát hóa · Sự kế thừa · Thực thi kế thừa · Gọi phương thức khởi dựng của lớp cơ sở · Gọi phương thức của lớp cơ sở · Điều khiển truy xuất · Đa hình · Kiểu đa hình · Phương thức đa hình · Từ khóa new và override · Lớp trừu tượng · Gốc của tất cả các lớp - lớp Object · Boxing và Unboxing dữ liệu · Boxing thực hiện ngầm định · Unboxing phải thực hiện tường minh · Các lớp lồng nhau · Câu hỏi & bài tập Trong chương trước đã trình bày cách tạo ra nhữ ng kiểu dữ liệu mới bằng việc xây dựng các lớp đối tượng. Tiếp theo chương này sẽ đưa chúng ta đi sâu vào mối quan hệ giữa những đối tượng trong thế giới thực và cách mô hình hóa những quan hệ trong xây dựng chương trình. Chương 5 cũng giới thiệu khái niệm đặc biệt hóa (specialization) được cài đặt trong ngôn ngữ C# thông qua sự kế thừa (inheritance). Khái niệm đa hình (polymorphism) cũng được trình bày trong chương 5, đ ây là khái niệm quan trọng trong lập trình hướng đối tượng. Khái niệm này cho phép các thể hiện của lớp có liên hệ với nhau có thể được xử lý theo một cách tổng quát. Cuối cùng là phần trình bày về các lớp cô lập (sealed class) không được đặt biệt hóa, hay các lớp trừu tượng sử dụng trong đặc biệt hóa. Lớp đối tượng Object là gốc của tất cả các lớp cũng được thảo luận ở phần cuố i chương. Đặc biệt hóa và tổng quát hóa Lớp và các thể hiện của lớp tức đối tượng tuy không tồn tại trong cùng một khối, nhưng chúng tồn tại trong một mạng lưới sự phụ thuộc và quan hệ lẫn nhau. Ví dụ như con người và xã hội động vật cùng sống trong một thế giới có quan hệ loài với nhau. Quan hệ là một (is-a) là một sự đặc biệt hóa. Khi chúng ta nói rằng mèo là một loại động vật có vú, có nghĩa là chúng ta đ ã nói rằng mèo là một trường hợp đặc biệt của loại động vật có vú. Nó có tất cả các đặc tính của bất cứ động vật có vú nào (như sinh ra con, có sữa mẹ và có lông ). Tuy nhiên, mèo có thêm các đặc tính riêng được xác định trong họ nhà mèo mà các họ động vật có vú khác không có được. Chó cũng là loại động vật có vú, chó cũng có tất cả các thuộc tính của động vật có vú, và riêng nó còn có thêm các thuộc tính riêng xác định họ loài chó mà khác với các thuộc tính đặc bi ệt của loài khác ví dụ như mèo chẳng hạn. Quan hệ đặc biệt hóa và tổng quát hóa là hai mối quan hệ đối ngẫu và phân cấp với nhau. Chúng có quan hệ đối ngẫu vì đặc biệt được xem như là mặt ngược lại của tổng quát. Do đó, loài chó và mèo là trường hợp đặc biệt của động vật có vú. Ngược lại động vật có vú là trường hợp tổng quát từ các loài chó và mèo. Mối quan hệ là phân cấp bở i vì chúng ta tạo ra một cây quan hệ, trong đó các trường hợp đặc biệt là những nhánh của trường hợp tổng quát. Trong cây phân cấp này nếu di chuyển lên trên cùng ta sẽ được trường hợp tổng quát hóa, và ngược lại nếu di chuyển xuống ngược nhánh thì ta được trường hợp đặc biệt hóa. Ta có sơ đồ phân cấp minh họa cho loài chó, mèo và động vật có vú như trên: ĐỘN G VẬT CÓ VÚ MÈO CH Ó Tương tự, khi chúng ta nói rằng ListBox và Button là những Window, ta phải chỉ ra những đặc tính và hành vi của những Window có trong cả hai lớp trên. Hay nói cách khác, Window là tổng quát hóa chia xẻ những thuộc tính của hai lớp ListBox và Button, trong khi đó mỗi trường hợp đặc biệt ListBox và Button sẽ có riêng những thuộc tính và hành vi đặc thù khác. Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất (UML) UML ( Unified Modeling Language) là ngôn ngữ chuẩn hóa để mô tả cho một hệ thống hoặc thương mại. Trong chương này sử dụ ng một số phần của mô hình UML để trình bày các biểu đồ quan hệ giữa các lớp. Trong UML, những lớp được thể hiện như các khối hộp, tên của lớp được đặt trên cùng của khối hộp, và các phương thức hay các biến thành viên được đặt bên trong hộp. Như trong hình 5.1, mô hình quan hệ tổng quát hóa và đặc biệt hóa được trình bày qua UML, ghi chú rằng mũi tên đi từ các lớp đặc biệt hóa đến lớp tổng quát hóa. Windo w Button List Box Hình 5.2: Quan hệ giữa thành phần cửa sổ Thông thường lưu ý rằng khi hai lớp chia xẻ chức năng với nhau, thì chúng được trích ra các phần chung và đưa vào lớp cơ sở chia xẻ. Điều này hết sức có lợi, vì nó cung cấp khả năng cao để sử dụng lại các mã nguồn chung và dễ dàng duy trì mã nguồn. ListBox Check Box Command W i n d o w R adio B utton Hình 5.3 Dẫn xuất từ Window Giả sử chúng ta bắt đầu tạo một loạt các lớp đối tượng theo hình vẽ 5.3 như bên trên. Sau khi làm việc với RadioButton, CheckBox, và CommandButton một thời gian ta nhận thấy chúng chia xẻ nhiều thuộc tính và hành vi đặc biệt hơn Window nhưng lại khá tổng quát cho cả ba lớp này. Như vậy ta có thể chia các thuộ c tính và hành vi thành một nhóm lớp cơ sở riêng lấy tên là Button. Sau đó ta sắp xếp lại cấu trúc kế thừa như hình vẽ 5.4. Đây là ví dụ về cách tổng quát hóa được sử dụng để phát triển hướng đối tượng. Windo w Butto n List Box Check Box Command Radi o Butto n Hình 5.4: Cây quan hệ lớp cửa sổ Trong mô hình UML trên được vẽ lại quan hệ giữa các lớp. Trong đó cả hai lớp Button và ListBox điều dẫn xuất từ lớp Window, trong đó Button có trường hợp đặc biệt là CheckBox và Command. Cuối cùng thì RadioButton được dẫn xuất từ CheckBox. Chúng ta cũng có thể nói rằng RadioButton là một CheckBox, và tiếp tục CheckBox là một Button, và cuối cùng Button là Window. Sự thiết kế trên không phải là duy nhất hay cách tốt nhất để tổ chức những đối tượng, nhưng đó là khởi điểm để hiểu về cách quan hệ giữa đối tượng với các đối tượng khác. Sự kế thừa Trong ngôn ngữ C#, quan hệ đặc biệt hóa được thực thi bằng cách sử dụng sự kế thừa. Đây không phải là cách duy nhấ t để thực thi đặc biệt hóa, nhưng nó là cách chung nhất và tự nhiên nhất để thực thi quan hệ này. Trong mô hình trước, ta có thể nói ListBox kế thừa hay được dẫn xuất từ Window. Window được xem như là lớp cơ sở, và ListBox được xem như là lớp dẫn xuất. Như vậy, ListBox dẫn xuất tất cả các thuộc tính và hành vi từ lớp Window và thêm những phần đặc biệt riêng để xác nhận ListBox. Thực thi kế thừ a Trong ngôn ngữ C# để tạo một lớp dẫn xuất từ một lớp ta thêm dấu hai chấm vào sau tên lớp dẫn xuất và trước tên lớp cơ sở: public class ListBox : Window Đoạn lệnh trên khai báo một lớp mới tên là ListBox, lớp này được dẫn xuất từ Window. Chúng ta có thể đọc dấu hai chấm có thể được đọc như là “dẫn xuất từ”. Lớp dẫn xuất sẽ kế thừ a tất cả các thành viên của lớp cơ sở, bao gồm tất cả các phương thức và biến thành viên của lớp cơ sở. Lớp dẫn xuất được tự do thực thi các phiên bản của một phương thức của lớp cơ sở. Lớp dẫn xuất cũng có thể tạo một phương thức mới bằng việc đánh dấu với từ khóa new. Ví d ụ 5.1 sau minh họa việc tạo và sử dụng các lớp cơ sở và dẫn xuất. Ví dụ 5.1: Sử dụng lớp dẫn xuất. using System; public class Window { // Hàm khởi dựng lấy hai số nguyên chỉ // đến vị trí của cửa sổ trên console public Window( int top, int left) { this.top = top; this.left = left; } // mô phỏng vẽ cửa sổ public void DrawWindow() { Console.WriteLine(“Drawing Window at {0}, {1}”, top, left); } // Có hai biến thành viên private do đó // hai biến này sẽ không thấy bên trong lớp // dẫn xuất. private int top; private int left; } // ListBox dẫn xuất từ Window public class ListBox: Window { // Khởi dựng có tham số public ListBox(int top, int left, string theContents) : base(top, left) // gọi khởi dựng của lớp cơ sở { mListBoxContents = theContents; } // Tạo một phiên bản mới cho phương thức DrawWindow // vì trong lớp dẫn xuất muốn thay đổi hành vi thực hiện // bên trong phương thức này public new void DrawWindow() { base.DrawWindow(); Console.WriteLine(“ ListBox write: {0}”, mListBoxContents); } // biến thành viên private private string mListBoxContents; } public class Tester { public static void Main() { // tạo đối tượng cho lớp cơ sở Window w = new Window(5, 10); w.DrawWindow(); // tạo đối tượng cho lớp dẫn xuất L i s t B o x lb = new ListBox( 20, 10, “Hello world!”); lb.DrawWindow(); } } Kết quả: Drawing Window at: 5, 10 Drawing Window at: 20, 10 ListBox write: Hello world! Ví dụ 5.1 bắt đầu với việc khai báo một lớp cơ sở tên Window. Lớp này thực thi một phương thức khởi dựng và một phương thức đơn giản DrawWindow. Lớp có hai biến thành viên private là top và left, hai biến này do khai báo là private nên chỉ sử dụng bên trong của lớp Window, các lớp dẫn xuất sẽ không truy cập được. ta sẽ bàn tiếp v ề ví dụ này trong phần tiếp theo. Gọi phương thức khởi dựng của lớp cơ sở Trong ví dụ 5.1, một lớp mới tên là ListBox được dẫn xuất từ lớp cơ sở Window, lớp ListBox có một phương thức khởi dựng lấy ba tham số. Trong phương thức khởi dựng của lớp dẫn xuất này có gọi phương thức khởi dựng của lớp cơ sở. Cách gọi được thực hiện bằng việc đặt dấu hai chấm ngay sau phần khai báo danh sách tham số và tham chiếu đến lớp cơ sở thông qua từ khóa base: public ListBox( int theTop, int theLeft, string theContents): base( theTop, theLeft) // gọi khởi tạo lớp cơ sở Bởi vì các lớp không được kế thừa các phương thức khởi dựng của lớp cơ sở, do đó lớp dẫn xuất phải thực thi ph ương thức khởi dựng riêng của nó. Và chỉ có thể sử dụng phương thức khởi dựng của lớp cơ sở thông qua việc gọi tường minh. Một điều lưu ý trong ví dụ 5.1 là việc lớp ListBox thực thi một phiên bản mới của phương thức DrawWindow(): public new void DrawWindow() Từ khóa new được sử dụng ở đây để chỉ ra rằng người lập trình đang tạo ra mộ t phiên bản mới cho phương thức này bên trong lớp dẫn xuất. Nếu lớp cơ sở có phương thức khởi dựng mặc định, thì lớp dẫn xuất không cần bắt buộc phải gọi phương thức khởi dựng của lớp cơ sở một cách tường minh. Thay vào đó [...]... một tham số nào hết Tuy nhiên, lưu ý rằng khi ta tạo bất cứ phương thức khởi dựng nào thì trình biên dịch sẽ không cung cấp phương thức khởi dựng cho chúng ta Gọi phương thức của lớp cơ sở Trong ví dụ 5 .1, phương thức DrawWindow() của lớp ListBox sẽ làm ẩn và thay thế phương thức DrawWindow của lớp cơ sở Window Khi chúng ta gọi phương thức DrawWindow của một đối tượng của lớp ListBox thì phương thức ListBox.DrawWindow() . } Kết quả: Drawing Window at: 5, 10 Drawing Window at: 20, 10 ListBox write: Hello world! Ví dụ 5 .1 bắt đầu với việc khai báo một lớp cơ sở. sở Window w = new Window(5, 10 ); w.DrawWindow(); // tạo đối tượng cho lớp dẫn xuất L i s t B o x lb = new ListBox( 20, 10 , “Hello world!”); lb.DrawWindow();