Campi e metodi di un oggetto

Abbiamo visto che una classe definisce dati e operazioni degli oggetti che sono istanze di quella classe. In Java e in molti altri linguaggi ad oggetti, i dati sono le variabili che sono definite dalla classe e vengono chiamati campi (field) e le operazioni sono i metodi (method) definiti nella classe.

In questa lezione consideriamo l’esempio della classe Persona che può essere usata, ad esempio, in un’anagrafica clienti e nel registro elettronico di una scuola. Più nello specifico ci limitiamo a descrivere le seguenti caratteristiche di una persona:

• nome e cognome,
• data di nascita,
• codice identificativo.

Campi

I campi sono delle variabili associate all’oggetto, ciò significa che ogni istanza di una classe avrà le proprie variabili. In Java per definire i campi bisogna indicare il tipo ed il nome della variabile. Opzionale, ma fortemente raccomandato è la visibilità della variabile.

Vediamo il codice Java per definire i campi per la classe Persona così come descritto sopra.

public class Persona {
    private int id;
    private String firstName;
    private String secondName;
    private Date birthDate;
}

Metodi

I metodi sono le operazioni che un oggetto è in grado di eseguire, le istruzioni e gli algoritmi nei linguaggi orientati agli oggetti sono realizzati mediante metodi. Spesso i metodi servono unicamente ad accedere in lettura e/o in scrittura ai campi di una classe, questi metodi si chiamano getter per accedere in lettura e setter per accedere in scrittura. La necessità di “nascondere” i campi ed aggiungere dei metodi per accedervi ha un duplice scopo:

• nasconde i dettagli sui campi,
• prevenire utilizzi indiscriminati implementando nei getter e nei setter dei controlli sui valori che si possono impostare o, ad esempio, su chi sta cercando di accedere ai dati.

Vediamo come esempio due getter ed un setter per la classe Persona i cui campi sono stati definiti sopra.

public class Persona {
    // ...
    public int getId() {
        return id;
    }

    public String getFirstName() {
        return firstName;
    }

    public void setFirstName(String firstName) {
        this.firstName = firstName;
    }
}

Costruttore

Esiste un metodo particolare che viene detto costruttore e che, come dice il nome, ha il compito di “costruire” l’oggetto. In realtà il compito del costruttore è quello di riempire i campi ed effettuare le inizializzazioni necessarie (es. apertura di file e/o di connessioni). In Java il costruttore è un metodo senza tipo di di ritorno

// costruttore: no tipo di ritorno
public Persona(...) { ... }
// metodo: ritorna 'void'
public void doSomething(...) { ... }
// Errore: non si può avere 'void' nel costruttore
public void Persona(...) { ... } 

Accedere a campi e metodi (Java)

Fin’ora abbiamo visto come definire campi e metodi, vediamo ora come utilizzare campi e metodi nel linguaggio Java. Per campi e metodi di istanze (quelli visti fin’ora), l’accesso ad un campo o ad un metodo avviene utilizzando l’operatore . (dot o punto) su un’istanza dell classe.

Persona p = new Persona(123);
p.getId(); // Operatore '.' per accedere al metodo 'getId'
String name = p.firstName; // operatore '.' per accedere al campo 'firstName'

Ovviamente, affinché l’operatore . possa essere utilizzato, deve essere possibile accedere al campo o al metodo, in caso contrario viene generato un errore di compilazione che ci comunica che il campo/metodo richiesto non è accessibile.

Visibilità

Un aspetto fondamentale della programmazione ad oggetti è l’incapsulamento secondo cui i dettagli di come sono internamente fatti gli oggetti devono essere nascosti a chi la classe la usa. Ad esempio, un’anagrafica di persone potrebbe memorizzare le istanze di Persona in un array o in un’altra struttura, magari piè efficiente. Chi utilizza la classe Anagrafica, d’altro canto, utilizzerà dei metodi per accedere ai dati indipendentemente da come questi sono gestiti.

Per garantire l’incapsulamento è possibile i modificatori di visibilità associati a campi e metodi. In Java esistono quattro modificatori: private, protected, package e public. Dettagli su protected sono descritti qui mentre qui ci occupiamo di private e public (package è usato raramente e non lo trattiamo).

Visibilità private

Quando un campo o un metodo viene definito private, possono accedervi solo metodi che sono definiti nella stessa classe

public class Persona {
    private String firstName;
    public void printName() {
        System.out.println("Nome: " + firstName); // Ok
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Persona p = new Persona(...);    
        System.out.println("Nome: " + p.firstName); // Errore
    }
}

Visibilità public

Quando un campo o un metodo è definito public è accessibile da tutto il codice

public class Persona {
    public String firstName;
    public void printName() {
        System.out.println("Nome: " + firstName); // Ok
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Persona p = new Persona(...);    
        System.out.println("Nome: " + p.firstName); // Ok
    }
}

Ovviamente l’utilizzo di public per i campi è problematico perché non è conforme al concetto di incapsulamento. Di norma, quindi, i campi sono resi public sono in casi rarissimi che devono essere ben motivati (un commento che ne spiega il motivo è, praticamente, obbligatorio).

Campi e metodi static

Abbiamo visto sopra che i campi sono variabili associati ad ogni singola istanza di una classe, diciamo per questo che sono variabili (campi) di istanza. Questa significa che istanze diverse possono avere valori diverse, Ad esempio una istanza p della classe Persona potrebbe avere firstName = "Dave", un’altra potrebbe avere valore firstName = "Betty".

In certi casi può essere utile assegnare una variabile all’intera classe, ad esempio una variabile numeroPersone che conta il numero complessivo di persone registrate nel sistema. Si potrebbe pensare di usare un campo private int count, tuttavia questa crea diversi problemi, vediamone alcuni.

• In memoria ogni istanza avrà una propria variabile, se ci sono un milione di istanze, ci saranno un milione di variabili tutte, presumibilmente, con lo stesso valore.
• Quando il valore di count cambia questo deve essere cambiato in tutte le istanze, se ci sono un milione di istanze, questo significa aggiornare un milione di variabili. L’alternativa è avere alcune variabili aggiornate ed altre no, soluzione come porterà inevitabilmente a dei problemi.

La soluzione a questo problema è l’utilizzo di variabili di classe che in Java si identificano mettendo la parola chiave static tra il modificatore di accesso ed il tipo di dato ritornato.

public class Persona {
    // ...
    public static int count = 0;
    // ...
}

In Java le variabili di classe si accedono utilizzando il nome della classe anziché il nome del riferimento all’istanza.

public class Persona {
    private int id;
    public static int count = 0;
    public Persona(int id) {
        this.id = id;
        Persona.count++;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Persona p = new Persona(123);
        System.out.println("Ci sono: " + Persona.count + " persone nel sistema.");
    }
}

Come le variabili di classi, esistono anche i metodi di classe, questi hanno accesso unicamente alle variabili di classe e non a quelle di istanza. In Java i metodi di classe si indicano con la parola chiave static tra il modificatore di accesso ed il tipo di dato ritornato. Ovviamente, i metodi static di una classe possono accedere variabili static anche se queste sono private o protected.

public class Persona {
    private static int count = 0;
    public static void eliminaEntry(Persona p) {
        // operazioni cancellazione entry 'p'
        Persona.count--; // Ok anche se private
    }
}