آموزش قدم به قدم جاوا – قسمت هفدهم – بخش اول

وراثت (Inheritance)

یکی از مهم‌ترین جنبه‌های برنامه‌نویسی شی‌گرا وراثت است. وراثت این امکان را به یک کلاس می‌دهد تا اعضای یک کلاس دیگر را به ارث ببرد. با استفاده درست از قابلیت وراثت می‌توان حجم کدنویسی را کم کرد و انعطاف‌پذیری برنامه را به اندازه‌ی قابل توجهی افزایش داد.

مثال: فرض کنید می‌خواهیم در برنامه خود دو کلاس به نام‌های Clerk (منشی) و Accountant (حسابدار) داشته باشیم. این دو کلاس را به صورت زیر طراحی کردیم:

در کلاس حسابدار فیلدها و متدهای زیر را داریم:

فیلدها: نام، حقوق، تاریخ استخدام و میزان ساعات کاری

متدها: دریافت نام و تاریخ استخدام

public class Accountant {
	private String name;
	private double salary;
	private Date hireDate;
	private int workingHours;
	
	public String getName() {
		return name;
	}
	
	public Date getHireDate() {
		return hireDate;
	}
}

در کلاس منشی:

فیلدها: نام، حقوق و تاریخ استخدام

متدها: دریافت نام و تاریخ استخدام

public class Clerk {
	private String name;
	private double salary;
	private Date hireDate;
	
	public String getName() {
		return name;
	}
	
	public Date getHireDate() {
		return hireDate;
	}
}

همانطور که دیدید فیلدها و متدهای هر دو کلاس با هم مشترک هستند (به غیر از فیلد ساعات کاری کلاس حسابدار). ما با طراحی کلاس‌ها با این روش موجب افزونگی کد شدیم. روش بهتر ایجاد یک کلاس جدید است که شامل این فیلدها و متدهای مشترک باشد و این دو کلاس از آن کلاس ارث بری داشته باشند.

رابطه Is-A

یکی از نکات مهم، تشخیص‌دادن وراثت است و این‌که چه زمان می‌توان از وراثت استفاده کرد یا چه کلاس‌هایی می‌توانند از یکدیگر ارث‌بری داشته باشند. اگر بین دو کلاس رابطه Is-A (هست یک) وجود داشته باشد آنگاه می‌توان بین دو کلاس رابطه وراثت برقرار کرد.

مثلا حسابدار یک کارمند است. منشی یک کارمند است.

کامیون یک وسیله نقلیه است. موتورسیکلت یک وسیله نقلیه است.

البته باید توجه داشت که رابطه Is-A معمولا یک‌طرفه است. یعنی نمی‌توان گفت کارمند یک حسابدار است چون هر کارمند الزاما یک حسابدار نیست اما هر حسابدار یک کارمند بشمار می‌رود.

 

به شکل زیر دقت کنید:

کلاسی به نام Employee (کارمند) ایجاد کردیم. کلاس‌های Clerk و Accountant هر دو از کلاس Employee ارث‌بری خواهند داشت. منشی و حسابدار هر دو کارمند به حساب می‌آیند و بین این دو کلاس با کلاس Employee یک رابطه Is-A برقرار است.

کلاس Employee:

public class Employee {
	protected String name;
	protected double salary;
	protected Date hireDate;
	
	public String getName() {
		return name;
	}
	
	public Date getHireDate() {
		return hireDate;
	}
}

کلاس Accountant:

public class Accountant extends Employee {
	
	private int workingHours;
	
}

کلاس Clerk:

public class Clerk extends Employee {
	
}

همانطور که می‌بینید اعضای مشترک دو کلاس Clerk و Accountant را حذف کرده و در کلاس Employee قرار دادیم.

تعیین‌کننده دسترسی فیلدهای مشترک این دو کلاس را از private به protected تغییر دادیم. دلیل این کار را به زودی خواهید فهمید.

کلاس‌های Clerk و Accountant با استفاده از کلمه کلیدی extends از کلاس Employee ارث‌بری دارند.

بدنه کلاس Clerk خالی است چون تمام اعضایی که کلاس Clerk داشت در کلاس Employee وجود دارد اما فیلد workingHours که مخصوص کلاس Accountant بود اکنون تنها فیلد موجود در کلاس Accountant است و بقیه اعضای خود را از Employee به ارث می‌برد.

نکته: به کلاسی که کلاس‌های دیگر از آن ارث‌بری دارند Superclass و به کلاس‌هایی که از Superclass ارث بری دارند Subclass گفته می‌شود. در فارسی معمولا به Superclass کلاس پدر و به Subclass کلاس فرزند می‌گویند.

نکته: در جاوا یک کلاس فقط می‌تواند از یک کلاس ارث‌بری داشته باشد.

حال می‌خواهیم متدی به کلاس Clerk اضافه کنیم که پارامتری با عنوان tax (درصد مالیات) دریافت کرده و حقوق ماهیانه منشی را با کم کردن مالیات به ما بر‌می‌گرداند. همچنین متد دیگری به این کلاس اضافه خواهیم کرد که اطلاعات منشی (نام و میزان حقوق) را برای ما نمایش دهد:

public class Clerk extends Employee {
	
	public double getSalary(int tax) {
		return salary - (salary * tax / 100);
	}

public void showInfo() {
		System.out.println(getName() + "-" + salary);
	}
	
}

در متد getSalary از فیلد salary استفاده کردیم در صورتی که این فیلد ظاهرا در کلاس Clerk وجود ندارد اما چون این کلاس از Employee ارث‌بری دارد می‌تواند از فیلدها و متدهای آن مستقیما استفاده کند. به عبارت دیگر تمام اعضای کلاس Employee در کلاس Clerk هم وجود دارند.

در متد showInfo نیز از متد getName که در کلاس Employee وجود دارد استفاده کردیم.

حال می‌خواهیم در کلاسی دیگر شیئی از کلاس Clerk ایجاد کنیم و از متدهای آن استفاده کنیم. برای این کار ابتدا سازنده زیر را به کلاس Clerk اضافه می‌کنیم:

public Clerk(String name, Date hireDate) {
	this.name = name;
	this.hireDate = hireDate;
}

سپس در کلاسی که متد main در آن قرار دارد کدهای زیر را می‌نویسیم:

Clerk cl = new Clerk("Ali", new Date());
cl.showInfo();
System.out.println(cl.getHireDate());

تعیین‌کننده‌های دسترسی و وراثت

اگر در کلاس‌های Clerk و Accountant می‌توانستیم از فیلدها و متدهای کلاس‌های Employee استفاده کنیم به این دلیل بود آن فیلدها و متدها به صورت protected و public تعریف شده بودند.

جدول زیر از قسمت تعیین کننده‌های دسترسی را به یاد می‌آورید:

کل برنامه	کلاس‌های وارث	پکیج	داخل کلاس	تعیین کننده دسترسی
*	*	*	*	public
		*	*	package-private
			*	private
	*	*	*	protected

همانطور که در جدول مشخص است اگر اعضای یک کلاس پدر از نوع package-private یا private باشند نمی‌توان از آن‌ها در کلاس‌های فرزند آن استفاده کرد و از دید کلاس فرزند مخفی هستند. البته این به این معنی نیست که این اعضای مخفی در اشیا ساخته شده از کلاس فرزند وجود ندارند فقط فرق آن‌ها با اعضای public و protected این است که نمی‌توان در کلاس فرزند به آن‌ها دسترسی داشت.

اگر دو کلاس با نام‌های A و B داشته باشیم که کلاس A کلاس پدر کلاس B باشد:

public class A {
	private int id;
		
	public int getId() {
		return id;
	}
}

public class B extends A {
		
} 

چون فیلد int در کلاس اول private است پس نمی‌توان در کلاس B با نوشتن نام فیلد id به آن دسترسی داشت. اما اگر شیئی از کلاس B بسازیم می‌توانیم با فراخوانی متد getId مقدار آن را بگیریم. پس فیلد id اگرچه در کدنویسی از دید کلاس B مخفی است اما در اشیا ساخته شده از آن به صورت ضمنی وجود دارد.