جلسه 6 برنامه سازي شیءگرا در جاوا

 مقدمه‌ای بر برنامه‌سازی شیءگرا (OOP)

• تیتر: چرا شیءگرایی؟ مفاهیم بنیادی


• خلاصه نکات کلیدی:


• معرفی پارادایم‌های برنامه‌سازی (دستوری، شیءگرا).


• مفاهیم اصلی OOP: کلاس (Class)، شیء (Object)، ویژگی (Attribute) و رفتار (Method).


• مزایای OOP: افزایش قابلیت استفاده مجدد کد (Reusability)، قابلیت نگهداری (Maintainability) و توسعه‌پذیری (Extensibility).


• تفاوت بین کلاس و شیء: کلاس به عنوان نقشه و شیء به عنوان نمونه‌ای از آن نقشه.


• مثال:


• تشبیه کلاس ماشین با ویژگی‌هایی مانند رنگ، مدل و رفتارهایی مانند روشن شدن، حرکت کردن.


• ایجاد اشیاء مختلف از کلاس ماشین با رنگ‌ها و مدل‌های متفاوت.


• تمرین پایان فصل:


• یک کلاس به نام کتاب با ویژگی‌هایی مانند عنوان، نویسنده، تعداد صفحات و رفتاری مانند معرفی_کتاب تعریف کنید. سپس دو شیء از این کلاس بسازید و اطلاعات آن‌ها را نمایش دهید.

درس ۲: مفاهیم کلیدی OOP در جاوا - Encapsulation و Abstraction

• تیتر: پوشاندن جزئیات و نمایش ضروریات: Encapsulation و Abstraction


• خلاصه نکات کلیدی:


• Encapsulation (کپسوله‌سازی):


• مفهوم بسته‌بندی داده‌ها (ویژگی‌ها) و متدها در یک واحد (کلاس).


• استفاده از سطح دسترسی private برای ویژگی‌ها و متدهای getter و setter برای کنترل دسترسی به آن‌ها.


• اهمیت Encapsulation در امنیت داده‌ها و جلوگیری از تغییرات ناخواسته.


• Abstraction (انتزاع):


• مفهوم پنهان کردن جزئیات پیچیده پیاده‌سازی و نمایش تنها ویژگی‌ها و رفتارهای ضروری.


• استفاده از کلاس‌های انتزاعی (Abstract Classes) و اینترفیس‌ها (Interfaces) در جاوا.


• تمرکز بر “چه کاری انجام می‌شود” به جای “چگونه انجام می‌شود”.


• مثال:


• کلاس حساب_بانکی با ویژگی موجودی به صورت private. متدهای واریز و برداشت که منطق به‌روزرسانی موجودی را مدیریت می‌کنند و متد getMojanodi برای نمایش موجودی.


• اینترفیس شکل با متد محاسبه_مساحت. کلاس‌های دایره و مربع که این اینترفیس را پیاده‌سازی کرده و هر کدام نحوه محاسبه مساحت خود را مشخص می‌کنند.


• تمرین پایان فصل:


• کلاسی به نام کارمند با ویژگی‌های نام، شناسه_کارمند (خصوصی) و حقوق (خصوصی) تعریف کنید. متدهایی برای تنظیم و دریافت شناسه_کارمند و حقوق (با بررسی اعتبار ورودی) و همچنین متدی برای نمایش اطلاعات کارمند ایجاد کنید.

درس ۳: مفاهیم کلیدی OOP در جاوا - Inheritance و Polymorphism

• تیتر: وراثت، پلی‌مورفیسم و قدرت انعطاف‌پذیری


• خلاصه نکات کلیدی:


• Inheritance (وراثت):


• ایجاد کلاس‌های جدید (فرزند) بر اساس کلاس‌های موجود (والد).


• کلمه کلیدی extends در جاوا.


• مفهوم “is-a relationship” (رابطه “یک نوع از … است”).


• استفاده از super برای دسترسی به اعضای کلاس والد.


• مزایای وراثت: کاهش تکرار کد، ایجاد سلسله مراتب کلاس‌ها.


• Polymorphism (چندریختی):


• توانایی اشیاء در داشتن رفتارهای متفاوت بسته به نوع واقعی آن‌ها.


• دو نوع اصلی:


• Compile-time Polymorphism (Early Binding): بارگذاری متد (Method Overloading) - تعریف متدهای هم‌نام با پارامترهای متفاوت در یک کلاس.


• Runtime Polymorphism (Late Binding): بازنویسی متد (Method Overriding) - تعریف متدی در کلاس فرزند با همان امضا (نام و پارامترها) که در کلاس والد تعریف شده است.


• مثال:


• کلاس والد حیوان با متد صدا. کلاس‌های فرزند سگ و گربه که متد صدا را بازنویسی کرده و صدای مخصوص خود را تولید می‌کنند.


• کلاسی با متدهای چاپ(int) و چاپ(String) برای نمایش بارگذاری متد.


• تمرین پایان فصل:


• کلاسی به نام وسیله_نقلیه با ویژگی سرعت و متد حرکت(). کلاس‌های فرزند خودرو و دوچرخه را تعریف کنید که متد حرکت() را بازنویسی کرده و رفتار مخصوص خود را پیاده‌سازی کنند. همچنین، یک متد در کلاس خودرو با نام بوق() اضافه کنید.

درس ۴: کلاس‌ها و اینترفیس‌های خاص در جاوا

• تیتر: ابزارهای پیشرفته: کلاس‌های Abstract، Interface، Final و Wrapper


• خلاصه نکات کلیدی:


• Abstract Classes: کلاس‌هایی که نمی‌توان از آن‌ها شیء ساخت و ممکن است دارای متدهای انتزاعی (بدون بدنه) و عادی باشند. برای اشتراک‌گذاری کد بین کلاس‌های مرتبط استفاده می‌شوند.


• Interfaces: قراردادهایی که تنها متدهای انتزاعی (و ثابت‌های public static final) را تعریف می‌کنند. کلاس‌ها می‌توانند چندین اینترفیس را پیاده‌سازی کنند. برای تعریف رفتار و ایجاد پیمان (Contract) استفاده می‌شوند.


• Final Keyword: کاربرد آن برای متغیرها (مقدار ثابت)، متدها (غیرقابل بازنویسی) و کلاس‌ها (غیرقابل وراثت).


• Wrapper Classes: کلاس‌هایی مانند Integer, Double, Boolean که انواع داده اولیه (primitive types) را به شیء تبدیل می‌کنند. مفید برای استفاده از انواع اولیه در کالکشن‌ها و متدهای جنریک.


• Autoboxing/Unboxing: تبدیل خودکار بین انواع اولیه و Wrapper کلاس‌ها.


• مثال:


• مثال کلاس انتزاعی شکل و پیاده‌سازی آن توسط کلاس‌های دایره و مربع.


• مثال اینترفیس قابل_ذخیره که کلاس‌های فایل و پایگاه_داده آن را پیاده‌سازی می‌کنند.


• نشان دادن final int MAX_VALUE = 100; و public final void display();.


• تمرین پایان فصل:


• یک اینترفیس به نام قابل_جمع با متد جمع(int عدد) تعریف کنید. سپس کلاسی به نام جمع_کننده ایجاد کنید که این اینترفیس را پیاده‌سازی کند و جمع اعداد وارد شده را در یک متغیر داخلی نگهداری کند.

درس ۵: مدیریت خطاها و استثناها (Exception Handling)

• تیتر: مواجهه با مشکلات: درک و مدیریت Exception ها


• خلاصه نکات کلیدی:


• مفهوم Exception و انواع آن (Checked vs. Unchecked Exceptions).


• بلوک‌های try, catch, finally.


• کلمه کلیدی throw برای پرتاب دستی Exception.


• کلمه کلیدی throws برای اعلام Exception در متد.


• اهمیت مدیریت Exception ها در ایجاد برنامه‌های پایدار و قابل اطمینان.


• ایجاد Exception های سفارشی (Custom Exceptions).


• مثال:


• تقسیم بر صفر (ArithmeticException).


• دسترسی به ایندکس نامعتبر در آرایه (ArrayIndexOutOfBoundsException).


• خواندن فایل ناموجود (FileNotFoundException).


• مثال استفاده از finally برای بستن منابع (مانند فایل یا اتصال پایگاه داده).


• تمرین پایان فصل:


• تابعی بنویسید که یک رشته را به عنوان ورودی دریافت کرده و آن را به عدد صحیح تبدیل کند. اگر رشته ورودی قابل تبدیل به عدد صحیح نباشد، یک Exception سفارشی با پیام مناسب پرتاب کنید و در تابع فراخواننده، این Exception را با استفاده از بلوک try-catch مدیریت نمایید.

درس ۶: آشنایی با Java Collections Framework

• تیتر: کار با مجموعه‌ها: List, Set, Map


• خلاصه نکات کلیدی:


• معرفی Java Collections Framework به عنوان مجموعه‌ای از اینترفیس‌ها و کلاس‌ها برای نگهداری و مدیریت اشیاء.


• List: مجموعه‌ای مرتب که اجازه تکرار عناصر را می‌دهد (مانند ArrayList, LinkedList).


• Set: مجموعه‌ای که اجازه تکرار عناصر را نمی‌دهد (مانند HashSet, TreeSet).


• Map: مجموعه‌ای از جفت‌های کلید-مقدار (Key-Value Pairs) که کلیدها باید منحصربه‌فرد باشند (مانند HashMap, TreeMap).


• کاربرد هر کدام از این ساختارها.


• مثال:


• استفاده از ArrayList برای ذخیره لیستی از نام دانشجویان.


• استفاده از HashSet برای ذخیره مجموعه‌ای از کلمات منحصربه‌فرد.


• استفاده از HashMap برای نگاشت نام دانشجو به نمره او.


• تمرین پایان فصل:


• برنامه‌ای بنویسید که لیستی از اعداد را دریافت کند و با استفاده از Set، اعداد تکراری را حذف کرده و سپس لیست اعداد منحصربه‌فرد را نمایش دهد.