Fotografický magazín "iZIN IDIF" každý týden ve Vašem e-mailu.
Co nového ve světě fotografie!
Zadejte Vaši e-mailovou adresu:
Kamarád fotí rád?
Přihlas ho k odběru fotomagazínu!
Zadejte e-mailovou adresu kamaráda:
Informace
Nastal čas na kakao - Skryté podtřídy
10. června 2004, 00.00 | Než se pustíme do popisu správného programátorského stylu pro Objective C/Cocoa a vhodných objektových vzorů, je zapotřebí se seznámit ještě s jednou koncepcí, již Cocoa často využívá, a jež významným způsobem zjednodušuje programátorské rozhraní, aniž by jakkoli omezovala flexibilitu. Jde o koncepci tzv. sdružených tříd (class clusters) a skrytých podtříd.
Než se pustíme do popisu správného programátorského stylu pro Objective C/Cocoa a vhodných objektových vzorů, je zapotřebí se seznámit ještě s jednou koncepcí, již Cocoa často využívá, a jež významným způsobem zjednodušuje programátorské rozhraní, aniž by jakkoli omezovala flexibilitu. Jde o koncepci tzv. sdružených tříd (class clusters) a skrytých podtříd.
O co vůbec jde?
Pojďme si nejprve ukázat konkrétní příklad situace, pro niž je využití skrytých podtříd zcela optimální. Dejme tomu, že chceme vytvořit třídu, jejíž instance by representovaly obecná čísla – jakkoli Objective C jako nadstavba standardního jazyka C nabízí celou jeho typovou paletu od char až po long long či long double, objektový numerický typ je nezřídka zapotřebí (a v Cocoa jej samozřejmě máme k dispozici jako NSNumber).
Problém spočívá v tom, že různých typů čísel je řada, a jakkoli mají hodně společného, zároveň se od sebe dost zásadně liší – např. takové standardní celé číslo je prostě jedno slovo ve vnitřní representaci procesoru, a to je celé; desetinné číslo typu float či double má naproti tomu poměrně složitou vnitřní strukturu mantisy a exponentu. Desetinné číslo, umožňující přesné výpočty např. cen pak musí mít ještě jinou a opět odlišnou vnitřní representaci (ve standardním C takový typ není; float či double neumožňuje obecně přesnou representaci desetinných čísel, neboť jeho vnitřní representace obvykle využívá binární soustavy, v níž jsou samozřejmě periodická jiná čísla než v desítkové; to však jsou obecné základy programování, jež do našeho seriálu vlastně nepatří, zmiňuji se o tom jen proto, že to bůhvíproč dnes málokdo ví).
V jazyce, který by neumožňoval implementaci skrytých podtříd (nebo pokud bychom se prostě rozhodli jich nevyužívat), znamená to, že musíme volit ze dvou zel:
- Vytvoříme třídu Number, která bude sama o sobě schopna pracovat s jakýmkoli typem čísla (char, int, unsigned, long, long long, float, čísla, jež standardní C nepodporuje...). To je samozřejmě možné, ale tento přístup má řadu nepříjemných nevýhod, neboť jde o poměrně špatný, neobjektový design: naprogramování takové komplikované třídy je složité, snadno se při něm udělá chyba a složitý zdrojový kód se špatně udržuje. Druhou – a snad ještě závažnější – nevýhodou je, že implementace takové třídy není efektivní, protože musí zahrnovat potřeby všech číselných typů a nemůže být optimalizována pro potřeby jednoho konkrétního typu. Do třetice, takový kód se velmi špatně rozšiřuje: pokud bychom chtěli přidat další, nový číselný typ, a přitom udržet kompatibilitu a polymorfismus s typy již existujícími, vůbec to nebude nic jednoduchého. Proto také – alespoň pokud vím – snad žádné API tento přístup v praxi nevyužívá.
- Namísto toho většina objektových systémů volí opačný přístup: v něm je třída Number sama pouze abstraktní nadtřídou, shrnující obecné vlastnosti všech čísel, a skutečnými reprezentanty jednotlivých typů budou její podtřídy – asi takto:
To je lepší, skutečně objektové řešení: každá z konkrétních podtříd je jednoduchá, snadno udržovatelná a snadno může být také maximálně optimalizována pro úkol, který plní. Je i snadné služby takto navrženého systému rozšířit: prostě implementujeme novou podtřídu třídy Number, a je to.
Nepříjemnou nevýhodou však je velmi komplikované programátorské rozhraní: programátor si musí pamatovat jakési třídy CharNumber, UnsignedCharNumber..., a musí se sám starat o to, aby se použila vždy právě ta nejvhodnější třída. Pokud tomu tak z nějakého důvodu není, nemusí být změna kódu – jednou přeloženého "pro třídu CharNumber" – pro spolupráci s třídou dejme tomu UnsignedInt – úplně jednoduchá. Celé je to nepohodlné, a v objektovém prostředí je to především dokonale zbytečné.
Skryté podtřídy
Cocoa pro takovéto situace využívá jednoduchoučký a přitom nesmírně efektivní trik. V zásadě nejde o nic jiného, než o lepší objektový design, odpovídající druhé variantě z minulého odstavce, kdy má každý typ čísla vlastní, jen pro sebe optimalizovanou podtřídu. Programátor ale přitom má k dispozici jednoduché, přehledné a pohodlné rozhraní definované jedinou třídou podle varianty první: využívá tedy vždy jen a pouze služeb třídy Number a její podtřídy vůbec nezná (jejich konkrétní počet a druhy dokonce vůbec nejsou součástí API, a snadno se mohou měnit mezi jednotlivými versemi systému, bez jakýchkoli záporných důsledků pro kompatibilitu programů).
Jak je to možné? Ale snadno: metody třídy Number totiž samy při vytváření objektu automaticky rozhodnou, která z jejích (skrytých) podtříd je pro dané číslo optimální a vytvoří odpovídající instanci; programátor to ale "neví" a s instancí zachází přesně stejně, jako kdyby šlo o instanci třídy Number (což je v naprostém pořádku, protože jde o dědice třídy Number). Tuto situaci ilustruje druhý obrázek – povšimněme si, že od prvého se vůbec neliší v tom, jaké obsahuje třídy, ale pouze v tom, jak jsou tyto třídy viditelné prostřednictvím programátorského rozhraní:
Takové třídě, jež je vlastně abstraktní a pouze definuje programátorské rozhraní, zatímco vlastní funkčnost je implementována na úrovni skrytých podtříd, se v Cocoa říká sdružená třída (class cluster).
V praxi to pak v programovacím jazyce vypadá tak, že vytvoříme-li několik "instancí třídy NSNumber" třeba takto:
NSNumber *aChar = [NSNumber numberWithChar:'a']; NSNumber *anInt = [NSNumber numberWithInt:1]; NSNumber *aFloat = [NSNumber numberWithFloat:1.0]; NSNumber *aDouble = [NSNumber numberWithDouble:1.0];
může (ale nemusí) být ve skutečnosti každý z nově vytvořených objektů instancí jiné třídy. Všechny však jsou dědici třídy NSNumber a jako s takovými s nimi můžeme pracovat. Programátor nadto samozřejmě může v případě potřeby snadno sám doplnit další skryté podtřídy pro rozšíření služeb celé skupiny tříd.
Stojí za to si uvědomit, že toto skvělé řešení je v jazycích typu C++ nebo Java trochu problematické: viníkem problémů zde je špatně navržený systém tvorby objektů. Konstrukce "new Number()" jazyků Java či C++ totiž prostě nemůže vytvořit objekt jiné třídy, než právě třídy Number; skryté podtřídy zde nelze přímo použít (ovšemže se to dá do jisté míry dohnat pomocnou statickou metodou, tam však zase nastanou problémy s problémy při dědění statických metod, jež jsou bohužel dost zásadní dokonce i v jinak velmi slušně navržené Javě).
Cocoa využívá koncepce skrytých podtříd velmi často; (nejen, ale do značné míry) díky tomu je programátorské rozhraní, jež nabízí mnohem jednodušší a přehlednější, než většina ostatních API, ať je to třeba standardní skupina tříd Javy nebo např. C++kové API operačního systému Epoc: přestože služby takového Epocu nabízejí jen zlomek luxusu a flexibility služeb Cocoa.
Typickým příkladem sdružených tříd jsou prakticky všechny třídy Cocoa, které reprezentují složené objekty (jako třeba pole NSArray nebo hashované tabulky NSDictionary) – ty využívají skrytých podtříd pro volbu optimální implementace z hlediska poměru efektivity a paměťové náročnosti, aniž by se tím musel programátor explicitně zabývat. Velmi často jsou pomocí sdružených tříd implementovány i základní hodnoty – jak již zmíněná třída NSNumber, representující čísla, tak i třída NSString, jež slouží pro textové řetězce, jsou sdruženými třídami.
Pozor při tvorbě podtříd!
Sdružené třídy a jejich skryté podtřídy jsou skvělý trik, který významným způsobem usnadňuje programování v Cocoa aniž by jakkoli omezil flexibilitu a nabídku služeb; jednu nevýhodu ale má: musíme si dávat pozor, chceme-li vytvořit novou podtřídu některé ze sdružených tříd.
U běžných tříd vytváříme podtřídy tehdy, chceme-li nějak rozšířit jejich služby. Z principu sdružených tříd je zřejmé, že u nich tomu tak není! Novou podtřídu sdružené třídy vytváříme tehdy, když chceme zajistit podporu nového typu dat při zachování původní skupiny služeb. Konkrétně,
- pokud by Number byla běžná třída, její podtřídu bychom mohli připravovat třeba pro čísla se jmény: dědila by schopnost representovat jakékoli číslo, a my bychom k tomu přidali ještě pojmenování. Naproti tomu, pokud bychom chtěli přidat nový typ čísla s týmiž službami, jaké nabízí Number – třeba dekadické číslo libovolné délky, interně representované textovým řetězcem, obsahujícím jeho desítkový zápis –, nijak přímo by to nešlo: museli bychom vytvořit novou třídu, jež by nebyla dědicem Number, ale zpracovávala by stejné zprávy;
- pokud však je Number sdružená třída, budeme připravovat její podtřídu právě pro novou vnitřní representaci (např. pro ono dekadické číslo libovolné délky s textovou representací), jež bude nabízet přesně tytéž služby, jako všechna ostatní čísla. Naopak pro pojmenované číslo nemůžeme použít podtřídu, ale vkládání – vytvoříme novou třídu (jež může a nemusí být dědicem Number), jež však obsahuje objekt třídy Number. To proto, že podtřídy od třídy Number nedědí schopnost representovat číslo; dědí jen programátorské rozhraní, avšak schopnost representace musí doplnit samy.
V praxi to znamená, že začínající programátoři obvykle podtřídy sdružených tříd nevytvářejí (protože jen velmi zřídka je zapotřebí přidat nový způsob representace pro některou z nich). Namísto toho využívají právě vkládání objektů; my se mu budeme věnovat jako samostatné technologii v některém z příštích dílů našeho seriálu.
Obsah seriálu (více o seriálu):
- Nastal čas na kakao...
- Tak nejdřív kakao ochutnáme...
- Programovací jazyk C: velmi, velmi stručně
- Objective C: to si vysvětlíme podrobněji
- Co jsme si o Objective C ještě neřekli...
- Nastal čas na kakao - Vznik a zánik objektů
- Nastal čas na kakao - Kopírování objektů
- Nastal čas na kakao - Skryté podtřídy
- Nastal čas na kakao - Základní služby objektů
- Nastal čas na kakao - Jak správně psát v Objective C
- Nastal čas na kakao - Jak správně importovat
- Nastal čas na kakao - Podtřídy, delegáti, vkládání, jak se to rýmuje?
- Nastal čas na kakao - Využití kategorií namísto dědičnosti
- Nastal čas na kakao - Vkládání objektů a přesměrování zpráv
- Nastal čas na kakao - Inicializace a rušení objektů
- Nastal čas na kakao - Metody initWith... a designovaný inicializátor
- Nastal čas na kakao - Inicializace: tipy a triky
- Nastal čas na kakao - Accesory: přístup k proměnným instancí
- Nastal čas na kakao - Šedá je teorie, zelený je strom života...
- Nastal čas na kakao - Více o XCode: inspektory
- Nastal čas na kakao - Aplikace RSS2: datový model
- Nastal čas na kakao - Aplikace RSS: implementace datového modelu
- Nastal čas na kakao - Aplikace RSS: parsování XML
- Nastal čas na kakao - Interface Builder a uživatelské rozhraní
- Nastal čas na kakao - Interface Builder: atributy objektů
- Nastal čas na kakao - Interface Builder: atributy objektů
- Nastal čas na kakao - Druhý kontrolér a dokončení aplikace
- Nastal čas na kakao - Drobná vylepšení a zdokonalení...
- Nastal čas na kakao - Ladění
- Nastal čas na kakao - Třídy Foundation Kitu
- Nastal čas na kakao - Třídy Foundation Kitu (2)
- Nastal čas na kakao - Textové řetězce: NS(Mutable)String
- Nastal čas na kakao - Čísla, binární data a další...
- Nastal čas na kakao - Archivace objektů
- Nastal čas na kakao - Trocha magie, aneb distribuované objekty
- Nastal čas na kakao - Málem bychom zapomněli: NSAutoreleasePool
- Nastal čas na kakao - Zpracování výjimek: NSException
- Nastal čas na kakao - NSInvocation a černá magie
- Nastal čas na kakao - Kakao v Tygrovi
- Nastal čas na kakao - Notifikace: nepřímé předávání zpráv
- Nastal čas na kakao - NSUserDefaults
- Nastal čas na kakao - Co nového ve Foundation Kitu
- Nastal čas na kakao – s Intelem, s Intelem, jedeme do...
- Co nového v Xcode
- Začínáme s AppKitem
- Jak MVC v Kakau vypadá doopravdy?
- Jak MVC v Kakau vypadá doopravdy: dokončení
- Přehled tříd AppKitu
- Nastal čas na kakao - Přehled tříd AppKitu 2
- Přehled tříd AppKitu 3: zbývající třídy GUI
- Přehled tříd AppKitu 4: textový systém
- Nastal čas na kakao - Přehled tříd AppKitu 5: hlavně grafika
- Přehled tříd AppKitu 6: dokumentový systém
- Přehled tříd AppKitu 7: dokončení
- Pojmenované vlastnosti objektů
- Pojmenované vlastnosti objektů: implementace
- Pojmenované vlastnosti objektů: relace 1:N
- Pojmenované vlastnosti objektů: řazení jmen a agregační funkce
- Sledování změn objektů
- Sledování změn objektů – ukázka
- Sledování změn objektů – zdrojový kód
- Sledování změn objektů: kód modelu
- Sledování změn objektů: přímý přístup
- Kontroléry a vazby
- Vázání vazeb
- Další vazby s jednoduchým kontrolérem
- Implementace a použití převodu hodnot
- Validace hodnot
- Validace a chyby, a jedna hezká vazba...
- Práce s polem objektů
- Základní vazby NSArrayControlleru
- Převodníky, přepínače, placeholdery
- Mírná vylepšení v mezích zákona
- Objective C 2.0 - novinky z Leoparda
- NSTreeController
- Programování v Cocoa - Pár tipů a triků
- Programování v Cocoa - Základy kreslení
- Kterak nakreslit modrý obdélník...
- Další služby pro kreslení
- Obrázky a písmenka...
- Události a myš
- Lepší práce s myší
- Události klávesnice
- Input Management
- Příkazy a schránka
- Další události
- Táhni a padni
- Byli jsme na tahu; nyní padneme.
- Zvolme si, jak vhodit
- Drobnosti a chybičky
- Speciální případy tahání či házení
- Kterak táhnout něco, co neexistuje?
- Jak na sítě...
- NSURLConnection
- Safari za minutu
- Služby WebKitu
- Kakao v Leopardu
- Druhé Objective C
- Druhé Objective C: různé drobnosti
- Druhé Objective C: kategorie a protokoly
- Druhé Objective C: nový příkaz cyklu
- Druhé Objective C: atributy a accesory
- Druhé Objective C: atributy a accesory
- 64 je dvakrát 32
- Ubicumque dulce est, ibi et acidum invenies...
- Irbis: že prý žádné novinky?
- Blok sem, blok tam, nám už je to všechno jasné...
- Bloky jsou i v AppKitu
- Irbis a Foundation Kit
- Kde jsou má data?
- Kde jsou má data? V NSCache!
- Soubor, jméno, URL, jak se to rýmuje...
- Další podpora NSURL
- Zabíjení!
- A máme tady i...OS!
- Systémové prvky GUI
- Programování pro iOS 1. díl - Rozdíly mezi "i" a "Mac"
- Programování pro iOS - 2. Začínáme programovat
- Programování pro iOS - 3. základní ovladače a propojení GUI s kódem
- Programování pro iOS - 4. Varovná hlášení
- Programování pro iOS - 5. Rámce a jejich řídicí objekty
- Programování pro iOS - 6. Ukládání dat
- Programování pro iOS - 7. Správa paměti a starý restík
- Programování pro iOS - 8. Dokončení aplikace
- Programování pro iOS - 9. Jak dostat aplikaci do iPhone
- Programování pro iOS - 10. Instalace aplikace do cizího iPhone
- Programování pro iOS - 11. Jak dostat aplikaci do libovolného iPhone
- Programování pro iOS - 12. Touching!
- Programování pro iOS - 13. Kreslíme na iPhone
- Programování pro iOS - 14. Udělejme gesto
- Programování pro iOS - 15. Další gesta
- Programování pro iOS - 16. Více prstů, více zábavy
- Programování pro iOS - 17. Podpora standardních gest
- Programování pro iOS - 18. Recognizery v iOS
- Programování pro iOS - 19. Další standardní recognizery
- Programování pro iOS - 20. Co nového v iOSu
- Programování pro iOS - 21. "Multitasking"
- Programování pro iOS - 22. Nulla est honesta avaritia nisi temporis
- Programování pro iOS - 23. Jak se aktivovat, jsme-li v pozadí
- Programování pro iOS - 24. Zbývající drobnosti
- Programování pro iOS - 25. Řídicí objekty rámců
- Programování pro iOS - 26. Jak se dělá UIViewController
- Programování pro iOS - 27. Kde vzít rámce
- Programování pro iOS - 28. Základní služby
- Programování pro iOS - 29. Práce s rámci
- Programování pro iOS - 30. Rotace zařízení
- Programování pro iOS - 31. Správa paměti v rámcích
- Programování pro iOS - 32. Řídicí objekt pro tabulky
- Programování pro iOS - 33. Řídicí objekt pro strom
- Programování pro iOS - 33. Více o UINavigationControlleru
- Programování pro iOS - 35. Ještě jednou UINavigationController
- Programování pro iOS - 36. Po navigátoru taby
- Programování pro iOS - 37. Více o UITabBarControlleru
- Programování pro iOS - 38. Dokončení UITabBarControlleru
- Programování pro iOS - 39. UIPopoverController
- Programování pro iOS - 40. Další triky UIPopoverControlleru
- Programování pro iOS - 41. Zbývající služby UIPopoverControlleru
- Programování pro iOS - 42. UISplitViewController
- Programujeme v
iTunesXcode 4 - Programování pro iOS - 44. Předvolby Xcode 4
- Programování pro iOS - 45. Práce v Xcode 4
- Xcode 4: projekt a cíle
- Xcode 4: práce s cíli
- Xcode 4: Build Settings
- Xcode 4: Build Phases
- Xcode4: Build Phases podruhé
- Xcode 4: Co jsou to Build Rules?
- Xcode4: taje editoru
- Xcode4: automatické doplňování v editoru
- XIBy chyby
- Více o XIBech
- Editor XIBů
- Inspektory pro XIBy
- Vazby mezi objekty v XIBech
- Vazby mezi objekty v kódu
- Paletky Xcode pro XIBy
- Xcode 4: levý sloupec
- Xcode 4: okno Organizer
- Xcode 4: okno Organizer, část druhá
- Xcode 4: co je to Workspace?
- Xcode 4: základy schémat
- Xcode 4: akční schémata