Skip to main content Link Menu Expand (external link) Document Search Copy Copied
Ohjelmointi 1

Olio-ohjelmointi: luokkien väliset yhteyssuhteet

Aiheen toisella oppitunnilla jatkamme olio-ohjelmoinnin käsittelyä ja toteutamme luokkia, jotka hyödyntävät muita toteuttamiamme luokkia. Käsittelemme lisäksi omien luokkiemme käyttämistä listoilla, sekä listojen määrittelemistä olioiden oliomuuttujiksi.

Sisällysluettelo

Video: luokan määrittely ja olioiden käsittely listoilla 30:27

Videolla esiintyvät lähdekoodit:

Yhteystieto-esimerkki

Kuvitteellisessa sovelluksessa käsitellään yhteystietoja, joihin kuuluvat henkilön nimi, puhelinnumero ja sähköpostiosoite. Tietty nimi, numero ja e-mail liittyvät aina yhteen henkilöön, ja ohjelmassa käsitellään lukuisten henkilöiden yhteystietoja.

JSON-tiedostomuodossa ohjelmamme data voisi olla esimerkiksi tämän esimerkin kaltainen:

[{
  "nimi": "Lindsey",
  "email": "ldrillingcourt0@so-net.ne.jp",
  "puhelin": "132-414-7730"
}, {
  "nimi": "Zilvia",
  "email": "zzamboniari1@dell.com",
  "puhelin": "445-276-2785"
}, {
  "nimi": "Moses",
  "email": null,
  "puhelin": "681-240-4656"
}, {
  "nimi": "Devondra",
  "email": "cyberchimps.com",
  "puhelin": "306-422-3408"
}]

JSON esimerkki: https://mockaroo.com/

Data koostuu selvästi keskenään rakenteellisesti samanlaisista tietoalkioista, joilla on yksilölliset arvot, kuten nimi ja email. Huomaa, että henkilölle “Moses” ei ole asetettu sähköpostiosoitetta, mutta sillä on silti olemassa “muuttuja” sähköpostin tallentamiseksi. Puuttuvaa arvoa ei voida jättää tyhjäksi, vaan siihen on asetettu null-viittaus.

Tietojen tallentaminen erillisissä muuttujissa olisi hankalaa ja virhealtista. Sen sijaan määritellään luokka Yhteystieto ja jokaista henkilöä varten luodaan olio eli ilmentymä tästä luokasta:

Yhteystieto lindsey = new Yhteystieto("Lindsey", "ldrillingcourt0@so-net.ne.jp", "132-414-7730");
Yhteystieto zilvia = new Yhteystieto("Zilvia", "zzamboniari1@dell.com", "445-276-2785");

List<Yhteystieto> yhteystiedot = new ArrayList<>();
yhteystiedot.add(lindsey);
yhteystiedot.add(zilvia);

Yhteystieto-luokan toteutus 

public class Yhteystieto {
    private String nimi;
    private String email;
    private String puhelin;

    public Yhteystieto(String nimi, String email, String puhelin) {
        // annetut parametriarvot asetetaan konstruktorin sisällä talteen oliomuuttujiin
        this.nimi = nimi;
        this.email = email;
        this.puhelin = puhelin;
    }
}

Kun luokkaan on määritetty konstruktori, luokan olioita luotaessa annetaan parametreina samat arvot, kuin konstruktoriin on määritelty:

Yhteystieto lindsey = new Yhteystieto("Lindsey", "ldrillingcourt0@so-net.ne.jp", "132-414-7730");
Yhteystieto zilvia = new Yhteystieto("Zilvia", "zzamboniari1@dell.com", "445-276-2785");

Oliomuuttujien käyttäminen 

public class Yhteystieto {
    private String nimi;
    private String email;
    private String puhelin;

    // ...konstruktori jätetty pois...

    public void tulostaNimi() {
        // lukee oliomuuttujan arvon ja tulostaa sen println-metodilla:
        System.out.println(this.nimi);
    }

    public String kerroEmail() {
        // lukee oliomuuttujan arvon ja palauttaa sen paluuarvona:
        return this.email;
    }

    public void asetaEmail(String uusiEmail) {
        // asettaa oliomuuttujaan uuden parametrina saadun arvon
        this.email = uusiEmail;
    }
}

Oliometodin kutsuminen

Oliometodeita kutsutaan viittauksen, eli esim. muuttujan kautta. Metodi suoritetaan “sille oliolle”, jonka kautta sitä kutsutaan. Parametriarvot annetaan kuten staattisia metodeita kutsuttaessa:

Yhteystieto matti = new Yhteystieto(...);

// kysytään email ja laitetaan se talteen
String email = matti.kerroEmail();

// tulostetaan talteen laitettu email
System.out.println(email);

// laitetaan yhteystietoon uusi osoite
matti.asetaEmail("uusi@example.com");

// tulostetaan yhteystiedon nimi metodin sisällä
matti.tulostaNimi();

toString()-metodi ja sen ohittaminen: @Override

Katso kuvaus toString-metodin toteuttamisesta ylempää tästä dokumentista. Yhteystieto-luokan merkkijonoesityksessä voisimme käyttää esimerkiksi nimeä ja sähköpostiosoitetta seuraavasti:

class Yhteystieto {

    // ...muuttujat, konstruktori ja muut metodit...

    @Override
    public String toString() {
        return this.nimi + " (" + this.email + ")";
    }
}

Nyt oliota tulostettaessa saamme hieman loogisemman merkkijonoesityksen:

Yhteystieto lindsey = new Yhteystieto("Lindsey", "ldrillingcourt0@so-net.ne.jp", "132-414-7730");

System.out.println(lindsey); // "Lindsey (ldrillingcourt0@so-net.ne.jp)"

Datan kapselointi (encapsulation)

Olioiden attribuuttien muuttamista halutaan hyvin usein rajoittaa:

  • Yhteystieto-luokan sähköpostiosoitteeksi ei haluta hyväksyä muita kuin valideja sähköpostiosoitteita
  • Tili-luokan saldon muuttaminen luokan ulkopuolelta halutaan estää
  • Henkilotieto-luokan syntymäpäiväksi halutaan sallia vain menneisyyteen sijoittuvia päivämääriä

Ratkaisu: olion attribuutit merkitään yksityisiksi (private) ja arvoja käytetään vain metodien kautta!

Esim. sähköpostiosoitteen muoto voidaan tällöin tarkastaa metodissa ennen kuin se laitetaan talteen:

class Yhteystieto {
    private String email;

    public boolean asetaEmail(String e) {
        if (e.matches(".+@.+\\..+")) {
            this.email = e;
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }
}

Esimerkin säännöllinen lauseke sähköpostin tarkastamiseksi ei ole täydellinen, mutta se on riittävän yksinkertainen tähän esimerkkiin.

Luokkien väliset yhteyssuhteet

Olio-ohjelmointiparadigman mukaisissa ohjelmissa luokilla on erityyppisiä yhteyksiä toisiinsa. Sekä yhteyksien määrä, esimerkiksi yhdestä yhteen tai yhdestä moneen, että yhteyden luonne vaihtelevat tapauskohtaisesti.

“Association in Java is a connection or relation between two separate classes that are set up through their objects. Association relationship indicates how objects know each other and how they are using each other’s functionality. It can be one-to-one, one-to-many, many-to-one and many-to-many.”

Choudary, A. 2019. What is Association in Java and why do you need it? edureka.co

Esimerkkejä erilaisista yhteyssuhteista on lukuisia, ja tutustut niihin tarkemmin mm. tietokantakurssilla. Tämän kurssin näkökulmasta voimme esimerkiksi ajatella yhteyssuhdetta Henkilotieto- ja LocalDate-luokkien välille siten, että Henkilotieto pitää sisällään tiedon yksittäisen henkilön syntymäajasta. Henkilotieto-oliot voivat käyttää tätä syntymäaikaa sisäisesti esimerkiksi henkilön iän laskemiseksi.

Video: luokkien väliset yhteyssuhteet 21:00

Videolla esiintyvät lähdekoodit: Henkilotieto.java ja HenkilotietoOhjelma.java.

Toteutimme tunnilla Henkilotieto-luokan siten, että tästä luokasta on yhteys LocalDate-luokkaan. Lisäksi toteutimme laskeIka-nimisen metodin, joka hyödyntää syntymäaikaa iän laskemiseksi. Lopulta toteutimme myös onTaysiIkainen-metodin, joka kutsuu saman olion laskeIka-metodia:

import java.time.LocalDate;
import java.time.temporal.ChronoUnit;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Henkilotieto {

    private String nimi;
    private LocalDate syntymapaiva;

    public Henkilotieto(String nimi, int paiva, int kuukausi, int vuosi) {
        this.nimi = nimi;
        this.syntymapaiva = LocalDate.of(vuosi, kuukausi, paiva);
    }

    public String getNimi() {
        return this.nimi;
    }

    public boolean onTaysiIkainen() {
        int ika = this.laskeIka();
        return ika >= 18;
    }

    public int laskeIka() {
        return (int) ChronoUnit.YEARS.between(this.syntymapaiva, LocalDate.now());
    }

    @Override
    public String toString() {
        return this.nimi + ", " + this.laskeIka() + " v";
    }
}

Oliot listoilla ja listoja olioissa

Omien luokkiemme käyttäminen listoilla ei eroa Javan valmiiden luokkien käyttämisestä, jota olemme jo harjoitelleetkin esimerkiksi String-luokan kanssa:

List<String> nimet = new ArrayList<>();

List<Kaupunki> kaupungit = new ArrayList<>();
List<Yhteystieto> kontaktit = new ArrayList<>();
List<Henkilotieto> henkilotiedot = new ArrayList<>();

Listan tyyppi määritellään, kuten aiemmin, muuttujan tyypin yhteydessä (List<Kaupunki>). Listan luontikäskyssä kulmasulut voidaan jättää tyhjiksi, mikäli rivillä on selvää, minkä tyyppistä listaa ollaan luomassa:

+ List<Kaupunki> kaupungit = new ArrayList<>();
- List<Kaupunki> kaupungit = new ArrayList<Kaupunki>();

Video: olioita listoilla ja listoja olioissa 37:46

Videolla esiintyvät lähdekoodit: Henkilotieto.java ja HenkilotietoOhjelma.java.

Listat, kuten muutkin Javan kokoelmat, ovat itse asiassa olioita. Listamuuttujien määritteleminen oliomuuttujaksi ei käytännössä eroa mitenkään muiden tyyppisistä muuttujista:

public class Henkilotieto {

    private List<Henkilotieto> lapset;

}

Vastaavasti kuin aikaisemmin määrittelimme Henkilotieto-luokalle yksittäisen päivämääräolion LocalDate-luokan avulla, voimme määritellä siihen useita Henkilotieto-olioita sisältävän listan kyseisen henkilön lapsista:

import java.time.LocalDate;
import java.time.temporal.ChronoUnit;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Henkilotieto {

    private String nimi;
    private LocalDate syntymapaiva;
    private List<Henkilotieto> lapset = new ArrayList<>(); // voitaisiin kirjoittaa myös konstruktoriin

    public Henkilotieto(String nimi, int paiva, int kuukausi, int vuosi) {
        this.nimi = nimi;
        this.syntymapaiva = LocalDate.of(vuosi, kuukausi, paiva);
    }

    public String getNimi() {
        return this.nimi;
    }

    public void lisaaLapsi(Henkilotieto lapsi) {
        this.lapset.add(lapsi);
    }

    public boolean onTaysiIkainen() {
        int ika = this.laskeIka();
        return ika >= 18;
    }

    public int laskeIka() {
        return (int) ChronoUnit.YEARS.between(this.syntymapaiva, LocalDate.now());
    }

    @Override
    public String toString() {
        String nimiJaIka = this.nimi + ", " + this.laskeIka() + " v";
        if (this.lapset.isEmpty()) {
            return nimiJaIka;
        } else {
            return nimiJaIka + ", " + this.lapset.size() + " lasta:\n" + this.muodostaLapsiLista();
        }
    }

    private String muodostaLapsiLista() {
        String lapsiLista = "";
        for (Henkilotieto lapsi : this.lapset) {
            String lapsenNimi = lapsi.getNimi();
            lapsiLista += "- " + lapsenNimi + "\n";
        }
        return lapsiLista;
    }
}

Yksityiset apumetodit

Kuten tunnilla esitetyssä esimerkissä, luokkiin toteutetaan usein yksityisiä “apumetodeja”, joiden avulla isommat kokonaisuudet saadaan pilkottua helpommin ymmärrettäviksi pienemmiksi kokonaisuuksiksi. Tästä on esimerkkinä yksityinen muodostaLapsiLista-metodi, joka on toString-metodin apumetodi.

Luokan kokeilemiseksi toteutimme oppitunnilla ohjelmaluokan:

public class HenkilotietoOhjelma {

    public static void main(String[] args) {

        Henkilotieto aiti = new Henkilotieto("Cecilia Smith", 1, 6, 1975);

        Henkilotieto adam = new Henkilotieto("Adam Smith", 2, 3, 2000);
        Henkilotieto bob = new Henkilotieto("Bob Smith", 4, 5, 2003);

        aiti.lisaaLapsi(adam);
        aiti.lisaaLapsi(bob);

        System.out.println(aiti);

        System.out.println(adam);

        System.out.println(bob);
    }
}

Ohjelmaluokan tuloste:

Cecilia Smith, 45 v, 2 lasta:
- Adam Smith
- Bob Smith


Adam Smith, 20 v

Bob Smith, 17 v

Viittauksen kopioiminen != olion kopioiminen

Kuten olemme kurssilla listojen yhteydessä huomanneet, olioita ei voi kopioida sijoittamalla niitä uusiin muuttujiin. Jos asetamme olion uuteen muuttujaan, kopioimme ainoastaan viittauksen. Tällöin samaan olioon viitataan vain usealla eri muuttujalla:

Yhteystieto y1 = new Yhteystieto("Adam", "050123", "adam@example.com");
Yhteystieto y2 = y1; // ei kopioi, vaan viittaa samaan olioon

y1.asetaEmail("mr.adam@example.com");

System.out.println(y1);
System.out.println(y2); // email on muuttunut myös tässä!

Jos yllä olevassa esimerkissä kutsutaan asetaEmail-metodia muuttujan y1 kautta, muuttuu sähköpostiosoite myös y2:ssa. Tämä johtuu siitä, että olemme luoneet vain yhden olion, johon viitataan kahdella muuttujalla.

Olioiden kopioimiseksi ei ole yksittäistä yleistä tapaa, vaan mahdolliset kopiot täytyy luoda tilanteesta riippuen eri tavoilla.

Tämän oppimateriaalin on kehittänyt Teemu Havulinna ja se on lisensoitu Creative Commons BY-NC-SA -lisenssillä.