Bài giảng Các mẫu thiết kế hướng đối tượng - Chương 4: Vòng đời đối tượng và sự tương tác giữa chúng

Chương 4

Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng

4.0 Dẫn nhập

4.1 Quản lý ₫ời sống ₫ối tượng - Hàm Constructor

4.2 Quản lý ₫ời sống ₫ối tượng - Hàm Destructor

4.3 Tương tác giữa các ₫ối tượng trong VC#

4.4 Liên kết tĩnh trong việc gởi thông ₫iệp

4.5 Liên kết ₫ộng ₫ể có ₫a xạ

4.6 Xử lý sự kiện luôn có tính ₫a xạ

4.7 Kết chương

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 1

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.0 Dẫn nhập

 Chương này giới thiệu vòng ₫ời của từng ₫ối tượng trong chương

trình, cách thức quản lý ₫ời sống của ₫ối tượng, các thời ₫iểm

quan trọng nhất như lúc tạo mới ₫ối tượng, lúc xóa ₫ối tượng cũng

như cách miêu tả các hoạt ₫ộng xảy ra tại các thời ₫iểm này.

 Chương này cũng giới thiệu sự tương tác giữa các ₫ối tượng trong

lúc chúng ₫ang sống ₫ể hoàn thành nhiệm vụ của chương trình.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 2

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.1 Quản lý ₫ời sống ₫ối tượng - Hàm Constructor

 Class mô hình các ₫ối tượng cùng loại mà phần mềm dùng. Lúc

lập trình, ta chỉ ₫ặc tả class, ₫ối tượng chưa có. Khi ứng dụng

chạy, tại thời ₫iểm cần thiết, phần mềm sẽ phải tạo tường minh

₫ối tượng bằng lệnh new :

Rectangle objRec = new Rectangle(); //tạo ₫ối tượng

 Trạng thái của ₫ối tượng là tập giá trị cụ thể của các thuộc tính.

Ngay sau ₫ối tượng ₫ược tạo ra, nó cần có trạng thái ban ₫ầu xác

lập nào ₫ó. Hàm constructor cho phép người lập trình miêu tả

hoạt ₫ộng xác lập trạng thái ban ₫ầu của ₫ối tượng.

 Cũng giống như nhiều tác vụ khác, hàm contructor có thể có

nhiều "overloaded" khác nhau (với số lượng tham số khác nhau

hay tính chất của 1 tham số nào ₫ó khác nhau).

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 3

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.1 Quản lý ₫ời sống ₫ối tượng - Hàm Constructor

 Mỗi lần ₫ối tượng ₫ược tạo ra (bởi lệnh new), máy sẽ gọi tự ₫ộng

contructor của class tương ứng. Tùy theo tham số của lệnh new

mà contructor nào tương thích sẽ ₫ược kích hoạt chạy.

 Trong nội bộ 1 class, các tác vụ chỉ có thể truy xuất các thuộc

tính của mình và các thuộc tính thừa kế từ cha có tầm vực

protected, public, chứ không thể truy xuất trực tiếp các thuộc tính

thừa kế từ cha có thuộc tính private. Do ₫ó nếu chỉ chạy

constructor của class cần tạo ₫ối tượng thì không thể khởi tạo hết

các thuộc tính của ₫ối tượng, cần kích hoạt hết các contructor

của các class cha (gián tiếp hay trực tiếp).

 Mặc ₫ịnh, khi cần gọi constructor của class cha chạy, máy sẽ gọi

contructor không tham số. Nếu người lập trình muốn khác thì phải

khai báo lại tường minh "overloaded" nào cần chạy thông qua

mệnh ₫ề base() trong lệnh ₫ịnh nghĩa hàm contructor.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 4

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.1 Quản lý ₫ời sống ₫ối tượng - Hàm Constructor

class A {

C c = new C(); //A()->B(3.1416)->C()

…

private int i;…

A() { this.i = 0; }

A(int i) { this.i = i; }

}

C = new C(true); //A()->B()->C(true)

class B : A {

private double d;…

B() { this.d = 0; }

B(double d) : base () { this.d = d; }

}

class C : B {

private bool b;…

C() : base(3.1416) { this.b = false; }

C(bool b) { this.b = b; }

}

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 5

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.1 Quản lý ₫ời sống ₫ối tượng - Hàm Constructor

//C++

C c = new C();

…

for (;;) {

obj = new C();

//xu ly obj

//xoa

C = new C(true);

delete(obj);

}

//C#

for (;;) {

obj = new C();

//xu ly obj

}

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 6

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.1 Quản lý ₫ời sống ₫ối tượng - Hàm Constructor

int[] vec;

vec[0] = 1; //loi vi phan tu vec[0] chua co

vec = new int [10]; // tao array gom 10 phan tu, moi phan tu chua so

nguyen

vec[0] = 1; //OK

class A {public int i; …}

A[] vec;

vec[0].i = 1; //loi vi phan tu A[0] chua co

vec = new A [10]; //tao array 10 phan tu, moi phan tu chua tham

khao den doi tuong class A nao do

vec[0].i = 1; //loi vi phan tu A[0] dang chua tham khao null

vec[0] = new A();

vec[0].i = 1; //OK

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 7

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.1 Quản lý ₫ời sống ₫ối tượng - Hàm Constructor

//class A có 2 hàm contructor

class A {

A() {...}

A(int i) {...}

...

};

//class B thừa kế A, có 2 hàm contructor

class B : A {

B() : base() {...}

B(int i) : base (i) {...}

...

};

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 8

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.1 Quản lý ₫ời sống ₫ối tượng - Hàm Constructor

//class C thừa kế B, có 2 hàm contructor

class C : B {

C() : base () {...}

C(int i) : base (i) {...}

... };

C c1 = new C(); //kích hoạt A() B() C()

C c2 = new C(5); //kích hoạt A(5) B(5) C(5)

 Việc xác ₫ịnh contructor nào ₫ược kích hoạt phải theo chiều từ

dưới lên bắt ₫ầu từ class ₫ược new, nhưng các contructor ₫ược

chạy thực sự sẽ theo chiều từ trên xuống bắt ₫ầu từ class tổ tiên

₫ời ₫ầu.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 9

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.2 Quản lý ₫ời sống ₫ối tượng - Hàm Destructor

 Đối tượng là 1 thực thể, nó có ₫ời sống như bao thực thể khác.

Như ta ₫ã biết, khi ta gọi lệnh new, 1 ₫ối tượng mới thuộc class

tương ứng sẽ ₫ược tạo ra (trong không gian hệ thống), trạng thái

ban ₫ầu sẽ ₫ược xác lập thông qua việc kích hoạt dây chuyền

các contructor của các class thừa kế. Chương trình sẽ lưu giữ

tham khảo ₫ến ₫ối tượng trong biến tham khảo ₫ể khi cần, gởi

thông ₫iệp nhờ ₫ối tượng thực thi dùm 1 tác vụ nào ₫ó.

 VC# không cung cấp tác vụ delete ₫ể xóa ₫ối tượng khi không

cần dùng nó nữa. Thật vậy, ₫ánh giá 1 ₫ối tượng nào ₫ó có cần

dùng nữa hay không là việc không dễ dàng, dễ nhằm lẫn nếu ₫ể

chương trình tự làm.

 Tóm lại, trong VC#, chương trình chỉ tạo tường minh ₫ối tượng khi

cần dùng nó, chương trình không quan tâm việc xóa ₫ối tượng và

cũng không có khả năng xóa ₫ối tượng.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 10

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.2 Quản lý ₫ời sống ₫ối tượng - Hàm Destructor

 Như vậy, ₫ối tượng sẽ bị xóa lúc nào, bởi ai ? Hệ thống có 1

module ₫ặc biệt tên là "Garbage collection" (trình dọn rác),

module này sẽ theo dõi việc dùng các ₫ối tượng, khi thấy ₫ối

tượng nào mà không còn ai dùng nữa thì nó sẽ xóa dùm tự ₫ộng.

 Trình dọn rác không biết trạng thái ₫ối tượng tại thời ₫iểm bị xóa

nên nó không làm gì ngoài việc thu hồi vùng nhớ mà ₫ối tượng

chiếm. Như vậy rất nguy hiểm, thí dụ như ₫ối tượng bị xóa ₫ã mở,

khóa file và ₫ang truy xuất file dỡ dang.

 Để giải quyết vấn ₫ề xóa ₫ối tượng ₫ược triệt ₫ể, trình dọn rác sẽ

gọi tác vụ destructor của ₫ối tượng sắp bị xóa, nhiệm vụ của

người ₫ặc tả class là hiện thực tác vụ này.

 Tác vụ destructor không có kiểu trả về, không có tham số hình

thức  không có overloaded, chỉ có 1 destructor/class mà thôi.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 11

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.2 Quản lý ₫ời sống ₫ối tượng - Hàm Destructor

 Mặc dù người ₫ặc tả class sẽ hiện thực tác vụ destructor nếu thấy

cần thiết, nhưng code của chương trình không ₫ược gọi trực tiếp

destructor của ₫ối tượng. Chỉ có trình dọn rác của hệ thống mới

gọi destructor của ₫ối tượng ngay trước khi xóa ₫ối tượng ₫ó.

 Destructor của 1 class cũng chỉ xử lý trạng thái ₫ối tượng do các

thuộc tính của class ₫ó qui ₫ịnh, nó cần gọi destructor của class

cha ₫ể xử lý tiếp trạng thái ₫ối tượng do các thuộc tính private

của class cha qui ₫ịnh, và cứ thế tiếp tục.

 Tóm lại trước khi xóa một ₫ối tượng, trình dọn rác sẽ gọi các

destructor theo chiều từ dưới lên, bắt ₫ầu từ class hiện hành của

₫ối tượng, sau ₫ó tới class cha, ... và cuối cùng là class tổ tiên ₫ời

₫ầu (root).

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 12

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.3 Tương tác giữa các ₫ối tượng trong VC#

 Muốn tương tác với ₫ối tượng nào ₫ó, ta phải có tham khảo ₫ến

₫ối tượng ₫ó. Thường ta lưu giữ tham khảo ₫ối tượng cần truy

xuất trong biến ₫ối tượng (biến tham khảo). Thông qua tham

khảo ₫ến ₫ối tượng, ta có thể thực hiện 1 trong các hành ₫ộng

tương tác sau ₫ây :

1. truy xuất 1 thuộc tính vật lý của ₫ối tượng có tầm vực cho

phép (public hay internal hay protected).

2. truy xuất 1 thuộc tính luận lý của ₫ối tượng.

3. gọi 1 tác vụ hay toán tử có tầm vực cho phép.

4. truy xuất 1 event của ₫ối tượng.

5. truy xuất 1 phần tử trong danh sách indexer của ₫ối tượng.

 Gọi 1 tác vụ hay 1 toán tử là giống nhau và cần làm rõ chi tiết

trong các slide sau.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 13

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.4 Liên kết tĩnh trong việc gởi thông ₫iệp

 Xét ₫oạn lệnh sau :

class C1 {

public void func1() {} //dịch ra hàm mã máy có tên là C1_func1

public virtual func2() {} //dịch ra hàm mã máy có tên là C1_func2

}

class C2 : C1 {

public override void func1() {} //dịch ra hàm mã máy có tên là

C2_func1

public override func2() {} //dịch ra hàm mã máy có tên là

C2_func2

}

C1 obj = new C1();

obj.func1(); //lần 1 gọi hàm mã máy nào ?

//₫oạn code có thể làm obj chỉ về ₫ối tượng của class C2, C3,...

obj.func1(); //lần 2 gọi hàm mã máy nào ?

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 14

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.4 Liên kết tĩnh trong việc gởi thông ₫iệp

class C1 {

public void func1() {} //dịch ra hàm mã máy có tên là C1_func1

public virtual func2() {} //dịch ra hàm mã máy có tên là C1_func2

}

class C2 : C1 {

public override void func1() {} //dịch ra hàm mã máy có tên là C2_func1

public override sealed func2() {} //dịch ra hàm mã máy có tên là

C2_func2

}

class C3 : C2 {

public override void func1() {} //dịch ra hàm mã máy có tên là C2_func1

public override func2() {} //dịch ra hàm mã máy có tên là C2_func2

}

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 15

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.4 Liên kết tĩnh trong việc gởi thông ₫iệp

Hai lệnh gởi thông ₫iệp obj.func1() trong slide trước sẽ kích hoạt tác

vụ func1() của class C1 hay tác vụ func1() của class C2 ?

1. Dùng kỹ thuật xác ₫ịnh hàm và liên kết tĩnh : Tại thời ₫iểm

dịch, chương trình dịch chỉ biết biến obj thuộc kiểu C1 và nó

dịch cả 2 lời gởi thông ₫iệp obj.func1() thành lời gọi hàm

C1_func1(). Như vậy mỗi khi máy chạy lệnh obj.func1() lần 1,

hàm C1_func1() sẽ ₫ược gọi, ₫iều này ₫úng theo yêu cầu của

phần mềm. Nhưng khi máy chạy lệnh obj.func1() lần 2, hàm

C1_func1() cũng sẽ ₫ược gọi, ₫iều này không ₫úng theo yêu

cầu của phần mềm vì lúc này obj ₫ang tham khảo ₫ối tượng của

class C2.

Mặc ₫ịnh, VC# dùng kỹ thuật xác ₫ịnh hàm và liên kết tĩnh khi

dịch lời gởi thông ₫iệp, do ₫ó tạo ra ₫ộ rủi ro cao, chương trình

ứng dụng thường chạy không ₫úng theo yêu cầu mong muốn!!!

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 16

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.5 Liên kết ₫ộng ₫ể ₫ảm bảo tính ₫a xạ

Bây giờ nếu ta hiệu chỉnh 2 lệnh gởi thông ₫iệp obj.func1() trong

slide trước thành obj.func2() thì máy sẽ kích hoạt tác vụ func2() của

class C1 hay tác vụ func2() của class C2 ?

2. Dùng kỹ thuật xác ₫ịnh hàm và liên kết ₫ộng : Lệnh gởi

thông ₫iệp obj.func2() ₫ược dịch thành ₫oạn lệnh máy với chức

năng sau : xác ₫ịnh biến obj ₫ang tham khảo ₫ến ₫ối tượng nào,

thuộc class nào, rồi gọi hàm func2() của class ₫ó chạy. Như

vậy, lần gởi thông ₫iệp 1, biến obj ₫ang tham khảo ₫ối tượng

thuộc class C1 nên máy sẽ gọi hàm C1_func2(), ₫iều này ₫úng

theo yêu cầu của phần mềm. Khi máy chạy lệnh obj.func2() lần

2, ₫oạn code xác ₫ịnh hàm và liên kết ₫ộng sẽ gọi ₫ược hàm

C2_func2(), ₫iều này cũng ₫úng theo yêu cầu của phần mềm.

Ta nói lời gởi thông ₫iệp obj.func2() có tính ₫a xạ.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 17

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.5 Liên kết ₫ộng ₫ể ₫ảm bảo tính ₫a xạ

 Trong VC#, nếu dùng từ khóa virtual trong lệnh ₫ịnh nghĩa tác vụ

thì tác vụ này sẽ ₫ược xử lý theo cơ chế liên kết ₫ộng và sẽ ₫ảm

bảo ₫ược tính ₫a xạ, tức ₫ảm bảo tính ₫úng ₫ắn trong lời gởi

thông ₫iệp. Biết ₫ược ₫iều này, từ ₫ây về sau, mỗi lần ₫ịnh nghĩa

1 tác vụ hay 1 toán tử, ta hãy luôn dùng từ khóa virtual kết hợp với

nó.

 Lưu ý rằng 2 tác vụ constructor và destructor của ₫ối tượng là 2

tác vụ ₫ặc biệt, chúng quản lý ₫ời sống ₫ối tượng và chỉ ₫ược gọi

bởi hệ thống. Ta không ₫ược phép dùng từ khóa virtual khi ₫ịnh

nghĩa chúng.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 18

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.6 Xử lý sự kiện luôn có tính ₫a xạ

 Chúng ta hãy viết 1 chương trình nhỏ gồm 1 form giao diện, trong

form ta tạo 1 Button có thuộc tính Text="Làm gì ₫ây?", thuộc tính

(Name) = btnStart, ₫ịnh nghĩa hàm xử lý sự kiện Click cho nó rồi

viết code như sau :

//hàm xử lý Click chuột trên button do máy tạo ra

private void btnStart_Click(object sender, EventArgs e) {

//xuất thông báo ₫ể kiểm tra

MessageBox.Show("Hàm btnStart_Click sẽ xứ lý ₫ây");

//thay ₫ổi hàm xử lý Click cho Button

this.btnStart.Click -= new EventHandler(btnStart_Click);

this.btnStart.Click += new EventHandler(btnStart_Click1);

}

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 19

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

4.6 Xử lý sự kiện luôn có tính ₫a xạ

 Hãy viết thêm hàm btnStart_Click1() như sau :

//hàm xử lý Click chuột trên button tự viết thêm

private void btnStart_Click1(object sender, EventArgs e) {

//xuất thông báo ₫ể kiểm tra

MessageBox.Show("Hàm btnStart_Click1 sẽ xứ lý ₫ây");

//thay ₫ổi hàm xử lý Click cho Button

this.btnStart.Click -= new EventHandler(btnStart_Click1);

this.btnStart.Click += new EventHandler(btnStart_Click);

}

 Bây giờ nếu chạy chương trình, lần ₫ầu click chuột ta sẽ thấy hàm

btnStart_Click() chạy, nhưng nếu click chuột tiếp thì hàm

btnStart_Click1() chạy, cứ thế thay phiên nhau chạy (theo ý muốn

người lập trình). Ta nói xử lý sự kiện người dùng luôn có tính ₫a

xạ.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 4 : Vòng ₫ời ₫ối tượng và sự tương tác giữa chúng trong C#

Slide 20

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM