17. diel - Rozhranie (interface)

V predchádzajúcej lekcii, Diár s databázou v C#, sme si precvičili prácu s kolekciou List pri tvorbe elektronického diára.

Dnes to v kurze C# bude opäť trochu teoretické, objavíme ďalšie tajomstvá objektovo orientovaného programovania, uvedieme si totiž rozhranie.

Rozhranie

Rozhraním objektu sa myslí to, ako je objekt viditeľný zvonku. Už vieme, že objekt obsahuje nejaké metódy, tie môžu byť privátne alebo verejné. Rozhranie objektu tvorí práve jeho verejné metódy, je to spôsob, akým s určitým typom objektu môžeme komunikovať. Už sme niekoľkokrát mohli vidieť, aké verejné metódy naša trieda ponúka, napr. pri našom bojovníkovi v aréne. Trieda Warrior mala nasledujúce verejné metódy:

• void Attack(Warrior enemy)
• void Defend(int hit)
• bool Alive()
• void SetMessage(string message)
• string GetLastMessage()
• string HealthBar()

Pokiaľ si do nejakej premennej uložíme inštanciu bojovníka, môžeme na ňu volať metódy ako Attack() alebo Defend(). To stále nie je nič nové, že?

My si však rozhranie môžeme deklarovať zvlášť, a to podobným spôsobom ako napr. triedu. Toto rozhranie potom použijeme ako dátový typ.

Všetko si vyskúšame, ale na niečom jednoduchšom ako je bojovník. Vytvorme si nový projekt, konzolovú aplikáciu a nazvime ho InterfaceSample. Pridáme si nejakú jednoduchú triedu. Pretože by sa podľa môjho názoru mala teória vysvetľovať na niečom odľahčujúcom, vytvoríme vtáka. Bude vedieť štebotať, dýchať a zobať. Pridajme si triedu Bird, bude vyzerať takto:

class Bird
{

    public void Chirp()
    {
        Console.WriteLine("♫ ♫ ♫");
    }

    public void Breathe()
    {
        Console.WriteLine("Breathing...");
    }

    public void Peck()
    {
        Console.WriteLine("Peck, peck!");
    }

}

Trieda je naozaj triviálna. Prejdime do Program.cs a vytvorme si inštanciu vtáka:

Bird bird = new Bird();

Teraz napíšeme bird. a necháme Visual Studio, aby nám zobrazilo metódy na triede (možno tiež vyvolať stlačením Ctrl + Space):

Vidíme, čo všetko môžeme na vtákovi volať. Sú tam samozrejme tie tri metódy, ktoré sme v triede implementovali (plus ďalšie, ktoré majú objekty v základe).

Teraz vtákovi vytvoríme rozhranie. Využijeme na to kľúčové slovo interface (anglicky rozhranie). Je dobrým zvykom, že rozhranie v C# začína vždy na písmeno I (ako Interface). Vytvorme teda interface IBird. Pravým tlačidlom klikneme na projekt a zvolíme Add > New Item -> Interface:

Do projektu sa nám pridá prázdny interface. Do neho pridáme hlavičky metód, ktoré má dané rozhranie obsahovať. Samotnú implementáciu (kód metód) uvedieme až v triede, ktorá bude toto rozhranie implementovať (viď ďalej).

Do rozhrania IBird teda pridáme hlavičky metód, schválne jednu vynecháme a pridáme iba štebotanie a dýchanie:

interface IBird
{
    void Chirp();
    void Breathe();
}

Modifikátor public neuvádzame, pretože rozhranie obsahuje vždy iba verejné metódy (inak by nemalo zmysel, udáva, ako s objektom zvonku pracovať).

Vráťme sa do Program.cs a zmeňme riadok s premennou bird tak, aby už nebola typu Bird, ale IBird:

IBird bird = new Bird();

Kódom vyššie hovoríme, že v premennej typu IBird očakávame objekt, ktorý obsahuje tie metódy, čo sú v rozhraní. Visual Studio nám odvráva, pretože trieda Bird zatiaľ rozhranie IBird neobsahuje, aj keď potrebné metódy má, nevie, že rozhranie poskytuje. Presunieme sa do triedy Bird a nastavíme jej, že implementuje interface IBird. Robí sa to rovnako, ako keď trieda od inej dedí:

class Bird: IBird
{
    // ...

Keď sa teraz vrátime do Program.cs, riadok s premennou typu IBird je už v poriadku. Trieda Bird správne implementuje rozhranie IBird a jej inštancia môže byť do premennej tohto typu uložená.

Skúsme teraz vymazať z triedy nejakú metódu, ktorú rozhranie udáva, napr. Chirp(). Visual Studio nás upozorní, že implementácia nie je kompletná. Vráťme ju zas späť.

Opäť pridáme riadok bird., Visual Studio nám ponúkne nasledujúce metódy:

Vidíme, že na inštanciu môžeme teraz volať iba metódy, ktoré poskytuje rozhranie. To preto, že premenná bird je už typu IBird, nie Bird. Metóda Peck() úplne chýba.

Na čo je to dobré? Výhod a využití je viac, na prvé sme už prišli. Pomocou rozhrania dokážeme zjednodušiť rozhranie nejakého zložitého objektu a vystaviť len tú časť, ktorá sa nám v tom čase hodí.

Ešte dodám, že nemôžeme vytvoriť inštanciu z rozhrania, tento kód nebude fungovať:

// this code won't work
IBird bird = new IBird();

Viacnásobná dedičnosť

C# (rovnako ako väčšina programovacích jazykov) nepodporuje viacnásobnú dedičnosť. Nemôžeme teda jednu triedu dediť z niekoľkých iných tried. Je to hlavne z toho dôvodu, že môže nastať problém kolízie názvov metód v rôznych triedach, z ktorých dedíme. Viacnásobná dedičnosť sa často obchádza práve cez interface, pretože tých môžeme v triede implementovať, koľko chceme. Umožňuje nám to s inštanciou potom pracovať určitým spôsobom a vôbec nás nezaujíma, akého typu objekt v skutočnosti je a čo všetko navyše obsahuje.

Pridajme si k projektu InterfaceSample rozhranie ILizard. Bude to interface jaštera. Ten bude vedieť tiež dýchať a ešte sa plaziť:

interface ILizard
{
    void Crawl();
    void Breathe();
}

Vyskúšajme si "viacnásobnú dedičnosť", presnejšie implementáciu viacerých rozhraní v jednej triede. Urobme si vtákojaštera. Pridajme do projektu triedu Pterodactyl.cs. Bude implementovať rozhranie IBird a ILizard:

class Pterodactyl: ILizard, IBird
{
}

Keď teraz klikneme v tomto kóde pravým tlačidlom na jednotlivé interface (teda na ILizard a IBird), môžeme v kontextovom menu zvoliť možnosť Implement interface a Visual Studio nám potom do triedy automaticky vygeneruje potrebné metódy:

Po implementácii oboch rozhraní vyzerá kód triedy takto:

class Pterodactyl: ILizard, IBird
{
    public void Crawl()
    {
        throw new NotImplementedException();
    }

    public void Breathe()
    {
        throw new NotImplementedException();
    }

    public void Chirp()
    {
        throw new NotImplementedException();
    }
}

Metódy doimplementujeme:

public void Crawl()
{
    Console.WriteLine("I'm crawling...");
}

public void Breathe()
{
    Console.WriteLine("I'm breathing...");
}

public void Chirp()
{
    Console.WriteLine("♫ ♫♫ ♫ ♫ ♫♫");
}

A presuňme sa do Program.cs a vytvorme si inštanciu vtákojštera:

Pterodactyl pterodactyl = new Pterodactyl();

Uistime sa, že má metódy vtáka aj jaštera:

V nasledujúcej lekcii, Pretypovanie a hierarchia objektov, budeme pokračovať v podobnom duchu. Rozhranie ešte neopustíme a naučíme sa ďalšie pokročilé techniky objektovo orientovaného programovania.

Mal si s čímkoľvek problém? Stiahni si vzorovú aplikáciu nižšie a porovnaj ju so svojím projektom, chybu tak ľahko nájdeš.