Programmation Java/Transtypage

Classes internes

Types génériques

Programmation Java

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Classes internes

Types génériques

Le transtypage (ou cast) est la conversion d'une expression d'un certain type en une expression d'un autre type.

Transtypage implicite

On peut affecter à un champ ou une variable d'un type donné une expression de type moins élevé dans la hiérarchie des types. De même, une méthode ou un constructeur attendant un argument d'un type donné peut recevoir en argument effectif une expression de type moins élevé que celui indiqué dans sa déclaration. L'expression fournie sera dans ce cas automatiquement convertie en le type attendu, sans que l'utilisateur ait besoin d'expliciter cette conversion. Toute tentative de conversion implicite d'un type vers un type qui n'est pas plus haut dans la hiérarchie des types déclenchera une erreur au moins à l'exécution, ou dès la compilation si elle est détectable statiquement.

Cas des types primitifs

Dans le cas des types primitifs, la hiérarchie est la suivante : byte est plus bas que short, short plus bas que int, char plus bas que int, int plus bas que long, long plus bas que float, float plus bas que double. Le type boolean est incomparable avec les autres types de base. On peut par exemple assigner à une variable de type float une expression de type int égale à 3 : l'expression 3 sera, avant affectation, convertie en float (3.0). Cette forme de conversion est réversible : on peut, après passage de int à float, reconvertir l'expression de type float résultante en int par une conversion explicite (voir ci-dessous) et retrouver la même valeur.

int n;
float f;
n = 3;
f = n;  // 3 est converti en 3.0

Le type déterminé statiquement pour les arguments d'opérateurs arithmétiques est le premier type à partir de int dans lequel peuvent être convertis les types de tous les arguments. Les expressions constantes sont d'autre part typées statiquement en le premier type à partir de int permettant leur représentation.

short s;
s = 15;     // <-- erreur générée, 15 est typé statiquement de type int
            // s = (short) 15; fonctionne (conversion explicite)
s = s + s ; // <-- erreur générée, chaque sous-expression est convertie en int
            // et l'expression s + s est typée de type int. 
            // s = (short) (s + s) fonctionne
int n;
long l = 10L;
n = s;        // correct : conversion implicite
n = n + l;    // <-- erreur générée, la sous-expression gauche est convertie en long

Typage par suffixe

Par défaut les entiers sont typés en Integer mais un suffixe peut les spécifier Long :

class Suffixes
{
	public static void main(String[] args)
	{
		Object n = 1;
		System.out.println(n.getClass());  // Integer
		n = 1L;
		System.out.println(n.getClass());  // Long
		n = 1.1;
		System.out.println(n.getClass());  // Double
		n = 1.1F;
		System.out.println(n.getClass());  // Float
	}
}

Cas des types références

La classe d'un objet ne peut évidemment être convertie : durant toute sa durée de vie, il s'agit toujours de la classe dans laquelle est défini le constructeur employé lors de sa création. Le type d'une référence peut en revanche être converti selon les règles suivantes :

Si A est ancêtre de la classe B, alors toute expression de type "référence vers B" peut être implicitement convertie en le type "référence vers A".
Si I est une interface implémentée par la classe B, toute expression de type "référence vers B" peut être implicitement convertie en le type "référence vers I".
Si J est une interface étendant l'interface I, toute expression de type "référence vers J" peut être implicitement convertie en le type "référence vers I".

Dans l'exemple ci-dessous, on fait pointer trois références a, i, j, b, c vers un même objet de classe C :

class A { ... } 
interface I { ... }
interface J { ... }
class B extends A implements I { ... } // implémente I, descendante de A
class C extends B implements J { ... } // implémente I et J, descendante de A et B
...
 
A a;  // de type "référence vers A"
I i;  // de type "référence vers I"
J j;  // de type "référence vers J"
B b;  // de type "référence vers B"
C c;  // de type "référence vers C"
 
c = new C();  // l'opérateur new renvoie une référence de type "référence vers C"
               // vers l'objet créé, de classe C

// la suite d'affectations suivante est valide
i = c;  // C implémente I
j = c;  // C implémente J
b = c;  // B est ancêtre de C
i = b;  // B implémente I
a = b;  // A est ancêtre de B
a = c;  // A est ancêtre de C

// chaque affectation ci-dessous déclenchera statiquement une erreur
j = b // <-- B n'implémente pas J
i = j // <-- J n'est pas une extension de I
b = a // <-- B n'est pas ancêtre de A

La même règle permet de convertir toute référence en une référence de type Object :

class A extends ... implements ... { ... } // extends Object implicite
...
Object o = new A();

Visibilité des champs et méthodes après transtypage, liaison dynamique

Soit r une référence de type "référence vers X", pointant vers un certain objet de classe C. D'après les règles ci-dessus, X est donc soit une classe (concrète ou abstraite) ancêtre de C, soit une interface implémentée par C :

Les seuls champs accessibles via r sont ceux visibles dans X (déclarés dans X ou hérités, et visibles dans le contexte de r). La valeur liée à r.champ est celle liée à this.champ dans X.

class A { 
  int x = 0:
  int y = 1;
}
class B extends A {
  int x = 2;  // redéfinition du champ x
  int z = 3;  // nouveau champ
              // le champ y est hérité
}
...

B b = new B();
A a = b;

// les expressions suivantes sont valides
... a.x...   // la valeur est celle du champ a de A, soit 0
... b.x...   // la valeur est celle du champ a de B, soit 2
... a.y...   // valeur 1
... b.y...   // y est hérité, valeur 1
... b.z...   // valeur 3

//  l'expression suivante est invalide
... a.z...   // l'objet possède bien un champ z, mais il n'est 
             // pas visible dans A

Seules les méthodes dont le nom est visible (par déclaration ou par héritage) dans X sont invocables sur r. L'implémentation exécutée lors d'une invocation de la forme r.méthode(..) sera l'implémentation de la méthode de même nom et de même signature dans la classe de l'objet, et non l'implémentation vue dans X. Le nom de la méthode est dit lié dynamiquement à l'implémentation de cette méthode dans la classe de l'objet.

class A { 
  void m() {
     System.out.println ("implémentation de m dans A");
  }
}
class B extends A {
  // la méthode m est héritée
  // nouvelle méthode :
  void n() {
     System.out.println ("implémentation de n dans B");
  }
}
class C extends B { 
  // la méthode n est héritée
  // redéfinition de m
  void m() {
     System.out.println ("implémentation de m dans C");
  }
} 
...
A a = new A();
a.m();  // affiche "implémentation de m dans A"
...
B b = new B();
b.m();  // affiche "implémentation de m dans A" (héritage)
b.n();  // affiche "implémentation de n dans B"
a = b;
a.m();  // affiche "implémentation de m dans A"
a.n();  // <--- erreur : la méthode n n'est pas visible dans A
...
C c = new C();
c.m();  // affiche "implémentation de m dans C"
c.n();  // affiche "implémentation de n dans B" (héritage)
b = c;
b.m();  // affiche "implémentation de m dans C" (liaison dynamique)
b.n();  // affiche "implémentation de n dans B"
a = c;
a.m();  // affiche "implémentation de m dans C" (liaison dynamique)
a.n();  // <--- erreur : la méthode n n'est pas visible dans A

Cas des conversions vers String

Toute expression peut être convertie implicitement (ou explicitement) dans le type "référence vers String". Dans le cas où cette expression n'est pas statiquement constante, il y a alors création dynamique d'un objet de classe String représentant la valeur de cette expression, et l'expression résultant devient une référence vers cet objet.

Transtypage explicite

Le type d'une expression peut également être explicitement converti avec la syntaxe suivante :

(nouveau_type)expression

Où expression est l'expression à convertir. S'il s'agit d'une expression composée, il faut l'encadrer par des parenthèses. La conversion explicite d'une expression doit être utilisée à chaque fois que l'on souhaite convertir une expression dans un type qui n'est pas plus haut dans la hiérarchie des types. Dans le cas des types numériques, cette conversion n'est sans pertes que si le type cible permet de représenter la même valeur. Dans le cas contraire, la valeur choisie dépend du type initial et du type cible. Dans le passage de float à int, la valeur choisie est par exemple la valeur entière de la valeur initiale :

int n;
float f;

n = 3;
f = n;        // f vaut 3.0
f = f + 1;    // conversion de 1 en 1.0 et somme : f vaut 4.0
n = (int) f;  // n vaut 4
f = f + 1.5;  // f passe à 5.5
n = (int) f;  // 5.5 est arrondi en 5 : n vaut 5.

Pour les types de références, la conversion est libre : une référence de type quelconque peut être explicitement convertie en toute référence dont le type permet de manipuler l'objet référencé, selon les règles ci-dessus. La non-validité de cette conversion n'est en général pas détectable avant l'exécution :

interface I { ... }
class A { ... }
class B extends A implements I { ... } 
class C { ... }
 ...
Object o = new B(); // l'objet créé est de classe B
I i = (I) o;  // valide : B implémente I
A a = (A) o;  // valide : A est ancêtre de B
B b = (B) a;  // valide
C c = (C) o;  // invalide : C n'est pas ancêtre de B

Ces conversions "descendantes" sont bien sûr propices aux erreurs. L'opérateur instanceof permet de vérifier la validité d'une conversion avant de l'effectuer :

if (r instanceof C) {
  c = (C) r;
  // action sur les instances de C
  ...
}
else {
  // action sur les instances d'une autre classe
  ...
}

L'opérateur instanceof et les conversions supportent également les tableaux (à partir d'un objet de type Object) :

Object r = getObject();
if (r instanceof int[]) {
  int[] valeurs = (int[]) r;
  ...
}
else {
  ...
}

Autoboxing

Java 5 introduit un mécanisme permettant la simplification du transtypage, appelé autoboxing. Ce mécanisme permet d'utiliser indifféremment les types primitifs et les classes wrappers. Exemple :

Avant Java 5, il fallait écrire :

List integers = methodeRenvoyantDesIntegers();
for(int i = 0; i < integers.size(); i++) {
    Integer integer = (Integer)integers.get(i);
    int actuel = Integer.parseInt(integer);
    methodNecessitantUnInt(actuel);
}

Alors qu'avec Java 5, il n'est plus nécessaire de passer par parseInt() :

List integers = methodeRenvoyantDesIntegers();
for(int i = 0; i < integers.size(); i++) {
    int actuel = (Integer)integers.get(i);
    methodNecessitantUnInt(actuel);
}

On voit que les int et les Integer sont utilisés indifféremment.

Toutefois, il n'est pas possible de déclarer un type générique avec un type primitif. Il faut utiliser la classe englobante correspondante.

Exemple :

ArrayList<Integer> counters = new ArrayList<Integer>();
counters.add(500);
int n = counters.get(0);

Les limites de l'autoboxing est qu'il ne concerne que chaque type primitif et sa classe englobante respective. Par exemple le code suivant renvoie l'erreur inconvertible types en voulant passer du String au Float :

    public static void main(String[] args) {
        for(int i = 0; i < args.length; i++) {
            System.out.println((Float)args[i]);
        }
    }

Il faut donc écrire^[1] :

public static void main(String[] args) {
    for(int i = 0; i < integers.size(); i++) {
        System.out.println((Float.valueOf(args[i])).floatValue());
    }

Références

↑ http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/data/converting.html

[1] ttp://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/data/converting.html

[1]