IT rekvalifikace s garancí práce. Seniorní programátoři vydělávají až 160 000 Kč/měsíc a rekvalifikace je prvním krokem. Zjisti, jak na to!
Hledáme nové posily do ITnetwork týmu. Podívej se na volné pozice a přidej se do nejagilnější firmy na trhu - Více informací.

Lekce 8 - Aréna s mágem (dědičnost a polymorfismus)

V minulé lekci, Dědičnost a polymorfismus, jsme si vysvětlili dědičnost a polymorfismus.

Dnes máme slíbeno, že si dědičnost a polymorfismus vyzkoušíme v praxi. Bude to opět na naší aréně, kde z bojovníka budeme dědit mága. Tento tutoriál již patří k těm náročnějším a bude tomu tak i u dalších. Proto si průběžně procvičujte práci s objekty, zkoušejte si naše cvičení a také vymýšlejte nějaké své aplikace, abyste si zažili základní věci. To, že je tu přítomen celý seriál neznamená, že ho celý najednou přečtete a pochopíte :) Snažte se programovat průběžně.

Mág - Objektově orientované programování v Javě

Než začneme něco psát, shodněme se na tom, co by měl mág umět. Mág bude fungovat stejně, jako bojovník. Kromě života bude mít však i manu. Zpočátku bude mana plná. V případě plné many může mág vykonat magický útok, který bude mít pravděpodobně vyšší damage, než útok normální (ale samozřejmě záleží na tom, jak si ho nastavíme). Tento útok manu vybije na 0. Každé kolo se bude mana zvyšovat o 10 a mág bude podnikat jen běžný útok. Jakmile se mana zcela doplní, opět bude moci magický útok použít. Mana bude zobrazena grafickým ukazatelem, stejně jako život.

Do původního projektu TahovyBoj vytvoříme tedy třídu Mag.java, zdědíme ji z třídy Bojovnik a dodáme ji atributy, které chceme oproti bojovníkovi navíc. Bude tedy vypadat takto (opět si ji okomentujte):

class Mag extends Bojovnik {
    private int mana;
    private int maximalniMana;
    private int magickyUtok;
}

V mágovi nemáme zatím přístup ke všem proměnným, protože jsou v bojovníkovi nastavené jako privátní. Musíme třídu Bojovnik lehce upravit. Změníme modifikátory private u atributů na protected. Budeme potřebovat jen atributy kostka a jmeno, ale klidně nastavíme jako protected všechny atributy charakteru, protože se v budoucnu mohou hodit, kdybychom se rozhodli oddědit další typy bojovníků. Naopak atribut zprava není vhodné nastavovat jako protected, protože nesouvisí s bojovníkem, ale s nějakou vnitřní logikou třídy. Třída tedy bude vypadat nějak takto:

protected String jmeno;
protected int zivot;
protected int maximalniZivot;
protected int utok;
protected int obrana;
protected Kostka kostka;
private String zprava;

// ...

Přejděme ke konstruktoru.

Konstruktor potomka

Java nedědí konstruktory! Je to pravděpodobně z toho důvodu, že předpokládá, že potomek bude mít navíc nějaké atributy a původní konstruktor by u něj byl na škodu. To je i náš případ, protože konstruktor mága bude brát oproti tomu z bojovníka navíc 2 parametry (mana a magický útok).

Definujeme si tedy konstruktor v potomkovi Mag, který bere parametry potřebné pro vytvoření bojovníka a několik parametrů navíc pro mága.

O potomků je nutné vždy volat konstruktor předka. Je to z toho důvodu, že bez volání konstruktoru nemusí být instance správně inicializovaná. Konstruktor předka nevoláme pouze v případě, že žádný nemá. Náš konstruktor musí mít samozřejmě všechny parametry potřebné pro předka plus ty nové, co má navíc potomek. Některé potom předáme předkovi a některé si zpracujeme sami. Konstruktor předka se vykoná před naším konstruktorem.

V Javě existuje klíčové slovo super, které je podobné námi již známému this. Na rozdíl od klíčového slova this, které odkazuje na konkrétní instanci třídy, super odkazuje na předka. My tedy můžeme zavolat konstruktor předka s danými parametry a poté vykonat navíc inicializaci pro mága.

Konstruktor mága bude tedy vypadat takto:

public Mag(String jmeno, int zivot, int utok, int obrana, Kostka kostka, int mana, int magickyUtok) {
    super(jmeno, zivot, utok, obrana, kostka);
    this.mana = mana;
    this.maximalniMana = mana;
    this.magickyUtok = magickyUtok;
}

Stejně můžeme volat i jiný konstruktor v té samé třídě (ne předka), jen místo klíčového slova super použijeme this.

Přesuňme se nyní do souboru TahovyBoj.java a druhého bojovníka (u nás to je Shadow) změňme na mága, např. takto:

Bojovnik gandalf = new Mag("Gandalf", 60, 15, 12, kostka, 30, 45);

Změnu samozřejmě musíme udělat i v řádku, kde bojovníka do arény vkládáme. Všimněte si, že mága ukládáme do proměnné typu Bojovnik. Nic nám v tom nebrání, protože bojovník je jeho předek. Stejně tak si můžeme typ proměnné změnit na Mag. Když aplikaci nyní spustíme, bude fungovat úplně stejně, jako předtím. Mág vše dědí z bojovníka a zatím tedy funguje jako bojovník.

Polymorfismus a přepisování metod

Bylo by výhodné, kdyby objekt Arena mohl s mágem pracovat stejným způsobem jako s bojovníkem. My již víme, že takovémuto mechanismu říkáme polymorfismus. Aréna zavolá na objektu metodu utoc() se soupeřem v parametru. Nestará se o to, jestli bude útok vykonávat bojovník nebo mág, bude s nimi pracovat stejně. U mága si tedy přepíšeme metodu utoc() z předka. Přepíšeme zděděnou metodu tak, aby útok pracoval s manou, hlavička metody však zůstane stejná.

Když jsme u metod, budeme v Bojovnik.java ještě jistě používat metodu nastavZpravu(), ta je však privátní. Označme ji jako protected:

protected void nastavZpravu(String zprava) {

Při návrhu bojovníka jsme samozřejmě měli myslet na to, že se z něj bude dědit a již označit vhodné atributy a metody jako protected. V tutoriálu k bojovníkovi jsem vás tím však nechtěl zbytečně zatěžovat, proto musíme modifikátory změnit až teď, kdy jim rozumíme :)

Pojďme přepsat metodu bojovníka utoc() v mágovi. Metodu normálně definujeme v souboru Mag.java tak, jak jsme zvyklí, pouze ji označíme klíčovým slovem @Override pro přepsání:

@Override
public void utoc(Bojovnik souper) {

Podobně jsme přepisovali metodu toString() u našich objektů, každý objekt v Javě je totiž odděděný od java.lang.Object, který obsahuje několik defaultních metod a jedna z nich je i metoda toString(). Při její implementaci bychom tedy měli označit, že se jedná o přepsanou metodu.

Chování metody utoc() nebude nijak složité. Podle hodnoty many buď provedeme běžný útok nebo útok magický. Hodnotu many potom buď zvýšíme o 10 nebo naopak snížíme na 0 v případě magického útoku:

@Override
public void utoc(Bojovnik souper) {
    int uder = 0;
    // Mana není naplněna
    if (mana < maximalniMana) {
        mana += 10;
        if (mana > maximalniMana) {
            mana = maximalniMana;
        }
        uder = utok + kostka.hod();
        nastavZpravu(String.format("%s útočí s úderem za %s hp", jmeno, uder));
    } else { // Magický útok
        uder = magickyUtok + kostka.hod();
        nastavZpravu(String.format("%s použil magii za %s hp", jmeno, uder));
        mana = 0;
    }
    souper.branSe(uder);
}

Kód je asi srozumitelný. Všimněte si omezení many proměnnou maximalniMana. Může se nám totiž stát, že tuto hodnotu přesáhneme, když ji zvyšujeme o 10. Když se nad kódem zamyslíme, tak útok výše v podstatě vykonává původní metoda utoc(). Jistě by bylo přínosné zavolat podobu metody na předkovi místo toho, abychom chování opisovali. K tomu opět použijeme klíčové slovo super:

    @Override
    public void utoc(Bojovnik souper) {
        // Mana není naplněna
        if (mana < maximalniMana) {
            mana += 10;
            if (mana > maximalniMana) {
                mana = maximalniMana;
            }
            super.utoc(souper);
        } else { // Magický útok
            int uder = magickyUtok + kostka.hod();
            nastavZpravu(String.format("%s použil magii za %s hp", jmeno, uder));
            souper.branSe(uder);
            mana = 0;
        }
    }
import java.util.Random;
public class Kostka {
    private Random random;
    private int pocetSten;

    public Kostka() {
        pocetSten = 6;
        random = new Random();
    }

    public Kostka(int pocetSten) {
        this.pocetSten = pocetSten;
        random = new Random();
    }

    public int vratPocetSten() {
        return pocetSten;
    }

    public int hod() {
        return random.nextInt(pocetSten) + 1;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return String.format("Kostka s %s stěnami", pocetSten);
    }
}
class Bojovnik {
    protected String jmeno;
    protected int zivot;
    protected int maximalniZivot;
    protected int utok;
    protected int obrana;
    protected Kostka kostka;
    private String zprava;

    public Bojovnik(String jmeno, int zivot, int utok, int obrana, Kostka kostka) {
        this.jmeno = jmeno;
        this.zivot = zivot;
        this.maximalniZivot = zivot;
        this.utok = utok;
        this.obrana = obrana;
        this.kostka = kostka;
    }

    public boolean jeZivy() {
        return (zivot > 0);
    }

    public String grafickyZivot() {
        String grafickyZivot = "[";
        int celkem = 20;
        double pocetDilku = Math.round(((double) zivot / maximalniZivot) * celkem);
        if ((pocetDilku == 0) && (jeZivy())) {
            pocetDilku = 1;
        }
        for (int i = 0; i < pocetDilku; i++) {
            grafickyZivot += "#";
        }
        for (int i = 0; i < celkem - pocetDilku; i++) {
            grafickyZivot += " ";
        }
        grafickyZivot += "]";
        return grafickyZivot;
    }

    public void utoc(Bojovnik souper) {
        int uder = utok + kostka.hod();
        nastavZpravu(String.format("%s útočí s úderem za %s hp", jmeno, uder));
        souper.branSe(uder);
    }

    public void branSe(int uder) {
        int zraneni = uder - (obrana + kostka.hod());
        if (zraneni > 0) {
            zivot -= zraneni;
            zprava = String.format("%s utrpěl poškození %s hp", jmeno, zraneni);
            if (zivot <= 0) {
                zivot = 0;
                zprava += " a zemřel";
            }
        } else {
            zprava = String.format("%s odrazil útok", jmeno);
        }
        nastavZpravu(zprava);
    }

    protected void nastavZpravu(String zprava) {
        this.zprava = zprava;
    }

    public String vratPosledniZpravu() {
        return zprava;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return jmeno;
    }

}
class Arena {
    private Bojovnik bojovnikA;
    private Bojovnik bojovnikB;
    private Kostka kostka;

    public Arena(Bojovnik bojovnikA, Bojovnik bojovnikB, Kostka kostka) {
        this.bojovnikA = bojovnikA;
        this.bojovnikB = bojovnikB;
        this.kostka = kostka;
    }

    private void vykresli() {
        System.out.println("-------------- Aréna -------------- \n");
        System.out.println("Zdraví bojovníků: \n");
        System.out.printf("%s %s%n", bojovnikA, bojovnikA.grafickyZivot());
        System.out.printf("%s %s%n", bojovnikB, bojovnikB.grafickyZivot());
    }

    private void vypisZpravu(String zprava) {
        System.out.println(zprava);
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException ex) {
            System.err.println("Chyba, nepovedlo se uspat vlákno!");
        }
    }

    public void zapas() {
        // původní pořadí
        Bojovnik bojovnikA = this.bojovnikA;
        Bojovnik bojovnikB = this.bojovnikB;
        System.out.println("Vítejte v aréně!");
        System.out.printf("Dnes se utkají %s s %s! %n%n", bojovnikA, bojovnikB);
        // prohození bojovníků
        boolean zacinaBojovnikB = (kostka.hod() <= kostka.vratPocetSten() / 2);
        if (zacinaBojovnikB) {
            bojovnikA = this.bojovnikB;
            bojovnikB = this.bojovnikA;
        }
        System.out.printf("Začínat bude bojovník %s! %nZápas může začít...%n", bojovnikA);

        // cyklus s bojem
        while (bojovnikA.jeZivy() && bojovnikB.jeZivy()) {
            bojovnikA.utoc(bojovnikB);
            vykresli();
            vypisZpravu(bojovnikA.vratPosledniZpravu()); // zpráva o útoku
            vypisZpravu(bojovnikB.vratPosledniZpravu()); // zpráva o obraně
            if (bojovnikB.jeZivy()) {
                bojovnikB.utoc(bojovnikA);
                vykresli();
                vypisZpravu(bojovnikB.vratPosledniZpravu()); // zpráva o útoku
                vypisZpravu(bojovnikA.vratPosledniZpravu()); // zpráva o obraně
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

Opět vidíme, jak můžeme znovupoužívat kód. S dědičností je spojeno opravdu mnoho technik, jak si ušetřit práci. V našem případě to ušetří několik řádků, ale u většího projektu by to mohlo mít obrovský význam.

Aplikace nyní funguje tak, jak má:

Konzolová aplikace
-------------- Aréna --------------

Zdraví bojovníků:

Zalgoren [#############       ]
Gandalf [#################   ]
Gandalf použil magii za 52 hp
Zalgoren utrpěl poškození 36 hp

Arena nás však neinformuje o maně mága, pojďme to napravit. Přidáme mágovi veřejnou metodu grafickaMana(), která bude obdobně jako u života vracet textový řetězec s grafickým ukazatelem many.

Abychom nemuseli logiku se složením ukazatele psát dvakrát, upravíme metodu grafickyZivot() v souboru Bojovnik.java. Připomeňme si, jak vypadá:

public String grafickyZivot() {
    String grafickyZivot = "[";
    int celkem = 20;
    double pocetDilku = Math.round(((double) zivot / maximalniZivot) * celkem);
    if ((pocetDilku == 0) && (jeZivy())) {
        pocetDilku = 1;
    }
    for (int i = 0; i < pocetDilku; i++) {
        grafickyZivot += "#";
    }
    for (int i = 0; i < celkem - pocetDilku; i++) {
        grafickyZivot += " ";
    }
    grafickyZivot += "]";
    return grafickyZivot;
}

Vidíme, že není kromě proměnných zivot a maximalniZivot na životě nijak závislá. Metodu přejmenujeme na grafickyUkazatel a dáme ji 2 parametry: aktuální hodnotu a maximální hodnotu. Proměnné zivot a maximalniZivot v těle metody poté nahradíme za aktualni a maximalni. Modifikátor bude protected, abychom metodu mohli v potomkovi použít:

protected String grafickyUkazatel(int aktualni, int maximalni) {
    String grafickyZivot = "[";
    int celkem = 20;
    double pocetDilku = Math.round(((double) aktualni / maximalni) * celkem);
    if ((pocetDilku == 0) && (jeZivy())) {
        pocetDilku = 1;
    }
    for (int i = 0; i < pocetDilku; i++) {
        grafickyZivot += "#";
    }
    for (int i = 0; i < celkem - pocetDilku; i++) {
        grafickyZivot += " ";
    }
    grafickyZivot += "]";
    return grafickyZivot;
}

Metodu grafickyZivot() v souboru Bojovnik.java naimplementujeme znovu, bude nám v ní stačit jediný řádek a to zavolání metody grafickyUkazatel() s příslušnými parametry:

public String grafickyZivot() {
    return grafickyUkazatel(zivot, maximalniZivot);
}

Určitě jsem mohl v tutoriálu s bojovníkem udělat metodu grafickyUkazatel() rovnou. Chtěl jsem však, abychom si ukázali, jak se řeší případy, kdy potřebujeme vykonat podobnou funkčnost vícekrát. S takovouto parametrizací se v praxi budete setkávat často, protože nikdy přesně nevíme, co budeme v budoucnu od našeho programu požadovat.

Nyní můžeme vykreslovat ukazatel tak, jak se nám to hodí. Přesuňme se do Mag.java a naimplementujme metodu grafickaMana():

public String grafickaMana() {
    return grafickyUkazatel(mana, maximalniMana);
}

Jednoduché, že? Nyní je mág hotový, zbývá jen naučit arénu zobrazovat manu v případě, že je bojovník mág. Přesuňme se tedy do souboru Arena.java.

Rozpoznání typu objektu

Jelikož se nám nyní vykreslení bojovníka zkomplikovalo, uděláme si na něj samostatnou metodu vypisBojovnika(), jejím parametrem bude daná instance bojovníka:

private void vypisBojovnika(Bojovnik bojovnik) {
    System.out.println(bojovnik);
    System.out.print("Život: ");
    System.out.println(bojovnik.grafickyZivot());
}

Nyní pojďme reagovat na to, jestli je bojovník mág. Minule jsme si řekli, že k tomu slouží operátor instanceof:

private void vypisBojovnika(Bojovnik bojovnik) {
    System.out.println(bojovnik);
    System.out.print("Život: ");
    System.out.println(bojovnik.grafickyZivot());
    if (bojovnik instanceof Mag) {
        System.out.print("Mana:  ");
        System.out.println(((Mag) bojovnik).grafickaMana());
    }
}

Bojovníka jsme museli na mága přetypovat, abychom se k metodě grafickaMana() dostali. Samotná třída Bojovnik ji totiž nemá. To bychom měli, metodu vypisBojovnika() budeme volat v metodě vykresli(), která bude vypadat takto:

    private void vykresli() {
        System.out.println("-------------- Aréna -------------- \n");
        System.out.println("Bojovníci: \n");
        vypisBojovnika(bojovnikA);
        System.out.println();
        vypisBojovnika(bojovnikB);
        System.out.println();
    }
class Bojovnik {
    protected String jmeno;
    protected int zivot;
    protected int maximalniZivot;
    protected int utok;
    protected int obrana;
    protected Kostka kostka;
    private String zprava;

    public Bojovnik(String jmeno, int zivot, int utok, int obrana, Kostka kostka) {
        this.jmeno = jmeno;
        this.zivot = zivot;
        this.maximalniZivot = zivot;
        this.utok = utok;
        this.obrana = obrana;
        this.kostka = kostka;
    }

    public boolean jeZivy() {
        return (zivot > 0);
    }

    protected String grafickyUkazatel(int aktualni, int maximalni) {
        String grafickyZivot = "[";
        int celkem = 20;
        double pocetDilku = Math.round(((double) aktualni / maximalni) * celkem);
        if ((pocetDilku == 0) && (jeZivy())) {
            pocetDilku = 1;
        }
        for (int i = 0; i < pocetDilku; i++) {
            grafickyZivot += "#";
        }
        for (int i = 0; i < celkem - pocetDilku; i++) {
            grafickyZivot += " ";
        }
        grafickyZivot += "]";
        return grafickyZivot;
    }

    public String grafickyZivot() {
        return grafickyUkazatel(zivot, maximalniZivot);
    }

    public void utoc(Bojovnik souper) {
        int uder = utok + kostka.hod();
        nastavZpravu(String.format("%s útočí s úderem za %s hp", jmeno, uder));
        souper.branSe(uder);
    }

    public void branSe(int uder) {
        int zraneni = uder - (obrana + kostka.hod());
        if (zraneni > 0) {
            zivot -= zraneni;
            zprava = String.format("%s utrpěl poškození %s hp", jmeno, zraneni);
            if (zivot <= 0) {
                zivot = 0;
                zprava += " a zemřel";
            }
        } else {
            zprava = String.format("%s odrazil útok", jmeno);
        }
        nastavZpravu(zprava);
    }

    protected void nastavZpravu(String zprava) {
        this.zprava = zprava;
    }

    public String vratPosledniZpravu() {
        return zprava;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return jmeno;
    }
}
class Mag extends Bojovnik {
    private int mana;
    private int maximalniMana;
    private int magickyUtok;

    public Mag(String jmeno, int zivot, int utok, int obrana, Kostka kostka, int mana, int magickyUtok)
    {
        super(jmeno, zivot, utok, obrana, kostka);
        this.mana = mana;
        this.maximalniMana = mana;
        this.magickyUtok = magickyUtok;
    }

    @Override
    public void utoc(Bojovnik souper) {
        // Mana není naplněna
        if (mana < maximalniMana) {
            mana += 10;
            if (mana > maximalniMana) {
                mana = maximalniMana;
            }
            super.utoc(souper);
        } else { // Magický útok
            int uder = magickyUtok + kostka.hod();
            nastavZpravu(String.format("%s použil magii za %s hp", jmeno, uder));
            souper.branSe(uder);
            mana = 0;
        }
    }

    public String grafickaMana() {
        return grafickyUkazatel(mana, maximalniMana);
    }
}

Hotovo :)

Konzolová aplikace
-------------- Aréna --------------

Bojovníci:

Zalgoren
Život: [##########          ]

Gandalf
Život: [#####               ]
Mana: [#############       ]

Zalgoren útočí s úderem za 28 hp

Aplikaci ještě můžeme dodat hezčí vzhled, vložil jsem ASCIIart nadpis Aréna, který jsem vytvořil ASCII generátorem. Metodu k vykreslení ukazatele jsem upravil tak, aby vykreslovala plný obdélník místo # (ten napíšete pomocí kláves Alt + 219). Výsledek může vypadat takto:

Konzolová aplikace
   __    ____  ____  _  _    __
  /__\  (  _ \( ___)( \( )  /__\
 /(__)\  )   / )__)  )  (  /(__)\
(__)(__)(_)\_)(____)(_)\_)(__)(__)

Bojovníci:

Zalgoren
Život: ████

Gandalf
Život: ███████
Mana:  █

Gandalf použil magii za 48 hp
Zalgoren utrpěl poškození 33 hp

Kód máte v příloze. Pokud jste něčemu nerozuměli, zkuste si článek přečíst vícekrát nebo pomaleji, jsou to důležité praktiky.

V následujícím cvičení, Řešené úlohy k 5.-8. lekci OOP v Javě, si procvičíme nabyté zkušenosti z předchozích lekcí.


 

Měl jsi s čímkoli problém? Stáhni si vzorovou aplikaci níže a porovnej ji se svým projektem, chybu tak snadno najdeš.

Stáhnout

Stažením následujícího souboru souhlasíš s licenčními podmínkami

Staženo 1546x (17.17 kB)
Aplikace je včetně zdrojových kódů v jazyce Java

 

Předchozí článek
Dědičnost a polymorfismus
Všechny články v sekci
Objektově orientované programování v Javě
Přeskočit článek
(nedoporučujeme)
Řešené úlohy k 5.-8. lekci OOP v Javě
Článek pro vás napsal David Hartinger
Avatar
Uživatelské hodnocení:
424 hlasů
David je zakladatelem ITnetwork a programování se profesionálně věnuje 15 let. Má rád Nirvanu, nemovitosti a svobodu podnikání.
Unicorn university David se informační technologie naučil na Unicorn University - prestižní soukromé vysoké škole IT a ekonomie.
Aktivity