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📚 Composition

Survol et attentes

Quand vous avez un peu d’expérience avec l’héritage, le polymorphisme, les classes abstraites et les interfaces, vous aurez probablement envie de développer des projets plus complexes. La composition est un concept important que vous devrez comprendre afin de planifier les relations entres les classes pour les rendre facile à utiliser et à modifier.

C’est un sujet avancé en programmation orientée-objet. Cette leçon est donc optionnelle. Elle est destinée aux étudiants qui veulent aller plus loin dans leur apprentissage de la programmation orientée-objet. Elle n’est pas nécessaire pour la réussite du cours ICS4U.

Avec l’héritage et l’implmentation directe

Voici un exemple de code pour un personnage de jeu vidéo qui peut se déplacer et attaquer. Il implémente directement les interfaces Moves et Skill.

public interface Moves {
    void move();
}

public interface Skill {
    void applySkill();
}

public class Warrior implements Moves, Skill {
    private int health;
    private int skillLevel;
    // ...autres attributs, constructeurs, etc.

    @Override
    void move(){
        System.out.println("Marching and yelling");
    }

    @Override
    void applySkill(){
        System.out.println("Fighting with sword");
    }
}

public class Wizard implements Moves, Skill {
    private int health;
    private int skillLevel;
    // ...autres attributs

    @Override
    void move(){
        System.out.println("Floating on an energy ball");
    }

    @Override
    void applySkill(){
        System.out.println("Lightning bolt from a staff");
    }
}

Tout ça est acceptable à la base, mais qu’est-ce qui se passe si le Warrior se bat avec une arme différente ou se déplace à cheval? Ou si le Wizard change également ses comportements durant le jeu. Il faudrait créer des classes pour chaque variante possible d’un Warrior et d’un Wizard, p.ex : MountedWarriorWithSpear, MountedWarriorWithSword, etc. C’est beaucoup de classes à créer et à maintenir! Et si ces personnages devaient éventuellement incorporer d’autres comportements, il faudrait encore plus de classes!!!

Avec la composition

La composition nous offre une autre solution. Au lieu d’implémenter directement les interfaces dans les classes des différents types de personnages, on peut utiliser les interfaces comme attributs dans une classe parente. Si on implémente les interfaces dans des petites classes à part, les différents types de personnages ont simplement à s’assigner une des ces classes comme valeur de leur attribut. Et si dans le futur on ajoute de nouveaux comportments pour les interfaces existantes, rien ne change dans le code du personnage. En fait, même s’il y a aucun nouveau code mais le personnage évolue durant le jeu et obtient un nouveau comportement, c’est aussi simple que de lui assigner la bonne implémentation : on peut changer les comportements durant l’exécution du programme! Finalement, si on ajoute un nouveau comportement dans une nouvelle version du programme, on ajoute juste un nouvel attribut et les méthodes nécessaires pour l’utiliser (accesseurs, mutateurs, etc.). Le code existant n’est pas affecté.

Voici à quoi ça ressemble, présumant que les interfaces Moves et Skill sont inchangées de l’exemple précédent :

public class MarchingAndYelling implements Moves {
    @Override
    void move(){
        System.out.println("Marching and yelling");
    }
}

public class FightingWithSword implements Skill {
    @Override
    void applySkill(){
        System.out.println("Fighting with sword");
    }
}

..etc. Il y a plusieurs petites classes comme celles-ci, chacune implémentant une interface de façon spécifique.

public abstract class Player {
    private int health;
    private int skillLevel;
    private Moves move; // voici la composition : inclut l'interface comme attribut
    private Skill skill;
    // ...autres attributs, constructeurs, etc.

    public void move(){ // parce que c'est une interface on peut définir l'utilisation publique ici
        move.move();
    }
    public void applySkill(){
        skill.applySkill();
    }
}

public class Warrior extends Player{
    public Warrior(){
        super();
        this.move = new MarchingAndYelling(); // l'enfant choisit l'implémentation spécifique
        this.skill = new FightingWithSword();
    }
}

public class Wizard extends Player{
    public Wizard(){
        super();
        this.move = new FloatingOnEnergyBall();
        this.skill = new LightningBoltFromStaff();
    }
}

Dans le cas de la composition, une classe parente abstraite définit la structure d’un personnage. Cette structure inclut des attributs qui sont des interfaces (on le représente dans un diagramme UML avec un diamant sur la classe qui “se compose de” l’autre classe). Les constructeurs des classes enfants définissent les valeurs spécifiques à insérer dans la structure.

L’architecture présentée dans cet exemple avec les personnages et leur comportements s’appelle le patron de conception Strategy. Il y a plusieurs autres patrons de conception qui offrent des solutions pratiques à des problèmes courants en développement logiciel, mais cela dépasse le cadre de ce cours.

En utilisant une classe parente abstraite avec la composition, on applique plusieurs bonnes pratiques en programmation orientée-objet :

• La composition produit un couplage faible entre les classes. Les classes sont indépendantes les unes des autres. On peut changer une classe sans affecter les autres ou sans exiger la production d’une quantité énorme de code pour acceuillir le changement.
• La composition réduit aussi le nombre de fois qu’il faut supplanter les méthodes abstraites, notamment le nombre de fois qu’on écrit une implémentation qui sera immédiatement supplantée par la classe enfant spécifique que le programme utilise.
• L’héritage des attributs d’une classe parente évite d’avoir à copier la structure de la classe pour chaque type. C’est le principe DRY : “don’t repeat yourself”. Et si on voulait augmenter la capacité de Player, en y ajoutant un nouvel attribut par exemple, on n’aurait qu’à le faire dans la classe parente. Les classes enfants n’auraient qu’à spécifier la partie qui leur est unique : le choix d’une implémentation pour le nouvel attribut.

Objectifs d’apprentissage

À la fin de cette leçon vous devrez être en mesure de :

• Explorer des architectures plus complexes qui appliquent la composition afin de voir comment utiliser la programmation orientée-objet dans un projet de développement logiciel plus réaliste.

Critères de succès

• Je peux incorporer la composition dans mes propres classes.

Exercices

Recherche :

• Faire une recherche sur un patron de conception qui vous intéresse.
  • Tentez d’identifier les concepts de la programmation orientée-objet qui sont appliquées : héritage, interfaces, composition, etc.
  • Identifier des cas où ce patron de conception pourrait être utile dans un projet de développement logiciel.