Kategorize Etmenin Yararları ve Arayüzler

Her ne kadar Bülent Ortaçgil, beni kategorize etme, demişse de, kategorizasyon çevremizi anlamamızı kolaylaştıran ve sıklıkla başvurduğumuz çok önemli bir keşif aracıdır. Birbirlerine benzesin ya da benzemesin, değişik türden varlıkların ortak yönlerini gruplamamızı olanaklı kılarak soyutlama yapmamızı sağlayan bu araç, keşfimizin paylaşılabilir olması durumunda, kendimizi daha kısa yoldan anlatmamızı da olanaklı kılar. Örneğin, üçüncü bir şahsın obez olduğu konusundaki gözlemimizi paylaştığımızda, karşımızdaki kişi, hangi ulustan olursa olsun, konuşmaya konu olan kişinin saçının, gözlerinin ne renk olduğunu bilemese de nasıl vücut hatlarına sahip olduğunu kafasında canlandırılabilir. Çünkü, ortak tanımı üzerinde anlaşılmış—yani, standart bir tanımı bulunan—obez olma özelliği kişilerin ait olduğu grupları aşan bir özelliktir; birbirleriyle hiç alakası bulunmayan grupların üyeleri arasında ortak payda olarak kullanılabilir. Yani, kafamızın içindeki gri materyalin tasnif etme donanımı, biz istesek de istemesek de, diğer kişileri müstahdem, öğretmen, yönetici, vb. şeklinde sınıflandırdığı gibi, obez, zeki, işbilir, vb. şeklinde de kategorize etmektedir. Yeri geldiğinde, sınıflarla kategoriler bitiştirilmekte ve obez öğretmen, işbilir yönetici gibi yeni sınıflamalar da yapılabilmektedir.¹

İşte bu yazımızda, Java programlama dilinin nesneler alemini tasnif etmekte sınıf ile birlikte kullanılabilecek ikinci üstkavramı olan arayüz kavramına değineceğiz. Ama ilk önce pedagojik senaryomuz. Yer ülkemizdeki liselerden birinin müdüriyeti ve uyuşturucunun ilk paketinin bedava olduğunu bildiği için bazı şirketlerce öğretim ordusunun üyelerine "bedava" dağıtılan programlama dillerini kullanmayı reddederek Java'yı tercih eden müdürümüz, yönetimindeki öğrenci ve öğretmenlerin performansını özetleyecek bir programı nasıl yazabileceğini düşünmekte. Müdürümüzün amacı, öğrenci ve öğretmenleri kendi aralarında uygun bir ölçüte göre sıralayıp listelemek. Çiziktirmelerle dolu sayfalara baktığımızda, müdürümüzün öğrencileri önce ortalamaları sonra—ortalamaların eşit olması durumunda—numaraları karşılaştırırak sıraya dizmeyi düşünürken, öğretmenleri önce öğrenci anketlerindeki konu yeterliliği notunun ortalamasını sonra ders yükünü karşılaştırırak sıraya dizmek istediğini görüyoruz.

Yordamsal programlama alışkanlıkları olduğu anlaşılan müdürümüz, ilk çözüm girişiminde Performans adlı bir sınıftaki dört metot ile işini halletmeye çalışmış. Buna göre, sıralama metotları kendilerine geçirilen veri kümesinin elemanlarını ilişkin karşılaştırma metodunu çağırarak sıraya dizmekte.

Performans.java

public class Performans {
  ...
  public static int karşılaştır(Öğrenci sol, Öğrenci sağ) {
    ...
  } // int karşılaştır(Öğrenci, Öğrenci)

  public static int karşılaştır(Öğretmen sol, Öğretmen sağ) {
    ...
  } // int karşılaştır(Öğretmen, Öğretmen)

  public static void sırala(Öğrenci[] veri) { ... }

  public static void sırala(Öğretmen[] veri) { ... }
  ...
} // Performans sınıfının sonu

Performans'ı Öğrenci ve Öğretmen sınıflarına bağımlı kılması—Öğrenci ve Öğretmen sınıflarının değişmesi ilişkin karşılaştırma metotlarının değişmesine neden olabilir—ve sıralama metotlarının neredeyse aynı olmasından—ne de olsa, aynı algoritma kullanılıyor—huylanan müdürümüz, static niteleyicisinin nesne paradigmasının düşmanı olduğunu anımsaması ve, düşülen nota inanırsak, İnternet'teki bir yazıyı🔎 okuması sonrasında, sınıf ve kalıtlama kavramlarının kullanıldığı bir çözümü yeğleyerek bu çözümden vazgeçmiş.

Karşılaştırılabilir.java

public abstract class Karşılaştırılabilir {
  public abstract int karşılaştır(Karşılaştırılabilir sağ);
} // Karşılaştırılabilir sınıfının sonu

Öğrenci.java

public class Öğrenci extends Karşılaştırılabilir {
  ...
  public int karşılaştır(Karşılaştırılabilir sağ) {
    Öğrenci sağTaraf = (Öğrenci) sağ;
    ... // ileti alıcı ile sağTaraf'ı karşılaştır.
  } // int karşılaştır(Karşılaştırılabilir)
  ...
} // Öğrenci sınıfının sonu

Öğretmen.java

public class Öğretmen extends Karşılaştırılabilir {
  ...
  public int karşılaştır(Karşılaştırılabilir sağ) {
    Öğretmen sağTaraf = (Öğretmen) sağ;
    ... // ileti alıcı ile sağTaraf'ı karşılaştır.
  } // int karşılaştır(Karşılaştırılabilir)
  ...
} // Öğretmen sınıfının sonu

Performans.java

public class Performans {
  ...
  public static void sırala(Karşılaştırılabilir[] veri) {
    ...
  } // void sırala(Karşılaştırılabilir[]) sonu
  ...
} // Performans sınıfının sonu

Anlaşılan, yukarıda kaba hatlarıyla verilen çözümün, Java'nın çoklu sınıf kalıtlamayı desteklememesi nedeniyle, Öğrenci ve Öğretmen'in bir diğer sınıftan daha—mesela, iki sınıfın ortak noktalarını içeren Kişi gibi—türetilmesini engellediğini gören ve karşılaştırmanın genel bir işlem olduğunu düşünen müdürümüz, Karşılaştırılabilir'in aslında gereksiz olduğuna karar vermiş ve söz konusu işleme karşılık gelen iletiyi Object sınıfının içinde aramış. Buna gerekçe olarak da, equals (eşitlik denetimi) ve toString (hoş yazım) gibi tüm nesneler için geçerli olan iletilerin tüm sınıfların ortak noktalarını barındıran Object'te yer alması gerektiğini not düşmüş. Görünen o ki, bu varsayımın arama sonucunda yanlışlanması, müdürümüzü Java programlamayı iyi bilen bir matematik hocasının kapısını çalmaya zorlamış. Derdinin çaresinin Object sınıfında değil, arayüz kavramının kullanımında yattığını söyleyen matematik hocası, küme, matris, karmaşık sayı gibi matematiksel nesnelerin aslında karşılaştırılabilir olmadığı konusunda garanti vererek müdürümüzü ikna etmiş. Gelin bundan sonrasını birlikte görelim.²

Birbirleriyle ilintili veya ilintisiz olabilecek kimi kavramların ortak özelliklerini soyutlamaya yarayan kategoriler Java'da arayüz üstkavramı ile karşılık bulurlar; bir arayüzün tanımlanması, Java sınıf kitaplığını o arayüzü gerçekleştiren ve gerçekleştirmeyen sınıflar olmak üzere iki kategoriye ayırır. Bu tanımda altı çizilmesi gereken noktalar, aynı arayüzü gerçekleştiren sınıfların birbirleriyle ilintisiz olma ve kimi sınıfların arayüzü gerçekleştirmeme olasılığıdır. Örneğin, karşılaştırılabilir sınıflar, Öğretmen ve Müstahdem gibi ortak üstsınıfları (Çalışan) yoluyla ilintilendirilebilirken, tamsayılar ve vergi mükellefleri gibi alakasız da olabilirler. Aynı şekilde, tamsayılar karşılaştırılabilirlik özelliği taşırken, disk dosyalarını soyutlayan sınıfların aynı özelliği taşıması beklenmez.³

Karşılaştırılabilir.java

public interface Karşılaştırılabilir {
  public int karşılaştır(Object);
  /* public static final */ String
    BELİRLEYİCİ_KOMİTE = "Ağır Abiler, A.Ş.";
} // Karşılaştırılabilir arayüzünün sonu

Arayüz tanımı, destekleyen sınıfların gerçekleştirmesi zorunlu olan iletilerin imzalarını ve bu sınıfların üyesi olan nesnelerin tümü için değişmeyen özellikleri içerir. Örneğin, yukarıdaki arayüz karşılaştır adlı bir iletiyi gerçekleştiren sınıflara ait nesneleri soyutlarken, bu nesnelerin ele alınması esnasında yararlanılacak bir sabit tanımlamaktadır.

Arayüz tanımının kuru kuruya kullanıcılara sağlanması pek yararlı olmayacaktır; arayüzü belirleyen geliştiricilerin, arayüzün gerçekleştirimleri arasında tutarlılığı sağlamak adına, derleyicinin kullanım doğruluğu denetimleri için gerekli olan yukarıdaki sözdizimsel tanımın yanısıra, arayüzdeki öğelerin anlamlarına dair açıklamaları da sağlaması gerekir. Örneğin, karşılaştır iletisinin imzasının sağlanması yalnız başına bir işe yaramayacaktır; iletinin ne yaptığına, parametrelerin ve döndürülen değerin ne anlama geldiğine aşağıdaki gibi açıklık getirilmelidir. Yani, arayüzün sözdizimsel tanımına ek olarak anlambilimsel açıklamasının da sağlanması gereklidir.

karşılaştır iletisi, hedef nesne ile argümanda geçirilen nesneyi karşılaştırır. Hedef nesnenin büyük olması durumu döndürülen pozitif bir int ile bildirilirken, eşitlik durumu 0 ile, küçük olma durumu ise negatif bir int ile bildirilir. Hedef nesne ile argümandaki nesnenin uyumsuz olması, kullanıcıya ClassCastException ayrıksı durumuyla bildirilmelidir. Benzer şekilde, argümanda geçirilen tutacağın null olmasının, kullanıcıya NullPointerException ayrıksı durumuyla bildirilmesi beklenir.

Arayüzün gerçekleştirimci ile kullanıcıları arasında sözleşme görevi gören bir bağlantı noktası oluşturduğu unutulmamalıdır; hem gerçekleştirimci hem kullanıcı, arayüz tanımından değişik amaçlarla da olsa yararlanacaktır. Bu, arayüz tanımındaki bir değişikliğin, birbirlerinden çok farklı yerlerde bulunan pek çok kişinin kodunu değiştirmesi gibi maliyetli bir sonuca neden olabileceği anlamına gelir. Dolayısıyla, değişme ihtimali yüksek olan altalan tanımı ve metot gövdesi gibi gerçekleştirim ayrıntılarının arayüz tanımında yer almasına izin verilmez. Altalan ve metot gerçekleştirimlerinin olması gerektiği durumlarda, arayüz yerine soyut sınıf kullanımı düşünülmelidir.

Arayüz tanımındaki tüm öğelerin public erişimli ve tüm veri öğelerinin derleme anı sabiti—yani, static final ile nitelenmiş—olduğu varsayılır. Bunun nedeni, arayüzün, önceki paragrafta değindiğimiz gibi, birbirinden bağımsız gerçekleştirimci ve kullanıcılar arasında sözleşme görevini görmesidir; arayüzde değişmesi muhtemel ve kamuya açık olmayan gerçekleştirim ayrıntıları bulunamaz. [Müzik setinizin arayüzünde kullandırılmayan bir düğmenin bulunmasını mantıklı bulur musunuz?] Bu sayede kullanıcı, arayüzü hangi sınıf gerçekleştiriyor olursa olsun, arayüz tutacağını arkasındaki nesnenin türünden bağımsız bir şekilde ele alıp kodun yeniden kullanımını sağlayabilecektir. Bunu, aşağıdaki örnek üzerinden görelim.

public class Performans {
  ...
  public static void sırala(Karşılaştırılabilir[] veri) {
    if (veri.length <= 1) return;

    boolean takasYapıldı = false;
    int geçiş = 1;
    do {
      takasYapıldı = false;
      for (int i = 0; j < veri.length - geçiş; i++)
        if (veri[i].karşılaştır(veri[i + 1]) > 0) {
          Karşılaştırılabilir geçici = veri[i];
          veri[i] = veri[i + 1];
          veri[i + 1] = geçici;
          takasYapıldı = true;
        } // if sonu
      geçiş++;
    } while(geçiş < veri.length && takasYapıldı);
  } // void sırala(Karşılaştırılabilir[]) sonu
  ...
} // Performans sınıfının sonu

Yukarıdaki koda göre, sırala metodu Karşılaştırılabilir arayüzünü gerçekleştiren herhangi bir sınıfın nesnelerini gösteren tutacaklardan oluşan bir dizi alabilir. Metot içinde, geçirilen dizinin elemanlarının Karşılaştırılabilir arayüzünde listelenen özellikleri kullanılabilecektir. sırala metodunu nesnenin diğer özelliklerinden koparan bu kısıtlama, bir nesneye hangi iletilerin gönderilebileceğinin tutacak süzgecinden geçmesi gerektiği kuralı ile de uyumludur: arayüz tutacağı ile gösterilen bir nesneye, tutacağın izin verdiği—yani, ilişkin arayüzde listelenen—iletiler gönderilebilir; iletinin gönderilmesi sonrasında nesnenin ait olduğu sınıftaki aynı imzalı metot çağrılacaktır. Örneğin, programın çalıştırılması sonrasında yukarıda işaretlenmiş olan satırdaki gönderinin sonrasında hangi metodun çağrılacağına geçirilen dizinin eleman türüne göre çalışma anında dinamik iletimle karar verilecektir. Bir diğer deyişle, bir sınıftaki iletilerin söz konusu sınıfın kalıtlama [ilişkisi] ile ilişkilendirildiği altsınıfların nesnelerine gönderilmesi durumunda olduğu gibi, bir arayüzde listelenen iletiler, söz konusu arayüzün gerçekleştirme [ilişkisi] ile ilişkilendirildiği sınıfların nesnelerine gönderilmeleri durumunda çokbiçimli olarak davranır. Dolayısıyla, sırala Karşılaştırılabilir arayüzünü gerçekleştiren tüm sınıflar için işini sınıfın özelliklerine göre yaparak çalışacak ve bu sayede kodun yeniden kullanımını sağlayacaktır.

İlgilenenlerin bir arayüzü gerçekleştirmesi, ilişkin sınıf ile arayüz arasındaki gerçekleştirme ilişkisinin sınıf başlığında belirtilmesi ve arayüzde listelenen tüm iletilere karşılık metotların sağlanması ile mümkün olur. Sınıf ve arayüz arasındaki ilişki, sınıf adından sonra implements anahtar sözcüğü yoluyla belirtilir; kalıtlama ilişkisine dair bir bilginin bulunması durumunda, gerçekleştirme ilişkisine dair bilginin bunu takip etmesi gerekir.

public class Öğrenci implements Karşılaştırılabilir {
  ...
  public int karşılaştır(Object sağ) {
    if (this == sağ) return 0;

    Öğrenci sağTaraf = (Öğrenci) sağ;

    if (_ortalama > sağTaraf._ortalama) return 1;
    else if (_ortalama < sağTaraf._ortalama) return -1;
    if (_no > sağTaraf._no) return 1;
    else if (_no < sağTaraf._no) return -1;
      else return 0;
  } // int karşılaştır(Object) sonu
  ...
  private float _ortalama;
  private long _no;
} // Öğrenci sınıfının sonu

public class Öğretmen implements Karşılaştırılabilir {
  ...
  public int karşılaştır(Object sağ) {
    if (this == sağ) return 0;

    Öğretman sağTaraf = (Öğretmen) sağ;

    if (_ankNotu > sağTaraf._ankNotu) return 1;
    else if (_ankNotu < sağTaraf._ankNotu) return -1;
    if (_dersYükü > sağTaraf._dersYükü) return 1;
    else if (_dersYükü < sağTaraf._dersYükü) return -1;
      else return 0;
  } // int karşılaştır(Object) sonu
  ...
  private float _ankNotu;
  private int _dersYükü;
} // Öğretmen sınıfının sonu

Gerektiği durumlarda, bir sınıf birden çok sayıda arayüz gerçekleştirebilir; bu, gerçekleştirilen arayüzlerin birbirlerinden ',' ile ayrıldığı arayüz listesinin implements'ten sonra belirtilmesi ile mümkün olur. Böyle bir sınıfın kullanıcıları, bu sınıfa ait bir nesneyi sınıf ve üstsınıflarının tutacaklarının yanısıra herhangi bir arayüzünün tutacağı yoluyla da kullanabilir.

Kimi zaman, yeni bir arayüz daha önceden tanımlanmış olan bir arayüzün ileti listesine ekler yapılarak tanımlanabilir. Yazılımların sürüm değişikliği ile birlikte arayüzlerin yeni uyarlamalarının tanımlanması buna tipik bir örnektir. Bu gibi bir durumda, yeni arayüz sıfırdan tanımlanabileceği gibi, eski arayüzden kalıtlayacak şekilde tanımlanabilir. Bu yolu seçmenin getirisi, derleyicinin arayüzler arasındaki kalıtlama ilişkisini sınıflar arasındaki kalıtlamaya benzer bir şekilde yorumlayacak olmasıdır: yeni arayüz (altarayüz) eski arayüz (üstarayüz) gibidir; eski arayüzdeki iletilerin tümünü içeren yeni arayüzün tutacağı, eski arayüz türündeki tutacağın kullanıldığı her yerde kullanılabilir. Ne kastettiğimizi aşağıdaki tanımlar üzerinden görelim.

public interface A1 {
  void i1();
  void i2();
} // A1 arayüzünün sonu

public interface A2 extends A1 {
  void i1(int i);
  void i3();
} // A2 arayüzünün sonu

Sağlanan tanımlara göre, A2 arayüzünü destekleyen bir sınıfın A1'dekileri de içeren dört iletinin karşılığındaki metot gerçekleştirimlerini sağlaması gerekecektir: i1(), i2(), i1(int) ve i3().⁴ Bu noktada, arayüz kalıtlamanın, sınıf kalıtlamanın aksine, çoklu olduğu unutulmamalıdır. Yani, bir arayüz birden fazla üstarayüzden kalıtlayabilir. Çoklu arayüz kalıtlamadan yararlanıldığı durumlarda, üstarayüzlerden gelen öğelerin ad çakışmalarına dikkat edilmelidir. Aynı imzaya sahip olup değişik dönüş türüne sahip iletilerin kalıtlanması derleme hatasına neden olacağı gibi, aynı ada sahip olup değişik arayüzlerde farklı türlere ait tanımlanan sabitler, kullanıldıkları noktada derleme hatasına yol açacaklardır.

Son olarak, arayüzlerin önemli bir görevine değinerek yazımızı bitirelim: yazılım bileşenleri için standart oluşturmayı mümkün kılmaları. Bileşen standartları, bir bileşenin aynı arayüzleri destekleyen bir diğeri yerine tak-çıkar mantığıyla kodun güncelllenmesini gerektirmeden değiştirilmesine olanak tanır. [Yani, eskimesi nedeniyle doğramanızı değiştirmek istediğinizde duvarın yıkılmasına gerek olmayacaktır.] Bunu aşağıda verilen zamana göre sıraya dizilmiş çizelgeyi izleyerek görelim.

1. Bir grup uzman, ortaya çıkan ihtiyaç üzerine A1 arayüzünü tanımlar.
2. Ş1 şirketi, A1'i gerçekleştiren Ş1_A1 sınıfını piyasaya sürer.
3. Ş2 şirketi, Ş1'den Ş1_A1'i satın alır ve kendi programlarında kullanmaya başlar.
4. Ş3 şirketi, A1'i gerçekleştiren Ş3_A1 sınıfını piyasaya sürer.
5. Ş1_A1'in performansından muzdarip Ş2 şirketi, Ş3'ten Ş3_A1'i alır ve Ş1_A1'in yerine kullanmaya başlar.

Dikkat edilecek olursa, Ş3 şirketi Ş3_A1 sınıfını Ş2 sınıfının geliştirdiği programlardan sonra geliştirmiştir. Bir diğer deyişle, Ş2 şirketinin geliştirdiği programlar, kendilerinden sonra geliştirilen bileşenleri kullanmaktadır. Zaman içinde geleceğe yapılan bu yolculuk, arayüzlerin değişmez özellikler barındırması ve sözdizimlerinin yanısıra anlamlarının da tanımlanmak suretiyle gerçekleştirimci kullanıcı arasında bir sözleşme oluşturması ile mümkün olmaktadır.

Sınıflar
Kalıtlama

---

1. Obezlik örneğini çok da ilerilere götürmeyiniz. Çünkü, obez olan birisinin zayıflayarak zaman içinde bu özelliğini yitirmesi olanak dahilindedir ki, böylesine bir özelliğin, nesne yönelimli modelleme dünyasının arayüze benzer bir üstkavramı olan rol ile karşılanması daha doğru olacaktır. Arayüzler, ilişkin nesnelerin kaybetmeyeceği özelliklerini tanımlayabilir. ↑
2. Sağladığımız çözümdeki türlerin soysal tanımlanarak daha güvenli bir çözümün mümkün olduğunun bilinmesinde yarar var. ↑
3. Aslına bakılacak olursa, karşılaştırılabilirlik kategorisi Java platformundaki Comparable arayüzü tarafından hali hazırda tanımlanmıştır. Dolayısıyla, Karşılaştırılabilir arayüzüne gerek yoktur. ↑
4. Yeri gelmişken tekrar hatırlatalım: dönüş türü Java'da aynı aduzayındeki iletileri (ve metotları) ayrıştırmak için kullanılmaz. Dolayısıyla, A2'ye int dönüş türlü i1() iletisinin eklenmesi, ortaya çıkan muğlaklık nedeniyle, derleme hatasına yol açacaktır. ↑

Türlerin Evrimi ya da Kalıtlama

Bir şirketin rekabet gücü, hangi alanda faaliyet gösteriyor olursa olsun, şirket içinde tanımlanmış süreçlerin verimli yönetilmesiyle artar. Rekabetin üst düzeyde olduğu ve zamanın çok hızlı aktığı bir sektörde yer alan yazılım şirketleri için bu, alandaki bir problemin düşük hata oranlı, ucuz, randımanlı ve nitelikli bir programa dönüştürülmesinin daha hızlı yapılması demektir. Böylesine zorlu bir amaca erişmek ise daha önceden harcanmış çabaları yinelemekten kaçınarak olanaklı hale gelebilir. Yeniden kullanım—yani, daha önceden geliştirilmiş bileşenlerin kullanımı—aşağıdaki yazılım ölçülerini olumlu bir şekilde etkileyecektir.

• Hata oranı: Önceden geliştirilmiş bileşenler daha yoğun kullanılıp sınanmış olacağından, bu bileşenleri içeren son ürün daha düşük bir hata oranına sahip olacaktır.
• Maliyet: Önceden geliştirilmiş bileşenlerin yeniden geliştirilmesine kaynak harcanmayacağı, bu bileşenlerin sadece kullanımı söz konusu olacağı için üretim maliyeti düşecektir.
• İşlevsel nitelik: Önceden geliştirilmiş bileşenleri yeniden geliştirmekte harcanacak zamanın bir bölümü var olan bileşenlere yeni özellikler eklemekte kullanılabileceği için son ürün daha nitelikli olacaktır.
• Geliştirme zamanı:¹ Önceden geliştirilmiş bir bileşeni kullanmak aynı bileşeni ikinci bir defa geliştirmekten daha hızlı yapılacağı için son ürün daha hızlı bir şekilde üretilecektir.
• Kaynak verimliliği: Önceden geliştirilmiş bileşenler daha yoğun eniyilenmiş olacakları için bu tür bileşenlerden oluşturulan son ürün daha hızlı ve/veya daha az bellek tutacak şekilde geliştirilecektir.

Dolayısıyla, yazılım geliştirme sürecinin tüm aşamalarındaki ürünlerin olabildiğince yeniden kullanılan bileşenlerle geliştirilmeye çalışılması bir gerekliliktir. Bu, yazımızın konusu olan kalıtlamanın nesne yönelimlilik bağlamında neden öne çıkarıldığının başlıca sebebidir: kalıtlama, kodun² yeniden kullanımını sağlayan araçlardan biridir. Burada, çok önemli bir noktaya vurgu yapmakta yarar var: kalıtlama bir araçtır, amaç değil; amaç kodun yeniden kullanılması yoluyla yazılımın yukarıda anılan ölçüleri olumlu etkileyecek bir biçimde geliştirilmesidir. Aklınızda olsun!

Yazımızın başlığındaki anıştırmayı açarak başlayalım. Ortaçağ'da takılmayanlarınız bilir; birey olarak sahip olduğumuz biyolojik özellikler, türümüzün kollektif DNA'sındaki genlerin milyarlarca yıldır sürdürdükleri bir ölüm kalım savaşının sonrasında ebeveynlerimizin söz konusu genleri bize aktarmasıyla ortaya çıkar. Kimi zaman, bireyin oluşması³ sürecindeki mutasyonlar, onu (ve onun gen haritasından üretilecek bireyleri) türün geri kalanından farklı kılar. Nadiren de olsa, biriken mutasyonlar, çevresel etkenlerce "ödüllendirilerek" yeni bir türün doğmasına neden olabilir. Belki de, başka bir yerde başka bir zamanda, temel türün geri kalan bireylerini etkileyen mutasyonlar da olacaktır. Artık, birbirine benzeyen iki tür vardır ve bu benzerlik türlerin tarihçelerini anlatmakta kulanılma gibi bir soyut varoluşa indirgenen temel türde gizlidir; Tabiat Ana, ekonomik davranmış ve yeni türleri oluştururken temel türü yeniden kullanmıştır.

Evrim dersimizi burada keserek, Java programlamada kalıtlama ne şekilde ifade edilebilir, ona bir bakalım. Ancak, önce anlatımımızda yararlanacağımız pedagojik senaryoyu ortaya koyalım. Mekânımız, öğrenci ve çalışanlarla dolu bir ilköğretim okulu koridoru; görevimiz, sürdürmekte olduğumuz bir bilimsel çalışma için koridordan geçmekte olan kişilere soru sorarak veri toplamak; amacımız ise, işimizi en kısa sürede bitirmek. Amacımıza doğru kişilere doğru soruları yöneltirsek daha kolay erişebiliriz. Örneğin, herkese "Adınız ne?" sorusunu yöneltmek mümkünken, görünüşü öğrenci olduğunu haykıran birine "Kaç çocuğunuz var?" sorusunu yöneltmek pek de akıl kârı olmayacaktır. Kimi zaman, farklı gruptan kişilere aynı soruyu yöneltebilmemize karşın, yanıtın elde ediliş biçimi muhatabın ait olduğu gruba göre değişebilir. Örneğin, aylık gelir sorulduğunda, yanıt müstahdem için maaş ve ekstraların toplanmasıyla bulunurken, öğretmen için verilen özel derslerin ücretinin de eklenmesi gerekecektir.

• Kişi: Ad ...
• Çalışan: Çocuk sayısı, maaş, ekstra gelir, toplam aylık gelir ...
• Öğretmen: Verilen dersler, özel ders geliri ...
• Müstahdem: Kömür yardımı, ...
• Öğrenci: Sınıf ...

O zaman, gelin yukarıda verilen özeti Java'da nasıl ifade edeceğimize bakalım. Bunu yaparken de, işimize evrim saatini işletmeye başlayan ve koridordan geçen herkesin ortak noktalarını tanımlayan kişi kavramını gerçekleştirmekle girişelim.

Kişi.java

public abstract class Kişi {
  ...
  public final String ad() { return _ad; }
  protected final void adDeğiştir(String yeniAd) {
    _ad = yeniAd;
  } // void adDeğiştir(String) sonu
  ...
  private String _ad;
} // Kişi sınıfının sonu

Kişi muhatap = new Kişi(...); // Derleme hatası!

Sağlanan kod parçasına bakıldığında göze ilk çarpan, Kişi sınıfının, nesnesinin yaratılamayacağını belirtecek şekilde abstract nitelenmek suretiyle, soyut sınıf olarak tanımlanmış olmasıdır. Bu çeşit sınıflar, kendisinden kalıtlamak suretiyle türetilecek sınıfların gerçekleştirilmesi bağlamında çerçeveyi çizmek amacıyla tanımlanırlar. Örneğimizde, koridordan geçmekte olan kişinin hangi grupta olmasına bağlı olmaksızın geçerli olan ad bilgisinin sorgulanması ve güncellenmesi işlemleri gerçekleştirilmiş ve böylece söz konusu işlemin diğer sınıflarda yinelenmesinin önüne geçilmiştir. Sağlanan yeniden kullanım sayesinde, değişiklik gereksiniminin belirmesi durumunda veya ortaya çıkan bir hatanın giderilmesi istendiğinde, bakılması gerekecek yer sayısı bire indirilmiş ve böylece kodun bakımı kolaylaştırılmıştır.

Göze çarpan ikinci nokta, adDeğiştir metodunun tanımında kullanılan niteleyici: protected. Bu erişim niteleyicisi, ilişkin öğeye, ait olduğu sınıfın paketindeki ve aynı sınıfın kökü olduğu kalıtım sıradüzenindeki sınıflar tarafından erişim izni verildiğini söylüyor. Buna göre, adDeğiştir metodu Kişi ve dolaylı veya dolaysız Kişi'den kalıtlayan sınıflara ve Kişi ile aynı paketteki sınıflara public gibi gözükürken, diğer sınıflara private gibi gözükecektir.

Açıklamaya muhtaç bir diğer nokta, metotlarımızı nitelemekte kullandığımız final. İliştirildiği programlama öğesinin tanımında aldığı değerin daha sonra değişmeyeceğini ilan eden bu niteleyicinin kullanımı, söz konusu öğenin veri olması durumunda sabitliğe işaret ederken, örneğimizde olduğu gibi bir davranışsal öğeyi nitelemesi durumunda bu öğeye içinde bulunulan sınıftan türetilecek altsınıflarda ezilmek suretiyle yeni bir gerçekleştirim sağlanamayacağını belirtir.

Peki ama Java'da kalıtlama nasıl ifade edilir? Yani, bir kavramın bir diğeri gibi olduğuna dair gözlemimizi Java kaynak koduna nasıl aktarabiliriz? Yanıt oldukça basit: türetilmekte olan sınıfın tanımında sınıf adını takiben kullanılan extends ile sınıfı üstsınıfa bağlamak işimizi görür.

Öğrenci.java

public class Öğrenci extends Kişi {
  ...
  public String sınıfı() { return _sınıf; }
  ...
  private int _sınıf;
} // Öğrenci sınıfının sonu

Yukarıdaki tanıma göre, Öğrenci sınıfının Kişi'den türetildiğini gören derleyici, Öğrenci nesnelerinin Kişi nesneleri gibi olduğunu ve bunun sonucu olarak Kişi'de tanımlanan iletileri de alabileceğini bilir. Bundan dolayıdır ki, aşağıdaki çıktı komutu, gönderilen ileti Öğrenci sınıfında bulunmamasına rağmen bekleneni yapacak ve öğr ile temsil edilen öğrencinin Kişi'den kalıtladığı ad özelliğini çıktı ortamına basacaktır.

Öğrenci öğr = new Öğrenci(...);
System.out.println(öğr.ad());

Bu noktada, C++ ile nesne yönelimli programlama yapanlara iki hatırlatma yapmakta yarar var. Öncelikle, Java'da sınıf kalıtlaması teklidir; bir sınıf sadece bir sınıftan türetilebilir.⁴ Ayrıca, sınıf tanımı başlığında belirtilmemiş olsa bile, her sınıf bir diğerinden kalıtlar; üstsınıf bilgisinin eksik olduğu tanımlarda, sınıfın Object sınıfından kalıtladığı varsayılır. Dolayısıyla, şu ana kadar ki kısmi sınıf sıradüzeni şöyle oluşacaktır.

• Object
• Kişi
• Öğrenci

Buna göre, Öğrenci nesneleri, geçişli olan gibi olmak ilişkisi nedeniyle, Öğrenci ve Kişi sınıflarındaki iletilerin yanısıra, Object sınıfındaki equals, toString gibi iletilere de yanıt verecektir.

Gelelim, koridorda rastlayacağımız çalışanların ortak yönlerini temsil etmek için sağlayacağımız sınıfa. Aşağıdaki kod parçasından da görülebileceği gibi, müstahdem ve öğretmenlerin paylaştığı fakat öğrencilerin sahip olmadıkları özellikleri soyutlayan bu sınıf, Kişi sınıfı gibi soyut tanımlanmış. Sınıfın soyut olmasına ek olarak, metotlardan biri de (sızlan) soyut ilan edilmiş. Bu, içinde bulunulan sınıfta söz konusu iletiye dair bir metot gövdesi sağlanmayacağı anlamına gelir.

Çalışan.java

public abstract class Çalışan extends Kişi {
  ...
  public int aylıkGelir() { return _ekstralar + _maaş; }
  public final int çocukSayısı() { return _çckSayısı; }
  public abstract void sızlan();
  ...
  private int _çckSayısı, _ekstralar, _maaş;
} // Çalışan sınıfının sonu

abstract ilan edilen bir metot, içinde bulunduğu sınıfı da otomatikman soyut kılar. Çünkü, metot gövdesinin bulunmaması ilişkin iletinin nesneye gönderilmesi durumunda çağrılacak bir metodun olmaması anlamına gelir ki. bu, arayüzde listelenen bir işlevin yerine getirilmediği anlamını taşır. [Müzik setinizdeki ses düğmesinin (ileti) donanımdaki devrelere (metot) bağlı olmadığı için işlev görmemesinin pek de mantıklı olmadığını takdir edersiniz.] Çözüm, bu tür aykırı durumların önüne geçmek için ortaya çıkmalarını engellemekten geçer. Dolayısıyla, sınıfın da abstract ilan edilmesi gereklidir.

Farkındayım, çok uzun oldu. Ama, işin en heyecanlı kısmına geldik. Onun için biraz daha sabredin de birlikte aşağıda verilen Öğretmen sınıfının gerçekleştirimine göz atalım. Somut—yani, nesnesi yaratılabilir— bir sınıf olarak tanımlanan Öğretmen sınıfında daha önceden görmediğimiz iki şey var: Override açımlaması≝ ve super ayrılmış sözcüğü.

Öğretmen.java

import java.util.Vector;

public class Öğretmen extends Çalışan {
  ...
  @Override
  public int aylıkGelir() {
    return super.aylıkGelir() + _özelDersGeliri;
  } // int aylıkGelir() sonu

  @Override
  public void sızlan() {
    System.out.print("Ne olacak bu memleketin hali!!!");
  } // void sızlan() sonu

  public Vector<String> dersler() {
    return _verdiğiDersler;
  } // Vector<String> dersler() sonu
  ...
  private int _özelDersGeliri;
  private Vector<String> _verdiğiDersler;
} // Öğretmen sınıfının sonu

super, içinde bulunulan sınıfın üstsınıfındaki bir özelliğin kullanılmak istendiğini belirtir. Buna göre, öğretmenlerin gelirleri, Çalışan sınıfında sağlanan toplama özel derslerden alınan ücretin eklenmesi ile hesaplanacaktır. super'in konulmaması, metodun kendisini çağırarak sonsuz döngüye girmesine neden olacaktır.

@Override açımlaması, iliştirildiği metodun kalıtlanılan aynı imzalı bir metodu ezmekte olduğunu ilan eder. Bundan hareketle derleyici, üstsınıflarda—Object, Kişi ve Çalışan— bu imzaya sahip bir metodun varlığını denetler ve sonucun olumsuz olması durumunda hata vererek derlemeyi durdurur. Zorunlu olmayan bu açımlamanın kullanılması, metot imzasının yanlış yazılması durumunda ortaya çıkabilecek sinsi mantık hatalarının önüne geçilmesine yarar. Örnek olarak, yukarıdaki kod parçasında aylıkGelir yerine yanlışlıkla aylıkgelir yazdığınızı düşünün. @Override açımlaması olmadan yazıldığı takdirde, derleyici aylıkgelir ve aylıkGelir iletilerine karşılık, biri üstsınıftan kalıtlanan diğeri sınıf tarafından sağlanan, iki metot bulunduğunu düşünecektir. @Override açımlamasının kullanılması durumunda ise, metot adlarındaki küçük farklılık görülecek ve yazım hatası mantıksal hataya dönüşmeden derleme hatası olarak yakalanacaktır.

Peki ama o zaman, Öğretmen sınıfındaki sızlan metodu @Override ile açımlanırken neden aşağıda verilen Müstahdem sınıfındaki aynı imzalı metot açımlanmamıştır? İşin sırrı, sızlan metodunun üstsınıfta soyut tanımlanmış olmasında yatmaktadır. Bu, somut bir altsınıfın anılan metoda dair bir gerçekleştirim vermeden kullanılamayacağı anlamına gelir; altsınıfta sızlan metodunun sağlanmaması, derleyici tarafından yakalanacak ve gerçekleştirim sağlanmadıkça derleme hatası ortadan kalkmayacaktır. Yani, metodun üstsınıfta soyut ilan edilmesi zaten @Override açımlamasının görevini görmektedir; söz konusu metodun ayrıca açımlanması gereksizdir.

Müstahdem.java

public class Müstahdem extends Çalışan {
  ...
  public boolean kömürYardımı { return _kömürYardımı; }

  public void sızlan() {
    System.out.print("Allah devletimize milletimize zeval vermesin!!!");
  } // void sızlan() sonu
  ...
  private boolean _kömürYardımı;
} // Müstahdem sınıfının sonu

Evet, problemimizde geçen kavramlara karşılık gelen sınıfları gerçekleştirdik. Sıra, bu sınıfları ve bu sınıfların nesnelerini nasıl kullanabileceğimizi anlamaya geldi. Aşağıdaki kod parçasını takip ederek görelim.

Çalışan birisi;
if (Math.random() > 0.5)
  birisi = new Öğretmen(...);
  else birisi = new Müstahdem(...);
System.out.print(birisi.aylıkGelir());
System.out.print(birisi.dersler()); // Derleme hatası!

Kod parçasına göre, Çalışan türünde ilan edilen birisi adlı tutacak, üretilen rastgele sayıya göre kimi zaman bir Öğretmen nesnesini gösterirken kimi zaman bir Müstahdem nesnesini göterecektir. Bu bağlamda, iki nokta sizi kod parçamızda hata olabileceği düşüncesine sevkedebilir.

1. Nasıl olur da, soyut tanımlanan Çalışan sınıfı birisi adlı değişkenin türünü tanımlamakta kullanılabilir? Yanıt: Bileşke türden değerlerin tutacak ve nesne olmak üzere iki kısımdan oluştuğunu unutmuşa benziyorsunuz; burada yaptığımız nesne yaratmak değil, nesne iliştirilmemiş bir tutacak tanımlamak. [Bileşke türlerin bu özelliği size yabancı geliyorsa, şu yazıyı🔎 okumanızı tavsiye ederim.]
2. Nasıl olur da, Çalışan türündeki bir tutacak Öğretmen veya Müstahdem türünde bir nesne gösterebilir? Yanıt: her iki sınıfın nesneleri de Çalışan merceğinden görülebilir. Ne de olsa, öğretmen veya müstahdem, her ikisi de bir çalışandır. Ancak, nesne ne türden olursa olsun, birisi tutacağı yoluyla arkadaki nesneye Çalışan sınıfının arayüzünde bulunmayan iletiler gönderilemez.

Örneğimize derleyicinin gözlerinden bakarak ikinci maddeyi açalım. Birincil görevi koddaki tanımlayıcıların ilan edildiklerine uygun bir biçimde kullanıldığını denetlemek olan derleyici, birisi adlı değişkenin doğru kullanıldığını garanti etmek isteyecektir. Bu, birisi vasıtasıyla arkadaki nesnenin doğru kullanılmasının—yani, nesneye anlayabileceği iletilerin gönderilmesinin—her koşulda sağlanması demektir. Örneğimizi, durum durum ele alarak görelim.

1. birisi'nin arkasındaki nesne Öğretmen türünde: Nesnemiz, Öğretmen sınıfının arayüzündeki iletilere yanıt verebilir. Bu iletiler, Object, Kişi, Çalışan ve Öğretmen sınıflarının arayüzlerindeki iletilerin bileşkesidir.
2. birisi'nin arkasındaki nesne Müstahdem türünde: Nesnemiz, Müstahdem sınıfının arayüzündeki iletilere yanıt verebilir. Bu iletiler, Object, Kişi, Çalışan ve Müstahdem sınıflarının arayüzlerindeki iletilerin bileşkesidir.

Aynı kodun kullanılıyor olmasına karşın, programın çalışması sırasında rastgele sayı üretecinin döndürdüğü değere göre dinamik olarak belirlenen kullanım senaryosu, doğruluk denetimi esnasında elinde kaynak kod ve kaynak kodun derlenmiş hali olan sınıf dosyalarından başka bir şey bulunmayan derleyicinin nesnenin türünden yararlanarak karar veremeyeceği anlamına gelir. Programı çalıştırarak nesnenin hangi sınıfa ait olacağını görme lüksü olmayan derleyici, görevini koddan çıkarsayabileceği bilgilerle görmek zorundadır. Aradığımız bilgi, nesnelere erişimde aracılık eden tutacaktadır: Derleyici, nesnenin doğru kullanımını denetlemek için statik tür olarak da adlandırılan tutacak türünü kullanır. Yani, bir nesneye hangi iletilerin gönderilebileceğine nesneyi gösteren tutacağın türü kullanılarak karar verilir. Bundan dolayıdır ki, derleyici birisi'nin arkasındaki nesneye dersler iletisinin gönderilmesine izin vermeyecektir. Çünkü, Çalışan türündeki bir tutacak, Çalışan'ın kökü olduğu sınıf sıradüzeni içindeki somut sınıfların türünden olan nesneleri gösterebilir ve bu nesnelerin bazıları Öğretmen'e özel dersler iletisini anlamaz.

Peki, gönderilmesine izin verilen bir ileti, hangi metodun çağrılmasına yol açar? Buna, koridorda rastladığımız çalışanlara aylık gelirlerini sorduğumuz senaryoyu düşünerek yanıt vermeye çalışalım. Çalışanın müstahdem olması durumunda yanıt, maaş ve ek gelirlerin toplanması ile verilirken, muhatabımızın öğretmen olması durumunda maaş ve ek gelirlere özel derslerden alınan ücretlerin eklenmesi gerekecektir. İşin kısası, aynı soru muhatabımızın özelliklerine bağlı olarak farklı yöntemler kullanılarak yanıtlanacaktır. Vardığımız sonucu programlama sözlükçemiz ile ifade edecek olursak, aynı gönderinin (ileti gönderme) farklı metotların çağrılmasına neden olabileceğini söyleyebiliriz. Çokbiçimlilik olarak adlandırılan bu özelliğin örneği, aylıkGelir iletisinin gönderilmesinde görülebilir: birisi'nin süzgecinden geçen aylıkGelir iletisi, rastgele sayı üreticinin döndürdüğü değere bağlı olarak yaratılan nesnenin türüne—dinamik tür olarak da adlandırılır—göre ya Öğretmen sınıfındaki ya da Müstahdem sınıfındaki aynı imzalı metodun çağrılmasına neden olacaktır. Yani, bir nesneye gönderilen ileti sonucu hangi metodun çağrılacağına nesnenin türüne bakılarak karar verilir. Bir iletinin çağrılacak metoda çalışma anında bağlanmasına ise dinamik iletim denir.

Özetleyecek olursak;

1. Öncelikle, derleme sırasında tutacak türü kullanılarak gönderinin doğruluk denetimi yapılır. Bu denetim sırasında, farklı imzalara sahip iletiler farklı addedilir.
2. Programın çalışması sırasında, nesnenin türüne bakılarak hangi metodun çağrılacağına karar verilir.

Evet, kalıtlama ile ilgili ilk yazımız için bu kadar yeter sanırım. Aklınızdan çıkmaması gereken şu sloganı yineleyerek kapatalım: kalıtlama bir araçtır, amaç değil; amaç kodun yeniden kullanılması yoluyla yazılımın yukarıda anılan ölçüleri olumlu etkileyecek bir biçimde geliştirilmesidir.

Sınıflar
Arayüzler

---

1. Altını çizmekte yarar var; en son okudukları programlama kitabı 16 ikillik mimarilerin teknoloji harikası olarak tanıtıldığı yıllarda basılmış kişilerin aksine, bir sonraki maddede atıfta bulunulan çalışma hızının artırılmasından bahsetmiyoruz. Bilgisayar donanımının görece değerinin azalıp, en değerli kaynak olarak yerini geliştiriciye bıraktığını vurgulamak için geliştirme zamanı diyoruz. Nedenimiz basit: aklı başında şirket yöneticileri, düşük maliyetli bir kaynaktan (işlemci, bellek, vb.) ziyade yüksek maliyetli kaynağın (insan) verimliliğini artırmaya öncelik verir. Ancak bu, düşük maliyetli kaynağın har vurup harman savrularak kullanılabileceği anlamına gelmemelidir. ↑
2. Kalıtlama, çözümleme ve tasarım aşamalarında da kullanılan bir araçtır. Ancak, yazımızda kalıtlamanın Java programı yazarken nasıl kullanılabileceğine değinmekle yetineceğiz. ↑
3. Aslında, yapılan araştırmalar, mutasyonların bireyin yaşamı sırasında maruz kaldığı yüksek radyasyon nedeniyle de olabileceğini gösteriyor. ↑
4. Eksiklik gibi gözüken bu durum, çoğu zaman sınıfların arayüz(ler) gerçekleştirmesi ile giderilebilir. ↑