Java’da Kalıtım 3.1 - Static ve Dinamik Tür

ÖNEMLİ : Kendim için aldığım notlar. Umarım size de bir faydası olur. Kullanılan her bir makale referans olarak eklenmiştir.

Static ve Dinamik Tür(Static and Dynamic Type)

Referans ve nesne türlerinden bahsederken bu konuyu da ele almamızda yarar var diye düşünüyorum. Aslında static ve dinamik tip(typing), programlama dillerini birbirlerinden ayıran belli başlı tercihlerden biridir. Her ne kadar burada “type” yazım olarak anlaşılsa da tür/tip olarak düşünülmesi daha doğru olacaktır. Bazı bölümlerde yazım olarak dile getirsem de dinamik veyahut statik tip olarak anlaşılması gerektiğini düşünebilirsiniz. Nedenini ilerleyen bölümlerde daha iyi anlayacaksınız.

Tür Kontrolü(type checking)

Static ve dinamik olarak yaptığımız bu ayrımın asıl sebebi tür denetimi, ve bu denetimin nerede gerçekleştiği ile alakalıdır. Öncelikli olarak şu tanımı yapmamızda yarar var. Dinamik tipte yazılan diller çalışma zamanında(run-time) tür denetimi gerçekleştirirken, statik tipte yazılan diller derleme zamanında(compile-time) tür denetimi gerçekleştirir. Tür denetimi derleme zamanında ise statik kontrol(static checking), çalışma zamanında dinamik kontrol(dynamic checking) olarak gerçekleşebilir.

Anlaşılacağı üzere, dinamik tip dillerde yazılmış kodlar, düzgün çalışmasını engelleyecek hata içeriyor olsa bile derlenecek demektir. Yani derleme hatası diye bir şey almazsınız. Çünkü bütün işlem çalışma zamanında(run-time) gerçekleşir ve hata alınacaksa da çalışma zamanında alınır. Groovy, Python, Ruby, Php, Javascript dinamik tip dillere birer örnektir. Fakat, statik tip bir dilde (Java, C, C++, FORTRAN, Pascal ve Scala gibi) yazılmış bir kod, hata içeriyorsa, hatalar düzeltilene kadar derlenemez. Yani değişken türü, çalışma zamanı yerine derleme zamanında biliniyorsa, dil statik tipde yazılmış demektir. Burada, bu iki gruba birer örnek vermek istiyorum.

Statik Tip Dile Örnek (Statically Typed Languages)

Aşağıdaki örnek java’da yazılmış bir kod bloğudur. Görüleceği üzere a değişkeninin tipi önceden deklare ediliyor. Yani bir integer. Ama sonrasında bu değişkene bir string atanmak isteniyor. Haliyle program çalışma zamanı öncesinde, yani derleme zamanında bir hata verir ve bu hatayı düzeltmeniz istenir. Bu yüzden referans türleri derleme zamanı kararlarında, nesne türleri ise çalışma zamanı kararlarında göz önüne alınır.

Özetle, java ve java gibi static diller, çalışma zamanına(run-time) geçmeden heap alanında hangi nesneyi referans aldığını bilemez.

1
2
3
int a;
a = 2;
a = "Hello"; // causes an compilation error

İlgili koda bu link üzerinden de ulaşabilirsiniz

Statik tip dillerde, bir değişken bir türle bildirildikten sonra, hiçbir zaman farklı türdeki başka bir değişkene atanamaz. Şayet bunu yaparsanız derleme zamanında bir tür hatası ile karşılaşırsınız. Alacağınız hata şu şekildedir.

• Error: incompatible types: java.lang.String cannot be converted to int.

Ama şimdi göreceğimiz dinamik tip dillerde böyle bir şey söz konusu değildir.

Statik Tip Dillerin Avantajları

• Geliştirme sürecinin erken aşamasında büyük oranda hata yakalanır.(Yani derleme zamanında)
• Statik tip diller genellikle daha hızlı çalışan derlenmiş kodla sonuçlanır, çünkü derleyici kullanımda olan tüm veri türlerini bildiğinde, optimize edilmiş makine kodu üretebilir. Sonuç itibariyle daha hızlı ve / veya daha az bellek kullanılır.

Static tip dillerin örneklerini bu linkten görebilirsiniz.

Dinamik Tip Dile Örnek (Dynamically Typed Languages)

Bu örnek ise dinamik tipte yazılmış bir dil olan python’da oluşturulmuştur.

1
2
data = 10;
data = "Hello World!";

Çalışma zamanında bir değişkenin türü kontrol edilirse bu, dinamik tip bir dil olarak adlandırılır. Dinamik olarak yazılan dillerde, değişkenlerin veri türlerini bildirmenize gerek yoktur. Yani java’da olduğu gibi referans türü diye bir şey yoktur. Yukarıdaki ifade de, öncesinde bir sayı atanandan aynı değişkene, bu sefer string bir değer atanıyor. Program başarıyla hatasız yürütülecektir. Bu, dinamik tip programlama dillerinin karakteristiğidir. Yani bütün olay çalışma zamanında gerçekleşir.

Dinamik tip dillerde değişkenler nesnelere, çalışma zamanında atama ifadeleriyle bağlanır ve programın yürütülmesi sırasında aynı değişkenleri farklı türdeki nesnelere bağlamak mümkündür. Bir sonraki bölüm zaten statik ve dinamik bağlama konusu olacak. Burada hangi durumlarda statik bağlama, hangi durumlarda dinamik bağlama tercih edilir, ona bakacağız.

Bir dil şartnamesi, tür denetimi kurallarını(typing rules) şiddetle uyguluyorsa, süreç “strong-typed” olarak adlandırılır, uygulamıyorsa “weakly-typed” olarak adlandırılır.

Dinamik Tip Dillerin Avantajları

• Ayrı bir derleme adımının olmaması, kod değişikliklerinizi test edebilmeniz için derleyicinin bitmesini beklemeniz gerekmediği anlamına gelir. Bu, hata ayıklama döngüsünü çok daha kısa ve daha az hantal yapar. Yani derleme zamanının olmaması, daha hızlı geri dönüş anlamına gelir
• Dinamik tür denetimli dillerin uygulamaları, genellikle her çalışma zamanı(run-time) nesnesini tür bilgilerini içeren bir tür etiketiyle(yani bir türe bir referans şeklinde) ilişkilendirir. Bu çalışma zamanı tür bilgileri(RTTI), dinamik dağıtım(dynamic dispatch), geç bağlama(late binding), aşağı akış(downcasting), yansıma(reflection) ve benzer özellikleri uygulamak için de kullanılabilir.

Dinamik tip dillerin örneklerini bu linkten görebilirsiniz.

Güçlü Tip Dile Örnek (Strongly Typed Languages)

Strong-typed(güçlü-tip) bir dil, değişkenlerin belirli veri türlerine bağlı olduğu dildir ve türler, denetimin ne zaman gerçekleştiğine bakılmaksızın, bulundukları ifadede beklendiği gibi eşleşmezse tür hatalarına neden olur.

Python, tıpkı Java gibi strong-typed(güçlü-tip) dillerden biridir. Java’nın statik tip bir dil, python’un ise dinamik tip bir dil olduğunu zaten biliyoruz ama burada değinilmek istenen bunlar değil. Aşağıdaki örnekte ne demek istediğimi daha net anlayabilirsiniz. Bu kod python’da hazırlanmıştır.

1
2
a = "Hello"
a = a + 10;

Hata mesajını canlı görüntülemek için koda bu link üzerinden de bakabilirsiniz.

Görüleceği üzere a değişkeni, string bir değer olmasına rağmen bir sayı ile toplanılmaya çalışılıyor. Sonuç olarak;

• TypeError: must be str, not int

şeklinde bir hata ile karşılaşıyoruz. Bu bize, her ne kadar dinamik bir tip olsa da çalışma zamanında içsel bir denetimin olduğunu gösterir. Gerçi java bu denetimi daha en başında yani derleme zamanında bize söyler. Bu yüzden;

• Java, static ve strong-typed bir dildir.
• Python ise dinamik ve strong-typed bir dildir.

Zayıf Tip Dile Örnek (Weakly Typed Languages)

Diğer taraftan weakly-typed(zayıf tip) bir dil, değişkenlerin belirli bir veri türüne bağlı olmadığı bir dildir; hâlâ bir türü vardır, ancak tür güvenlik kısıtlamaları, güçlü yazılan dillere göre daha düşüktür.

Örneğin javascript, tıpkı C programlama dili gibi zayıf yazılan dile bir örnektir. Her ne kadar C static tip bir dil, javascript ise dinamik tip bir dil olmasına rağmen her ikisi de weakly-typed(zayıf tip) bir dil olarak geçmektedir. Peki bu ne demek?

1
2
var a = "5" + 2;
var b = 2;

Canlı görüntülemek için koda bu link üzerinden de bakabilirsiniz.

Görüleceği üzere a değişkeni bir string ve bir sayı ile toplanılmaya çalışılıyor. Sonuç olarak a değişkeni, strong-typed bir dil olan python’da olduğu gibi hata vermiyor ve “52” şeklinde bir sonucu karşımıza çıkıyor. Ama benzer şeyi python yapmamıza izin vermemişti. Çünkü tırnak içine aldığımız değeri python string olarak algılayıp ona göre bir işlem yapmaya çalışır. Bu yüzden bu tarz dillere weakly-typed(zayıf tip) diller denir.

Tam da referans ve nesne tipleri arasındaki farkı öğrenmişken bu tanımların da anlamlarını bilmeniz gerçekten önemlidir.

Sözlük

• Bilgisayar bilimlerinde, dinamik dağıtım(Dynamic dispatch), hangi polimorfik işlemin çalışma zamanında uygulanacağını seçme işlemidir.
• Sınıf tabanlı programlamada, downcasting veya tür ayrıntılandırma(type refinement), bir temel sınıfın türetilmiş sınıflarından birine referans verme eylemidir.
• Geç bağlanma(late binding), dinamik bağlanma veya dinamik bağlantı, bir nesneye çağrılan yöntemin veya bağımsız değişkenlerle çağrılan işlevin çalışma zamanında adıyla arandığı bir bilgisayar programlama mekanizmasıdır.

Referanslar

• Static vs. Dynamic Type
• Dynamic typing vs. static typing
• Static Typing vs Dynamic Typing
• Difference between Dynamic and Static type assignments in Java
• New JDK 7 Feature: Support for Dynamically Typed Languages in the Java Virtual Machine
• What is the supposed productivity gain of dynamic typing?
• What is the supposed productivity gain of dynamic typing?
• VISUALIZE CODE EXECUTION Python Tutor