Learning By Doing

Klassenhierarchien, Vererbung• Objekte werden in der Regel in Klassenhierarchien klassifiziert

Beispiel: Europäische SäugetiereSäugetier

Insektenfresser Nagetier Huftier

Igel Spitzmaus Maulwurf Marder Pferd Rind

Raubtier

Hörnchen Biber Bär Katze Schwein

• Einfachvererbung: nur eine Superklasse

• is-a-Relation: Ein Objekt der Unterklasse ist auch ein Objekt der Superklasse

• Grundidee: Erweiterung der Eigenschaften und des Verhaltens durch Vererbung

• Manchmal auch: Veränderung des Verhaltens in der abgeleiteten Klasse (Überschreiben)

• Aber nie: Entfernen von Eigenschaften und Verhalten in der abgeleiteten Klasse

Oberklasse, Superklasse, Basisklasse Unterklasse,

abgeleitete Klasse

"Alle guten und schlechten Eigenschaften werden vererbt"

s. Buch S. 153ff

// MoireIs.java

import ch.aplu.util.*;

class MoireIs extends GPanel{ MoireIs() { super(0, 10, 0, 10);

int i, k; for (i = 0; i <= 10; i++) for (k = 0; k <= 10; k++) line(i, 0, k, 10);

for (i = 0; i <= 10; i++) for (k = 0; k <= 10; k++) line(0, i, 10, k); }

public static void main(String[] args) { new MoireIs(); }}

Learning By Doing

Vererbung durch extendsWir vererben alle Eigenschaften des GPanels einer Klasse MoireIs

s. Buch S. 157

MoireIs ist-ein GPanel

Konstruktor Superklasse

line() ist Methode von MoireIs

// MoireHas.java

import ch.aplu.util.*;

class MoireHas{ GPanel panel = new GPanel(0, 10, 0, 10);

MoireHas() { int i, k; for (i = 0; i <= 10; i++) for (k = 0; k <= 10; k++) panel.line(i, 0, k, 10);

for (i = 0; i <= 10; i++) for (k = 0; k <= 10; k++) panel.line(0, i, 10, k); }

public static void main(String[] args) { new MoireHas(); }}

Learning By Doing

Komposition statt VererbungWir konstruieren die Klasse MoireHas unter Verwendung eines GPanels

s. Buch S. 156

MoireHas hat-ein GPanel

MoireHas verwendet das GPanel

Learning By Doing

Klassendiagramme (UML, unified modeling language)• zur Dokumentation• zur besseren Übersicht und zum besseren Verständnis• zur automatischen Codegeneration (Wunsch)

Tasten-instrument

Klavier

is-a

Vererbung(is-a)

Klavier

Tasten

spielen()

Tastehas-a

Komposition(has-a)

Polygon

Parallelo-gramm

show()

Point2D.Double[] corners

Rechteck

Quadrat

Dreieck

GleichseitigesDreieck

Point2D.Doubledouble xdouble y

has-aPolyEx2

main()

int sizeGPanel panelGPanel

uses

has-a

is-a

is-a

is-a

is-a

uses

• Typischer Klassenentwurf (Polygone)

s. Buch S. 160ff

Pfeilzur Superklasse

Raute zurumgebenden Klasse

Learning By Doing

Zugriffsbezeichner (Package-Konzept)Semantische Fehler (Fehler zur Laufzeit des Programms) sind oft auf die fehlerhafte Veränderung von Daten zurück-zuführen. Man muss die Daten vor dem unerlaubten Zugriff schützen (Datenkapselung).

s. Buch S. 172ff

• Verwendung von Konstanten (Schlüsselwort final)

• Verzicht auf globale Variablen (gibt es in Java nicht)

• Verwendung von lokalen Variablen statt Instanzvariablen

• Zugriffseinschränkungen von Instanzvariablen und Methoden durch Verwendung von Zugriffsbezeichner (access-specifiers) und durch

einen Programmierstil "so privat wie möglich"

• Zusammenfassung in Klassenbibliotheken (packages)

Schutzmechanismen:

Learning By Doing

Zugriffsbezeichner für Klassen, Instanzvariablen und Methoden

s. Buch S. 172

Zugriffs-bezeichner

Zugriff von Klassen im gleichen Package

Zugriff von Klassen in anderen Packages

Zugriff von Subklassen im gleichen Package

Zugriff von Subklassen in anderen Packages

public ja ja ja ja

protected ja nein ja ja

default ja nein ja nein

private nein nein nein nein

Turtle

is-a

TurtleKid

setHomeland()

Turtle()Turtle(Turtle t)forward()...

getHomeland()shape()

is-a

TurtleBoy

shape()

TurtleGirl

shape()

package homeland

Learning By Doing

Musterbeispiel: package homeland

s. Buch S. 173

shape() überschrieben shape() überschrieben

Neue Methode shape()

Learning By Doing// TurtleBoy.java

package homeland;

public class TurtleBoy extends TurtleKid{ public void shape() { label(getHomeland()); for (int i = 0; i < 3; i++) { forward(50); left(120); } }}

// TurtleGirl.java

package homeland;

public class TurtleGirl extends TurtleKid{ public void shape() { label(getHomeland()); for (int i = 0; i < 18; i++) { forward(10); left(20); } }}

// TurtleKid.java

package homeland;

import ch.aplu.turtle.*;

public class TurtleKid extends Turtle{ private String homeland = "";

// Mutator public void setHomeland(String h) { homeland = h; }

// Accessor public String getHomeland() { return homeland; }

public void shape() { label(homeland); for (int i = 0; i < 4; i++) { forward(50); left(90); } }}

extends Turtle

extends TurtleKid

extends TurtleKid

Programme

Learning By Doing

// WbzEx7.java

import homeland.*;

public class WbzEx7{ public WbzEx7() { TurtleKid alois = new TurtleKid(); alois.setHomeland("Emmenthal"); alois.back(50); alois.shape();

TurtleGirl petra = new TurtleGirl(); petra.setHomeland("Zürich"); petra.forward(100); petra.shape();

TurtleBoy marcel = new TurtleBoy(); marcel.setHomeland("Basel"); marcel.left(90).forward(100); marcel.shape(); }

public static void main(String[] args) { new WbzEx7(); }}

Alois, das TurtleKid

Petra, das TurtleGirl

Marcel, der TurtleBoy

WbzEx7

Learning By Doing

Objektorientierte Programmiersprache

s. Buch S. 181ff

• Kapselung (Klassenbildung)

• Vererbung (is-a-Hierarchie)

• Polymorphie (Laufzeitbindung)

Polymorphie (Vielgestaltigkeit)

• Klassisch (statische Bindung): bereits zur Compilationszeit ist eindeutig, welche Methode (Prozedur, Funktion, Subroutine) aufgerufen wird

• OOP (dynamische Bindung, virtuelle Methoden): bei überschriebenen Methoden wird erst zur Laufzeit ermittelt, welche der Methoden aufgerufen wird (in Java immer, d.h. alle Methoden sind virtuell)

TurtleKid kid;

...

kid.shape();

Je nachdem, was in diesem Teil des Programms abläuft,

kann hier shape() von TurtleKid, TurtleBoy oder TurtleGirl aufgerufen werden.

Learning By Doing

// WbzEx8.java

import homeland.*;

public class WbzEx8{ public WbzEx8() { TurtleKid kid; if (Math.random() < 0.45) { kid = new TurtleGirl(); kid.setHomeland("Zürcher girl"); } else { kid = new TurtleBoy(); kid.setHomeland("Basler boy"); } kid.shape(); }

public static void main(String[] args) { new WbzEx8(); }}

So ...

oder so ...

WbzEx8

Learning By Doing

Musterbeispiel zur Polymorphie

s. Buch S. 192

Bird

whistle()

is-a

Drossel

whistle()

Fink

whistle()

Star

whistle()

Amsel

whistle()

Voliere

whistleAll()

Vector cage

create()creates

class Voliere{ Vector<Bird> cage = new Vector<Bird>(); public void create() {...}

void whistleAll() { for (int i = 0; i < cage.size(); i++) cage.elementAt(i).whistle(); }}

Generischer DatentypTypvariable <Bird>

Es pfeift der richtige Vogel

J2SE V1.4: keine Typvariablen

((Bird)cage.elementAt()).whistle() dafür (unschöner) Cast

Vector cage = new Vector();

Learning By Doing

// Bird.java

public class Bird{ public void whistle() { System.out.println( "Fehler: Vogelvorlage"); }}

// Amsel.java

public class Amsel extends Bird{ public void whistle() { System.out.println( "Amsel pfeift: uiuiii..."); }}

// Fink.java

public class Fink extends Bird{ public void whistle() { System.out.println( "Fink pfeift: zrzrrr..."); }}

// Drossel.java

public class Drossel extends Bird{ public void whistle() { System.out.println( "Drossel pfeift: zwawaaa..."); }}

// Star.java

public class Star extends Bird{ public void whistle() { System.out.println( "Star pfeift: kiukuu..."); }}

Abstrakte Klasse

abstract public class Bird{ abstract public void whistle();}

• Keine Instanzen erlaubt

• Garantieerklärung (Contract) für Unterklassen

Abstrakte Klasse

Learning By Doing

// AmselImp.java

public class AmselImp implements BirdIf{ public void whistle() { System.out.println( "Amsel pfeift: uiuiii..."); }}

// FinkImp.java

public class FinkImp implements BirdIf{ public void whistle() { System.out.println( "Fink pfeift: zrzrrr..."); }}

// DrosselImp.java

public class DrosselImp implements BirdIf{ public void whistle() { System.out.println( "Drossel pfeift: zwawaaa..."); }}

// StarImp.java

public class StarImp implements BirdIf{ public void whistle() { System.out.println( "Star pfeift: kiukuu..."); }}

// BirdIf.java

public interface BirdIf{ public void whistle();}

Interfaces

• Garantieerklärung (Contract) für implementierende Klassen

• Ersatz für Mehrfachvererbung

• Klassengerüste (kein Code)

Interfaces