5. Lesen Sie vor der Bearbeitung einer Aufgabe den gesamten Aufgabentext sorgfältig durch!

Transkript

1 Wir begrüßen Sie zur Nachklausur zum Kurs 1618 Einführung in die objektorientierte Programmierung. Bitte lesen Sie die folgenden Hinweise sorgfältig und vollständig durch, bevor Sie mit der Bearbeitung der Klausur beginnen! 1. Prüfen Sie die Vollständigkeit Ihrer Unterlagen. Die Klausur umfasst: 1 Deckblatt, diese Hinweise und 4 Aufgaben auf Blatt 1 bis Blatt 5 (nur einseitig bedruckt). Geben Sie diese Unterlagen zusammen mit Ihren Lösungen später bitte vollständig ab, einschließlich Aufgabenstellung! 2. Füllen Sie jetzt bitte zuerst das Deckblatt aus! 3. Schreiben Sie Ihre Lösungen mit Kugelschreiber oder Füllfederhalter (kein Bleistift)! Sie können eigenes Papier benutzen. Schreiben Sie unbedingt auf jedes Blatt, auf dem sich Teile Ihrer Lösungen befinden, die Aufgabennummer und Ihre Matrikelnummer! Kreuzen Sie die bearbeiteten Aufgaben auf dem Deckblatt an! 4. Als Hilfsmittel sind beliebige schriftliche Unterlagen (z.b. Basistext, Leittexte, Einsendeaufgaben, Lösungsvorschläge) zugelassen, dagegen keinerlei elektronische Hilfsmittel (z.b. Laptops, Taschenrechner, Mobiltelefone). 5. Lesen Sie vor der Bearbeitung einer Aufgabe den gesamten Aufgabentext sorgfältig durch! 6. Achten Sie darauf, dass Sie bei Programmieraufgaben Ihre Lösungen ausführlich und sinnvoll (keine bloße Beschreibung der Sprachkonstrukte) kommentieren! Bei fehlender Kommentierung oder Unleserlichkeit der Programme werden Punkte abgezogen. 7. Es sind maximal 100 Punkte erreichbar. Wenn Sie mindestens 40 Punkte erreichen, haben Sie die Klausur mit Sicherheit bestanden. 8. Leider können wir noch nicht abschätzen, wann die Korrektur abgeschlossen sein wird. Falls Sie die Klausur Ende April noch nicht zurück erhalten haben, sollten Sie bei uns nachfragen. 9. Legen Sie jetzt noch Ihren Studentenausweis und einen amtlichen Lichtbildausweis bereit, dann kann die Arbeit beginnen. Wir wünschen Ihnen viel Spaß und viel Erfolg beim Bearbeiten der Klausur!

2 Matrikelnummer: 1 Aufgabe 1: Klassifikation, Subtyping, Vererbung (18 Punkte) a) Der Programmierer J. Ava soll bei der objektorientierten Implementierung eines Computeralgebrasystems helfen. Die Zahlentypen R (reelle Zahlen), Q (rationale Zahlen), N (natürliche Zahlen), N 0 = N {0, R 0 = {r R r 0 und Z (ganze Zahlen) sollen dabei in geeigneter Weise durch Schnittstellentypen in Java ausgedrückt werden. Aufgabe: Deklarieren Sie für jeden Zahlentyp einen Schnittstellentyp mit leerer Methodenliste. Nutzen Sie dabei sinnvoll Subtyping, um die ist-ein-beziehung zwischen den Zahlen zu realisieren! b) Kommentieren Sie die folgende Aussage! Berücksichtigen Sie bei Ihrem Kommentar die Eigenschaften der ist-ein-beziehung: Sei S eine Subklasse einer Klasse T. Da man zu S noch Methoden und Attribute hinzufügen kann, besitzen Objekte vom Typ S immer mehr Eigenschaften als Objekte vom Typ T. Z.B. kann man von einer Klasse Fahrrad sinnvoll eine Klasse Fahrzeug ableiten, da die Klasse Fahrzeug ja mehrere Fortbewegungsmittel beschreibt. Fahrrad könnte nur eine Methode treten, und Fahrzeug zusätzlich noch die Methoden schwimmen und segeln besitzen, da Fahrzeug ja allgemeiner ist. c) Implementieren Sie die Klassen Zaehler und Undozaehler. Zaehler soll einen int- Wert repräsentieren, den man mittels einer increment()-methode um eins erhöhen kann. Undozaehler soll einen Zähler darstellen, der zusätzlich eine undo()-methode hat, die den Wert des Zählers auf den Wert vor dem letzten increment()-methodenaufruf zurücksetzt oder nichts tut, falls increment() noch nicht aufgerufen wurde. Versehen Sie beide Klassen mit einem Konstruktor, der den Zähler mit einem gegebenen Wert initialisiert. Dabei soll die eine Klasse Subklasse von der anderen sein. Verwenden Sie für beide Klassen insgesamt höchstens zwei Attribute, die beide privat sein sollen. (8 Punkte)

3 Matrikelnummer: 2 Aufgabe 2: Typdefinitionen und Modifikatoren (25 Punkte) a) Erläutern Sie die Begriffe Klasse, abstrakte Klasse und Interface und beschreiben Sie deren Beziehung zueinander! (4 Punkte) b) Mit Modifikatoren können in Java die Zugriffsmodi sowie weitere Eigenschaften von Klassen, Attributen und Methoden näher bestimmt werden. Aufgabe: Tragen Sie in die folgende Tabelle durch Angabe von ja oder nein ein, welche Modifikatoren bei welchen Programmelementen verwendet werden dürfen und welche nicht! Achtung, die Punkte werden wie folgt berechnet: Für jede richtige Antwort gibt es 1 3 Punkt, für jede falsche Antwort gibt es 1 3 Punkt Abzug. Keine Antwort nutzt und schadet nicht. Sie erhalten mindestens 0 Punkte. Modifikator Innere Klasse Klasse auf Paketebene Attribut Methode Konstruktor public protected private static final abstract (10 Punkte) c) Erläutern Sie für jeden Eintrag in der Zeile für den Modifikator abstract Ihre Antwort! Begründen Sie genau, weshalb der Modifikator abstract für das jeweilige Sprachkonstrukt sinnvoll ist oder warum nicht! d) Beschreiben Sie, welche Modifikatoren einer Klassen dafür sorgen, dass die Klasse außerhalb des Paketes, in dem sie deklariert ist, zugreifbar ist! (2 Punkte) e) Warum ist es in Java sinnvoll, den gleichzeitigen Gebrauch der Modifikatoren abstract und static für Methoden zu verbieten? (3 Punkte) f) Bei welchem Sprachkonstrukt ist in Java das gleichzeitige Benutzen der Modifikatoren abstract und static gestattet? (1 Punkte)

4 Matrikelnummer: 3 Aufgabe 3: Subclassing im AWT (25 Punkte) a) Nennen Sie zwei Gründe, weshalb im Java AWT alle elementaren Komponenten Subklassen der Klasse Component sind! Erläutern Sie Ihre Antwort! (4 Punkte) b) Nehmen wir an, Java böte eine Möglichkeit, Vererbung ohne Subtyping zu deklarieren, und Container erbe von Component, ohne Subtyp von Component zu sein. Welchen wichtigen Nachteil hätte eine solche Realisierung gegenüber der Lösung im Java AWT? Begründen Sie Ihre Antwort! (4 Punkte) c) Im Folgenden sollen Sie einen Zähler implementieren, der mit einer Schaltfläche kombiniert ist. Jede Betätigung der Schaltfläche inkrementiert den Zähler. Der aktuelle Zählerstand wird als Beschriftung der Schaltfläche angezeigt. 1. Implementieren Sie den Zähler mit der beschriebenen Funktionalität als Klasse ZaehlSchalter1, die Subklasse der Klasse Button ist! (6 Punkte) 2. Geben Sie eine Anweisung an, die ein Objekt von ZaehlSchalter1 in einen Behälter c einfügt! (1 Punkte) d) Geben Sie als alternative Implementierung des Zählers eine Klasse ZaehlSchalter2 an, die nicht Subklasse von Button ist! Wie wird hier die Schaltfläche in einen Container eingefügt? e) Nennen und erläutern Sie je einen Vorteil der beiden alternativen Implementierungen!

5 Matrikelnummer: 4 Aufgabe 4: Parallele & verteilte Programmierung (32 Punkte) Wir benutzen den Typ WebObject zur Repräsentation unterschiedlicher Objekte im WWW (z.b. von HTML-Seiten, Grafiken, etc.) Im Folgenden werden wir ein Server-Programm entwickeln, das auf Client-Anforderungen hin Web-Objekte lädt und in eine Liste einträgt. a) Zur Verwaltung von Web-Objekten benutzen wir zirkuläre Listen wie im Beispiel der unten stehenden Abbildung. Bei einer zirkulären Liste verweist das letzte Element auf das erste. Um ein effizientes Anhängen von Elementen am Listenende zu ermöglichen, soll der Listenkopf auf das letzte Element verweisen. Ist die Liste leer, ist dieser Verweis gleich null. Struktur einer zirkulären Liste Aufgabe: Ergänzen Sie das folgende Klassenfragement um eine Methode mit Signatur void anhaengen(webobject wob), wobei wob das neue letzte Element der Liste werden soll! Sorgen Sie dafür, dass Ihre Listenimplementierung Thread-sicher ist, d.h. dass die Benutzung der Methode anhaengen durch mehrere parallele Threads keine Inkonsistenzen verursacht! Begründen Sie in wenigen Sätzen, warum Ihre Listenklasse Thread-sicher ist! (7 Punkte) class WebObjectList { private ListElem lastelem; public WebObjectList(){ lastelem = null; // hier fehlt die Methode anhaengen static private class ListElem { private WebObject wo; private ListElem next; private ListElem( WebObject wob ){ wo = wob; b) Das Server-Programm zum Laden der Web-Objekte hat folgende Funktionalität: Es wartet an Port 9000 darauf, dass Clients sich an diesen Port anschließen. Kommt es zu einer Socket-Verbindung, erzeugt das Server-Programm einen neuen Thread vom Typ ArbeitsThread, übergibt diesem das Socket-Objekt und startet den Thread. Während der Arbeitsthread die angeforderten Web-Objekte lädt, soll das Server-Programm bereit sein, weitere Client-Aufträge entgegen zu nehmen. Realisieren Sie die beschriebenen Eigenschaften als Rumpf der Methode main im Klassenfragment von WebObjectServer! Dabei können Sie sich der Klasse ArbeitsThread bedienen. (10 Punkte) public class WebObjectServer { static WebObjectList weboblist = new WebObjectList();

6 Matrikelnummer: 5 public static void main( String[] a ) throws IOException { // der hier fehlende Programmtext ist anzugeben class ArbeitsThread extends Thread { private Socket clso; public ArbeitsThread( Socket so ) { clso = so; public void run(){... c) Ein Arbeitsthread liest vom Client über die Socket-Verbindung eine Folge von URLs. Die URLs werden als Strings übertragen, jeweils getrennt durch das neue-zeile-zeichen \n. Da das Laden eines Web-Objektes zu einem URL länger dauern kann, soll für das Laden eines jeden URLs ein eigener Thread gestartet werden. Dafür steht die Klasse WebObjectLader zur Verfügung: class WebObjectLader extends Thread { private String url; WebObjectLader( String u ) { url = u; private WebObject laden( String url ){... public void run(){ WebObjectServer.weboblist.anhaengen( laden(url) ); Implementieren Sie die Methode run der in Teilaufgabe (b) angegebenen Klasse ArbeitsThread so, dass sie die beschriebene Funktionalität realisiert! Mögliche Ausnahmen können Sie dabei durch Ausgabe einer Fehlermeldung behandeln. (15 Punkte)