Donnerstag, :00 11:00 Uhr (2 Zeitstunden) Hörsaal 1

Transkript

1 Klausur Termin und Ort Donnerstag, :00 11:00 Uhr (2 Zeitstunden) Hörsaal 1 Als die drei wesentlichen Merkmale der objektorientierten Programmierung werden Kapselung, Vererbung (Polymorphie) und Nachrichtenaustausch (messagepassing) bezeichnet. Charakterisieren Sie diese Merkmale und geben Sie jeweils ein Beispiel: 1. Inwiefern kapseln Klassendefinitionen Daten und Funktionen? Welche Modifikatoren können für Attribute und Methoden in Klassen verwendet werden, um die Sichtbarkeit zu erlauben oder einzuschränken (Information Hiding)? 2. Erklären Sie, wie sich die Vererbung (in Java extends) zwischen Subklasse und Superklasse auf die Struktur der Subklasse auswirkt. Was bedeutet es, dass die Subklasse auch Subtyp der Superklasse ist? 3. Erklären Sie, wie Objekte (Instanzen von Klassen) Nachrichten austauschen. Was bezeichnet man als Nachricht? Wie reagiert ein Objekt auf das Senden einer Nachricht? Betrachten Sie die folgenden drei Klassendiagramme bzw. die entsprechenden Java- Klassen-und Schnittstellendefinitionen. Vererbungsbeziehungen (extends) sind durchgezogen, Implementierungsbeziehungen (implements) sind gestrichelt gezeichnet. class A { int i = 1; int m1() { return i; class B extends A { int i = 2; int m2() { return i; public class Test { Welche der drei Diagramme beschreiben gültige (erlaubte) Vererbungs-bzw. Implementierungsbeziehungen in Java? Falls Fehler vorhanden sind, markieren Sie diese in den Diagrammen deutlich. Beschreiben Sie für jeden Fehler die Fehlerart 143 public static void main(string[] args) { A x = new B(); System.out.println(x.m1()); System.out.println(x.m2()); Erläutern Sie im Detail die Zeile A x = newb(); 1. Was ist x? Welchen Typ hat x? Welchen Wert erhält x? 2. Ist die Initialisierung von x mit dem Wert von newb() erlaubt? Begründund 3. Welche Instanzvariablen und Methoden hat die Klasse A? Welche die Klasse B? 4. Ist der Aufruf x.m2() in der dritten Zeile der main-methode erlaubt? Begründen Sie Ihre Antwort. 144

2 Gegeben sei folgende Problemstellung: Sie entwickeln eine Verwaltungssoftware für einen Waschsalon und wollen zunächst die objektorientierte Modellierung durchführen. Folgende Informationen liegen Ihnen vor: 1. Ein Waschsalon verfügt über verschiedene Geräte, darunter Waschmaschinen und Trockner. Die Geräte haben jeweils einen Betriebszustand, verfügen über mehrere Programme und können die Restlaufzeit angeben. 2. Waschmaschinen haben einen Wasch-und Weichspülmittelbehälter, dessen Füllstand ausgelesen werden kann. Trockner haben eine Knitterschutzfunktion, die aktiviert und deaktiviert werden kann. 3. Unter den Kunden des Waschsalons gibt es Abonnenten, deren Wasch-und Trockenvorgänge über ein Abonnement abgebucht werden. Die Abonnenten verfügen über eine Kundenkarte, mit der sie die Geräte steuern können. class A { public void saya() { System.out.println( A ); class B { public void sayb() { System.out.println( B ); class C { public void sayc() { System.out.println( C ); public class D { public static void wasbinich (ABoderC x) { x.wasbinich(); Entwerfen Sie in Java geeignete Klassen bzw. Schnittstellen für die obige Aufgabe. Die Klassen sollen entsprechende Attribute und Methoden enthalten. Ergänzen Sie das Programm um eine Schnittstelle ABoderCund die nötigen weiteren Methoden, so dass jedes xauf die Nachricht wasbinich() im Rumpf der Methode wasbinichder Klasse D mit seinem richtigen Klassennamen antwortet, also As mit A, Bs mit B und Cs mit C Benutzerschnittstellen und Ereignisverarbeitung Gegeben seien die folgenden Ausschnitte aus zwei Java-Dateien B.java und A.java 1. package usedemo; 2. import demo.a; public class B extends A { private int att1 = 5; public void hello() { 9. System.out.println("B"); 10. System.out.println(att1); 11. System.out.println(att2); 12. System.out.println(att3); 13. System.out.println(att4); package demo; 2. public class A { private int att1 = 1; 5. int att2 = 2; 6. protected int att3 = 3; 7. public int att4 = 4; public void hello(){ 10. System.out.println("A"); 11. System.out.println(att1); 12. System.out.println(att2); 13. System.out.println(att3); 14. System.out.println(att4); 15. Aufbau graphischer Benutzeroberflächen 1. Beim Übersetzen wird der Compiler zunächst einen oder mehrere Fehler anzeigen. Wo? Geben Sie Dateinamen und Zeilennummer und ein Begründung an. 2. Gehen Sie nun davon aus, dass alle fehlerhaften Zeilen auskommentiert sind, und geben Sie die Ausgabe der Aufrufe new A().hello(); new B().hello();

3 Aufbau graphischer Benutzeroberflächen Aufbau graphischer Benutzeroberflächen statische Sicht auf die Benutzerschnittstelle: Aufbauelemente der Benutzerschnittstellenprogrammierung Fensterklassen Controls Steuerung visueller Eigenschaften (Styles, Ränder, Fraben etc.) Layout und Anordnung von Elementen dynamische Sicht Interaktion mit der Benutzerschnittstelle Verarbeiten von Ereignissen (Events) Benutzerschnittstelle als Scharnier zwischen Benutzer und dahinter liegender Systemfunktionalität Aufbauelemente / Bestandteile (statische Sicht): Fensterobjekte (Instanzen verschiedener vorgegebener und abgeleiteter Fensterklassen) Controls, mit denen interagiert wird (Controls im Abstract Window Toolkit, Controls in Swing/Java Foundation Classes, Steuerelementbibliotheken weiterer Anbieter, selbst entwickelte Controls) Unterscheidung der Dialogelemente in Container: können andere Controls enthalten (Behälter, z. B. die Fensterklassen) und einfache Steuerelemente, die keine weiteren Controls enthalten können (Button, Canvas, TextField etc.) Anordnung und Layout von Steuerelementen Steuerung durch absolute Angaben (Größe, Position) oder durch Verwenden sog. LayoutManager, die jeweils für einenbestimmten Container die Anordnung der in ihm enthaltenen Steuerelemente regeln Oberflächenprogrammierung in Java Java Foundation Classes(Swing) Graphical User Interface (GUI) intensive Anwendung der objektorientierten Programmierung Nutzung der Java-Klassenbibliotheken standardmäßig zwei verwendbare Klassenbibliotheken Vorteile deutlich vereinfachte Fensterprogrammierung gegenüber AWT plattformunabhängige Erscheinungsform (pluggable-look-andfeel, PLAF) von Java-Programmen bei Bedarf umschaltbar auf plattformabhängigen Look-and-Feel Abstract Window Toolkit(AWT, java.awt und Unterpakete) Java Foundation Classes (JFC, javax.swing und Unterpakete) auch Swing-Bibliothek genannt (import javax.swing ) baut auf AWT auf seit Java 1.2 Standard vorgefertige Klassen und Methoden für Dialoge, z.b. File öffnen, speichern: JFileChooser() Warnungen und Fehlermeldungen: OptionPane.showMessageDialog()

4 Übersicht über Pakete im Java AWT (einfaches GUI Toolkit) Übersicht über Pakete in Java Swing java.awt Abstract Window Toolkit (Benutzerschnittstellenprogrammierung) java.awt.datatransfer Datenübertragung zwischen Anwendungen über die Zwischenablage (clipboard) java.awt.dnd java.awt.event java.awt.peer java.awt.print Funktionalität für die Unterstützung von drag& drop-operationen Ereignisprogrammierung (Ereignisklassen, Lauscherklassen, Adapterklassen) Klassen, die die Schnittstelle zwischen den AWT-Klassen und der aktuellen graphischen Benutzerschnittstelle (z. B. MS-Windows, OSFMotifetc.) bilden Hilfsklassen für die Druckausgabe von AWT Komponenten javax.swing javax.swing.border Benutzerschnittstellenkomponenten von Swing/Java Foundation Classes Klassen für die Generierung von Rändern um Swing-Komponenten javax.swing.colochooser Farbwahlkomponente und Farbauswahlmodelle javax.swing.event Zusatzklassen für die Ereignisverarbeitung in Swing javax.swing.filechooser Dateiauswahlkomponente und Dateifilter für Swing javax.swing.plaf javax.swing.table javax.swing.tree javax.swing.undo pluggable-look-and-feel(plaf), modifizierbares Benutzerschnittstellendesign Tabellenkomponente von Swing Baumdarstellungskomponente von Swing Funktionalität für die Implementierung von UNDO-fähigen Komponenten in Swing Übersicht über Pakete in Java Swing Cont Component und Container javax.swing.text javax.swing.text.html Hilfsklassen für den Aufbau von Texteditoren mit Swing Klassen für den Aufbau von HTMLEditoren javax.swing.text.html.parser Einfacher HTML-Parser mit Hilfsklassen wie Element, Entity und DTD javax.swing.text.rtf Klassen für den Aufbau von RTF-Editoren (rich text format) Die Klassenhierarchie des Paktes java.awt sieht zwei grundlegende Klassen vor, die die gemeinsame Basisfunktionalität der GUI- Elemente enthalten java.awt.component Wurzelklasse aller GUI-Komponenten (auch der Java Swing-Klassen) Komponentenarchitektur von Java GUIs java.awt. Container Wurzelklasse der Containertypen javax.beans Komponentenentwicklung (Java Beans) javax.beans.beancontext Beschreibung eines beancontext, d.h. eines Behälters für Java Beans

5 Component und Container Wichtige GUI-Elemente der Swing-Bibliothek Componententhält z. B. alle erforderlichen Methoden für die Manipulation des visuellen Erscheinungsbildes einer Komponente setforeground setbackground getfont setfont... Container enthält Methoden zur Identifikation und Hinzunahmevon Komponenten (z.b. in die Darstellungsfläche eines Applets oder eines Fensters einer GUI). Steuerung der Layouteigenschften. countcomponents Add Remove getlayout setlayout... Normales Fenster: JFrame Menüleiste: JMenuBar Menüelement: JMenuItem Bedienelemente: JButton: Knopf JCheckBox: Auswahl JLabel: nicht editierbares(einzeiliges) Textfeld JTextField: editierbares(einzeiliges) Textfeld JTextArea: editierbarer (mehrzeiliger) Textbereich JScrollBar JList Klasse zur Zusammenfassung von Bedienelementen JPanel Layouts Implementierung von Benutzerschnittstellen (statisch) Anordnung der Bedienelemente (Beispiele) BorderLayout: Objektorientierung GUI-Elemente als Felder einer Klasse Spezialisierung (Subklassen) von GUI-Elementklassen, z.b. spezielle Fenster, spezielle Controls FlowLayout(GUI-Objekte werden nebeneinander angeordnet) Strukturierung durch Container und Components Container können Komponenten und auch Container enthalten GridLayout(alle Bereiche gleich groß!) CardLayout

6 Implementierung von Benutzerschnittstellen (dynamisch) Ereignisauslösung und -verarbeitung Benutzeraktionen lösen Ereignisse (Events) aus Grundprinzip notification-based event delegation ein Ereignis wird nur der Komponente zugeführt, die für dieses Ereignis als sog. Lauschobjekt (Listener) registriert ist Ereignisquellen erzeugen Ereignisse (z. B. nach Benutzeraktionen) Lauschobjekte (Listener) bekommen Ereignisobjekte zugeführt und verarbeiten sie Eine zentrale System Event Queue überwacht die Benutzerschnittstelle und fängt Ereignisse ab verteilt die Ereignisse an die registrierten Ereignislauscher Benutzeraktionen generieren Events wenn für das gegebene Event ein Listener( Lauscher, Event-Handler) vorhanden ist, wird der Event-Handler aufgerufen Zu den Events gehören u.a.: Mausbewegung, Tastendruck (Keyboard/Maus), Scrolling, etc. Verarbeitung (z.b.) Benutzer klickt auf Schaltfläche (Ereignisquelle) Event-Objekt wird erzeugt und in die zentrale Event-Queue eingestellt Event-Objekt wird dem zugehörigen (registrierten) Listenerzugestellt (Aufruf der Event-Handler-Methode, Ereignisbearbeitung) Ereignisverarbeitung Ereignistypen Auswertung von Events mittels Listener java.awt.event Einfache Ereignisse wie Mausbewegung oder Tastendruck: Component ComponentEvent FocusEvent, KeyEvent, MouseEvent, MouseMotionEvent, Dialog, Frame WindowEvent Anwendung des Interface-Konzepts z.b. java.awt.event.actionlistenerstellt Schnittstelle zur Auswertung einer Action bereit z.b. Mausklick auf bestimmtes Bedienelement: public abstract void actionperformed(actionevent e); Interaktionen Button ActionEvent MenuItem ActionEvent List ActionEvent, ItemEvent Choice ItemEvent CheckBox ItemEvent CheckboxMenuItem ItemEvent ScrollBar AdjustmentEvent

7 Beispiel: Scribble Adapterklassen public class Scribble extends Applet implements MouseListener, MouseMotionListener { private int last_x, last_y; public void mouseclicked(mouseevent ev) { public void mousereleased(mouseevent ev) { public void mouseentered(mouseevent ev) { public void mouseexited(mouseevent ev) { public void mousemoved(mouseevent ev) { public void mousepressed (MouseEvent ev) { last_x = ev.getx(); last_y = ev.gety(); public void mousedragged (MouseEvent ev) { int x = ev.getx(); int y = ev.gety(); this.getgraphics().drawline (last_x, last_y, x, y); last_x = x; last_y = y; public void start () { addmouselistener (this); addmousemotionlistener (this); Problem: GUI-Elemente müssen als Listener für verschiedene Ereignisse registiert werden Interface-Konzept erfordert Implementierung aller Interface-Methoden (meist mit leerem Rumpf) Adapterklassen definieren die Schnittstellenmethoden bereits mit leerem Rumpf Eine Subklasse eines Adapters, in muss nur die benötigte Methode implementieren Realisierung des Adapters oft als anonymes Objekt / anonyme Klasse Adapterklassen (Beispiel) Model-View-Control(MVC) Schnittstelle WindowListener Ereignismethoden: void windowactivated(windowevent e) void windowclosed(windowevent e) void windowclosing(windowevent e) void windowdeactivated(windowevent e) void windowdeiconified(windowevent e) void windowiconified(windowevent e) void windowopened(windowevent e) Adapterklasse public abstract class WindowAdapter extends Object implements WindowListener, WindowStateListener, WindowFocusListener { void windowactivated(windowevent e) void windowclosed(windowevent e) void windowclosing(windowevent e) void windowdeactivated(windowevent e) void windowdeiconified(windowevent e) void windowiconified(windowevent e) void windowopened(windowevent e) Anwendungsbereich Komplexe GUI-Applikationen Aufteilen in logische Einzelkomponenten (Objekte) Datenmodell (model) Ansicht (view) Steuerung (control) Zweck Trennung des Anwendungsobjekts (model) von der Art seiner Repräsentation (view) beim Benutzer und der Weise, in der es von ihm beeinflusst wird (controller)

8 Model-View-Control(Kommunikation der Objekte) Registrieren der Observer beim Observable Model an View: Realisierung über Observer Views registrieren sich beim Observable (addobserver) Observable hält eine Liste der Referenzen der registrierten Observer Observerwerden immer dann benachrichtigt (update), wenn sich Werte im Model geändert haben Observerimplementiert hierzu das Interface Observer: abstract void update(...) View an Controller: Realisierung über Action Listener Aktive Objekte im View werden beim Controller registriert Controller hält eine Liste der Referenzen der registrierten GUI-Objekte Wenn von einem GUI-Objekt eine Aktion ausgeht, wird der Controller benachrichtigt (actionperformed) Controller implementiert hierzu das Interface ActionListener: abstract void actionperformed(...) Registrieren der Observer beim Observable 171