5.5.8 Öffentliche und private Eigenschaften

Transkript

1 5.5.8 Öffentliche und private Eigenschaften Schnittstellen vs. Implementierungen: Schnittstelle einer Klasse beschreibt, was eine Klasse leistet und wie sie benutzt werden kann, ohne dass ihre Implementierung sichtbar wird. Die Schnittstelle könnte folgende Informationen enthalten: Name der Klasse Allgemeine Beschreibung des Zwecks der Klasse Liste der Konstruktoren und Methoden der Klasse Parameter und Ergebnistyp für jeden Konstruktor und jede Methode Beschreibung des Zwecks jedes Konstruktors und jeder Methode Schnittstelle = Abstraktion einer Klasse. Ein Programmierer soll Klassen benutzen können, ohne den Quelltext gesehen zu haben Implementierung einer Klasse bezeichnet den kompletten Quellcode, der die Klasse definiert 63

2 5.5.8 Öffentliche und private Eigenschaften Zugriffsmodifikatoren: definieren die Sichtbarkeit eines Datenfeldes, eines Konstruktors und einer Methode Öffentliche (public) Elemente sind sowohl innerhalb der definierenden Klasse als auch von anderen Klassen aus zugreifbar Private (private) Elemente sind ausschließlich innerhalb der definierenden Klasse zugreifbar Unterscheidung von Schnittestelle und Implementierung: Schlüsselwort public deklariert ein Element einer Klassendefinition (Datenfeld / Methode) als Teil der Schnittstelle (öffentlich sichtbar) Schlüsselwort private deklariert es als Teil der Implementierung (verbogen für den Zugriff von außen) 64

3 5.5.8 Öffentliche und private Eigenschaften public class Konto { private int nummer; private String inhaber; private int kontostand; public Konto(int neuenummer, String name) { public Konto(int neuenummer, String name, int betrag) { public int getkontostand() { public void kontostanddrucken() { public void einzahlen(int betrag) { public void einzahlen(int betrag, int gebuehr) { public void abheben(int betrag) { public void ueberweisen(konto empfaenger, int betrag) { 65

4 5.5.8 Öffentliche und private Eigenschaften Information Hiding (das Geheimnisprinzip): Die internen Details der Implementierung einer Klasse sollten vor anderen Klassen (Benutzern) verbogen sein. Dies unterstützt eine bessere Modularisierung von Anwendungen. Ein die Klasse benutzender Programmierer sollte keine Informationen über den internen Aufbau der Klasse benötigen (unmittelbare Konsequenzen des Grundgedankens der Abstraktion und Modularisierung) Es sollte ihm nicht erlaubt sein, diese internen Details zu kennen (Wartung; Kopplung) 66

5 5.5.8 Öffentliche und private Eigenschaften Beispiel: Klasse Datum Datenfelder nach außen geschützt und Zugriff nur über Methoden Vorteil: Veränderbarkeit der Details Neue Implementierung der Klasse soll Datum anders speichern, z.b. als Anzahl der Tage seit Die Schnittestelle aller Methoden bleiben unverändert. Alle Programme können unverändert die neue Version der Klasse Datum benutzen. Datenfelder: private int tag private int monat private int jahr Konstruktoren: Datum(int, int, int) Methoden: public int gettag() public int getmonat() public int getjahr() public boolean istschaltjahr() public void settag(int) public void setmonat(int) public void setjahr(int) 67

6 5.5.8 Öffentliche und private Eigenschaften Idealerweise soll eine Änderung in der Implementierung einer Klasse keine Änderung in anderen benutzenden Klassen erforderlich machen Kopplung: Wenn eine Änderung an einer Stelle des Programms keine Änderungen an anderen Stellen impliziert, dann wird dies schwache oder lose Kopplung genannt Achtung: Die Regel keine Kenntnisse über Interna erlauben bezieht sich nicht auf den Programmierer einer benutzenden Klasse, sondern auf die benutzende Klasse selbst. Der Programmierer der beiden beteiligten Klassen kann sogar derselbe sein, aber die Klassen sollten lose gekoppelt sein. 68

7 5.5.8 Öffentliche und private Eigenschaften public private Datenfelder erlaubt, unäublich Regelfall Met hoden Service nach au¼en int erner Gebrauch In Java können auch Datenfelder öffentlich deklariert werden. Dies bricht allerdings mit dem Geheimnisprinzip schlechter Still, kein Gebrauch empfohlen. Einige andere objektorientierte Programmiersprachen erlauben keine öffentlichen Datenfelder! Datenfelder von Klassen sollten immer privat sein 69

8 5.5.9 Statische Variablen und Methoden Klassenvariablen (auch statische Variablen genannt) sind Datenfelder einer Klasse, von denen immer nur ein Exemplar in der Klasse selbst, nicht aber in den erzeugten Objekten, existiert. Dies unterscheidet sie fundamental von den Instanzvariablen (bisher Datenfelder genannt). Beispiel: public class Konto { // Klassenfelder static int aktuellerzinssatz = 3; static int aktuellekontonummer; // Objektfelder int nummer; String inhaber; int kontostand = 0; Klassen- und Objektfelder können initialisiert werden 70

9 5.5.9 Statische Variablen und Methoden Objekte derselben Klassen benutzen gemeinsam die Klassenvariablen Manche Felder sollten aus Effizienzgründen nicht in jedem Objekt gespeichert werden; Bsp. aktuellerzinssatz Manche Felder können gar nicht in jedem Objekt gespeichert werden; Bsp. aktuellekontonummer Klasse: Konto aktuellerzinssatz 3 aktuellerkontonummer Konto1 nummer: inhaber: xxx kontostand: 1000 Konto2 nummer: inhaber: yyy kontostand: Konto3 nummer: inhaber: zzz kontostand:

10 5.5.9 Statische Variablen und Methoden public class Konto { // Klassenfelder static int aktuellerzinssatz = 3; static int aktuellekontonummer; public Konto(String name) { inhaber = name; kontostand = 0; nummer = aktuellekontonummer; aktuellekontonummer++; // Objektfelder int nummer; String inhaber; int kontostand; automatisch die nächste freie Kontonummer vergeben aktuelle Kontonummer um 1 erhöhen 72

11 5.5.9 Statische Variablen und Methoden Quiz: Es gibt einen weiteren gewichtigen Grund, warum Daten wie der aktuelle Zinssatz nicht als Objektfelder, sondern als Klassenfelder, definiert werden sollen. Was ist es? Klasse: Konto aktuellerkontonummer Konto1 nummer: inhaber: xxx zinssatz: 3 kontostand: 1000 Konto2 nummer: inhaber: yyy zinssatz: 3 kontostand: Konto3 nummer: inhaber: zzz zinssatz: 3 kontostand:

12 5.5.9 Statische Variablen und Methoden Alle bisher betrachteten Methoden sind Instanzmethoden: Sie werden an einer Instanz einer Klasse aufgerufen. Im Gegensatz dazu können Klassenmethoden (mit static zu definieren) ohne eine Instanz aufgerufen werden; die Klasse selbst reicht aus. Klassenmethoden gehören zu einer Klasse, nicht zu deren Instanzen Verarbeitung von Klassenvariablen; Bsp. getzinssatz, setzinssatz Allgemeine Methoden implementieren, die unabhängig vom aufrufenden Objekt sind; Bsp. printagb (Drucken von AGB) 74

13 5.5.9 Statische Variablen und Methoden public class Konto { static int aktuellerzinssatz = 3; // Klassenmethoden static int getzinssatz() { return aktuellerzinssatz; static void setzinssatz(int zinssatz) { aktuellerzinssatz = zinssatz; 75

14 5.5.9 Statische Variablen und Methoden Klassenname reicht zum Aufruf von Klassenmethoden aus Kann auch von einem Objekt aus aufgerufen werden 76

15 5.5.9 Statische Variablen und Methoden Einschränkungen für Klassenmethoden: Klassenmethoden sind mit einer Klasse statt mit Instanzen verknüpft Eine Klassenmethode kann nur auf die statischen Klassenfelder, aber nicht auf die Instanzvariablen zugreifen, die innerhalb der Klasse definiert sind (Instanzvariablen sind mit Instanzen verknüpft) Eine Klassenmethode kann nur die anderen Klassenmethoden, aber keine Instanzmethoden ihrer Klasse aufrufen 77

16 5.5.9 Statische Variablen und Methoden 78

17 Konstanten Häufig werden Konstanten benötigt. Diese sind ähnlich wie Variablen, können aber ihren Wert während der Ausführung nicht mehr ändern. In Java werden Konstanten mit final definiert. Konstanten müssen initialisiert werden können auf verschiedenen Ebenen verwendet werden public class X { static final double EineKlassenVariable = ; private final int EineInstanzVariable = 10; public void EineInstanzMethode() { final int EineLokaleVariable = 200; 79

18 5.6 Objektinteraktion Bisher: Definition einzelner Klassen (Datenfelder, Konstruktoren, Methoden). Für die Realisierung interessanter Anwendungen müssen wir viele Klassen definieren. Instanzen dieser Klassen werden erzeugt, die dann miteinander kommunizieren, um eine Aufgabe zu lösen. Beispiel: Aus Klassen (Kreis, Quadrat, Dreieck) des Projektes Figuren eine Klasse Zeichner realisieren, die z.b. die idyllische Szene zu zeichnet 80

19 5.6 Objektinteraktion public class Zeichner { private Quadrat wand; private Quadrat fenster; private Dreieck dach; private Kreis sonne; // Erzeuge ein Exemplar der Klasse Zeichner public Zeichner() { // nichts zu tun hier, alle Exemplarvariablen werden automatisch // mit null initialisiert 81

20 5.6 Objektinteraktion public void zeichnehaus() { wand = new Quadrat(); wand.vertikalbewegen(80); wand.groesseaendern(100); wand.sichtbarmachen(); fenster = new Quadrat(); fenster.farbeaendern("schwarz"); fenster.horizontalbewegen(20); fenster.vertikalbewegen(100); fenster.sichtbarmachen(); dach = new Dreieck(); dach.groesseaendern(50, 140); dach.horizontalbewegen(60); dach.vertikalbewegen(70); dach.sichtbarmachen(); sonne = new Kreis(); sonne.farbeaendern("gelb"); sonne.horizontalbewegen(180); sonne.vertikalbewegen(-10); sonne.groesseaendern(60); sonne.sichtbarmachen(); 82

21 5.6 Objektinteraktion public void inschwarzweissaendern() { // Ändere die Darstellung in schwarzweiß if (wand!= null) { // nur wenn schon gezeichnet wurde... wand.farbeaendern("schwarz"); fenster.farbeaendern("weiss"); dach.farbeaendern("schwarz"); sonne.farbeaendern("schwarz"); public void infarbeaendern() { // Ändere die Darstellung in Farbe if (wand!= null) { // nur wenn schon gezeichnet wurde... wand.farbeaendern("rot"); fenster.farbeaendern("schwarz"); dach.farbeaendern("gruen"); sonne.farbeaendern("gelb"); 83

22 5.6 Objektinteraktion Erzeugen von Objekten: Methodenaufruf: Variable = new Konstruktor (Parameterliste) Interne Methodenaufruf: Methoden aus derselben Klasse des aufrufenden Objektes Methodenname (Parameterliste) Externe Methodenaufruf: Methoden aus einer anderen Klasse Objekt.Methodenname (Parameterliste) 84

23 5.6 Objektinteraktion Beispiel: Anzeige einer Digitaluhr in Std. und Min. getrennt durch : Modularisierung: Prozess der Zerlegung eines Ganzen in wohl definierte Teile, die getrennt erstellt und untersucht werden können und die in wohl definierter Weise interagieren Anzeige einer Digitaluhr = Ziffernpaar : Ziffernpaar Ziffernpaar für Stunden: Startet bei null, wird jede Stunde ums eins erhöht und springt auf null zurück, wenn 23 überschritten wird Ziffernpaar für Minuten: Startet bei null, wird jede Minute ums eins erhöht und springt auf null zurück, wenn 59 überschritten wird Diese Ähnlichkeit führt dazu, von ihren Unterschieden zu abstrahieren Objekte, die die Werte von null bis zu einem bestimmten Wert anzeigen 85

24 5.6 Objektinteraktion public class Uhrenanzeige { private Nummernanzeige stunden; private Nummernanzeige minuten; public class Nummernanzeige { private int limit; private int wert; 86

25 5.6 Objektinteraktion public class Nummernanzeige { private int limit; private int wert; public Nummernanzeige (int anzeigelimit) { limit = anzeigelimit; wert = 0; public int gibwert() { return wert; public String gibanzeigewert() { if (wert < 10) return "0" + wert; else return "" + wert; Verkettung von Zeichenketten public void setzewert(int ersatzwert) { if ((ersatzwert >= 0) && (ersatzwert < limit)) wert = ersatzwert; public void erhoehen() { wert = (wert + 1) % limit; Modulo-Operator 87

26 5.6 Objektinteraktion public class Uhrenanzeige { private Nummernanzeige stunden; private Nummernanzeige minuten; private String zeitanzeige; public Uhrenanzeige() { stunden = new Nummernanzeige(24); minuten = new Nummernanzeige(60); anzeigeaktualisieren(); public Uhrenanzeige(int stunde, int minute) { stunden = new Nummernanzeige(24); minuten = new Nummernanzeige(60); setzeuhrzeit(stunde, minute); public void setzeuhrzeit(int stunde, int minute) { stunden.setzewert(stunde); minuten.setzewert(minute); anzeigeaktualisieren(); public void taktsignalgeben() { minuten.erhoehen(); if (minuten.gibwert() == 0) { stunden.erhoehen(); anzeigeaktualisieren(); public String gibuhrzeit() { return zeitanzeige; private void anzeigeaktualisieren() { zeitanzeige = stunden.gibanzeigewert() + ":" + minuten.gibanzeigewert(); System.out.println(zeitanzeige); 88

27 5.6 Objektinteraktion public class Uhrenanzeige { private Nummernanzeige stunden; private Nummernanzeige minuten; public void taktsignalgeben() { minuten.erhoehen(); if (minuten.gibwert() == 0) { stunden.erhoehen(); anzeigeaktualisieren(); externe Methodenaufruf interne Methodenaufruf 89

28 5.6 Objektinteraktion public class Nummernanzeige { private int limit; private int wert; public Nummernanzeige(int anzeigelimit) { limit = anzeigelimit; wert = 0; public Nummernanzeige(int limit) { this.limit = limit ; wert = 0; Der Name limit ist überladen derselbe Name wird für zwei verschiedene Dinge verwendet 90

29 5.6 Objektinteraktion Im Konstruktor Nummernanzeige() lautet einer der Parameter limit, genau so wie das Datenfeld limit der Klasse Nummernanzeige. Wie kann man auf das Klassenfeld limit zugreifen? Java spezifiziert, dass immer die Definition des nächsten umschließenden Blocks verwendet wird Das Schlüsselwort this bezieht sich aus das aktuelle Objekt. Dieses Konstrukt gibt somit die Möglichkeit, statt auf einen Parameter auf ein Klassenfeld mit gleichem Namen zuzugreifen. Nutzen: Das Schlüsselwort this lässt sich problemlos durch eine eindeutige Namensgebung vermeiden. Manchmal gibt es allerdings Namen, die die Bedeutung einer Variablen perfekt beschreiben. 91