wenige Konzepte, keine Adressen, Anlehnung an C++ -Syntax Vererbung, Polymorphie/dynamisches Binden, umfangreiche Klassenbibliotheken

Transkript

1 1 Java ist... gut erlernbar wenige Konzepte, keine Adressen, Anlehnung an C++ -Syntax objektorientiert Vererbung, Polymorphie/dynamisches Binden, umfangreiche Klassenbibliotheken robust keine Adressen, autom. Speicherverwaltung, typisierte Sprache, Fehlerbehandlung architekturunabhängig 1 Compiler, n Interpreter (1 pro Plattform) sicher Übertragung im Byte-Code, Interpreter mit Byte-Code Verifier Thread-unterstützend parallele Abläufe, Synchronisations- und Kommunikationsmechanismen Web-tauglich wegen der oben aufgeführten Eigenschaften Seite 1/9

2 2 Stammbaum der Programmiersprachen (Ausschnitt) 1) Konzept 2) Eleganz 3) Syntax Seite 2/9

3 3 Die "Softwarekrise" Software entwickeln ist schwierig. Wieso? 3.1 Merkmale von Software Software ist ein immaterielles Produkt. Der Entwickler besitzt grossen Gestaltungsfreiraum. (Es schränken keine physikalischen Gesetze ein.) Software ist leicht und schnell änderbar. Die Software-Qualität ist schwer definierbar und quantifizierbar. Software unterliegt keinem Verschleiss. (Die klassische Wartung entfällt.) Software altert! (Die Anforderungen und Umgebung ändern.) 3.2 Fortlaufende Veränderungen Software ist mittlerweile ein wichtiges Wirtschaftsgut. Software ist vielerorts überlebenswichtig. Software wird laufend für komplexere Aufgaben eingesetzt. (SAP R/3: ca. 7'000'000 Zeilen Quellencode!) Software kann die aktuellen Möglichkeiten der Hardware meistens nicht voll ausschöpfen. Software-Altlasten nehmen ständig zu (vgl. Jahr 2000). 3.3 Erschwerte Rahmenbedingungen bei der Software- Entwicklung Software-Anforderungen, Hardware- und Systemkomponenten sowie Entwicklungswerkzeuge und -methoden ändern sich. Fehleinschätzung von Softwarekomplexität führt zu einer falschen Wertschätzung von Software-Entwicklung. Seite 3/9

4 4 Strukturierte vs. objektorientierte Programmierung Allgemeine Strategie: "divide et impera" (lateinisch: "teile und herrsche", Maxime des antiken Rom) 4.1 Strukturierte Programmierung Ein Programm besteht aus Unterprogrammen (Funktionen, Prozeduren), welche Daten verändern und verschiedene Operationen ausführen. Die Daten werden über globale Variablen direkt angesprochen oder von Unterprogramm zu Unterprogramm weitergereicht (direkt oder via Zeiger). Charakteristisch ist die Trennung von Daten und Unterprogrammen. Typische Vertreter: Fortran, Cobol, Basic, Pascal, C,... Zugriffe auf Daten Daten Unterprogramme Aufrufe von Unterprogrammen Seite 4/9

5 4.2 Objektorientierte Programmierung Ein Programm besteht aus einer aufeinander abgestimmten Sammlung von Objekten. Jedes Objekt stellt eine Einheit von Daten und Methoden (Algorithmen) dar. Die Objekte kommunizieren durch gegenseitiges Aufrufen von Zugriffsmethoden (Austauschen von Botschaften). Typische Vertreter: Smalltalk, C++, Objective C, Java,... Vorteile: Modularisierung: Programm besteht aus (SW-)Objekten, die zusammenarbeiten. Simulation: Modellierung der realen Welt bzw. der Problemlösung mittels Objekten Seite 5/9

6 Durchgängige SW-Entwicklung: Analyse Design Implementation einfachere Erweiterbarkeit bessere Wiederverwendbarkeit adäquater für GUIs Das Programmieren wird einfacher! 5 Objekte und Klassen Ein Objekt repräsentiert eine "abgeschlossene" Einheit bestehend aus Daten und Methoden, welche sinnvollerweise zusammengehören. Beispiele für Objekte: Textverarbeitung: Wörter, Seiten, Linien, Köpfe,... Reservationssystem: Flüge, Flughäfen, Sitze, Zeiten,... Schachspiel: Brett, Figuren,... Ein Objekt line könnte z.b. folgende Methoden und Daten beinhalten: create(), delete(), insertword(), display() numberofwords, distance Das Objekt word z.b.: create(), erase() text, font, color Zählen Sie für die anderen Objekte Methoden und Daten auf! Seite 6/9

7 Folgendes Interaktionsdiagramm illustriert, wie die Objekte im Falle des Löschens einer Linie zusammenarbeiten: line pasteblock() edit delete() numberofwords, distance create() insertword() display() erase() word1 text, font, color Zwei Instanzen bzw. Objekte der Klasse Word word2 erase() text, font, color Anstatt jedes Objekt einzeln zu definieren, definiert der Programmierer sogenannte Klassen. Eine Klasse (z.b. Word) ist eine allgemeine Beschreibung für einen bestimmten Objekttyp. Von einer Klasse lassen sich dann beliebig viele konkrete Objekte erzeugen (z.b. word1 und word2), und zwar mittels new. Man sagt, word1 ist eine sogenannte Instanz der Klasse Word. Vgl. "Mit Hilfe eines Kuchenrezeptes (= Klasse) kann man beliebig viele Kuchen (= Objekte) backen." Bemerkung: Klassen-Namen beginnen mit einem Grossbuchstaben (z.b. Word), Objekt-Namen mit einem Kleinbuchstaben (z.b. word1) und ebenso Methoden-Namen (z.b. insertword() ). Seite 7/9

8 6 Vererbung Auch wir sind es gewohnt in Klassen zu denken, z.b. Schweizer, Ausländer, Frauen, Männer, Pflanzen, Tiere, Lebewesen, Duplo, Lego usw. Denkt man in Klassen, so denkt man schnell an Klassifikations- Schemas bzw. an Klassen-Beziehungen, z.b. Pflanzen und Tiere sind Lebewesen, Frauen und Männer sind Menschen, eine Linie besteht aus Wörtern usw. Analog macht man's in der objektorientierten Programmierung. Speziell von Bedeutung ist die Vererbungs-Beziehung, z.b.: Fahrzeug Generalisierung -geschwindigkeit : int -anzahlsitze : int -farbe : Farbe +gasgeben() +bremsen() Auto -aktuellergang : int +hochschalten() +tiefschalten() +auftanken() Elektromobil -spannung : int +aufladen() Cabriolet Kombi +ausfahrenverdeck() +einfahrenverdeck() -nutzlast : int +beladen() +entladen() Spezialisierung Seite 8/9

9 Fahrzeug ist die Oberklasse von Auto. Umgekehrt ist Kombi eine Unterklasse von Auto. Jede Klasse erbt sämtliche Merkmale ihrer Oberklasse, z.b. gehören auch zur Klasse Auto geschwindigkeit, anzahlsitze, farbe, gasgeben() und bremsen(). Diese Vererbung spielt im ganzen Vererbungsbaum. Je weiter unten eine Klasse angesiedelt ist, desto mehr zusätzliche Merkmale besitzt sie. Es findet eine Spezialisierung statt. Umgekehrt findet nach oben eine Generalisierung statt. Die Klasse zuoberst in der Hierarchie besitzt nur noch jene Merkmale, die auch für alle Unterklassen Gültigkeit haben. Ein Objekt der Klasse Cabriolet ist somit auch ein Auto und ein Fahrzeug (vgl. Beziehung is a). Die Vererbung unterstützt die Wiederverwendbarkeit und die Erweiterung. Bestehende Klassen können ergänzt bzw. spezialisiert und wiederverwendet werden. Die Vererbung lässt sich auch mit einem Mengendiagramm veranschaulichen: Auto Cabriolet Kombi Elektromobil Fahrzeug Seite 9/9