Wiederholung: Klassen in Java

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1 Wiederholung: Klassen in Java Klassendefinition ist Beschreibung der Struktur (Variablen) und des Verhalten (Methoden) von Objekten Klassen beginnen in Java mit einem Großbuchstaben. Klassen haben Konstruktoren, welche für die Initialisierung der Variablen verantwortlich sind. Konstruktoren sind Instanzenmethoden, die bei der Erzeugung eines Objektes aufgerufen werden. Fahrzeug ente = new Fahrzeug(...); d.h. Objekterzeugung und Initialisierung in Java miteinander verknüpft! Standardkonstruktor wird vom Java System bereitgestellt, wenn vom Programmierer kein Konstruktor angegeben wird (und nur dann!). Konstruktoren haben keinen Rückgabewert und besitzen den selben Namen wie die Klasse. Programmierer/in kann beliebige Anzahl von verschiedenen Konstruktoren vorgeben, d.h. Konstruktoren können überladen werden. W. Süß 1 Vererbung von Klassen

2 Aufruf von Methoden Woher weiß eine Methode, ob sie für Objekt a oder b aufgerufen wurde? Impliziter Parameter this, stellt ein Handle auf das Objekt dar. class Frucht { String name; Frucht (String name) { this.name = name; void prt() { System.out.println("Ich bin eine " + this.name); public static void main(string args[]) { Frucht a = new Frucht("Erdbeere"); Frucht b = new Frucht("Kirsche"); Frucht c = new Frucht("Zitrone"); a.prt(); b.prt(); c.prt(); W. Süß 2 Vererbung von Klassen

3 Statische Methoden... besitzen kein this Handle.... haben die Semantik von globalen Funktionen in prozeduralen Sprachen (Vorteil: keine Namenskonflike).Zu viele... in einem Programm sind ein Hinweis auf einen eher prozeduralen Programmierstil Bsp: //... static long square (long z) { return z * z; //... Alternativimplementierung als Instanzmethode: //... long square () { return this.z * this.z; //... W. Süß 3 Vererbung von Klassen

4 Struktur eines JAVA-Programmes mit mehreren Klassen (Komposition) Beispiel: class Klasse1 { int faktor; int potenz; // Konstruktoren... // Methoden... public static void main(string args[]) {... class Klasse2 { Klasse1[] klasse1array; //benutzt Klasse1 // Konstruktoren... // Methoden... public static void main(string args[]) {... W. Süß 4 Vererbung von Klassen

5 Die Definitionen der Klassen Klasse1 und Klasse2 können in einer oder auch in zwei Dateien stehen. Klasse2.java (mit den Klassen Klasse2 und Klasse1) oder und Klasse2.java (mit der Klasse Klasse2) Klasse1.java (mit der Klasse Klasse1) Jede Klasse kann eine als public static void main(string args[]) definierte Methode besitzen. Pro Klasse wird (durch javac) eine.class Datei erzeugt, d.h. befinden sich in einer Datei mehrere Klassendefinitionen, so werden mehrere.class Dateien erzeugt. Klasse1.class Klasse2.class Da beide Klassen eine main-methode besitzen kann sowohl java Klasse1 als auch java Klasse2 ausgeführt werden. W. Süß 5 Vererbung von Klassen

6 Vererbung Motivation Beispiel: Benutzerverwaltung (z.b. im Rechenzentrum) mit mehreren Kategorien von Benutzern. Studenten, Mitarbeiter und externe Personen. Für Personen aus den verschiedenen Gruppen werden unterschiedliche Informationen erhoben. Beispiel Benutzergruppen: externer Benutzer Person class Person { int userid; String name; String telnr; Person(int id, String name, String tel) { this.userid = id; this.name = name; this.telnr = tel; Beispiel Benutzergruppen: Student class Student { int userid; String name; String telnr; String matrnr; Student(int id, String name, String tel, String matrnr) { this.userid = id; this.name = name; this.telnr = tel; this.matrnr = matrnr; W. Süß 6 Vererbung von Klassen

7 Beispiel Benutzergruppen: Mitarbeiter class Mitarbeiter { int userid; String name; String telnr; String dienstgrad; Mitarbeiter(int id, String name, String tel, String grad) { this.userid = id; this.name = name; this.telnr = tel; this.dienstgrad = grad; Frage: Können wir alle drei Benutzergruppen ineinem einzigen Feld gemeinsam verwalten? Einfache Antwort: Nein, denn es handelt sich um drei verschiedene Klassen; die Objekte haben verschiedenen Typ. Komplizierte Antwort: Doch, wir können die Objekte in einem einzigen Feld speichern, wenn wir die Gemeinsamkeiten der drei Klassen extrahieren! Beobachtung: Die gemeinsame Information von Studenten und Mitarbeitern ist die Information, die für Personen gespeichert wird. W. Süß 7 Vererbung von Klassen

8 Vererbung: Grundprinzip Person userid name telnr Student userid name telnr matrnr Mitarbeiter userid name telnr dienstgrad Student und Mitarbeiter erben diese Attribute von Person; alles was man mit einer Instanz der Klasse Person machen kann, kann man auch mit einer Instanz der Klassen Mitarbeiter und Student machen! W. Süß 8 Vererbung von Klassen

9 Vererbung: Grundprinzip Person userid name telnr Student userid Mitarbeiter userid Spezialisierung Generalisierung name name telnr telnr matrnr dienstgrad W. Süß 9 Vererbung von Klassen

10 Vererbung in Java class Person { int userid; String name; String telnr; Person() { Person(int id, String name, String tel) { this.userid = id; this.name = name; this.telnr = tel; Die Klasse Person wird fast wie gehabt definiert. Aus einem Grund, den wir später noch kennenlernen werden, benötigen wir im Augenblick noch den Standardkonstruktor. class Student extends Person { String matrnr; Student(int id, String name, String tel, String matrnr) { this.userid = id; this.name = name; this.telnr = tel; this.matrnr = matrnr; extends besagt, daß die Klasse Student von der Klasse Person erbt. Weil die Klasse Student von der Klasse Person erbt, besitzt die Klasse Student alle Attribute der Klasse Person (ohne daß die Attribute explizit definiert sind). W. Süß 10 Vererbung von Klassen

11 class Mitarbeiter extends Person { String dienstgrad; Mitarbeiter(int id, String name, String tel, String grad) { this.userid = id; this.name = name; this.telnr = tel; this.dienstgrad = grad; extends besagt, daß die Klasse Mitarbeiter von der Klasse Person erbt. Weil die Klasse Mitarbeiter von der Klasse Person erbt, besitzt die Klasse Mitarbeiter alle Attribute der Klasse Person (ohne daß die Attribute explizit definiert sind). Bemerkung: Die neuen Definitionen sind im wesentlichen identisch mit den alten separaten der Definitionen der Klassen. Der einzige Unterschied: Jetzt können Objekte der Klasse Student und Mitarbeiter an eine Variable des Typs Person zugewiesen werden, da sie diese Klasse spezialisieren! Person[] pers = new Person[3]; pers[0] = new Mitarbeiter(1,"Huber","(030)...","WiMi"); pers[1] = new Student(2,"Meier", "(08421) 4711","0815"); pers[2] = new Person(5,"Mueller","(08421) 461"); pers Mitarbeiter userid name telnr dienstgrad Student userid name telnr matrnr Person userid name telnr W. Süß 11 Vererbung von Klassen

12 Beispiel: Person[] pers = new Person[3]; pers[0] = new Mitarbeiter(1,"Huber", "(030)...", "WiMi"); pers[1] = new Student(2,"Meier", "(08421) 4711", "0815"); pers[2] = new Person(5,"Mueller", "(08421) 461"); // Ausgabe aller Adressen des Arrays pers: for (int i = 0; i < pers.length; i++) { System.out.println(pers[i].name + ":" + pers[i].telnr); Das Prinzip: - Ein Objekt einer Klasse B, die von Klasse A abgeleitet ist (von A erbt), besitzt zusätzlich zu den in der Klasse B definierten Attributen und Methoden alle Attribute und Methoden der Klasse A. - Ein Objekt einer Klasse B kann an eine Variable der Klasse A zugewiesen werden, wenn Klasse B von Klasse A abgeleitet ist. Bsp: Person pers; pers = new Mitarbeiter(1,"Huber", "(030)...", "WiMi"); - Die umgekehrte Richtung ist nicht zulässig! Gegenbsp.: Mitarbeiter marb; marb = new Person(1,"Huber", "(030)..."); - Ein Objekt, das in einer Variablen der Klasse A gespeichert ist, kann ein Objekt jeder Klasse B sein, die von A erbt. - Für ein in einer Variablen der Klasse A gespeichertes Objekt können alle Attribute und Methoden der Klasse A benutzt werden und nur diese! Selbst dann, wenn es sich um ein Objekt der Klasse B handelt, das mehr Attribute besitzt. W. Süß 12 Vererbung von Klassen

13 Beispiel: Person pers; pers = Mitarbeiter(1,"Huber", "(030)...", "WiMi"); System.out.println(pers.name + ":" + pers.telnr); System.out.println(pers.dienstgrad); Das Objekt, das in pers gespeichert ist, hat zwar ein Attribut dienstgrad, aber die Variable pers hat nur den Typ Person! Da die Klasse Person selbst kein Attribut dienstgrad besitzt, dürfen wir es nicht benutzen. Bei starker Typisierung wird die Korrektheit eines Zugriffs anhand des Variablentyps geprüft! W. Süß 13 Vererbung von Klassen

14 Vererbungshierarchie Person userid name telnr Vererbung über mehrere Stufen ist möglich Student userid name telnr matrnr Mitarbeiter userid name telnr dienstgrad Beamter erbt indirekt über Mitarbeiter alle Eigenschaften von Person! Ein Objekt der Klasse Beamter kann also sowohl einer Variablen vom Typ Mitarbeiter als auch einer Variablen vom Typ Person zugewiesen werden. Beamter userid name telnr dienstgrad besgr Angestellter userid name telnr dienstgrad Tarif class Beamter extends Mitarbeiter { String besgr;... W. Süß 14 Vererbung von Klassen

15 Vererbung von Methoden Methoden werden ebenso vererbt wie Attribute! class Person { int userid; String name; String telnr; Person(){ Person(int id, String name, String tel) { \* wie gehabt *\ public String tostring() { return name + ": " + telnr Person pers = new Person(5,"Mueller", "(08421) 461"); Person pers = new Person(6,"Maier", "(08421) 462"); System.out.println(pers.toString()); System.out.println(pers); Ausgabe am Bildschirm: Mueller: (08421) 461 Maier: (08421) 462 Mitarbeiter marb; marb = Mitarbeiter(1,"Huber", "(030)...", "WiMi"); System.out.println(marb); Ausgabe am Bildschirm: Huber: (030)... Da Mitarbeiter von Person erbt, besitzt jedes Objekt der Klasse Mitarbeiter auch die Methode tostring. W. Süß 15 Vererbung von Klassen

16 Überschreiben von Methoden Bisher: In den abgeleiteten Klassen wurden neue Attribute oder neue Methoden hinzugefügt Jetzt: In der abgeleiteten Klasse werden Methoden der ursprünglichen Klasse überschrieben. Beispiel: class Mitarbeiter extends Person { String dienstgrad; Mitarbeiter(int id, String name, String tel, String grad) { \* wie gehabt *\ public String tostring() { return name + ":" + tel + ", " + dienstgrad; class Student extends Person { String matrnr; Student(int id, String name, String tel, String matrnr) { /* wie gehabt */ public String tostring() { return name + ":" + tel + ", " + matrnr; W. Süß 16 Vererbung von Klassen

17 Person[] pers = new Person[3]; pers[0] = new Mitarbeiter(1,"Huber", "(030)...", "WiMi"); pers[1] = new Student(2,"Meier", "(08421) 4711", "0815"); pers[2] = new Person(5,"Mueller", "(08421) 461"); for (int i = 0; i < pers.length; i++) { System.out.println(pers[i]); /* Ausgabe am Bildschirm: * Huber: (030)..., WiMi * Meier: (08421) 4711, 0815 * Mueller: (08421) 461 */ Hier wurden offensichtlich die neuen tostring-methoden der Klassen Mitarbeiter und Student aufgerufen. W. Süß 17 Vererbung von Klassen

18 Beispiele class Vererbung { public static void main (String args[]) { Person[] pers = new Person[3]; pers[0] = new Mitarbeiter(1,"Huber","3456","WiMi"); pers[1] = new Student(1,"Maier","1234","0815"); pers[2] = new Person(1,"Mueller","4567"); System.out.println(pers[0].dienstGrad); Ausgabe: Vererbung.java:50: cannot resolve symbol symbol : variable dienstgrad location: class Person System.out.println(pers[0].dienstgrad); ^ 1 error System.out.println(((Mitarbeiter) pers[0]).dienstgrad); Ausgabe: WiMi System.out.println(((Mitarbeiter) pers[1]).dienstgrad); Ausgabe: Exception in thread "main" java.lang.classcastexception: Student at Vererbung.main(Vererbung.java:50) W. Süß 18 Vererbung von Klassen

19 Vererbung Eine Unterklassenbeziehung läßt sich explizit in der folgenden Form angeben: class Unterklasse extends Oberklasse {... Die Unterklasse enthält alle Komponenten der Oberklasse. Erweiterbar um neue Komponenten. Unterklasse ist Spezialfall der Oberklasse. Komponenten der Oberklasse sind von der Unterklasse aus mit dem Schlüsselwort super erreichbar. Dies gilt auch für den Aufruf des Konstruktors der Oberklasse. Klassen, für die keine Beziehung zu anderen Klassen festgelegt wurde, sind automatisch Unterklassen der Klasse Object. W. Süß 19 Vererbung von Klassen

20 Beispiel: Chefs sind auch Personen class Person{ String Name; String Vorname; int PersonalNummer; Person (String Name, String Vorname, int PersonalNummer) { this.name = Name; this.vorname = Vorname; this.personalnummer = PersonalNummer; void print() { System.out.println("Name: "+ this.name); System.out.println("Vorname: "+ this.vorname); System.out.println("Personalnummer: "+ this.personalnummer); class Chef extends Person{ String Abteilung; //Zusaetzliches Attribut Chef (String Name, String Vorname, int PersonalNummer, String Abteilung) { super(name,vorname,personalnummer); this.abteilung=abteilung; // Ueberschreibt die Methode print() in Person void print() { super.print(); System.out.println("Leiter der Abteilung: "+ this.abteilung); W. Süß 20 Vererbung von Klassen

21 Beispiel: Verwendung der Klassen Person und Chef public class Firma{ public static void main (String args[]) { Person personal[] = new Person [4]; personal [0] = new Person ( Meier, Karl, 100); personal [1] = new Person ( Huber, Egon, 101); personal [2] = new Person ( Bauer, Hans, 102); personal [3] = new Chef ( Wichtig, Willi, 103, Einkauf ); for (int i =0; i< personal.length; i++) personal[i].print(); // Polymorphie W. Süß 21 Vererbung von Klassen

22 Beispiel: Klasse Fahrzeug class Fahrzeug { String marke; String modell; float preis; float gewicht; Fahrzeug (String mar, String mod, float pre, float gew) { this.marke = mar; this.modell = mod; this.preis = pre; this.gewicht = gew; public String tostring () { return "Fahrzeug der Marke " + marke + ", Modell " + modell + ", Gewicht " + gewicht + " kg"; public static void main (String args[]) { Fahrzeug ente = new Fahrzeug("Citroen","2CV", f, 680.5f); System.out.println("Mein Auto: "+ ente); W. Süß 22 Vererbung von Klassen

23 Beispiel: Erweiterung der Klasse Fahrzeug class Auto extends Fahrzeug { String kraftstoff; int ps; Auto (String mar, String mod, float pre, float gew, String kra, int ps) { super(mar,mod,pre,gew); this.kraftstoff = kra; this.ps = ps; public String tostring () { return super.tostring() + ", " + kraftstoff +"-Kraftstoff, " + ps + " ps"; public static void main (String args[]) { Auto ente = new Auto("Citroen","2CV", f, 680.5f,"Normal",28); System.out.println("Mein Auto: "+ ente); W. Süß 23 Vererbung von Klassen

24 Oberklasse Object W. Süß 24 Vererbung von Klassen

25 Vergleich von Objekten Vergleich von primitiven Datentypen: int i1 = 12; int i2 = 21; int i3 = 12; System.out.println(i1+"=="+i2+ "? " + (i1==i2)); System.out.println(i1+"=="+i3+ "? " + (i1==i3)); System.out.println(i2+"=="+i3+ "? " + (i2==i3)); System.out.println(); Ausgabe: K:\java-vorlesung\code>java -classpath. Bruch 12==21? false 12==12? true 21==12? false Vergleich von Objekten: public static void main(string argv[]) { Bruch b1 = new Bruch(13,3); Bruch b2 = new Bruch(3,13); Bruch b3 = new Bruch(13,3); Bruch b4 = b2; System.out.println(b1+"=="+b2+ "? " + (b1==b2)); System.out.println(b1+"=="+b3+ "? " + (b1==b3)); System.out.println(b1+"=="+b4+ "? " + (b1==b4)); System.out.println(b2+"=="+b4+ "? " + (b2==b4)); System.out.println(); System.out.println(b1+".equals("+b2+")?"+ (b1.equals(b2))); System.out.println(b1+".equals("+b3+")?"+ (b1.equals(b3))); System.out.println(b1+".equals("+b4+")?"+ (b1.equals(b4))); System.out.println(b2+".equals("+b4+")?"+ (b2.equals(b4))); W. Süß 25 Vererbung von Klassen

26 Ausgabe: K:\java-vorlesung\code>java -classpath. Bruch 12==21? false 12==12? true 21==12? false 13/3==3/13? false 13/3==13/3? false 13/3==3/13? false 3/13==3/13? true 13/3.equals(3/13)? false 13/3.equals(13/3)? false 13/3.equals(3/13)? false 3/13.equals(3/13)? true Eigene Methode public boolean equals(object o) public boolean equals(object o) { if (o instanceof Bruch) { Bruch b = (Bruch) o; return this.zaehler == b.zaehler && this.nenner == b.nenner; else return false; Ausgabe:... 13/3.equals(3/13)? false 13/3.equals(13/3)? true 13/3.equals(3/13)? false 3/13.equals(3/13)? true W. Süß 26 Vererbung von Klassen

27 Daten verstecken und kapseln Sichtbarkeitsmodifikatoren: public Klasse, Variable oder Methode überall sichtbar und damit auch überall benutztbar. private private-variable sind nur in den Methoden sichtbar, die in dieser Klasse definiert sind. private-methoden können nur von Methoden innerhalb der Klasse aufgerufen werden. private-elemente (members) sind nicht in Subklassen sichtbar und werden auch nicht an Subklassen vererbt. protected protected-elemente sind in allen Subklassen dieser Klasse sichtbar, und auch in allen Klassen, die mit dieser Klasse in einem Paket enthalten sind. friendly oder package Standardmäßige Paketsichtbarkeit, die verwendet wird, wenn ein Element einer Klasse mit keinem der Schlüsselworte public, private oder protected dekalriert ist. W. Süß 27 Vererbung von Klassen

28 Erreichbarkeit von Klassenelementen Sichtbarkeit Erreichbar für: public protected friendly private Gleiche Klasse ja ja ja ja Klasse in gleichem Paket ja ja ja nein Subklasse in anderem Paket ja ja nein nein Keine Subklasse, anderes Paket ja nein nein nein W. Süß 28 Vererbung von Klassen