Objekte. Polymorphismus. Klassen und Objekte. Kapselung

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1 Polymorphismus Objekte Was versteht man unter Polymorphismus? Griechisch: Vielgestaltigkeit, Verschiedengestaltigkeit Methoden mit gleichem Namen können unterschiedliche Parameter haben Objekte können unterschiedlich reagieren Objektvariablen können Objekte unterschiedlicher Klassen aufnehmen Welche Arten von Polymorphismus gibt es? Statischen Polymorphismus Überladen von Methoden Dynamischen Polymorphismus Überschreiben von Methoden FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 1 Was ist ein Objekt und woraus besteht es? Ein Objekt ist ein indiviuelles Exemplar von Dingen Hat somit eine eindeutige Objektidentität (Namen) Ein Objekt hat einen Zustand wird beschrieben durch die Attribute ein wohldefiniertes Verhalten wird beschrieben durch die zugehörigen Methoden Welche fünf Grundtypen von Methoden gibt es? Konstruktoren Erzeugen ein Objekt (Instanz einer Klasse) Destruktoren Zerstören ein Objekt Mutatoren Verändern Attribut-Werte Accessoren Fragen Attribut-Werte ab Funktionen führen reine Rechenoperationen aus FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 2 Klassen und Objekte Kapselung Was versteht man unter einer Klasse? Klassen legen die prinzipiellen Eigenschaften von Objekten fest Klasse sind Baupläne für Objekte Oberbegriffe für verschiedene Objekte Schablonen für verschieden Objekte Welche Verbindung hat ein Objekt zu seiner Klasse (welche Analogie besteht zu Variablen)? Ein Objekt ist eine Instanz einer Klasse Eine Variable hat einen Typ Was versteht man unter Vererbung? Klassen mit ähnlichen Eigenschaften in hierarchische Beziehung setzen Beim Vererben werden Attribute und Methoden der Basisklasse Was versteht man unter den Konzepten Kapselung und Schnittstelle und welche Vorteile ergeben sich durch diese? Das Zusammenfassen von Methoden und Variablen zu einer Klasse wird als Kapselung bezeichnet Die Stellen an denen die Kapsel durchlässig ist, welche also die Kommunikation von und mit Objekten ermöglichen, heißen Schnittstellen Vorteile Teile eines Objekts, die von außen nicht oder nur durch bestimmte Objekte erreichbar sein sollen werden versteckt Daten und Methoden werden vor unerlaubtem Zugriff geschützt Komplexität der Objekt-Bedienug wird reduziert an die abgeleitete Klasse vererbt FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 3

2 Referenztypen Methoden von Objekten Was versteht man unter einem Referenztyp? Vordefinierte Datentypen werden als einfache Datentypen bezeichnet Objekte und Arrays werden als Referenzdatentypen bzw. Referenztypen bezeichnet Objekte zu Referenztypen können mit clone kopiert werden Die Änderung einer Referenz innerhalb einer Funktion hat keine Wirkung nach außen Beispiel: Button b1, b2; b1 = new Button(); b2 = b1; // b1 und b2 referenzieren den selben Button b1.setlabel( Test ); System.out.println(b2.getLabel()); // Gibt Test aus int i1 = 3; int i2 = i1; i1 = 2; System.out.println(i2); // Gibt 3 aus FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 5 Wie werden Methoden von Objekten angelegt? Methoden werden innerhalb einer Klassendefinition angelegt Methoden haben Zugriff auf alle Variablen der Klasse Methoden arbeiten immer mit den Variablen des aktuellen Objekts Wie werden Methoden aufgerufen? Aufruf erfolgt mittels Punktnotation Innerhalb der Klasse können Methoden ohne Punktnotation aufgerufen werden und auf die Instanzvariablen der Klasse zugreifen Wie werden Parameter in Java übergeben und was ist daher zu beachten? Parameter werden immer per call by value übergeben Aktueller Wert wird in die Parametervariable kopiert und anschließend an die Methode übergeben Übergabe von Referenztypen (Objekten, Arrays) kann zu verdeckten Fehlern führen FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 6 Konstruktoren Überladen / Überschreiben Was versteht man unter einem Konstruktor in Java; Was ist ein Default-Konstruktor? Konstruktoren sind spezielle Methoden zur Instanzierung von Objekten In Java sind Konstruktoren Methoden ohne Rückgabewert mit dem Namen der Klasse, der sie angehören Besitzt eine Klasse keinen Konstruktor, wird vom Compiler automatisch ein parameterloser Default-Konstruktor erzeugt Erhält eine Klassendeklaration nur parametrisierte Konstruktoren, wird kein Default-Konstruktor erzeugt Was versteht man unter einem Destruktor in Java? Destruktoren werden unmittelbar vor der Zerstörung eines Objekts aufgerufen (Vorsicht in Java!!!) In Java wird ein Destruktor mittels geschützter (protected) parameterloser Methode mit dem Namen finalize definiert Was versteht man unter den Begriffen Überladen und Überschreiben (worin besteht der Unterschied)? Überladen: Der Name einer Methode bleibt gleich, Signatur (Anzahl/Typ der Parameter) ändert sich Typisches Beispiel: Konstruktor Überschreiben: Sowohl der Name, als auch die Signatur einer Methode bleiben gleich Das Verhalten der Methode ändert sich Notwendig zum Überschreiben ist der Prozeß der Vererbung Überschreiben ist Grundlage für dynamischen Polymorphismus Typisches Beispiel: Die Methode equals() FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 8

3 Ableiten einer Klasse Modifier Wie leitete man in Java von einer Klasse A weitere Klassen ab? Mit Hilfe des Schlüsselwortes extends Wie kann in Java eine verdeckte Methode aufgerufen werden? Mit Hilfe des Schlüsselwortes super Wie kann in Java verhindert werden, dass von einer Klasse weitere Klassen abgeleitet werden? Mit Hilfe des Schlüsselwortes final Welche Modifierer zur Sichtbarkeitsregelung gibt es in Java? public protected private Welche Modifierer zur Regelung der Lebensdauer gibt es in Java? static Welche Modifierer zur Regelung der Veränderbarkeit gibt es in Java? final FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 10 Aufgabe 1 Aufgabe 2 Schreiben Sie eine Klasse A, die einen Instanzzähler enthält, der die Anzahl aller aktuell vorhandenen Instanzen der Klasse beinhaltet. class A static public int objcnt = 0; public A() ++objcnt; protected void finalize() --objcnt; FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 11 Schreiben Sie eine Klasse MyArray für ein Integer-Array dynamischer Größe Implementieren Sie es mit Hilfe eines internen Arrays aus int s Implementieren Sie drei Konstruktoren Einen Konstruktor mit einem Parameter l vom Typ int, der ein leeres Array der Länge l erzeugt Einen Konstruktor mit einem Parameter vom Typ MyArray, der von dem übergebenen Objekt eine (tiefe) Kopie erzeugt Einen Konstruktor mit zwei Parametern Erste Parameter ist ein normales int-array Zweite Parameter gibt die Anzahl der ersten n zu übernehmenden Elemente an Implementieren Sie Methoden zum Setzen bzw. Lesen der int-werte einer bestimmten Indexposition des internen Arrays, sowie zur Abfrage der Arraylänge Die Werte sollen nur über diese Methoden zugänglich sein Überprüfen Sie dabei, ob die gewünschte Indexposition legal ist. Ist sie es nicht, tun Sie einfach nichts, bzw. geben 0 als Wert zurück (Sie müssen keine Exceptions verwenden) FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke

4 Aufgabe 2 Abstrakte Klassen / Interfaces public class MyArray private int[] werte; public MyArray(int anzahl) werte = new int[anzahl]; public MyArray(int[] werte, int anzahl) this.werte = new int[anzahl]; for (int i = 0; i < anzahl; ++i) this.werte[i] = werte[i]; public MyArray(MyArray array) super(array.length()); for(int i=0; i<werte.length;++i) werte[i] = array.get(i); public int length() return werte.length; public void set(int stelle, int wert) if (stelle>0 && werte.length>stelle) werte[stelle] = wert; public int get(int stelle) if (stelle>0 && werte.length>stelle) return werte[stelle]; return 0; Was ist eine abstrakte Klasse und wie wird sie in Java implementiert? Ist zumeist Vaterklasse einer Klassenhierarchie Gibt die Signatur für abstrakte Methoden vor Alle von ihr abgeleiteten Klassen müssen diese Methoden implementieren Nicht abstrakte Methoden können schon implementiert sein Von einer abstrakten Klasse können keine Instanzen erzeugt werden In Java: abstract class AbstrakteKlasse... Was versteht man unter einer Schnittstelle/ einem Interface in Java? Völlig abstrakte Klasse Alle Methoden müssen public und abstrakt sein Es gibt nur Klassenkonstanten, kein normalen Attribute FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 14 Aufgabe 3 Aufgabe 3 Es sollen polymorphe Objekte von drei verschiedenen Klassen in einem Array gespeichert werden können. Die Klassen seien die grafischen Objekte Kreis, Dreieck und Rechteck, welche alle die Methode flaeche() besitzen, die die aktuelle Fläche des entsprechenden Objekts liefert. Nachdem eine Reihe solcher Objekte (unterschiedliche Klassen) in einem Array abgelegt worden sind, soll die Gesamtfläche aller im Array vorhandenen Objekte berechnet werden. Wie müssen obige Klassen in einer Vererbungshierarchie angeordnet sein, so dass obige Aufgabe gelöst werden kann? Vererbungshierarchie GrafikObjekt double flaeche() Kreis Dreieck Rechteck double flaeche() double flaeche() double flaeche() Die Elemente des Arrays müssen vom Typ GrafikObjekt sein Von welchem Datentyp müssen die Elemente des Arrays sein? Schreiben Sie ein Programmfragment, in dem die Gesamtfläche aller im Array gespeicherten Objekte berechnet wird! Berechnung der Gesamtfläche aller Objekte des Arrays GrafikObjekt [] array =... double gesamtflaeche = 0; for(int i=0; i<array.length; ++i) gesamtflaeche += array[i].flaeche(); FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 16

5 Aufgabe 4 Aufgabe 5 Gegeben seien die Klassen class A und class B int werta; int wertb; A a; public B() a = new A(); Erweitern Sie die Klasse B so, dass sie das Interface Clonable implementiert um mittels clone() eine tiefe Kopie von Instanzen von B zu erzeugen. Verwenden Sie dabei auch die Methode clone() der Vaterklasse von B. class B implements Clonable... public Object clone() try B nb = (B) super.clone(); nb.a = new A(); nb.a.werta = a.werta; return nb; catch (CloneNotSupportedException e) throw new InternalError(); FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 17 Ihnen steht eine Funktion Object getmax (Comparable[] c) zur Verfügung, welche das maximale Element eines Arrays liefert. Schreiben Sie eine Klasse A, welche eine Instanzvariable groesse enthält. Schreiben Sie weiterhin ein Programmfragment, in dem Sie ein Array mit fünf Elementen vom Typ A erzeugen und mit Werten füllen. Anschließend soll das größte Element des Arrays ausgegeben werden. class AA AA[] f = new AA[5]; implements Comparable for(int i=0; i<f.length; i++) f[i] = new AA(); double groesse; f[i].groesse = 10%(i+3); public int compareto(object o) if ((AA)o).groesse - this.groesse < 0) return -1; Out.print("Groesstes Element: ) else if((aa)o).groesse-this.groesse > 0) Out.println(((AA)getMax(f)).groesse); return 1; return 0; FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 18 Exceptions Aufgabe 6 Was versteht man unter einer Exception? Ein Ereignis, das während der Programmausführung auftritt und den normalen Programmablauf unterbricht Worin besteht der Unterschied zwischen geprüften und nicht geprüften Exceptions? Ungeprüfte Exception Compiler überprüft nicht, ob Exception behandelt wird Geprüfte Exception Compiler überprüft, ob Exception behandelt wird Müssen in einem try-catch-block behandelt werden Methode, die geprüfte Exception wirft, muss dies durch throws- Anweisung im Methodenkopf kenntlich machen FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 19 Schreiben Sie eine Methode double getdoublevalue(int z, int n) die den Bruch z/n als double-wert zurückliefert. Ist n identisch Null, soll eine IllegalArgumentException geworfen werden, welche zur näheren Beschreibung des Fehlers den Text Nenner = 0 übergeben bekommt. Geben Sie weiterhin das aufrufende Programmfragment an, welches im Fall der Exception den Fehlertext ausgeben soll. double getdoublevalue(int z, int n) try throws IllegalArgumentException d = getdoublevalue(1, 0); catch (IllegalArgumentException e) if (nenner == 0) System.out.println(e.getMessage()); throw new IllegalArgumentException("Nenner = 0"); else return zaehler / (double)nenner; FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 20

6 Aufgabe 7 (Threads) Vervollständigen Sie die nachfolgenden Klassen /* Berechnung der 1. n Quadratzahlen in einem Thread */ class Cr implements Runnable long n; public Cr(long n) this.n = n; /* Ab hier ergänzen um die ersten n Quadratzahlen auszugeben... */ public class CrThread public static void main(string[] a) /* Ab hier ergänzen um mittels Cr die ersten 10 Quadratzahlen in einem Thread zu berechnen... */ class Cr implements Runnable long n; public Cr(long n) this.n = n; public void run() for(long i=0; i<n; ++i) System.out.println(i*i); public class CrThread public static void main(string[] a) Cr cr = new Cr(10); new Thread(cr).start(); FH-Wiesbaden --- Medieninformatik --- SS Prof. Dr. Ulrich Schwanecke 21