Prof. Dr. Oliver Haase Karl Martin Kern Achim Bitzer. Programmiertechnik Objektorientierung

Transkript

1 Prof. Dr. Oliver Haase Karl Martin Kern Achim Bitzer Programmiertechnik Objektorientierung

2 Was ist Objektorientierung Es einige Grundprinzipien, die (fast) allen Definitionen des Begriffs Objektorientierung zugrunde liegt: Objektkonzept bestehend aus Daten und Verhalten Generalisierung Vererbung Kapselung Polymorphismus Objekt-Orientierung (OO) ist allerdings nicht völlig scharf definiert, d.h. es gibt unterschiedliche Definitionen. 2/20

3 Objektkonzept Bisher: Objekte sind Sammlungen von Daten (Beispiel: Klasse Adresse für Adressbuchverwaltung) Idee: Erweitere Objekte um Verhalten (Beispiel: drucken, duplizieren, etc.) Objekte wissen selbst, welche Operationen auf ihnen erlaubt sind, und wie diese implementiert sind. konkrete Umsetzung: Instanzmethoden 3/20

4 Einschub: Was bisher geschah Bisher: Klassen enthalten Komponenten. Komponenten sind Daten (Variablen) und Verhalten (Methoden) Variablen: Instanzvariablen, d.h. jedes Objekt (jede Instanz) hat seine eigene Kopie der Variablen. Beispiel: Klasse Adresse. Deklaration ohne Schlüsselwort static. Methoden: Klassenmethoden (statische Methoden), Deklaration mit Schlüsselwort static. 4/20

5 Instanzmethoden Instanzmethoden sind Methoden, die an Instanzen der Klasse gebunden sind. D.h. eine Instanzmethode bezieht sich immer auf eine konkrete Objektinstanz und kann auf die Instanzvariablen dieses Objekts zugreifen. Instanzmethoden werden definiert wie Klassenmethoden, nur ohne das Schlüsselwort static. Syntaxregel public <RueckgabeTyp> <MethodenName>(<FormaleParameter>) { // Methodenrumpf: hier den // Programmcode einfuegen } 5/20

6 this-referenz Innerhalb einer Instanzmethode steht das Schlüsselwort this für das Objekt, zu dem die Instanzmethode gehört. Instanzvariablen oder (andere) Instanzmethoden desselben Objekts können deshalb mit der folgenden Notation angesprochen werden: this.<instanzkomponente> Syntaxregel 6/20

7 Instanzmethoden Beispiel: public class Multiplizierer { public int int faktor = 0; 0; Instanzvariable } public int int mul(int n) n) { return this.faktor * n; n; } Instanzmethode 7/20

8 this-referenz Wenn die Eindeutigkeit nicht verloren geht, kann auf die Angabe der this-referenz verzichtet werden: public class Multiplizierer { public int int faktor = 0; 0; } public int int mul(int n) n) { return faktor * n; n; } eindeutig, da es keine gleichnamige lokale Variable gibt. 8/20

9 Instanzmethoden Instanzmethoden werden unter Voranstellung des entsprechenden Objektnamens aufgerufen. Syntaxregel <ObjektName>.<MethodenName>(<AktuelleParameter>) Beispiel: public class TesteMultiplizierer { public static void void main(string[] args) { Multiplizierer m7 m7 = new new Multiplizierer(); Multiplizierer m8 m8 = new new Multiplizierer(); m7.faktor = 7; 7; m8.faktor = 8; 8; System.out.println("7 * 5 = " + m7.mul(5)); System.out.println("8 * 5 = " + m8.mul(5)); } } 9/20

10 Klassendiagramm Instanzmethoden werden in dem dritten, bisher leeren Block des Klassendiagramms aufgelistet. Dies ist die Konvention in UML (Unified Modeling Language), dem De-facto-Standard für objektorientierten Entwurf. Multiplizierer Klassenname faktor: mul(int): int int int int Instanzvariablen Instanzmethoden 10/20

11 Generalisierung 11/20

12 Beispiel Aufgabe: Simuliere das Leben und Verhalten verschiedener Tiere am Computer. Jede Tierart soll durch eine eigene Klasse realisiert werden, deren Instanzen (Objekte) individuelle Tiere repräsentieren. Starte dabei mit den Tierarten Hund und Katze. 1. Lösungsansatz: Katze Hund 12/20

13 Beispiel Beobachtung: Katzen und Hunde haben viele Gemeinsamkeiten, unter anderem da sie beide Säugetiere sind (gebären lebende Jungen, säugen Jungen mit Milch). Idee: Führe generellere Klasse ein, die die gemeinsamen Eigenschaften modelliert. Säugetier Katze Hund Terminologie: Katze (Hund) Subklasse von Säugetier, Säugetier Superklasse von Katze (Hund). Katze (Hund) ist-ein Säugetier. 13/20

14 Beispiel 1. Aufgabenerweiterung: Modelliere auch Wellensittiche Tier Säugetier Vogel Katze Hund Wellensittich 14/20

15 Beispiel 2. Aufgabenerweiterung: Unterscheide Haus- und Wildkatzen Tier Säugetier Vogel Katze Hund Wellensittich Hauskatze Wildkatze Erweiterung des Baums nach unten heißt Spezialisierung 15/20

16 Generalisierung Generalisierung ist wichtig, um schon bei der Modellierung Gemeinsamkeiten zu erkennen und in Superklassen herauszuziehen. Gemeinsam mit der Vererbung führt das zu einer Reduzierung des Programmieraufwands und zur Vermeidung von Redundanzen. 16/20

17 Vererbung 17/20

18 Definition Subklassen erben Eigenschaften der Superklassen Das betrifft sowohl Daten (Instanzvariablen) als auch Verhalten (Instanzmethoden) Instanzen der Subklasse besitzen alle Eigenschaften der Superklasse, sowie eventuell eigene Eigenschaften. Variablen (in der Superklasse) müssen nur einmal deklariert werden. Methoden müssen nur einmal programmiert werden. 18/20

19 Definition verringerter Aufwand. weniger fehleranfällig im Falle von Änderungen Syntaxregel public class <SubKlasse> extends <SuperKlasse> { // Variablen- und Methodendeklarationen } 19/20

20 Die bekannte Klasse Adresse wird spezialisiert zu einer Subklasse FaxAdresse: Beispiel public class FaxAdresse extends Adresse { public String telefon; public String fax; } FaxAdresse definiert nur die neuen Variablen und besitzt dennoch auch die alten! Adresse name: String strasse: String hausnummer:int postleitzahl: int int wohnort: String String kommentar: String FaxAdresse telefon: String fax: fax: String 20/20