Java für Bauingenieure

Transkript

1 1 JAVA für Bauingenieure Alexander Karakas SS 2008 Objektorientierte Programmierung , CIP Pool

2 Objektorientierte Programmierung Übersicht 2 Klasse und Objekt Polymorphismus und Vererbung Klassen und Methoden Abstrakte Klassen und Methoden

3 3 Klasse und Objekt Allgemeiner Aufbau einer Klasse: public class Beispiel static int klassenvariable1; double objektvariable1; int objektvariable2, objektvariable3; public Beispiel()... public static void klassenmethode1()... public void objektmethode1()... public double objektmethode2() return 0.0;

4 4 Klasse und Objekt Klasse Beispiel Eine Klasse, mit der Objekte beschrieben, erzeugt und bedient werden können, die einen einen Namen haben und die ihren Namen angeben kann. (Klasse = Bauplan) Eigenschaft: Verhalten / Fähigkeit: Name Angeben des Namens Erzeugung: Konstruktor Zusammenfassung von Eigenschaften und Methoden in Klassen: Kapselung

5 5 Klasse und Objekt public class Beispiel // Objektvariable: Eigenschaft Name public String name; // Konstruktor: Erzeugung public Beispiel(String name) this.name = name; // Objektmethode: Verhalten/Fähigkeit public void druckename() System.out.print( Mein Name ist ); System.out.print(this.name); System.out.println(. );

6 6 Klasse und Objekt Instantiierung und Verwendung eines Objekts der Klasse Erzeugen / Instanzieren eines Objekts: Beispiel b = new Beispiel( Enzo ); Übergabeparameter des Konstruktors Konstruktor von Beispiel new Operator (Syntax) Variablenname / Bezeichner Deklaration einer Objektvariable des Typs Beispiel Verwenden des Objekts: b.druckename(); Ausgabe auf der Konsole: Mein Name ist Enzo.

7 7 Polymorphismus und Vererbung Wichtigstes Konzept der objektorientierten Programmierung: Polymorphismus ( Vielförmigkeit ) Grundlegende Bedeutung: Ein Objekt kann mehr als einen Datentyp haben. Polymorphismus wird erreicht durch Vererbung, das Ableiten von Subklassen von einer übergeordneten Klasse (Superklasse) oder auch die Implementierung von Schnittstellen (sog. Interfaces). Die Unterklassen erben alle Attribute und Methoden der übergeordneten Klasse. Alle Objekte der Subklasse besitzen auch den Datentyp der Superklasse.

8 8 Polymorphismus Beispiel: Eine Fertigteilfirma stellt verschiedene Bauteile aus Stahlbeton her, z.b. Stützen, Wände, Wände mit Fenstern, Wände mit Türen, etc.. Die Kunden erstellen Listen mit den gewünschten Bauteilen. Den Mitarbeiter, der für die Bereitstellung der erforderlichen Betonmenge verantwortlich ist, interessiert nicht, ob es sich um eine Stütze oder eine Wand handelt. Ihn interessiert nur das Volumen der einzelnen Bauteile und die Summe der Volumina. Für ihn sind es x Bauteile mit dem Volumen y. Der Mitarbeiter, der für die Herstellung zuständig ist, muss genau wissen, um welches Bauteil es sich handelt und braucht die konkreten Abmessungen. Für ihn sind es s Stützen mit den Abmessungen y und x, w Wände mit den Abmessungen y und z, usw. Für unterschiedliche Anwendungen können unterschiedliche Sichtweisen sinnvoll sein: Einmal sind die Wände einfach nur Bauteile und ein anderes mal sind sie Wände. Sie sind damit polymorph.

9 9 Vererbung Kapselung der Eigenschaften und Fähigkeiten der einzelnen Bauteile Volumen Stütze Wand Volumen Breite Länge Dicke Volumenberechnung Ausgabe des Volumens Ausgabe der Abmessungen Durchmesser Höhe Volumenberechnung Ausgabe des Volumens Ausgabe der Abmessungen Bauteil Volumen Ausgabe des Volumens Wand mit Fensteröffnung Volumen Breite Länge Dicke Fensterbreite Fensterhöhe Volumenberechnung Ausgabe des Volumens Ausgabe der Abmessungen

10 10 Vererbung Hierarchische Anordnung der Klassen mittels Vererbung Bauteil erbt von Wand Volumen Ausgabe des Volumens Stütze erbt von Breite Länge Dicke Volumenberechnung Ausgabe der Abmessungen erbt von Wand mit Fensteröffnung Fensterbreite Fensterhöhe Durchmesser Höhe Volumenberechnung Ausgabe der Abmessungen Wiederverwendung Überladen von Methoden

11 11 Vererbung Objektorientierte Programmstruktur class Bauteil double volumen; String id; void druckevolumen(); class Stuetze double durchmesser, hoehe; void berechnevolumen(); void druckeabmessungen(); class Wand double breite, laenge, dicke; void berechnevolumen(); void druckeabmessungen(); class WandMitFenster double fensterbreite, fensterhoehe; void berechnevolumen(); void druckeabmessungen();

12 12 Vererbung Die Klasse WandMitFenster beerbt die Klassen Wand und Bauteil: Ein Objekt dieser Klasse hat damit auch alle Attribute einer Wand (breite, laenge, dicke) und die eines Bauteils (volumen, id). Es ist vom Datentyp WandMitFenster, Wand und Bauteil. In JAVA wird die Vererbungsbeziehung zwischen zwei Klassen mit dem Schlüsselwort extends spezifiziert: public class Stuetze extends Bauteil [...]

13 13 Vererbung Im Konstruktor der Sub bzw. Unterklasse muss zunächst der Konstruktor der Superklasse aufgerufen werden. Konstruktor der Superklasse: public Bauteil (String id) this.id = id; Konstruktor der Subklasse: public Stuetze (String id, double d, double h) super(id); this.durchmesser = d; this.hoehe = h;

14 14 Abstrakte Klassen in JAVA In diesem Beispiel macht es keinen Sinn, ein Objekt der Klasse Bauteil zu instanzieren. Ein Objekt der Klasse Bauteil wäre nicht vollständig, da seine Abmessungen erst in den Unterklassen deklariert werden. In JAVA kann die Instantiierung von Objekten einer Klasse verhindert werden, indem sie als abstrakt deklariert wird. Dies geschieht mit dem Schlüsselwort abstract : public abstract class Bauteil [...]

15 15 Abstrakte Methoden in JAVA In JAVA können auch Methoden abstrakt deklariert werden, dies geschieht ebenfalls mit dem Schlüsselwort abstract. Eine Methode ist abstrakt, wenn nur ihre Signatur (Name, Übergabewerte und Rückgabewert), nicht jedoch ihr Rumpf definiert ist. Anstelle der Deklaration des Methoden Rumpfes (in geschweiften Klammern) wird ein Semikolon gesetzt. Der Rumpf der abstrakten Methoden muss in den Unterklassen der Klasse implementiert werden (sofern diese nicht ebenfalls abstrakt sind). Hinweis: Eine Klasse, in der eine abstrakte Methode deklariert ist, ist immer eine abstrakte Klasse!

16 16 Abstrakte Methoden in JAVA Durch Deklaration abstrakter Methoden können bestimmte Verhaltensweisen / Fähigkeiten für die Objekte der Unterklassen erzwungen werden. Im obigen Beispiel wird das Volumen jedes Bauteils benötigt. Durch die Deklaration der Methode berechnevolumen() als abstrakte Methode in der Klasse Bauteil kann die Implementierung dieser Methode in allen Unterklassen erzwungen werden: public abstract void berechnevolumen();