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1 5 Objektorientierte Programmierung in Java Prof. Dr. Ing. André Stuhlsatz Referenzen Beispiel an der einfachen Klasse Walze: public class Walze { int id; public Walze(int id) { this.id = id; Verwenden der Klasse Walze in zwei Variablen: Walze b = new Walze(2); System.out.println( Walze a = " + a.id); System.out.println( Walze b = " + b.id); Ausgabe???? a = 1 b = 2 2 Referenzen Das erzeugen von Referenzen geschieht über das Schlüsselwort new. Referenzen von Objekten sind als Adresse im Hauptspeicher zu verstehen, wo das Objekt zu finden ist. Ref_obj obj[0] obj[1] obj[2] Werden an diesem Objekt Änderungen durchgeführt, dann hat dies auch Auswirkungen auf das Original. Für das Kopieren von Attributen (deep copy), und nicht von Referenzen (shallow copy), benötigt man also einen Kopiermechanismus. 3 1

2 Shallow Copy: Kopieren von Objekten (= Referenzen) Änderung des Programms: Objekt kopieren Walze b = a; // kopieren... System.out.println( Walze a = " + a.id); System.out.println( Walze b = " + b.id); Ausgabe???? a = 1 b = 1 Änderung von a nach b kopieren. Danach sollte b unverändert bleiben Walze b = a; // kopieren... b.id = 2; System.out.println( Walze a = " + a.id); System.out.println( Walze b = " + b.id); Ausgabe???? a = 2 b = 2 Es werden die Referenzen kopiert, nicht der Inhalt! Danach zeigen a und b auf die selbe Stelle im Hauptspeicher! 4 Value Types vs. Reference Types Bei primitiven Datentypen (value types) wird bei Übergabe / Rückgabedatentyp in Methoden der Inhalt kopiert (Call By Value). bei Zuweisung der Inhalt kopiert. Bei Objekten (reference types) wird bei Übergabe / Rückgabedatentyp in Methoden die Referenz übergeben (Call By Value). Achtung: nicht wie in C++ oder C# (Call By Reference)! bei Zuweisung die Referenz kopiert, nicht der Inhalt. Walze b = a; // Referenz kopieren... a.id = 2; System.out.println( Walze a = " + a.id); // Ausgabe 2 System.out.println( Walze b = " + b.id); // Ausgabe 2 int c = 1; int d = c; // Inhalt kopieren c = 2; System.out.println("c = " + c); // Ausgabe 2 System.out.println("d = " + d); // Ausgabe 1 5 Parameterübergabe By Value public void copyto(walze target, double durchmesser){ durchmesser = 4; target.durchmesser = this.durchmesser; target.hersteller = this.hersteller; target.maxbandgeschwindigkeit = this.maxbandgeschwindigkeit; target.umlaufgeschwindigkeit = this.umlaufgeschwindigkeit; public static void main(string[] args) { Walze arbeitswalze1 = new Walze("SMS", 200.0, 10.0); Walze arbeitswalze3 = new Walze("Siemens VAI", 300.0, 10.0); arbeitswalze1.zeigeinfo(); arbeitswalze3.zeigeinfo(); double durchmesser = 300.0; arbeitswalze1.copyto(arbeitswalze3, durchmesser); arbeitswalze3.zeigeinfo(); System.out.println("durchmesser = "+durchmesser); Ausgabe???? 6 2

3 Deep Clone/Copy public Walze deepcopy() { return new Walze( this.hersteller, this.durchmesser, this.umlaufgeschwindigkeit); public static void main(string[] args) { Walze arbeitswalze1 = new Walze("SMS", 200.0, 10.0); Walze arbeitswalze2 = new Walze("Danieli", 250.0, 10.0); Walze arbeitswalze5 = arbeitswalze2.deepcopy(); arbeitswalze5.zeigeinfo(); arbeitswalze5 = arbeitswalze1.deepcopy(); arbeitswalze5.zeigeinfo(); Was passiert jetzt mit dem belegten Speicher von der alten Referenz in arbeitswalze5? 7 Garbage Collector (GC) Der Garbage Collector überwacht alle erzeugten Referenzen, löscht nicht mehr benötigte Referenzen vom Heap ruft vor dem löschen auf dem Heap die finalize() Methode auf stoppt alle Threads während des Aufräumens defragmentiert von Zeit zu Zeit den Heap. Am Rande: Der GC von der JVM von Sun ist ein sogenannter Generational GC. 8 Spezielle Referenzen null Referenz: Referenz die sich auf ein nicht existierendes Objekt bezieht. Ermöglicht uninitialisierte Referenzvariablen zu definieren. null besitzt keine Methoden oder Attribute. Dient zum kennzeichnen/markieren von Enden in Speicherstrukturen. Zuweisen von null einer Referenzvariablen erzwingt Löschung durch GC. this Referenz: Referenz auf das Objekt selbst. Wird verwendet zur Unterscheidung von Attributen und Variablen. public class Walze { int id; public Walze(int id) { this.id = id; super Referenz: Referenz auf das Objekt der Superklasse ( >später). Wird analog wie this zum Zugriff auf die Superklassen Methoden/Attribute verwendet. 9 3

4 Identität/Gleichheit von Objekten Vergleichsoperator == testet die Identität von Referenzen. D.h. true => Referenzvariablen zeigen auf gleiches Objekt, andernfalls false. Für Test auf Gleichheit muss erst definiert werden, was Gleichheit zwischen zwei Instanzen bzw. Objekten bedeutet! Implementierung durch Methode boolean equals(object obj): public class Walze { int id; public Walze(int id) { this.id = public boolean equals(object obj){ if (obj instanceof Walze) return ((Walze)obj).id == this.id; super.equals(obj); 10 Beispiel Reference Type: Arrays Datenfelder Die wichtigsten Eigenschaften von Arrays zusammengefasst: Arrays dienen zum Speichern von mehreren Daten (1 n) des selben festen Datentyps. In Arrays können primitive Datentypen und Referenz Datentypen gespeichert werden. Arrays sind Objekte sind Referenzen besitzen sowohl Methoden, als auch Instanz Variablen werden zur Laufzeit erzeugt Arrays sind semi dynamisch: Die Größe kann zur Laufzeit mit einer Variablen festgelegt werden. Danach ist die Größe nicht mehr änderbar. 11 Erzeugen von Arrays Die Erzeugung eines Arrays erfolgt in zwei Schritten Deklaration einer Array Variablen Erzeugen eines Arrays und Zuweisung an die Array Variable Beispiel Deklaration oder [] hinter Variable (wie bei C) int[] matrikelnummern; double[] messwerte; Erzeugen der Arrays matrikelnummern = new int[5]; int n = 6; messwerte = new double[n]; int matrikelnummern[]; double messwerte[]; Wichtig: Die Nummerierung beginnt nicht bei 1, sondern bei 0. Beispiel: messwerte[n] ist falsch, weil das Array nur von [0 n 1] geht! 12 4

5 Erzeugen und Füllen von Arrays Die Deklaration und Erzeugung von Arrays kann auch in einem Schritt erfolgen: double[] messwerte = new double[5]; Füllen von Arrays Lesend und schreibend kann auf die Elemente der Arrays zugegriffen werden, indem der Index in Eckigen klammern angegeben wird. Der Index kann auch eine Variable sein. messwerte[0] = 12.4; messwerte[1] = 10.3; messwerte[2] = 13.1; messwerte[3] = 9.8; messwerte[4] = 8.7; Deklaration, Erzeugung und Füllen in einem Schritt: double[] messwerte = new double[] {12.4, 10.3, 13.1, 9.8, 8.7; 13 Länge eines Array/Klonen von Arrays Mit dem Attribut length des Arrays kann die Anzahl der Elemente abgefragt werden. Zuweisen geht allerdings nicht (weil final > später!). double[] messwerte = new double[] {12.4, 10.3, 13.1, 9.8, 8.7; messwerte.length = 7; // Versuch: Array vergrößern... Fehlermeldung: Uncompilable source code cannot assign a value to final variable length Mit der Methode clone() lassen sich einfach Arrays mit identischer Größe und Inhalt erzeugen: double[] messwerte = new double[] {12.4, 10.3, 13.1, 9.8, 8.7; double[] sicherung = messwerte.clone(); 14 Mit Schleifen durch Arrays Dieses Beispiel gibt die Nummer des Messwertes und den Messwert aus. double[] messwerte = new double[] {12.4, 10.3, 13.1, 9.8, 8.7; for (int i =0; i < messwerte.length; i++) System.out.println("Messwert Nr." + (i+1) + " = " + messwerte[i]); Beispiel: Wenn ein Messwert unter einem Schwellwert liegt, dann ersetzen double[] messwerte = new double[] {12.4, 10.3, 13.1, 9.8, 8.7; for (int i =0; i < messwerte.length; i++) { if (messwerte[i] <= schwellwert) messwerte[i] = schwellwert; System.out.println("Messwert = " + messwerte[i]); Alternative: double[] messwerte = new double[] {12.4, 10.3, 13.1, 9.8, 8.7; for (double wert : messwerte) System.out.println("Messwert = " + wert); 15 5

6 Feld sortieren mit Java Methode java.util.arrays.sort verwenden: double[] messwerte = new double[] {12.4, 10.3, 13.1, 9.8, 8.7; java.util.arrays.sort(messwerte); System.out.println("\nSortiert:"); for (double sample : messwerte) System.out.println("Messwert = " + sample); Ausgabe: Sortiert: Messwert = 8.7 Messwert = 9.8 Messwert = 10.3 Messwert = 12.4 Messwert = Arrays an Methoden übergeben Arrays sind Objekte daher Referenzen: public void sortiereinhalt(double[] feld){ java.util.arrays.sort(feld); public void sortiereinhalt(double[] feld){ double[] neuesfeld = feld.clone(); java.util.arrays.sort(neuesfeld); feld = neuesfeld; 17 6

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