5.7 Interfaces. Interfaces

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1 5.7 Interfaces Interfaces sind "Klassen ohne Methodenimplementierungen". Interfaces werden auch Schnittstellen genannt. Grundlegende Motivation: Trennung Spezifikation / Realisierung Ermöglichung von Mehrfachvererbung Motivation: Trennung Spezifikation / Realisierung Realisierung ist noch nicht bekannt, aber man weiß schon, was realisiert werden soll. Man will mehrere auch konkurrierende Realisierungen zulassen und dabei sicherstellen, daß gewisse Eigenschaften gewährleistet werden. Die grundlegenden Eigenschaften werden durch Signaturen festgelegt. Die Signatur einer Methode legt ihr Eingabe- / Ausgabeverhalten fest, also die Typen der Eingabeparameter und den Rückgabewert Interfaces Motivation: Mehrfachvererbung Mehrfacherbung (multiple inheritance) = eine Klasse besitzt mehrere Oberklassen Kraftfahrzeug Schiff Amphibienfahrzeug 5-176

2 Interfaces Problem: Welche Methode wird bei Namenskonflikten gewählt? Lösung: In Java nicht möglich! aber: hilfreiches Ersatzkonstrukt verfügbar: Interface Modifier interface Interfacename { Konstanten-Deklarationen Methoden-Deklarationen Vererbung bei Interfaces extends ist das Schlüsselwort für Interfacevererbung: interface Unterinterface extends Oberinterface { Interfacebody Klassen erben von Interfaces über das Schlüsselwort implements. Klassen können von einem oder mehreren Interfaces und auch zusätzlich von einer Oberklasse erben: class NameUnterklasse extends NameOberklasse implements Interface1, Interface2,... {... Werden von einer Klasse nicht alle Methoden des Interfaces implementiert, muß sie mit abstract gekennzeichnet werden. Analog zum Erben von Oberklassen ist Polymorphie möglich

3 Interfaces Die Supertypen einer Klasse A sind die Klasse B, von der A erbt, die Interfaces, die A implementiert, und die Supertypen dieser Klasse und Interfaces. Alle Interface-Methoden sind implizit public und abstract, denn: public, weil alle realisierenden Klassen wissen müssen, was sie realisieren sollen; abstract, weil das das Merkmal von Interfaces ist. Alle Attribute sind implizit public, static und final, denn: Es kann nur um Konstanten gehen, die immer gleich verwendet werden (also final). Diese braucht man dann nicht pro Objekt, sondern nur pro Klasse (also static). Klasse ist abstrakt, wenn mindestens eine ihrer Methoden abstrakt ist! Interface ist Spezialfall einer abstrakten Klasse, es hat ausschließlich abstrakte Methoden. Vorteil von Interfaces im Hinblick auf Mehrfachvererbung: ohne Implementierungen von Methoden kann es auch keine Konflikte geben Abstrakte Klasse versus Interface public interface Konto { public void einzahlen(); public void auszahlen(); Interface wird durch Klasse implementiert: public class Girokonto implements Konto {... public void einzahlen() {... public void auszahlen() {

4 Abstrakte Klasse versus Interface Interface kann als Typ für eine Referenz dienen, d. h. Interfaces unterstützen polymorphes Verhalten wie Oberklassen: Girokonto dasgiro = new Girokonto(); Konto kto = dasgiro; kto.einzahlen(500); Das durch kto referenzierte Objekt bestimmt die Methode, die ausgeführt wird! Interfaces Interfaces können eigene Vererbungshierarchie bilden. Für Interfaces ist Mehrfacherbung erlaubt. public interface X {... public interface Y {... public interface Z extends X, Y {

5 Namenskonflikte Problem: interface W { interface X extends W { class Y implements W { class Z extends Y implements X { X W Z Y interface W { interface X extends W { interface Y extends W { class Z implements X, Y { X W Y Z Gleichnamige Attribute: Referenzierung über InterfaceName.Attribute Namenskonflikte Was passiert, wenn eine Methode mit dem gleichen Namen in mehr als einem zu realisierenden Interface vorkommt? X Y 1. Fall: Z Haben Methoden in Interfaces X und Y den gleichen Namen, aber verschiedene Anzahl bzw. Typen von Parametern, so hat Z zwei überladene Methoden mit gleichem Namen, aber verschiedenen Signaturen. 2. Fall: Haben beide Methoden die gleiche Signatur, so hat Z eine Methode mit dieser Signatur. 3. Fall: Haben beide Methoden den gleichen Namen und die gleiche Parameterliste, aber unterschiedliche Rückgabetypen, so gibt es einen unlösbaren Konflikt

6 Interfaces Interfaces haben keine ausgezeichnete Wurzel, von der alle Interfaces erben (anders als Klassen, die alle von Object erben). Dennoch können Ausdrücke eines beliebigen Interface-Typen an eine Referenz auf ein Objekt der Klasse Object zugewiesen werden, denn ein Objekt, das ein Interface implementiert, ist eben irgendein Objekt und damit auch vom Typ Object. Interfaces unterstützen Trennung von Deklaration und Implementierung. Interfaces erlauben eine Art Mehrfachvererbung. Eine Klasse kann nur von einer anderen Klasse erben, selbst wenn die vererbende Klasse nur abstrakte Methoden hat Interfaces Eine abstrakte Klasse kann teilweise implementiert sein, sie kann über protected Attribute, static Methoden usw. verfügen. Interfaces können nur public Konstanten und Methoden ohne Realisierungen beinhalten. Tip: Jede grundlegende Klasse, von der geerbt wird, sollte die Implementierung eines Interface sein! Nur dann können andere Klassen (die schon erben) von der allgemeinen Festlegung profitieren

7 5.8 Programmierkonventionen und Dokumentation Warum Programmierkonventionen (Code Conventions)? Nur wenig Software wird ausschließlich vom ursprünglichen Autor gewartet. Programmierkonventionen erleichtern Lesbarkeit und Verständlichkeit. Selbst geringe Verbesserungen der Wartbarkeit rechtfertigen Anstrengungen in der Entwicklung Ein Ausblick in die Wartung Folgende Aufgaben können in der Wartung unterschieden werden: Beseitigung von Fehlern, die den Software-Einsatz behindern: - echte Entwicklungsfehler - in der Wartung eingefügte Fehler - Sicherstellung von nicht vorhergesehenen Anforderungen nach Auslieferung Anpassung an Änderungen der Umweltbedingungen (Hardware, Fremdsoftware, Organisation) - Jahr 2000 / EURO - gesetzliche Änderungen - neue Basissysteme Erfüllung neuer Anforderungen (Appetit kommt beim Essen!) 5-188

8 Lehman's laws Lehman's Law of Uncertainty and Lehman's Law of Increasing Software Entropy bedeuten, daß Änderungen während und nach der Entwicklung unvermeidlich sind. Law of Uncertainty: Software ändert sich während ihres ganzen Lebenszyklus. Genauere Angaben zum Gegenstand der Änderungen sind nicht vorhersehbar. Law of Increasing Software Entropy: Änderungen einer Software machen ihre Struktur in der Regel unverständlicher. Die innere Struktur einer Software geht mit fortschreitender Software- Lebenszeit verloren Programmierkonventionen Das Verhältnis von Entwicklungsaufwand zu Wartungsaufwand wird in der Literatur in einem Bereich zwischen 1: 4 und 1: 2 angegeben! 20-33% der gesamten Kosten entfallen auf die Entwicklung und 67-80% auf die Wartung! Deshalb: Programmierkonventionen als eine Maßnahme der Verbesserung der Wartbarkeit! Andere Maßnahmen: Dokumentation der Ergebnisse von OOA und OOD, Verzicht auf Trick-Programmierung. Wie sollen Programmierkonventionen eingesetzt werden? Die offiziellen Konventionen sollten als Basis dienen. Sie funktionieren nur, wenn sie von jedem eingehalten werden. Es kann projektspezifische Erweiterungen geben

9 Datei-Organisation Keine Dateien mit mehr als 2000 Zeilen Abschnitte sollten durch Leerzeilen getrennt werden Jede Datei sollte nur eine öffentliche Klasse bzw. ein öffentliches Interface besitzen Öffentliche Klasse / Interface ist am Dateianfang zu finden Datei hat vorgegebene Aufteilung: Anfangskommentare Package und Import-Statements Klassen- und Interface-Deklarationen Ordnung innerhalb einer Datei Reihenfolge in einer Datei: Anfangskommentare in C- Format: /* * Klassenname * * Versionsinformation * * Copyright-Vermerk */ Package- und Import-Statements package java.awt; import java.awt.peer.canvaspeer; 5-192

10 Ordnung innerhalb einer Datei Klassen- und Interfacedeklarationen in vorgegebener Reihenfolge: Klassen / Interface-Kommentar (/** */) class oder interface Definition Klassen / Interface-Implementierungskommentar, falls nötig (/*...*/) Klassenvariablendeklarationen (static) Instanzvariablendeklarationen Konstruktoren Methoden (geordnet, z. B. sollten öffentliche Klassen nicht zwischen privaten stehen) Formatierung Es werden 4 Zeichen eingerückt. Eine Zeile ist maximal 80 Zeichen breit. Regeln für Zeilenumbrüche: Umbruch auf höchstmöglicher Ebene Umbruch vor Operatoren und nach Kommata Gleiche Hierarchieebenen sollen möglichst in folgender Zeile untereinanderstehen, falls nicht möglich, ist 8 Zeichen einzurücken: var = funktion1(ausdruck1, funktion2(ausdruck2, Ausdruck3)); 5-194

11 Kommentare Block-Kommentare mit führendem * in folgender Form: /* * Dies ist ein Kommentar. */ Einzeilenkommentare kommen vor dem entsprechenden Programmcode mit zugehöriger Einrückung. Vor dem Kommentar steht eine Leerzeile if (Bedingung) { /* Bedingung wird ausgewertet */... Zeilenendekommentare (//) am Ende der Zeile sollten genügend eingerückt sein. Sie werden nicht für mehrzeilige Kommentare benutzt, es sei denn, Programmtext wird auskommentiert: if (personimhaus == TRUE) { return Zimmernummer; // Raum im Haus else { return Adresse; // Privatadresse Deklarationen Es sollte möglichst nur eine Deklaration pro Zeile erfolgen: String name; String straße; und nicht String name, straße; // Vor- und Nachname // Straße mit Hausnummer Auf keinen Fall dürfen Deklarationen unterschiedlichen Typs oder Methoden- und Attributdeklarationen in einer Zeile stehen: long kundennummer, getkundennummer(); String name, namensliste[]; Deklarationen sollten immer am Anfang eines Blocks stehen. Mit Variablendeklarationen sollte nicht bis zur ersten Benutzung gewartet werden

12 Deklarationen Lokale Variablen sollten, sofern möglich, bei Deklaration auch initialisiert werden. Überdeckungen von Variablen einer höheren Ebene sollten vermieden werden: int zähler;... void funktion() { if (Bedingung) { int zähler; // Vermeiden! Anweisungen Eine Zeile sollte nur einen Ausdruck enthalten: argv++; argc++; // Vermeiden! In Blöcken sollten öffnende Klammern am Zeilenende stehen. Struktur von if- und if-else- Anweisungen: if (Bedingung) { Anweisungen; if (Bedingung) { Anweisungen; else { Anweisungen; if (Bedingung) { Anweisungen; else if (Bedingung) { Anweisungen; else if (Bedingung) { Anweisungen; 5-198

13 Namenskonventionen Klassennamen: Substantive, große Anfangsbuchstaben, ganze Worte, innere Worte beginnen mit Großbuchstaben class Datum; class KundenListe; Interfacenamen: Analog zu Klassennamen Methodennamen: Verben, klein geschrieben, innere Worte beginnen mit Großbuchstaben int gibkundenliste(); Namenskonventionen Variablen / Attribute am Wortanfang klein geschrieben, innere Worte beginnen mit Großbuchstaben Namen sollen selbsterklärend sein Datum meingeburtsdatum = new Datum(" "); Temporäre Variablen dürfen mit einem Buchstaben benannt werden, hierbei gilt: i, j, k, m und n werden für Integerzahlen benutzt, c, d und e für Zeichen Konstanten werden komplett groß geschrieben, Worte durch "_" voneinander getrennt final int MINIMALE_BREITE = 10; 5-200

14 Sonstige Konventionen Klassen und Methoden sollten so privat wie möglich deklariert werden Konstanten sollten über Namen in Programmcode eingebaut werden (bis auf bedeutungslose, wie -1, 0, 1) Mehrfachzuweisungen sollten vermieden werden a = b = c; // Vermeiden! Klammerungen können selten benutzte Operatorprioritäten verdeutlichen Dokumentation Es gibt 3 Sorten von Kommentaren: // Rest der Zeile wird auskommentiert /* * Ein gesamter Abschnitt wird kommentiert, * Achtung: Schachtelung von Kommentaren ist * nicht möglich */ /** * Eine Klasse oder Methode wird kommentiert, * aus diesem Kommentar lassen sich automatisch * HTML- Dokumentationen erstellen */ Automatische Dokumentation geschieht mit Hilfe des Tools javadoc von JDK. Aufruf: javadoc *.java 5-202

15 javadoc-dokumentation /** */ - wird vor Klassen- und Interface- Deklarationen sowie vor Methoden, Konstruktoren und Attributdeklarationen berücksichtigt. Kommentar wird in HTML-Dokumentation von javadoc aufgenommen.! HTML-Tags im Kommentar sind erlaubt /** ist Kommentaranfang und */ ist Kommentarende. Innerhalb des Kommentars wird ein * am Zeilenanfang ignoriert. Erster Teil des Kommentars ist ein gesonderter Zusammenfassungssatz (evtl. auch mehrere), der letzte Punkt ist die Endmarkierung javadoc-dokumentation innerhalb des Kommentars werden Tags eingefügt, um automatische Querreferenzen zu erzeugt allgemeine Querreferenz Referenz zu anderer String Referenz zu einer Methode einer String#equals Referenz zu anderer HTML- <a href="spec.html"> Java um Autor zu Albert Albert Einstein, Max kennzeichnet 1.01beta 5-204

16 Erklärung für Parameter in Methoden und Name Name der Person muß übergeben Bedeutung des Erklärung von Ausnahmen in Methoden und IndexOutOfBoundsException Die Feldgrenze wird (ab JDK 1.1) Kennzeichnung veralteter Methoden Packages und Exceptions Informatik II, Sommersemester

17 Ausblick In den Semesterferien: Java programmieren, programmieren, programmieren, 5-207