Grundlagen der Programmierung. Eine Einführung mit Java

Transkript

1 . Eine Einführung mit Java VHS Murrhardt März 2009

2 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Teil I 6. März Einführung 2 Grundlagen der objektorientierten Programmierung 3 Entwicklungsumgebung Eclipse

3 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse (De)Motivation (De)Motivation Inhalt und Ziele Die Sprache Die Werkzeuge Was fehlt Programmieren kann man lernen, aber nicht lehren! Warum trotzdem teilnehmen? Einige Konzepte sind doch vermittelbar Kurs beinhaltet viele Übungen und praktische Anwendungen Fehlersuche ist frustrierend

4 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Nach dem Kurs... (De)Motivation Inhalt und Ziele Die Sprache Die Werkzeuge Was fehlt...kennen Sie die wichtigsten Elemente einer objektorientierten Programmiersprache... können Sie kleine Programme selbst schreiben...sind Sie in der Lage, sich alles Übrige selbst beizubringen

5 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Die Sprache (De)Motivation Inhalt und Ziele Die Sprache Die Werkzeuge Was fehlt Java Sun Microsystems 1991 Warum Java (und nicht Pascal,C++,C#,...)? Warum nicht? Objektorientierung (relativ) saubere Konzepte Einfache Erlernbarkeit Verfügbarkeit auf allen Systemen und Portierbarkeit Verbreitung

6 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Die Werkzeuge (De)Motivation Inhalt und Ziele Die Sprache Die Werkzeuge Was fehlt Der Baukasten Wir arbeiten mit dem Java SE Development Kit (JDK). Verfügbar für nahezu alle Betriebssysteme normaler PC. Kann von heruntergeladen werden. Entwicklung für andere Plattformen: Java EE, Java ME

7 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Die Werkzeuge (De)Motivation Inhalt und Ziele Die Sprache Die Werkzeuge Was fehlt Der Compiler: javac Prüft und übersetzt den Quellcode in ein (lauffähiges) Programm. Der Interpreter: java Führt das Programm aus. Die Entwicklungsumgebung: Eclipse Vereint alle Funktionalität unter einer Oberfläche: Editieren, Kompilieren, Debuggen,...

8 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Dieser Kurs deckt nicht ab: (De)Motivation Inhalt und Ziele Die Sprache Die Werkzeuge Was fehlt konzeptuell unwichtige Details der Java-Syntax völlig abgedrehte Konzepte objektorientierter Programmiersprachen wie Templates und Mehrfachvererbung Feinheiten der GUI-Programmierung Java EE und ME Webapplikationen Weitere Java-eigene und -nahe Technologien wie Applets (ansatzweise, wenn die Zeit reicht), Beans, Servlets, Javadoc,...

9 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Und Sie? (De)Motivation Inhalt und Ziele Die Sprache Die Werkzeuge Was fehlt Vorkenntnisse? Erwartungen? Wünsche?...

10 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Inhalt 1 Einführung (De)Motivation Inhalt und Ziele Die Sprache Die Werkzeuge Was fehlt 2 Grundlagen der objektorientierten Programmierung 3 Entwicklungsumgebung Eclipse 4 Strukturierte Programmierung in Java 5 Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) 6 Objektorientierte Programmierung in Java (Teil II) 7 Projekt (Teil I) 8 Weitere Techniken und Features von Java 9 Projekt (Teil II) 10 Ausblick

11 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Hallo, Welt! Klassen, Objekte und Referenzen Hallo, Welt! Hallo.java public class Hallo { public s t a t i c void main ( String [ ] args ) { System. out. p r i n t l n ("Hallo, Welt! " ) ; } }

12 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Hallo, Welt! Klassen, Objekte und Referenzen Klassen und Objekte Objekte Objekte sind Repräsentationen von realen oder abstrakten Dingen im Speicher. Objekte besitzen Daten ( Eigenschaften ) und Aktionen ( Methoden ). Klassen Klassen beschreiben den Typ eines Objekts. Jedes Objekt ist Instanz einer Klasse. Eine Klasse kann keine, eine oder viele Instanzen haben. Wir fassen Objekte nie direkt an, sondern benutzen Referenzen.

13 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Hallo, Welt! Klassen, Objekte und Referenzen Beispiel: In Bildern... void drucken() text) name= VHS Murrhardt strasse= Obere Schulgasse 7 plz=71540 ort= Murrhardt = info@vhs-murrhardt.de boolean senden(string plzpruefen() void

14 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Hallo, Welt! Klassen, Objekte und Referenzen Klassen und Objekte Objekte Objekte sind Repräsentationen von realen oder abstrakten Dingen im Speicher. Objekte besitzen Daten ( Eigenschaften ) und Aktionen ( Methoden ). Klassen Klassen beschreiben den Typ eines Objekts. Jedes Objekt ist Instanz einer Klasse. Eine Klasse kann keine, eine oder viele Instanzen haben. Wir fassen Objekte nie direkt an, sondern benutzen Referenzen.

15 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Hallo, Welt! Klassen, Objekte und Referenzen Beispiel: In Bildern... Adresse Eigenschaften String name String strasse Integer plz String ort String Methoden void drucken() boolean plzpruefen() void senden(string text) text) meineadresse name= VHS Murrhardt strasse= Obere Schulgasse 7 plz=71540 ort= Murrhardt = info@vhs-murrhardt.de senden(string void drucken() boolean text) senden(string void name= Max Mittel strasse= Mittelgasse 5 plz=12321 ort= Mittelbach = max@mittelweb.mi void drucken() plzpruefen() boolean plzpruefen() maxensadresse void maxensvhs

16 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Hallo, Welt! Klassen, Objekte und Referenzen Beispiel: In Java... Adresse meineadresse, maxensadresse, maxensvhs ; meineadresse = new Adresse ( ) ; meineadresse. name = "VHS Murrhardt" ; meineadresse. s t r a s s e = "Obere Schulgasse 7" ; meineadresse. plz = 71540; meineadresse. ort = "Murrhardt" ; meineadresse. = " info@vhs murrhardt. de" ; meineadresse. drucken ( ) ; meineadresse. senden ("Hallo, VHS! " ) ; maxensadresse = new Adresse ( ) ; //... maxensvhs = meineadresse ;

17 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Hallo, Welt! Klassen, Objekte und Referenzen Der Umgang mit Objekten Objekte anlegen (Objekt ist Instanz einer Klasse!) Klasse referenz ; referenz = new Klasse(< e v t l. Parameter >); Oder auf einmal: Klasse referenz = new Klasse(< e v t l. Parameter >); null Referenzen, die (noch) auf keine Instanz zeigen (z.b. direkt nach der ersten Zeile im obigen Beispiel), haben den speziellen Wert null.

18 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Hallo, Welt! Klassen, Objekte und Referenzen Der Umgang mit Objekten Objekte verwenden ( dot notation ) // Z u griff auf Eigenschaften referenz. e igenschaft =... ; System. out. p r i n t l n ( refe renz. eigenschaf t ) ; // Z u griff auf Methoden referenz. methode(<parameter >);... = referenz. methode2(<parameter >);

19 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Hallo, Welt! Klassen, Objekte und Referenzen Der Umgang mit Objekten Objekte löschen? Nicht nötig! Java hat Garbage Collection - Objekt wird gelöscht, sobald es keine Referenzen mehr darauf gibt. Klasse ref1, ref2 ; ref1 = new Klasse ( ) ; ref2 = ref1 ; // ref1 auf n u l l setzen ref1 = n ull ; // noch e x i s t i e r t das Objekt! ref2 = n ull ; // e r s t j e t z t wird es ( irgendwann ) gelöscht.

20 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Hallo, Welt! Klassen, Objekte und Referenzen Beispiel mit echten Java-Klassen Beispiel // Referenz für Objekte vom Typ Integer Integer meinezahl ; // Erzeugen eines Integer Objektes ( i n i t i a l i s i e r t mit 5) meinezahl = new Integer ( 5); // Aufrufen der Methode tostring String meinstring = meinezahl. tostring ( ) ; // Erzeugen eines zweiten Integer Objektes Integer anderezahl = new I nteger (17); // Methode compareto aufrufen und Ergebnis ausgeben System. out. p r i n t l n ( meinezahl. compareto ( anderezahl ) ) ;

21 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Hallo, Welt! Klassen, Objekte und Referenzen Einige Java-eigene Klassen und Methoden Genaue Beschreibungen aller Klassen und deren Eigenschaften und Methoden in der API-Referenz [2] Klasse Methode Beschreibung String PrintStream Console boolean equalsignorecase( String) boolean startswith(string) String replace(char s, char r) String touppercase() String concat(string) void print (String) void println (String) String readline() Zeichenketten vergleicht Strings ohne Beachtung von Groß-/Kleinschreibung prüft, ob der String mit einem anderen beginnt ersetzt alle Zeichen s durch r wandelt den String in Großbuchstaben um hängt einen String an einen anderen Ausgabestrom - etwas, in das man hineinschreiben kann, z.b. Konsole, Dateien,... System.out ist Instanz von PrintStream schreibt einen String in den Ausgabestrom schreibt einen String und geht in die nächste Zeile Repräsentiert die Konsole ( Eingabeaufforderung ) System.console() gibt eine Instanz zurück liest einen String von der Konsole

22 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Hallo, Welt! Klassen, Objekte und Referenzen Die hat doch jeder... Einige Methoden existieren in jeder Klasse: // v e r g l e i c h t das Objekt mit einem anderen derselben Klasse boolean equals (K) // e r s t e l l t eine Kopie des Objekts K clone () // B e i s p i e l : K ref1 = new K(), ref2 ; ref2 = ref1 ; // i s t etwas anderes a l s K ref1 = new K(), ref2 ; ref2 = ref1. clone ( ) ; // g e n e riert eine Zeichenkette, die das Objekt beschreibt String tostring ()

23 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Hallo, Welt! Klassen, Objekte und Referenzen Üben und Vertiefen 1 Erweitern Sie Hallo.java zu einem Programm Hallo2.java, das den Benutzer zunächst nach seinem Namen fragt und ihn dann mit Hallo, <Name>! begrüßt. 2 Kompilieren Sie das Programm, indem Sie in der Konsole in das Verzeichnis von Hallo2.java wechseln und javac Hallo2.java eingeben. Beseitigen Sie eventuell auftretende Fehler. 3 Führen Sie das Programm mit java Hallo2 aus.

24 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Entwicklungsumgebung Eclipse Das Arbeiten mit Editor und Konsole ist mühsam. Deshalb verwenden wir die Entwicklungsumgebung (IDE - Integrated Development Environment) Eclipse: (Halb-)Automatisches Erzeugen von Klassen(-rümpfen) Hilfe beim Editieren (z.b. Einblenden von Methoden und Eigenschaften gerade verwendeter Klassen und Objekte) Automatisches Kompilieren im Hintergrund und Anzeigen der Fehler im Quellcode Debugging

25 Einführung Grundlagen der objektorientierten Programmierung Entwicklungsumgebung Eclipse Üben und Vertiefen 1 Erstellen Sie mit Eclipse ein Projekt Hallo, legen Sie eine Klasse desselben Namens und mit einer main-methode an und implementieren Sie ein Programm, das Hallo, Eclipse! ausgibt. 2 Öffnen Sie das vorbereitete Projekt Eclipse und führen Sie das Programm aus. Was passiert? Gehen Sie mit Hilfe des Debuggers schrittweise durch das Programm und versuchen Sie seine Arbeitsweise zu verstehen. 3 Schreiben Sie ein Programm Datum, das das aktuelle Datum und die Uhrzeit ausgibt. Tipp: Die Klasse Date und die API-Referenz könnten hilfreich sein.

26 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Teil II 7. März Strukturierte Programmierung in Java 5 Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I)

27 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Grundlegende Syntax Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Jeder Befehl wird mit Semikolon (;) abgeschlossen Geschweifte Klammern {...} gruppieren Befehle zu Blöcken Kommentare werden vom Compiler ignoriert (sind aber für den Menschen umso wichtiger!) Einzeilig: von // bis zum Zeilenende Mehrzeilig: zwischen /* und */ JavaDoc: zwischen /** und */

28 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Grundlegende Syntax Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Selbstgewählte Bezeichner (also Namen von Klassen, Objekten,...) nur Buchstaben und Ziffern (keine Sonderzeichen außer _) beginnen immer mit einem Buchstaben keine reservierten Schlüsselwörter ( class, new,... ) auf Groß-/Kleinschreibung achten Üblich: Referenzen und Methoden klein, Klassen beginnen mit Großbuchstaben, mehrere Wörter mit gemischter Schreibweise (z.b. MeineKlasse, meinobjekt), Konstanten vollständig in Großbuchstaben (z.b. PI) Java-Sprachreferenz [1]

29 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Primitive Datentypen Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Spezielle Klassen, die besonders häufig gebraucht werden. Vor allem für numerische Daten: byte, short, int, long, float, double, boolean, char Aus Effizienzgründen keine echten Klassen: Keine Referenzen (= (Zuweisung) wirkt wie clone()) Keine Methoden Operatoren (z.b. +, -, *, /, %,!, ++, ==, < usw.) Sprechweise: Typ statt Klasse, Variable statt Objekt

30 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Beispiel: Kasse Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Ideale objektorientierte Sprache Float preis1, p reis2 = new Float (19.95); p reis1 = new Float ( 7.99); Float netto = p reis1. addiere ( p reis2 ) ; Float brutto = netto. m u l t i p l i z i e r e (new Float ( 1. 19)); System. out. p r i n t l n ( brutto ) ; Java f l o a t preis1, p reis2 = f ; p reis1 = 7.99 f ; f l o a t netto = p reis1 + preis2 ; f l o a t brutto = netto 1.19 f ; System. out. p r i n t l n ( brutto ) ;

31 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Umgang mit Variablen Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen 1 Deklaration: Dem Compiler mitteilen, dass Speicherplatz reserviert werden soll. Optional Initialisierung. int i ; int j = 15; 2 Zuweisung: Einen Wert in einer Variable ablegen. i = 27; i = j ; 3 Operationen: mit Werten (von Variablen) rechnen. i = ( j + 1) 3; j = 17 / 2;

32 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Primitive Datentypen im Einzelnen: Ganze Zahlen Typ int Werte 2 31,..., Operatoren +,, int i = j + 3; /, % (Division und Rest) int zeit = 92 % 24; ++, (In /Dekrement) i++; ==,!=, <, >, <=, >= (Vergleich) boolean b = (a >= 7); (unär) int neg = i; Varianten byte ( 128,..., 127) short ( 2 15,..., ) long ( 2 63,..., )

33 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Primitive Datentypen im Einzelnen: Gleitkommazahlen Typ float Werte ±1.4e 45,..., ±3.4e38 Operatoren +,,, / float x = y + 2.8f; ==,!=, <, >, <=, >= (Vergleich) boolean b = (a >= 7.0f); (unär) float neg = x; Varianten double (±4.9e 324,..., ±1.8e308)

34 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Primitive Datentypen im Einzelnen: Zeichen Typ char Werte..., A, B,..., a, b,... Operatoren ==,!=, <, >, <=, >= (Vergleich) boolean b = (c == g ); Besonderheiten n Zeilenumbruch \t Tabulator \" Anführungszeichen \ Apostroph \\ Backslash \u0065 Unicode-Zeichen

35 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Primitive Datentypen im Einzelnen: Wahrheitswerte Typ boolean Werte true, false Operatoren! (Negation) boolean erfolg =! fehler ; && (logisches Und) boolean gueltig = (i > 0) && (i < 10); ( logisches Oder) boolean antwort = (c== j ) (c== n ); Besonderheiten Rückgabewert der Vergleichsoperatoren

36 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Typumwandlungen Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Wir können Variablen eines Typs in solche eines anderen Typs umwandeln: Typecasts int i = 5, j = 7; f l o a t f = 2.4 f, g = 2.14 f, h = 3.8 f ; f = ( f l o a t ) i ; // Jetzt hat f den Wert 5.0 f f = ( f l o a t )( i + j ) ; // Nun i s t f gleich 12.0 f i = ( int )g ; // i bekommt den Wert 2 j = ( int )( h g ) ; // Jetzt hat j den Wert 1 Bei Typumwandlungen können Daten verloren gehen! Nicht alle Typen lassen sich sinnvoll ineinander umwandeln.

37 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Konstanten Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Variablen, deren Wert nicht geändert werden kann. Beispiel f i n a l f l o a t PI = f ; f l o a t radius = 3.5 f ; f l o a t umfang = 2.0 f PI radius ; PI = 3.1 f ; // Compiler meldet Fehler!

38 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Eingabe Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Einlesen von Zeichenketten BufferedReader br = new BufferedReader (new InputStreamReader ( System. in ) ) ; String s = br. readline ( ) ; Einlesen primitiver Datentypen BufferedReader br = new BufferedReader (new InputStreamReader ( System. in ) ) ; int i = Integer. parseint ( br. readline ( ) ) ; f l o a t f = Float. parsefloat ( br. readline ( ) ) ; char c = ( char ) br. read ( ) ; In der ersten Zeile: import java.io. ;

39 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Ausgabe Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Ausgeben von primitiven Datentypen und Zeichenketten System. out. p rint (25); System. out. p r i n t l n (3.75 f ) ; System. out. p rint (" Hallo, Welt! " ) ;

40 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Üben und Vertiefen Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen 1 Schreiben Sie ein Programm AddSub, das den Benutzer zwei Gleitkommazahlen eingeben lässt und deren Summe und Differenz berechnet. 2 Schreiben Sie ein Programm DM2EUR, das einen vom Benutzer eingegebenen DM-Betrag in Euro umrechnet.

41 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Felder Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Felder Felder sind Sammlungen mehrerer Variablen (oder Objekte) des gleichen Typs (oder der gleichen Klasse). Sie werden wie Objekte immer mit Referenzen verwendet und mit new angelegt. Auch dann, wenn sie primitive Typen enthalten! Beispiel int [ ] f e l d ; f e l d = new int [ ] ; f e l d [ 0 ] = 17; int i = f e l d [ 2 9 ] ;

42 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Felder Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen length Jedes Feld-Objekt hat eine Eigenschaft length vom Typ int, welche die Anzahl der Feldelemente angibt. Die Elemente eines Feldes sind von 0 bis feld.length 1 indiziert. Felder von Objekten Enthält das Feld Objekte, dann erzeugt Klasse [ ] f e l d ; f e l d = new Klasse [ ] ; nur die Referenzen, nicht die hundert Objekte selbst! Das muss in einem zweiten Schritt getan werden: f e l d [ 0 ] = new Klasse ( ) ; f e l d [ 1 ] = new Klasse ( ) ; //...

43 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Mehrdimensionale Felder Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Es gibt auch Felder mit Elementen vom Typ int [] (analog für andere Typen oder Klassen als int), also Felder von Feldern: int [ ] [ ] f e l d f e l d ; f e l d f e l d = new int [ 3 ] [ ] ; feldfeld ist nun ein Feld von (Referenzen auf) int-felder, welches im Moment aber nur null-referenzen enthält. f e l d f e l d [ 0 ] = new int [ 4 ] ; f e l d f e l d [ 1 ] = new int [ 7 ] ; f e l d f e l d [ 2 ] = new int [ 2 ] ; f e l d f e l d [ 1 ] [ 5 ] = 13;

44 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Mehrdimensionale Felder Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen feldfeld 13

45 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Mehrdimensionale Felder Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Es geht auch kürzer: Sollen alle Einzelfelder gleich groß sein, so können wir anstelle von int [ ] [ ] f e l d f e l d ; f e l d f e l d = new int [ 3 ] [ ] ; f e l d f e l d [ 0 ] = new int [ 4 ] ; f e l d f e l d [ 1 ] = new int [ 4 ] ; f e l d f e l d [ 2 ] = new int [ 4 ] ; auch schreiben: int [ ] [ ] f e l d f e l d ; f e l d f e l d = new int [ 3 ] [ 4 ] ;

46 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Wie wird ein Programm ausgeführt? Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Zunächst immer eine Anweisung nach der anderen. Das reicht nicht! Wir wollen bestimmte Anweisungen wiederholt ausführen (Schleifen) manche Anweisungen nur unter bestimmten Bedingungen ausführen (Verzweigung) Im Debugger von eclipse kann der Kontrollfluss (in welcher Reihenfolge werden welche Anweisungen ausgeführt) nachvollzogen werden. Kontrollstrukturen steuern den Kontrollfluss

47 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Verzweigung (if) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Syntax i f ( Wert vom Typ boolean ) Anweisung oder Block [ else Anweisung oder Block ] Wenn die if-bedingung den Wert true hat, wird die erste Anweisung ausgeführt, sonst (falls vorhanden) die zweite.

48 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Verzweigung (if) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Beispiel i f (d!= 0.0 f ) { f l o a t q = a / d ; System. out. p r i n t l n (q ) ; } else System. out. p r i n t l n (" Ungültiger Te iler " ) ;

49 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Mehrfachverzweigung (switch) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Syntax switch ( Wert vom Typ int, short, byte oder char ) { case Wert vom entsprechenden Typ : [ Anweisungen ] [ break ; ]. [ default : [ Anweisungen ] [ break ; ] ] } Die Anweisungen des Falles, der dem gegebenen Wert entspricht, werden ausgeführt.

50 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Mehrfachverzweigung (switch) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Beispiel switch ( stunde ) { case 7: System. out. p r i n t l n ("Guten Morgen! " ) ; break ; case 17: case 18: System. out. p r i n t l n ("Guten Abend! " ) ; break ; default : System. out. p r i n t l n ("Guten Tag! " ) ; break ; }

51 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Mehrfachverzweigung (switch) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen switch kann immer durch eine Kette von if... else if... else... ersetzt werden: Beispiel i f ( stunde == 7) System. out. p r i n t l n ("Guten Morgen! " ) ; else i f ( stunde == 17 stunde == 18) System. out. p r i n t l n ("Guten Abend! " ) ; else System. out. p r i n t l n ("Guten Tag! " ) ;

52 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Schleifen (while) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Syntax while ( Wert vom Typ boolean ) Anweisung oder Block Solange die Bedingung den Wert true hat, wird die Anweisung wiederholt ausgeführt.

53 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Schleifen (do... while) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Syntax do Anweisung oder Block while ( Wert vom Typ boolean ) ; Bei dieser Variante wird die Anweisung mindestens einmal durchgeführt, da die Bedingung erst nach dem Durchlauf der Schleife geprüft wird.

54 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Schleifen (do... while) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Beispiel BufferedReader br = new BufferedReader (new InputStreamReader ( System. in ) ) ; String pswd ; do { System. out. p rint ("Passwort eingeben : " ) ; pswd = br. readline ( ) ; } while (pswd. equals ("geheim " ) ) ;

55 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Zählschleife (for) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Syntax for ( I n i t i a l i s i e r u n g ; Bedingung ; Inkrement ) Anweisung oder Block Zunächst wird die Initialisierungsanweisung durchgeführt, dann der Schleifenrumpf, solang die Bedingung wahr ist. Nach jedem Durchlauf wird die Inkrementierungsanweisung durchgeführt.

56 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Zählschleife (for) Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen Beispiel: Berechnen der ersten 10 Quadratzahlen for ( int i = 0; i < 10; i++) System. out. p r i n t l n ( i i ) ; Beispiel: Ausgeben eines Feldes f l o a t [ ] f e l d = new f l o a t [ 1 4 ] ; //... for ( int i = 0; i < f e l d. length ; i++) System. out. p r i n t l n ( f e l d [ i ] ) ; // oder kürzer : for ( f l o a t f : f e l d ) System. out. p r i n t l n ( f ) ;

57 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Üben und Vertiefen I Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen 1 Schreiben Sie ein Programm Schaltjahr, das den Benutzer nach einer Jahreszahl fragt und dann ermittelt, ob dieses Jahr ein Schaltjahr ist. (Tipp: Der Operator % berechnet den Rest beim Teilen einer Zahl durch eine andere. Zweiter Tipp: Jedes vierte Jahr ist ein Schaltjahr, außer die hundertsten, es sei denn, sie sind durch 400 teilbar.) 2 Öffnen Sie das vorbereitete Projekt Debug. Dieses Programm soll den Benutzer nach einer Zahl fragen und die Summe bis zu der eingegebenen Zahl berechnen. Leider hat sich ein Fehler eingeschlichen. Finden Sie ihn mit Hilfe des Eclipse-Debuggers!

58 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Üben und Vertiefen II Grundlegende Syntax Typen, Variablen & Konstanten Ein- und Ausgabe Felder Kontrollstrukturen 3 Schreiben Sie ein Programm Mittel, das Folgendes tut: Zunächst wird der Benutzer gefragt, wieviele Zahlen er eingeben möchte. Dann werden diese in ein Feld eingelesen. Anschließend wird deren Mittelwert berechnet und ausgegeben. 4 Innerhalb von Schleifen sind die Anweisungen break und continue erlaubt. Finden Sie experimentell oder durch Nachschlagen in der Sprachreferenz [1] heraus, was diese Anweisung bewirkt.

59 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Klassen definieren Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Adresse.java [ public ] clas s Adresse { // Eigenschaften und Methoden } Adresse meineadresse = new Adresse ( ) ; Jede.java-Datei sollte eine Klasse gleichen Namens enthalten, welche public deklariert ist. Alle anderen Klassen sind Hilfsklassen und nach außen nur eingeschränkt sichtbar. Am besten jede Klasse in eine eigene Datei stecken!

60 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Eigenschaften definieren Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Adresse.java public class Adresse { public String name, s t r a s s e ; } // verwenden der Klasse und i h r e r Eigenschaft : Adresse meineadresse = new Adresse ( ) ; meinadresse. name = new String ("VHS Murrhardt" ) ; Eigenschaften einer Klasse können Variablen oder Objekte sein. Was der Zusatz public bedeutet werden wir später sehen.

61 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Methoden definieren Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Adresse.java public class Adresse { public String name, s t r a s s e ; } public void drucke () { System. out. p r i n t l n (name. append (" " ). append ( s t r a s s e ) ) ; } // Aufruf der Methode : Adresse meineadresse = new Adresse ( ) ; meineadresse. name = new String ("VHS Murrhardt" ) ; meineadresse. s t r a s s e = new String ("Obere Schulgasse " ) ; meineadresse. drucke ( ) ;

62 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Zugriff auf Eigenschaften und Methoden Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Innerhalb einer Methode einer Klasse erhält man eine Referenz auf das eigene Objekt mit this. Der Zugriff auf Eigenschaften und Methoden des eigenen Objekts kann aber auch ohne Referenz. erfolgen: MeineKlasse.java p u b l i c c l a s s MeineKlasse { p u b l i c i n t meineeigenschaft ; } p u b l i c void meinemethode1 () {/... /} p u b l i c void meinemethode2 () { t h i s. meineeigenschaft = 7; t h i s. meinemethode1 ( ) ; meineeigenschaft = 5; meinemethode1 ( ) ; }

63 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Methoden: Parameter Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Parameter public void drucke ( String text ) { System. out. p r i n t l n ( meinstring. append( text ) ) ; } // Aufruf der Methode : meinobjekt. drucke (" irgendein Text" ) ; Der Wert "irgendein Text" wird beim Aufruf in die nur innerhalb der Methode gültige Variable text kopiert.

64 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Methoden: Rückgabewert Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Parameter public int summe( int wert1, int wert2 ) { int s = wert1 + wert2 ; return s ; } // Aufruf der Methode : int meinesumme = meinobjekt. summe(2, 3); Wird kein Rückgabewert benötigt, so verwendet man den speziellen Typ void.

65 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Methoden: Überladen Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Überladene Methode public void drucke ( String text ) { System. out. p r i n t l n ( meinstring. append( text ) ) ; } public void drucke ( PrintStream ps, String text ) { ps. p r i n t l n ( meinstring. append( text ) ) ; } // Aufruf der Methoden : meinobjekt. drucke (" irgendein Text" ) ; meinobjekt. drucke ( System. out, "noch ein Text" ) ;

66 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Konstruktoren Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Wozu sind die Klammern beim Erstellen eines Objektes gut? MeineKlasse meinobjekt = new MeineKlasse ( ) ; Antwort: Beim Anlegen des Objektes wird eine spezielle Methode der Konstruktor aufgerufen. Er kann genutzt werden, um das Objekt zu initialisieren z.b. den Eigenschaften Standardwerte zuzuweisen. Der Konstruktor heißt immer so wie die Klasse. Er kann überladen werden und Parameter bekommen. Der parameterlose Konstruktor heißt Standardkonstruktor. Konstruktoren haben keinen Rückgabewert, auch nicht void.

67 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Konstruktoren Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Konstruktoren class MeineKlasse { public int meineeigenschaft ; public MeineKlasse () { meineeigenschaft = 11; } public MeineKlasse ( int param) { meineeigenschaft = param ; } } // Anlegen von Objekten : MeineKlasse meinobjekt1 = new MeineKlasse ( ) ; MeineKlasse meinobjekt2 = new MeineKlasse (13);

68 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Destruktoren Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Destruktoren werden beim Löschen eines Objekts aufgerufen. Sie können Aufräumarbeiten vornehmen. Dank Garbage Collection braucht man Destruktoren nur selten das meiste räumt sich von selbst auf. Destruktor c lass MeineKlasse { public int meineeigenschaft ; protected void f i n a l i z e () { meineeigenschaft = 0; } }

69 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Üben und Vertiefen Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden 1 Schreiben Sie eine Klasse Buch, die in einer Bibliotheksverwaltung verwendet werden könnte. Ihre Klasse sollte geeignete Eigenschaften (Titel, Autor, ist das Buch ausgeliehen und an wen?,...) und Methoden ausleihen und zurueckgeben besitzen. Welche Konstruktoren sollte die Klasse Buch sinnvollerweise bekommen? Schreiben Sie ein Testprogramm, das einige Buch-Instanzen anlegt, deren Eigenschaften ändert und Methoden aufruft.

70 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Parameter Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Der Wert einer als Parameter übergebenen Variablen ändert nach außen nicht, wenn er innerhalb der Methode verändert wird ( call by value ): Primitive Datentypen als Parameter public void meinemethode( int param ) { param = 3; System. out. p r i n t l n ( param ) ; // Ausgabe : 3 } // Aufruf der Methode : int i = 5; meinobjekt. meinemethode( i ) ; System. out. p r i n t l n ( i ) ; // Ausgabe : 5

71 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Parameter Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Objekte als Parameter p u b l i c c l a s s AndereKlasse { p u b l i c i n t andereeigenschaft ;} p u b l i c i n t MeineKlasse { p u b l i c void meinemethode1 ( AndereKlasse param) { param = new AndereKlasse ( ) ; param. andereeigenschaft = 3; } p u b l i c void meinemethode2 ( AndereKlasse param) { param. andereeigenschaft = 3; } } // Aufruf der Methoden : MeineKlasse meinobjekt = new MeineKlasse ( ) ; AndereKlasse anderesobjekt = new AndereKlasse ( ) ; anderesobjekt. andereeigenschaft = 2; meineklasse. meinemethode1 ( anderesobjekt ) ; System. out. p r i n t l n ( anderesobjekt. andereeigenschaft ) ; // Ausgabe : 2

72 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Parameter Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Objekte als Parameter p u b l i c c l a s s AndereKlasse { p u b l i c i n t andereeigenschaft ;} p u b l i c i n t MeineKlasse { p u b l i c void meinemethode1 ( AndereKlasse param) { param = new AndereKlasse ( ) ; param. andereeigenschaft = 3; } p u b l i c void meinemethode2 ( AndereKlasse param) { param. andereeigenschaft = 3; } } // Aufruf der Methoden : MeineKlasse meinobjekt = new MeineKlasse ( ) ; AndereKlasse anderesobjekt = new AndereKlasse ( ) ; anderesobjekt. andereeigenschaft = 2; meineklasse. meinemethode2 ( anderesobjekt ) ; System. out. p r i n t l n ( anderesobjekt. andereeigenschaft ) ; // Ausgabe : 3

73 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Gültigkeit und Sichtbarkeit Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Der Umgang mit Variablen wird ein bisschen komplizierter, wenn Methoden im Spiel sind. Während des Ablaufs eines Programmes heißt eine Variable gültig, solange sie im Speicher vorhanden ist. Eine Variable nennt man zu einem Zeitpunkt eines Programmablaufs sichtbar, wenn sie mit ihrem Namen angesprochen werden kann. Dassebe gilt für Referenzen anstelle von Variablen.

74 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Gültigkeit und Sichtbarkeit Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Beispiel 1 1 int i = 0; 2 { 3 int j = 5; 4 i = 7; 5 } 6 j = 0; Variable gültig sichtbar i j

75 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Gültigkeit und Sichtbarkeit Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Beispiel 2 1 public void methode1 () 2 { 3 int i = 13; 4 methode2 ( ) ; 5 i = 7; 6 } 7 public void methode2 () 8 { 9 int j = 11; 10 System. out. p r i n t l n ( j ) ; 11 } // methode1 wird aufgerufen Variable gültig sichtbar i 3,4,9,10,5 3,4,5 j 9,10 9,10

76 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Gültigkeit und Sichtbarkeit Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Beispiel 3 1 public int i ; 2 3 public void methode () 4 { 5 i = 13; 6 int i = 17; 7 int j = 2; 8 i = 7; 9 } Variable gültig sichtbar i i j

77 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Üben und Vertiefen Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden 1 Ermitteln Sie den Ablauf des Programmes auf der rechten Seite, wenn methode1 aufgerufen wird. Wann sind die einzelnen Variablen gültig, wann sichtbar? Welche Werte haben sie? 1 public int i ; 2 public void methode1 () 3 { 4 i = 13; 5 int i = 17; 6 int j = 2; 7 methode2 ( ) ; 8 i = 7; 9 } 10 public void methode2 () 11 { 12 int j = 0; 13 i = 5; 14 int i ; 15 int k = 2; 16 i = 11; 17 }

78 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Rekursion Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Methoden können andere Methoden aufrufen, aber auch sich selbst. Eine solche Rekursion kann ein effizienter Weg zur Lösung mancher Probleme sein. Aber Achtung vor versteckten Endlos schleifen! Beispiel public int f a k u ltaet ( int n) { i f (n = 0) return 1; else return n fakultaet (n 1); }

79 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Kapselung Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Die zuvor betrachtete Klasse Adresse ist nicht sicher gegenüber unsinnigen Aktionen. Zum Beispiel können wir eine Instanz mit negativer Hausnummer oder nichtexistenter Postleitzahl anlegen und verwenden. Idee: Klassen sollten gekapselt sein, d.h. ihre Eigenschaften sollten von außen nicht direkt zugänglich sein, sondern nur über Methoden der Klasse. Diese können Tests durchführen und verhindern, dass eine Instanz in einen unsinnigen Zustand kommt.

80 n) Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Kapselung Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden void drucken()... name= VHS Murrhardt strasse= Obere Schulgasse 7 plz=71540 ort= Murrhardt = info@vhs-murrhardt.de getname() String setname(string void

81 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Kapselung Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Beispielsweise können wir für die Eigenschaft plz zwei Methoden void setplz(int) und int getplz() anlegen. Wir brauchen also einen Weg, den Zugriff auf Eigenschaften für jeden außer den eigenen Methoden der Klasse zu unterbinden. Dasselbe für Methoden (z.b. Hilfsmethoden, die von außen nicht aufrufbar sein sollen) Lösung: public und private

82 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) public und private Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Beispiel class MeineKlasse { public int eigens chaft1 ; private int eigenschaft2 ; public void methode1 () { eigenschaft1 = 5; eigenschaft2 = 7; methode2 ( ) ; } private void methode2 () { eigenschaft1 = 2; eigenschaft2 = 3; } }

83 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) public und private Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Beispiel (Fortsetzung) MeineKlasse meinobjekt = new MeineKlasse ( ) ; meinobjekt. eigens chaft1 = 17; meinobjekt. methode1 ( ) ; int i = meinobjekt. eigenscha ft2 ; // C om piler fehler! meinobjekt. methode2 ( ) ; // Compilerfehler!

84 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Richtlinien Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Eigenschaften von Klassen sind (fast) immer gekapselt. Die Methoden stellen sicher, dass sich Instanzen immer in einem konsistenten Zustand befinden. Klassen vertrauen niemandem außer ihren eigenen Methoden. Z.B. werden Parameter, die von außen kommen, immer als kontaminiert betrachtet und erst nach eingehender Prüfung in das Objekt übernommen. Jede Klasse ist eine in sich funktionsfähige Einheit und kann wiederverwendet werden (und wir wissen nicht in welchem Kontext).

85 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Üben und Vertiefen Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden 1 Überarbeiten Sie die Klasse Adresse, so dass sie diesen Anforderungen genügt.

86 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Statische Eigenschaften und Methoden Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Gelegentlich gehören Eigenschaften eher zur Klasse als zu ihren Instanzen. Gründe können sein: Der Wert muss für alle Instanzen der Klasse derselbe sein. Es darf aus gewissen Gründen nur eine einzige Instanz der Klasse geben (z.b. die Klasse System im Java-API). Konstanten müssen nicht in jeder einzelnen Instanz gespeichert werden (können es aber). Datenaustausch zwischen verschiedenen Instanzen einer Klasse. Solche Eigenschaften heißen statisch.

87 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Statische Eigenschaften und Methoden Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Adresse Eigenschaften String name, strasse int hnr static boolean strassevorhnr= true meineadresse Methoden static void formatsetzen(boolean) void drucken() void drucken() name= VHS Murrhardt strasse= Obere Schulgasse 7

88 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Statische Eigenschaften und Methoden Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Beispiel class Adresse { private String name, s t r a s s e ; private int hnr ; private static boolean strassevorhnr ; } public static void formatsetzen ( boolean strvorh ) { strassevorhnr = strvorh ;} public void drucken () { i f ( strassevorhnr ) System. out. p r i n t l n (name + s t r a s s e + hnr ) ; else System. out. p r i n t l n (name + hnr + s t r a s s e ) ; }

89 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Regeln Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Beim Verwenden statischer Eigenschaften und Methoden ist zu beachten: Nichtstatische Methoden können auf statische Eigenschaften und Methoden zugreifen. Statische Methoden können auf statische Eigenschaften und Methoden zugreifen. Statische Methoden können nicht auf nichtstatische Eigenschaften und Methoden zugreifen. Warum? this ist in statischen Methoden nicht definiert.

90 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Beispiele im Java-API Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden Wir haben statische Eigenschaften und Methoden schon häufiger verwendet: in und out sind statische Eigenschaften der Klasse System. (System hat überhaupt nur statische Eigenschaften und Methoden.) Die Methode parseint der Klasse Integer ist statisch. Die main-methode in unseren Programmen ist statisch.

91 Strukturierte Programmierung in Java Objektorientierte Programmierung in Java (Teil I) Üben und Vertiefen Klassen, Eigenschaften und Methoden definieren Konstruktoren und Destruktoren Mehr über Methoden Kapselung Statische Eigenschaften und Methoden 1 Ergänzen Sie die Klasse Buch um eine statische Methode int anzahlausgeliehen(), die sie Anzahl der ausgeliehenen Bücher zurückgibt. 2 Man kann Konstruktoren auch private definieren. Wenn alle Konstruktoren einer Klasse private sind, können dann noch Instanzen der Klasse erstellt werden? Welchen Sinn könnte diese Vorgehensweise haben?

92 Objektorientierte Programmierung in Java (Teil II) Projekt (Teil I) Teil III 13. März Objektorientierte Programmierung in Java (Teil II) 7 Projekt (Teil I)

93 Objektorientierte Programmierung in Java (Teil II) Projekt (Teil I) Vererbung und Polymorphie Interfaces Einführendes Beispiel Angenommen, wir wollen eine große Adresskartei mit Hilfe einer Klasse Adresse verwalten. Allerdings tauchen in unserem Datenbestand sowohl normale Adressen, als auch Postfachadressen auf. Wir benötigen also zwei verschiedene Adressklassen. Hausadresse Postfachadresse Eigenschaften String name String strasse int hnr, plz String ort Methoden void drucken() boolean plzpruefen() Eigenschaften String name int postfach int plz String ort Methoden void drucken() boolean plzpruefen()

94 Objektorientierte Programmierung in Java (Teil II) Projekt (Teil I) Vererbung und Polymorphie Interfaces Einführendes Beispiel Diese Vorgehensweise hat einige Nachteile: Methoden, die bei beiden Klassen gleich sind (wie z.b. plzpruefen müssen doppelt implementiert (und schlimmer: gewartet) werden. Wir können unsere Adresssammlung nicht mehr in einem großen Feld vom Typ Adresse [] halten, da die Elemente Instanzen zweier verschiedener Klassen sind. Die Trennung in zwei Felder ist logisch nicht sinnvoll. Jede Methode, die auf Adressen zugreift, muss eine Fallunterscheidung durchführen, auch wenn die durchgeführte Operation gar nicht von der genauen Art der Adresse abhängt.

95 Objektorientierte Programmierung in Java (Teil II) Projekt (Teil I) Vererbung und Polymorphie Interfaces Einführendes Beispiel Lösung: Wir fassen die Gemeinsamkeiten beider Klassen in einer Oberklasse Adresse zusammen: Adresse Eigenschaften String name int plz String ort Methoden void drucken() boolean plzpruefen() Hausadresse Eigenschaften String strasse int hnr Methoden void drucken() boolean plzpruefen() Postfachadresse Eigenschaften int postfach Methoden void drucken() boolean plzpruefen()

96 Objektorientierte Programmierung in Java (Teil II) Projekt (Teil I) Vererbung und Polymorphie Interfaces Ableiten von Klassen Dies nennt man Ableiten einer Klasse von einer Basisklasse (englisch derivation ). In Java: c l a s s BasisKlasse { p u b l i c i n t eigen schaf t1 ; p u b l i c void methode1 () { /... / } } c l a s s A bgelei te te Kl asse extends BasisKlasse { p u b l i c i n t eigen schaf t2 ; p u b l i c void methode2 () { /... / } } Die abgeleitete Klasse erbt alle Eigenschaften und Methoden der Basisklasse. Sie hat also zwei Eigenschaften und zwei Methoden: A b ge leitet e Klasse meinobjekt = new Ab g eleitete Klasse ( ) ; meinobjekt. eigen sc haft2 = 5; meinobjekt. eigen sc haft1 = 7; meinobjekt. methode1 ( ) ;