Vererbung. Martin Wirsing. Ziele. Vererbung

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1 2 Ziele Martin Wirsing en Begriff der einfachen verstehen und Redefinition von Oberklassenmethoden verstehen spolymorphie verstehen ie Klasse Object kennenlernen in Zusammenarbeit mit Michael Barth, Philipp Meier und Gefei Zhang 12/ Klasse ist Erbe einer Klasse, falls alle Attribute und Methoden von erbt, Superklasse von in UML: T1 m() x m() Attribute von = {y Attribute von Subklasse von in Java: class extends d.h besitzt alle Methoden und Attribute von und von allen Oberklassen von. Man nennt auch allgemeiner als bzw. spezieller als. T2 y n() Methoden von = {n() Methoden von Folgerung: ie sbeziehung ist transitiv: Wenn von B erbt, dann besitzt auch alle Attribute und Methoden von B

2 5 6 BankAccount in Java Beispiel: Sparkonto Ein Sparkonto ist ein Bankkonto, bei dem Zinsen gezahlt werden: BankAccount public class BankAccount { private double balance; public BankAccount() { balance = 0.0; public BankAccount(double initialbalance) { balance = initialbalance; SavingsAccount double interestrate SavingsAccount (double rate) void addinterest () double getinterest() public void deposit(double amount) { balance = balance + amount; public void withdraw(double amount) { balance = balance - amount; public double getbalance() { return balance; public void transferto(bankaccount other,double amount) { withdraw(amount); other.deposit(amount); 7 8 Implementierung in Java public class SavingsAccount extends BankAccount { private double interestrate; public SavingsAccount(double rate) { super(0.0); interestrate = rate; public void addinterest() { double interest = getbalance() * interestrate/100; // auf das Attribut balance kann hier //nicht zugegriffen werden deposit(interest); // geerbte Methode Zugriff auf Konstruktor der Oberklasse siehe später Ist ist Erbe von, so gilt: man kann von aus nicht direkt auf die privaten Attribute von zugreifen, sondern nur mittels nichtprivater (geerbter) Zugriffsmethoden von. Eine Variable der Klasse kann jede nicht-private Methode von aufrufen; Einer Variablen der Klasse kann man ein Objekt eines Nachfahren zuweisen. Beispiel: d =...; c = d; Umgekehrt kann man einer Variablen vom Typ KEIN Objekt einer Vorfahrenklasse zuweisen. Beispiel: d1 = c; //falsch!

3 Abhängigkeitsrelation (Verwendungsrelation, engl. dependency) ie Klasse A ist abhängig von der Klasse, wenn A Elemente der Klasse (i.a. Methoden) benützt, UML A Beispiel: In unserem Beispiel erhalten wir BankAccount SavingsAccount SavingsAccountTest 9 Beispiel: SavingsAccountTest in Java public class SavingsAccountTest { public static void main(string)[] args) { SavingsAccount sparkonto = new SavingsAccount(5); BankAccount konto1 = sparkonto; //ok Sparkonto vom //spezielleren Typ konto1.deposit(1000); // ok // konto1.addinterest(); // nicht ok, da konto1 // nicht den Typ einer // Subklasse hat (SavingsAccount)konto1.addInterest(); // ok, wegen Typcast sparkonto.getbalance(); // ok, geerbte Methode konto1.getbalance(); // ok 10 Redefinition von Methoden In vielen Fällen kann man die Implementierung einer Methode m nicht direkt von der Superklasse übernehmen, da z.b. die neuen Attribute in der Superklasse nicht berücksichtigt werden (können). ann ist es nötig, für die Erbenklasse eine neue Implementierung von m anzugeben. Redefinition von m in UML: Methodenkopf von m wird in der Erbenklasse noch einmal angegeben; Java: neue Implementierung für m im Erben Bemerkung: Bei der Redefinition wird die alte Methode nicht überschrieben; man kann auf sie mit der speziellen Variable super zugreifen. Genauer gesagt, greift man mit super.m() auf die nächste Methodenimplementierung in der shierarchie zu. 11 Redefinition von Methoden und Konstruktoren Beispiel: Girokonto Bei einem Girokonto werden bei jeder Transaktion Gebühren verlangt Redefinition nötig heckingaccount deductfees deposit withdraw BankAccount deposit withdraw getbalance SavingsAccount addinterest getinterest 12

4 Redefinition von Methoden Statische Konstanten, die für jede Instanz public class heckingaccount extends BankAccount von heckingaccount { private int transactionount; gelten. public static final int FREE_TRANSATIONS = 3; public static final double TRANSATIONS_FEE = 0.3; public void deposit(double d) { super.deposit(d); // Aufruf von BankAccount::deposit transactionount++; public void withdraw(double d) { super.withdraw(d); // Aufruf von BankAccount::withdraw transactionount++; 13 Fortsetzung Redefinition von Methoden public void deductfees() { if (transactionount > FREE_TRANSATIONS) { double fees = TRANSATIONS_FEE * (transactionount - FREE_TRANSATIONS); super.withdraw(fees); transactionount = 0; Redefinition von Konstruktoren Redefinition von Konstruktoren Zugriff auf einen Konstruktor einer Superklasse: super(); // parameterloser Konstruktor bzw. super(p 1,...,p n ); // Konstruktor mit n Parametern Beispiel: heckingaccount public heckingaccount(double initialbalance) { super(initialbalance); // muss 1. Anweisung sein transactionount = 0; Äquivalent dazu könnte man die Methode deposit verwenden: Bemerkung: ieser Aufruf muss die erste Anweisung des Subklassenkonstruktors sein. public heckingaccount(double initialbalance) { // super(); Standardkonstruktor wird automatisch // aufgerufen, wenn 1. Anweisung kein Konstruktor ist. transactionount = 0; super.deposit(initialbalance); // super.m() kann // überall im Rumpf // vorkommen

5 17 18 Falscher Zugriff auf super Redefinition von Methoden und Konstruktoren Man kann mit super(...) nur auf den Konstruktor der direkten Oberklasse zugreifen, aber nicht transitiv auf Konstruktoren weiter oben liegender Klasse. ie ompilerausgabe für diesen, im folgenden Beispiel zu findenden Fehler lautet: >java.java.java:17: cannot resolve symbol symbol : constructor B (int,int) location: class B super(a, b); ^ 1 error class A { A(int a, int b) { System.out.println(a); System.out.println(b); A(){ class B extends A { B(int a, int b, int c) { super(a, b); class extends B { (int a, int b, int c, int d) { super(a, b); public static void main(string args[]) { c = new (1, 2, 3, 4); spolymorphie und dynamisches Binden spolymorphie Man spricht von spolymorphie, wenn eine Methode von Objekten von Subklassen aufgerufen werden kann. ynamisches Binden Falls eine Methode T m(t 1 x 1,..., T n x n ) mehrere Implementierungen besitzt (die im sbaum übereinander liegen), so wird bei einem Aufruf o.m(a 1,..., a n ) die richtige Implementierung dynamisch bestimmt und zwar sucht man ausgehend von der Klasse des dynamischen Typs von o die speziellste Methodendeklaration, auf die der Methodenaufruf anwendbar ist (genauer siehe übernächste Folie). 19 m() n() m() E m() Beispiel für ynamische Bindung d = exp1; d.n(); F f = exp2; d = f; d.m(); d.n(); //exp1 sei vom Typ //Aufruf von n in //exp2 sei vom Typ F //Wert von d ist Instanz von F //Aufruf von m in E //Aufruf von n in F 20 Man nennt dies auch dynamische Bindung, da der Methodenrumpf erst zur Laufzeit ausgewählt wird. agenen wird bei statischer Bindung (nicht in Java) der Methodenrumpf zur Übersetzungszeit bestimmt. F n()

6 21 22 spolymorphie und dynamisches Binden Formen der Polymorphie ynamisches Binden Methodenaufruf in Java von o.m(a 1,...,a n )mit o vom Typ und Polymorphie a 1,...,a n vom Typ T 1,..., T n. Ein Methodenkopf R m(p 1,..., P n ) der Klasse heißt anwendbar auf o.m(a 1,...,a n ), wenn gleich oder allgemeiner als ist und wenn jedes P i gleich T i oder allgemeiner als T i ist (für i=1,...,n). Für den Aufruf einer Methode wird zunächst zur Übersetzungszeit der speziellste Methodenkopf R m(p 1,..., P n ) bestimmt, der auf o.m(a 1,...,a n ) anwendbar ist. Ad hoc Polymorphie Universelle Polymorphie Zur Laufzeit suche die speziellste Klasse mit einer Methodendeklaration mit Namen m und Parametertypen P 1,..., P n, so daß allgemeiner oder gleich ist. Wähle diese Methodendeklaration für den Aufruf. Überladen Vererbunngspolymorphie Formen der Polymorphie ie Klasse Object Polymorphie: aus dem Griechischen: vielgestaltig Überladen 2 oder mehrere Operationen mit demselben Namen, aber verschiedener Implementierung und Semantik Beispiel: Addition auf ganzen Zahlen und Gleitpunktzahlen spolymorphie: Eine Methode der Klasse kann auch von Objekten eines Subtyps von aufgerufen werden. Beispiel: deposit von BankAccount kann auch von Instanzen von SavingsAccount aufgerufen werden. Object ist die allgemeinste Klasse in Java. Alle Klassen sind Erben von Object. Beispiel SavingsAccount BankAccount Object Point heckingaccount Hallo

7 25 26 ie Klasse Object ie Klasse Object ie Klasse Object besitzt u.a. die folgenden Methoden, die man häufig benötigt: Textrepräsentation von this String tostring(): ie tostring-methode erzeugt eine Textrepräsentation einer Klasse. Im Allgemeinen ist es nötig, für selbstdefinierte Klassen eine tostring-methode zu definieren. Object Vergleich zweier Objekte Beispiel: BankAccount String tostring() boolean equals(object o)... n n String tostring() { return BankAccount[balance is + balance + ] ; ie Klasse Object Zusammenfassung (I) boolean equals(object o): equals vergleicht die Objektreferenzen von this und o. ie Abhängigkeitsbeziehung gibt an, dass Symbole der Klasse verwendet. ie sbeziehung hat folgende Eigenschaften: this o1 o2 : a = null b = 100 this.equals(o1) == true this.equals(o2) == false : a = null b = 100 Für Variablen gilt: a) Jedes Attribut von ist automatisch Attribut von. Möglicherweise kann man aber auch von nicht direkt darauf zugreifen! b) Ein neu definiertes Attribut von ist nicht Attribut von. c) Einer lokalen Variablen oder einem Parameter der Klasse kann ein Objekt der Klasse zugewiesen werden (aber nicht umgekehrt, dazu ist ein gültiger ast nötig!)

8 Zusammenfassung (II) 29 Für Methoden gilt: a) Jede Methode von ist automatisch eine Methode von und kann daher mit Objekten von aufgerufen werden (spolymorphie). Eine Methode von kann aber nicht von einer lokalen Variablen vom Typ aufgerufen werden. b) Soll in einem Methodenrumpf auf die Methode der Superklasse zugegriffen werden, verwendet man spezielle Variable super. c) In der Subklasse können Methoden redefiniert werden. Solche Methoden müssen im UML-iagramm der Klasse explizit genannt werden.