12 Klassen in Java Instanz- und Klassenbestandteile

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1 12 Klassen in Java Nun soll es endlich daran gehen, in Java eigene Klassen zu erstellen. Wir schließen hier an der in in Kapitel?? begonnenen Diskussion über Klassen und Objekte an. Wenn Ihnen die Inhalte von Kapitel?? nicht mehr geläufig sind, sollten Sie es nun noch einmal lesen Instanz- und Klassenbestandteile Bevor wir beginnen, Klassen zu programmieren, müssen wir unsere Vorstellung von Klassen etwas revidieren Sie wissen bisher, daß eine Klasse ein Bauplan für Objekte ist. Sie ist aber noch mehr genau wie Objekte kann auch eine Klasse Variablen und Methoden enthalten (eine Java Klasse ist aber selbst kein Objekt). Die Klasse hat also zwei Funktionen: Zum einen ist die Klasse der Bauplan von Objekten in der Klasse ist beschrieben, welche Attribute die Objekte tragen sollen, und auch das Verhalten der Objekte ist in der Klasse durch Methoden beschrieben. Zur Erinnerung: Die Methoden und Attribute der Objekte nennt man Instanzmethoden und Instanzvariablen. Von jeder Instanzvariable hat jedes Objekt seine eigene, private Kopie. Instanzmethoden können nur im Zusammenhang mit einem Objekt verwendet werden, und aus Instanzmethoden ist der direkte Zugriff auf die Instanzvariablen des Objektes möglich. Zum anderen kann auch eine Klasse selbst Methoden und Attribute besitzen. Die der Klasse zugeordneten Methoden und Attribute nennt man Klassenmethoden und Klassenvariablen oder auch statische Methoden und statische Variablen. Von jeder Klassenvariable gibt es nur eine einzige Kopie pro Klasse, und jedes Objekt der Klasse kann darauf zugreifen. Insofern teilen sich alle Objekte der Klasse die Klassenvariablen. Da von jeder Klassenvariable nur ein Exemplar pro Klasse vorhanden ist, greifen alle Objekte auf dieselben Klassenvariablen zu die Änderung einer Klassenvariable wirkt sich also auf alle Objekte aus, welche diese Variable verwenden. Ihnen ist sicher nicht klar, was wir mit dieser Unterscheidung in Instanzmethoden und Instanzvariablen auf der einen Seite und Klassenmethoden und Klassenvariablen auf der anderen Seite meinen. Nun, daß ein Objekt Methoden und Variablen besitzt, sollte schon im vorigen Text hinreichend klar geworden sein. Wieso aber sollte auch die Klasse Methoden und Variablen besitzen? Dafür gibt es einige Gründe: Eine Instanzmethode kann nur im Zusammenhang mit einem Objekt ausgeführt werden. Manchmal benötigt man aber Methoden, die ohne die Existenz eines Objektes ausgeführt werden können. Ein Beispiel hierfür ist die Ihnen schon bekannte main Methode. Sie erst ermöglicht das Starten von Anwendungen, denn sie kann auch ausgeführt werden, ohne daß bereits Objekte angelegt wurden. Oft benötigen alle Objekte einer Klasse Zugriff auf gemeinsame, von den Objekten unabhängige Daten. Derartige Daten möchte man nicht in den 100

2 Objekten selbst sondern an einer zentralen Stelle speichern, die irgendwie zu den Objekten gehört. Hierzu verwendet man Klassenvariablen. Oft benötigt man in Objekten eine Funktionalität, die zwar logisch zum Objekt gehört, aber nicht auf den Zustand des Objektes angewiesen ist, und die man daher nicht den Objekten sondern woanders zuordnen möchte. Hierzu verwendet man Klassenmethoden. Wir werden Ihnen gleich erzählen, wie man diese verschiedenen Arten von Methoden und Variablen definieren kann. Vorher aber ein Beispiel, das Sie jetzt schon verstehen können müssten: Beispiel: Klasse Auto a 1 public class Auto { 2 3 /** Umrechnungsfaktor PS--KW: 1 PS = kwpsfaktor KW */ 4 static double kwpsfaktor = ; 5 6 String hersteller; 7 int ps; 8 9 Auto( String hersteller, int ps ) { 10 this.hersteller = hersteller; 11 this.ps = ps; void anzeigen() { 15 System.out.println("Auto der Marke " + hersteller); 16 System.out.println("PS : " + ps); 17 int kw = wandlepszukw( ps ); 18 System.out.println("KW : " + kw); 19 System.out.println("(1 PS = " + kwpsfaktor + " KW)"); static int wandlepszukw ( int ps ) { 23 double kw = ps * kwpsfaktor; 24 return (int)kw; static public void main( String[] args ) { Auto mercedes = new Auto("Mercedes", 100); 30 mercedes.anzeigen(); Auto ferrari = new Auto("Ferrari", 500); 33 ferrari.anzeigen(); a Siehe Die obige Klasse definiert eine Klasse namens Auto. In der Klasse sind drei Attribute definiert: In Zeile 6 und 7 ist ein String Attribut namens hersteller und ein int Attribut namens ps definiert. Da diese Variablen nicht als statisch deklariert sind, sind sie Instanzvariablen. Jedes Auto Objekt hat eine eigene Kopie dieser beiden Attribute. Dabei legen die Attribute den Hersteller des Autos und die PS Zahl fest. 101

3 In Zeile 4 ist eine als static ausgezeichnete double Variable namens kwpsfaktor definiert. Diese Variable wird in Zeile 4 mit einem Zahlenwert initialisiert, welcher zur Umrechnung von Pferdestärken in Kilowatt verwendet werden kann. Die Kennzeichnung als static macht aus kwpsfaktor eine statische Variable bzw. eine Klassenvariable. Der Grund, warum die Variablen hersteller und ps als Instanzvariablen deklariert sind, ist klar jedes Auto hat einen Hersteller und eine gewisse PS Zahl und braucht somit seine eigene Kopie dieser beiden Variablen. Man kann diese Attribute von einem Auto nicht trennen. Der Umrechnungsfaktor von PS Werten zu Kilowatt hingegen ist für jedes Auto gleich. Er existiert unabhängig von irgendwelchen Auto Objekten, und es wäre daher nicht angemessen, ihn zu einer Instanzvariable zu machen. Aus diesem Grund haben wir den Umrechnungsfaktor zu einer Klassenvariable gemacht. Damit können alle Auto Objekte auf den Umrechnungsfaktor zugreifen, und es ist sichergestellt, daß alle Auto Objekte denselben Umrechnungsfaktor verwenden. In Zeilen 9 12 sehen Sie eine Methode namens Auto. Ihnen sollte auffallen, daß der Name dieser Methode mit dem Namen der Klasse übereinstimmt. Derartige Methoden nennt man Konstruktoren (was das Wörtchen public bedeutet, erzählen wir Ihnen später noch). Ein Konstruktor wird beim Erzeugen eines Objektes benutzt, um die Instanzvariablen des Objektes zu initialisieren. Wir verwenden den Konstruktor zweimal in der main Methode in Zeile 29 wird ein Auto Objekt namens mercedes erzeugt, und in Zeile 32 wird ein Auto Objekt namens ferrari erzeugt. Beide Male wird der Konstruktor verwendet. Im Kapitel 10 haben wir bereits erläutert, wozu Konstruktoren da sind. Vielleicht sollten Sie sich dieses Kapitel nochmal anschauen? In Zeilen wird eine Methode void anzeigen() definiert. Dies ist eine Instanzmethode, welche ein Auto Objekt anzeigen kann. Als Instanzmethode kann sie direkt auf die Attribute des Objektes zugreifen. Beim Aufruf muß ihr daher ein Objekt angegeben werden. Die anzeigen() Methode wird in Zeile 30 und in Zeile 33 aufgerufen. Dabei wird sie einmal im Objekt mercedes und einmal im Objekt ferrari aktiviert. Beachten Sie bitte auch, daß die anzeigen() Methode auf die Klassenvariable kwpsfaktor zugreifen kann dies geschieht in Zeile 19. In der anzeigen() Methode wird in Zeile 17 eine Methode namens wandlepszukw aufgerufen, um die PS Zahl des Autos in den Kilowatt Wert umzuwandeln. Die wandlepszukw Methode ist in Zeilen definiert. Da sie als static ausgezeichnet ist, ist sie keine Instanz sondern eine Klassenmethode. Als solche kann sie auch auf alle Klassenvariablen (in diesem Fall nur kwpsfaktor), nicht aber auf Instanzvariablen zugreifen. Der Grund, daß die wandlepszukw Methode als Klassenmethode und nicht als Instanzmethode definiert wurde, sollte klar sein: Die Wandlung eines Pferdestärken in einen Kilowatt Wert ist nicht von einem konkreten Auto Objekt abhängig. Es wäre daher nicht angemessen, diese Methode als Instanzmethode zu definieren. Schließlich noch ein Wort zur main Methode auf Zeile 27 34: Diese Methode ist durch die Definition als static eine Klassenmethode, ist also nicht mit einem Objekt assoziiert. Die main Methode macht die Klasse ausführbar. 102

4 In der main Methode werden zwei Objekte namens mercedes und ferrari definiert, und es werden die anzeigen() Methoden beider Objekte aufgerufen Zugriff auf Methoden und Attribute In Kapitel 10.4 haben wir zwar bereits beschrieben, wie man auf die Bestandteile von Objekten zugreift. Das soll hier nochmal rekapituliert werden: Sie können sich die Java Philosophie so vorstellen, daß ein Objekt Attribute und Methoden enthält. Wenn man auf die Attribute zugreifen oder die Methoden verwenden will, muß man in das Objekt hineingreifen. Dies geschieht in Java durch den Punkt.. Will man auf etwas in einem Objekt zugreifen, schreibt man hinter den Objektnamen einen Punkt und dahinter den Namen dessen, worauf man zugreifen möchte. Will man von außen auf ein Attribut attribut in einem Objekt einobjekt zugreifen oder eine Methode methode() aufrufen, schreibt man einobjekt.attribut; // oder einobjekt.methode(); Genauso wie man auf die Inhalte eines Objektes zugreift, kann man auch auf in einer Klasse enthaltene Klassenvariablen und Klassenmethoden zugreifen. Auch hier benutzt man den Punkt. Wenn eine Klasse namens EineKlasse eine Klassenvariable namens klassenvar oder eine Methode klassenmethode() kann man hierauf von außen wie folgt zugreifen: EineKlasse.klassenVar; // oder EineKlasse.klassenMethode(); Der Punkt dient also dazu, von außen auf die Inhalte eines Objektes oder einer Klasse zuzugreifen. Ein Objekt kann auf seine Instanzvariablen, Klassenvariablen, Instanzmethoden und Klassenmethoden direkt zugreifen. Genauso können Sie in einer Klassenmethode direkt auf die Klassenattribute zugreifen. Beispiel: Die folgende Klasse verwendet die eben definierte Klasse Auto. Die kompilierte Datei UseAuto.class sollte sich im gleichen Verzeichnis wie Auto.class befinden, damit sie funktioniert: 103

5 Klasse UseAuto a 1 class UseAuto { 2 3 static public void main( String[] args ) { 4 5 Auto vw = new Auto("VW", 70); 6 7 System.out.println( vw.hersteller ); 8 System.out.println( vw.ps ); 9 10 vw.hersteller = "Volkswagen"; 11 vw.ps = 80; vw.anzeigen(); System.out.println("Der Umrechnungsfaktor ist: " + 16 Auto.kwpsfaktor); Auto.kwpsfaktor = ; 19 System.out.println("Umrechnungsfaktor wurde geändert"); vw.anzeigen(); a Siehe In Zeile 5 wird ein Auto Objekt namens vw erzeugt. Auf dessen Attribute wird in Zeilen 7 8 zugegriffen. In Zeile 10 und 11 werden die Attribute des Objektes von außen geändert. Der dann erfolgte Aufruf der anzeigen() Methode beweist, daß wir von außen den Zustand des Objektes verändert haben. In Zeile greifen wir von außen auf die Klassenvariable kwpsfaktor zu. In Zeile 18 erdreisten wir uns sogar, diese von außen auf einen falschen Wert zu setzen. Da die Umrechnungsroutine der Auto Klasse auf diese Klassenvariable angewiesen ist, haben wir damit auch unser vw Objekt beeinflußt ab sofort funktioniert die Umrechnung von PS in KW nur noch fehlerhaft, wie der Aufruf der anzeigen() Instanzmethode in Zeile 21 beweist. Sie sehen am vorigen Beispiel, daß man durch Eingriffe von außen die Funktionsfähigkeit einer Klasse beeinträchtigen kann. Java bietet Mechanismen an, die derartige Eingriffe in das Innenleben von Klassen und Objekten abwehren. In einem späteren Kapitel werden Sie lernen, wie man wehrhafte Objekte und Klassen entwickeln kann, die Eingriffe von außen abweisen Die Bestandteile einer Java Klasse Nun endlich zum Aufbau einer Java Klasse: Jede Java Klasse beginnt mit der Definition der Klasseneigenschaften dem Klassenkopf gefolgt von einem Block, in welchem die Klasse definiert wird dem Klassenkörper. Vorerst sollten Sie davon ausgehen, daß jede Klasse in einer eigenen Datei enthalten ist. Der Name dieser Datei ist der Klassenname gefolgt von der Endung.java. Die Klassendefinition hat in ihrer einfachsten Form den Aufbau class KlassenName // Klassenkopf 104

6 { // Klassenkörper Die Beschreibung der Klasseneigenschaften im Klassenkopf werden wir später noch ergänzen. Beispielsweise könnte eine kompliziertere Klasse auch die folgende Eigenschaftsbeschreibung haben: public class MyClass extends AnotherClass implements MyInterface { // Klassenkörper Eine Klassendefinition besteht also aus zwei Teilen: Dem Klassenkopf, in welchem gewisse später zu erläuternde Eigenschaften der Klasse beschrieben werden und dem Klassenkörper, in welchem die Klasse selbst definiert wird. In der einfachsten Version besteht der Klassenkopf aus dem Text class KlassenName Das Wort class weist den Java Compiler darauf hin, daß nun die Definition einer Klasse folgt. Durch den hinter dem Wort class stehenden Namen erfährt der Compiler den Namen der zu definierenden Klasse. Der Klassenkopf veranlasst den Java Compiler, den darauf folgenden Block als Definition der im Kopf benannten Klasse zu interpretieren. Beachten Sie, daß sich der Klassenkörper von den Ihnen bereits bekannten Anweisungsblöcken unterscheidet der Klassenkörper selbst enthält nämlich im Gegensatz zu den Anweisungsblöcken keine Anweisungen sondern eine Folge von Definitionen. Abstrakt ist ein Klassenkörper wie folgt aufgabaut: class KlassenName { Definition_1 Definition_2... Definition_n Die einzelnen Definitionen definieren dabei entweder Attribute oder Methoden. Es ist auch möglich, in einer Klasse andere Klassen zu definieren, aber das soll zunächst außer acht gelassen werden. Es gibt keine vorgeschriebene Reihenfolge für die einzelnen Definitionen es ist also nicht nötig, alle Attribute vor allen Methoden zu definieren oder umgekehrt. Methoden und Attribut Definitionen dürfen in beliebiger Reihenfolge stehen. Es empfiehlt sich allerdings, die einzelnen Definitionen zusammenzulassen. Meist definiert man zuerst alle Attribute und danach alle Methoden. Wie die Methoden- und Attributdefinitionen aufgebaut sein müssen, wird in den nächsten Abschnitten erklärt. 105

7 12.4 Attribute Ein Attribut wird genauso definiert wie eine Variable: Es wird sein Datentyp oder seine Klasse gefolgt von seinem Namen angegeben. Die Definition eines Attributs muß mit einem Semikolon beendet werden. Wenn die Objekte der Klasse eine Instanzvariable namens instanzvariable des Datentyps Datentyp haben sollen, so wird diese wie folgt definiert (ein funktionierendes Beispiel folgt weiter unten): Datentyp instanzvariable; Soll statt einer Instanzvariable eine Klassenvariable definiert werden, so schreibt man vor die Definition das Wort static. Soll beispielsweise eine Klassenvariable klassenvariable des Typs Datentyp definiert werden, so schreibt man static Datentyp klassenvariable; Genau wie alle Variablendefinitionen kann auch ein Klassenattribut oder ein Instanzattribut schon bei der Definition initialisiert werden. Dazu schreibt man hinter den Namen des Attributes direkt die Initialisierungszuweisung: Datentyp instanzvariable = Initialisierung; static Datentyp klassenvariable = Initialisierung; Wird auf diese Weise eine Instanzvariable initialisiert, so erhält diese Instanzvariable bei jedem neu erzeugten Objekt den angegebenen Wert erhält. Wird hingegen eine Klassenvariable auf diese Weise initialisiert, so erhält die Klassenvariable noch vor der ersten Verwendung der Klasse den angegebenen Wert. Das folgende Beispiel demonstriert die Definition von Instanzvariablen: Beispiel: Hier wird eine Klasse Punkt3D definiert, deren Objekte Punkte im dreidimensionalen Raum repräsentieren. Zunächst definieren wir keine Methoden sondern nur die Attribute der Objekte. Objekte dieser Klasse erhalten drei double Instanzvariablen namens x,y und z, welche die Koordinaten des Punktes beschreiben. Die Klasse ist in dieser Form kompilierbar aber nicht ausführbar, da sie keine main Methode besitzt. 1 class Punkt3Da { 2 3 // Koordinaten: 4 double x; 5 double y; 6 double z; 7 8 Klasse Punkt3Da Falls wir möchten, daß jeder neu angelegte Punkt einen vorher festgelegten Zustand erhält, können wir dies dadurch erreichen, daß wir jede Instanzvariable schon bei der Definition initialisieren. 106

8 Wenn wir uns entscheiden, jeden neu angelegten Punkt auf die Koordinaten (0, 0, 0) zu initialisieren, können wir das so erreichen: 1 class Punkt3D { 2 3 // Koordinaten: 4 double x = 0; 5 double y = 0; 6 double z = 0; 7 8 Klasse Punkt3D Beispiel: Hier noch ein Beispiel ohne tieferen Sinn, in welchem auch Klassenvariable verwendet werden: 1 class InstKlassVar { 2 3 static double klassenvar1 = 0; 4 static double klassenvar2 = 1.3; 5 6 double instanzvar1 = 3; 7 double instanzvar2 = 5; 8 9 Klasse InstKlassVar Und noch eine hoffentlich überflüssige Bemerkung: Als Attribute können natürlich nicht nur primitive Daten sondern auch Objekte anderer Klassen verwendet werden. Beispiel: Das folgende Beispiel verwendet die oben definierte Klasse Punkt3D, um eine Linie von einem Punkt zum anderem im dreidimensionalen Raum zu beschreiben. Eine Linie ist dabei gegeben durch zwei Eckpunkte, welche wir punkt1 und punkt2 nennen, und welche Objekte der Klasse Punkt3D sind: 1 class Linie { 2 3 Punkt3D punkt1, punkt2; 4 5 Klasse Linie 12.5 Definition von Methoden Auch eine Methodendefinition besteht aus zwei Teilen, nämlich dem Methodenkopf und dem Methodenkörper. Abstrakt hat eine Methodendefinition folgenden Aufbau: Methodenkopf { 107

9 // Methodenkörper Dabei beschreibt der Methodenkopf mindestens den Namen der Methode, welche Werte die Methode zur Ausführung benötigt, den Typ der von der Methode zurückgelieferten Daten und ob es sich um eine Instanzmethode oder eine Klassenmethode handelt. Der Methodenkörper besteht aus einer Folge von Anweisungen, welche bei jeder Ausführung der Methode abgearbeitet werden. Beispiel: Die wohl einfachste Methode wird so definiert: void nichtstun() { Diese Methode hat einen leeren Methodenkörper und tut daher beim Aufruf gar nichts. Der Methodenkopf legt fest, daß die Methode den Namen nichtstun hat. Das Wort void bedeutet, daß sie keinen Wert zurückliefert. Der Methodenkopf ist in Java genauso wie in Kapitel?? beschrieben aufgebaut. Eine Instanzmethode namens methodenname, welche einen Wert des Typs RueckgabeTyp zurückliefert und zur Ausführung Werte der Datentypen Typ1 bis TypN benötigt, welche dann in der Methode unter den Bezeichnern wert1 bis wertn angesprochen werden können, wird wie folgt definiert: RueckgabeTyp instanzmethode( Typ1 wert1,... TypN wertn ) Falls eine Methode keinen Wert zurückliefern soll, wird als Rückgabe Typ der Typ void verwendet(eng. void: leer, ungültig). Die zur Ausführung der Methode benötigten Werte wert1 bis wertn nennt man auch formale Parameter der Methode. Soll eine Methode nicht als Instanz sondern als Klassenmethode definiert werden, so ist vor die Methodendefinition noch das Wort static zu setzen: static RueckgabeTyp klassenmethode( Typ1 wert1,... TypN wertn ) Vom Aufbau unterscheiden sich Klassen und Instanzmethoden ansonsten nicht der Unterschied ist der, daß innerhalb von Instanzmethoden auf alle Instanzvariablen eines Objektes sowie auf alle Klassenvariablen der Klasse zugegriffen werden kann, während aus Klassenmethoden nur auf die Klassenvariablen, nicht aber auf Instanzvariablen zugegriffen werden kann. Beispiel: Hier einige Beispiele für gültige Methodenköpfe: 108

10 1 void anzeigen() 2 static void zeilenvorschub( int anzahlzeilen ) 3 static double summiere( double[] werte ) 4 double[] sortiere( double[] werte ) 5 static int searchindex( String[] stringliste, String s2 ) Beschreibung der obigen Methodenköpfen: 1. Eine Instanzmethode namens anzeigen, welche keine Argumente entgegennimmt und keinen Wert zurückliefert. 2. Eine Klassenmethode namens zeilenvorschub, welche einen Parameter vom Typ int entgegennimmt, welcher in der Methode unter dem Namen anzahlzeilen angesprochen werden kann. Diese Methode liefert keinen Wert zurück. 3. Eine Klassenmethode namens summiere, welche ein Array von double Werten entgegennimmt und einen double Wert zurückliefert. Das Array kann im Methodenkörper unter der Variabel werte angesprochen werden. 4. Eine Instanzmethode namens sortiere, welche ein double Array zurückliefert und ein Array aus double Werten namens werte entgegennimmt. 5. Eine Klassenmethode namens searchindex, welche ein String Array namens stringliste und einen String namens s2 entgegennimmt und eine int Wert zurückliefert. Der Methodenkörper besteht aus einer Folge von Anweisungen. Wenn im Methodenkopf Übergabeparameter beschrieben sind, so kann im Methodenkörper auf diese genauso wie auf alle anderen Variablen zugegriffen werden. Dabei werden die formalen Parameter bei jedem Aufruf der Methode durch die Aufrufsparameter ersetzt. Ist eine Methode nicht als void gekennzeichnet, so muß sie ein Ergebnis an den Aufrufer zurückübermitteln. Dazu wird der return Befehl verwendet. Der return Befehl gibt einen Wert zurück und beendet dabei die Bearbeitung der Methode. In einer Methode darf der return Befehl beliebig oft verwendet werden. Es dient aber normalerweise nicht der Übersichtlichkeit und dem besseren Verständnis des Programmes, wenn man viele return Befehle in einer Methode benutzt. Abstrakt wird der return Befehl wie folgt benutzt: return Wert; Der zurückgegebene Wert muß dabei den Datentyp haben, welchen die Methode zurückliefern soll. Beispiel: Die folgende Methode würde zu einem Kompilierfehler führen, denn die Methode ist als int deklariert. Der Wert, der im return Befehl zurückgegeben wird, ist aber ein double Wert. int rechne( int wert ) { return wert * 1.355; 109

11 So wäre die Methode korrekt: int rechne( int wert ) { return (int) (wert * 1.355); Der return Befehl darf auch in einer als void deklarierten Methode verwendet werden, um die Methodenbearbeitung abzubrechen und zum Aufrufer der Methode zurückzukehren. In einer void Methode muß allerdings nicht unbedingt ein return stehen, denn am Ende eines jeden Methodenkörpers wird vom Java Compiler automatisch ein return eingefügt. In einer void Methode darf kein Wert zurückgegeben werden. Die Verwendung des return Befehles in einer void Methode sieht so aus: return; Beispiel: Hier ein Beispiel für eine void Methode, in der mehrere return Befehle auftauchen. Wenn man sehr viele Fallunterscheidungen hat, kann es Sinn machen, mehrere return Befehle in einer Methode zu haben. Normalerweise sollten Sie das jedoch vermeiden. In dieser einfachen Methode ist die Verwendung mehrerer return Befehle kein guter Programmierstil: /** Beispiel für unschöne Verwendung mehrerer return--befehle */ void intervallausgabe( int i ) { if( i < 0) return; System.out.println("i ist >= 0"); if( i < 10) return; System.out.println("i ist >= 10"); if( i < 20) return; System.out.println("i ist >= 20"); Hier folgt die Methode nochmal ohne Verwendung von return Befehlen. Durch die Verwendung geschachtelter if Befehle wird die Struktur der Methode im Gegensatz zur ersten Version auf den ersten Blick klar. void intervallausgabe( int i ) { if( i >= 0) { System.out.println("i ist >= 0"); if( i >= 10) { System.out.println("i ist >= 10"); if( i >= 20) { System.out.println("i ist >= 20") 110

12 Nun sollen noch einige Beispiel Methoden gezeigt und besprochen werden. Beispiel: Die folgende Klasse enthält eine Klassenmethode namens quadrierewerte und eine Klassenmethode namens durchschnitt: Klasse DemoMethode a 1 public class DemoMethode { 2 3 static void quadrierewerte( double[] werte ) { 4 for(int i = 0; i < werte.length; i++) { 5 werte[i] *= werte[i]; static double durchschnitt( double[] werte ) { 10 double sum=0; 11 for(int i = 0; i < werte.length; i++) { 12 sum += werte[i]; return sum / werte.length; public static void main( String[] args ) 18 { 19 double[] w1 = {1,2,3,4; 20 double[] w2 = {3,-1,3,4; System.out.println( durchschnitt( w1 ) ); 23 System.out.println( durchschnitt( w2 ) ); quadrierewerte( w1 ); 26 quadrierewerte( w2 ); System.out.println("Durchschnitte nach dem quadrieren:"); 29 System.out.println( durchschnitt( w1 ) ); 30 System.out.println( durchschnitt( w2 ) ); a Siehe Die Klassenmethode quadrierewerte ist als void deklariert und hat einen formalen Parameter, der innerhalb der Methode als werte angesprochen werden kann und vom Typ double[] ist. Da die Methode als void deklariert ist, muß in ihr kein return Befehl stehen. Auf den formalen Parameter kann in der Methode (z.b. in Zeile 5) zugegriffen werden wie auf jede andere Variable auch. In Zeilen 25 und 26 wird die Methode verwendet. Dabei wird anstelle des formalen Parameters werte einmal die Variable w1 und einmal die Variable w2 eingesetzt. In der Methode wird dann der Inhalt der Parameter verändert. Auch die durchschnitt Methode hat einen formalen Parameter namens werte. Da sie keine void Methode ist, muß sie mit return einen Wert zurückliefern. Beispiel: Nun noch ein Beispiel mit einigen Instanzmethoden: Wir erweitern die Punkt3D Klasse aus dem vorigen Abschnitt um zwei Methoden: Die Methode show zeigt einen Punkt auf dem Bildschirm an, die Methode norm berechnet die Euklidische Norm des Punktes, die Me- 111

13 thode move verschiebt den Punkt um eine gewisse Distanz, indem die Koordinaten eines anderen Punktes addiert werden: 112

14 Klasse Punkt3D a 1 /** repräsentiert einen Punkt im dreidimensionalen Raum 2 */ 3 class Punkt3D { 4 5 /** Koordinaten des Punktes 6 */ 7 double x, y, z; /** Default-Konstruktor */ 11 Punkt3D() { 12 x=y=z=0; /** Konstruktor */ 16 Punkt3D( double newx, double newy, double newz ) { 17 x = newx; 18 y = newy; 19 z = newz; /** Anzeigen eines Punktes (textliche Beschreibung) 23 */ 24 void show() { 25 System.out.println("Punkt3D(" + x + "," + y + "," + z + ")"); /** Berechnen der euklidischen Norm eines Punktes 29 */ 30 double norm() { 31 return Math.sqrt( x*x + y*y + z*z ); /** Verschieben eines Punktes 35 */ 36 void add( Punkt3D punkt ) { 37 x += punkt.x; 38 y += punkt.y; 39 z += punkt.z; /** Addieren zweier Punkte */ 43 static Punkt3D add( Punkt3D p1, Punkt3D p2 ) { 44 return new Punkt3D( p1.x + p2.x, p1.y + p2.y, p1.z + p2.z ); /** Subtrahieren zweier Punkte */ 48 static Punkt3D subtract( Punkt3D p1, Punkt3D p2 ) { 49 return new Punkt3D( p1.x - p2.x, p1.y - p2.y, p1.z - p2.z ); /** Demonstriert die Benutzung der Klasse */ 53 static public void main( String[] args ) { 54 System.out.println("Punkt3D--Demo"); 55 Punkt3D p1 = new Punkt3D(); 56 Punkt3D p2 = new Punkt3D(0,3,4); 57 p1.show(); 58 System.out.println(" p1 : " + p1.norm() ); 59 p2.show(); 60 System.out.println(" p2 : " + p2.norm() ); 61 p2.add(p2); 62 p2.show(); 63 System.out.println(" p2+p2 : " + p2.norm() ); a Siehe 113

15 Beispiel: Und hier noch ein Beispiel, welches das vorige Beispiel verwendet. Die Klasse Linie3D muß im selben Verzeichnis gespeichert sein wie die Klasse Punkt3D. Klasse Linie3D a 1 /** repräsentiert eine Linie im 3--dimensionalen Raum 2 */ 3 class Linie3D { 4 5 /** die durch die Linie verbundenen Punkte */ 6 Punkt3D punkt1; 7 Punkt3D punkt2; 8 9 /** Konstruktor */ 10 public Linie3D( Punkt3D p1, Punkt3D p2 ) { 11 punkt1 = p1; 12 punkt2 = p2; /** Laenge der Linie berechnen */ 16 double laenge() { 17 Punkt3D vect = Punkt3D.subtract( punkt1, punkt2 ); 18 return vect.norm(); /** Ausgeben der Linie */ 22 void show() { 23 System.out.print("Linie von : "); 24 punkt1.show(); 25 System.out.print(" zu : "); 26 punkt2.show(); /** Austesten der Klasse */ 30 static public void main( String[] args ) { 31 Punkt3D p1 = new Punkt3D( -1,0,0 ); 32 Punkt3D p2 = new Punkt3D( 1,3,0 ); 33 Linie3D l1 = new Linie3D( p1, p2 ); 34 l1.show(); 35 System.out.println("Laenge : " + l1.laenge() ); Linie3D l2 = new Linie3D(new Punkt3D( 3,1,0 ), 38 new Punkt3D( -2,3,1 )); 39 l2.show(); 40 System.out.println("Laenge : " + l2.laenge() ); a Siehe Mehrere Methoden mit gleichem Namen Java hat eine Fähigkeit, die nur wenige andere Sprachen bieten: Es ist möglich, mehrere Methoden mit gleichem Namen zu benutzen. Damit Java weiß, welche Methode bei einem Aufruf gemeint ist, müssen sich die Methoden dann durch die geforderten Parameter unterscheiden. Beispiel: In der folgenden Klasse ist die Methode max zweimal definiert einmal als Methode, welche zwei int Werte akzeptiert und einmal als Methode, welche zwei double Werte akzeptiert. 114

16 Klasse MethodenDemo a 1 public class MethodenDemo { 2 3 static int max( int a, int b ) { 4 System.out.println("Verwende int-max"); 5 if( a > b ) 6 return a; 7 else 8 return b; static double max( double a, double b ) { 12 System.out.println("Verwende double-max"); 13 if( a > b ) 14 return a; 15 else 16 return b; static public void main( String[] args ) { 20 System.out.println( max(1,2) ); 21 System.out.println( max(2.,3.) ); 22 System.out.println( max(1,2.) ); a Siehe Immer wenn Java einen Methodenaufruf sieht, geht es folgendermaßen vor: Zuerst schaut es nach, ob in der Klasse eine Methode definiert ist, die zu den aktuellen Parametern im Methodenaufruf stehen. Im obigen Beispiel geschieht der Aufruf in Zeile 20 mit zwei int Werten und in Zeile 21 mit zwei double Werten. Dem Compiler ist also sofort klar, daß der Aufruf in Zeile 20 die erste max Methode auf Zeile 3 9 und der Aufruf in Zeile 21 die max Methode auf Zeile meint. Wenn auf die Parameter im Methodenaufruf keine Methode passt, so schaut der Compiler nach, ob er die Argumente im Methodenaufruf in einen anderen Typ verwandeln kann, so daß der Aufruf dann auf eine Definition paßt. Beim Wandeln der Typen werden die Regeln aus Kapitel 8 verwendet. Im obigen Beispiel werden im Aufruf in Zeile 22 ein int und ein double Wert verwendet. Eine solche Methode kennt der Compiler nicht. Er kann aber den int Wert in einen double Wert verwandeln und dann die double Methode verwenden. Kurz gesagt: Sie können beliebig viele Methoden des gleichen Namens schreiben, wenn es eine eindeutige Möglichkeit gibt, anhand der übergebenen Parameter herauszufinden, welche Methode gemeint ist. Sie können insbesondere nicht zwei Methoden schreiben, die sich nur durch den Rückgabewert unterscheiden. Warum ist das so? Nun, man muß ja den Rückgabewert einer Methode nicht unbedingt verwenden. Zum Beispiel ist folgender Programmtext legal: 115

17 int rechne(int i) { return i * 2; public static void main(string[] args) { rechne(5); reche(3); Wenn Sie nun mehrere Methoden definieren, die die gleichen Parameter definieren aber unterschiedliche Rückgabewerte haben, hätte Java keine Möglichkeit herauszufinden, welche Methode Sie meinen. Beispiel: Das folgende Beispiel würde nicht kompilieren, da sich die beiden Methoden nur durch den Rückgabewert unterscheiden. public class MethodenDemo2 { int rechne( int i ) { return i*2; double rechne( int i ) { // Fehler return i*3.0; 12.7 Konstruktoren Konstruktoren sind besondere Methoden, welche beim Erzeugen von Objekten benutzt werden. Jedesmal wenn ein Objekt erzeugt wird, wird vom Java Laufzeitsystem zunächst Speicher für das Objekt bereitgestellt, d.h. für jede Instanzvariable des Objektes wird Speicher belegt. Anschließend wird ein Konstruktor aufgerufen. Der Konstruktor dient dazu, die Instanzvariablen des Objektes zu initialisieren. Ein Konstruktor ist eine Methode, deren Namen gleich dem Namen der Klasse ist. Eine Klasse darf mehrere Konstruktoren besitzen. Welcher Konstruktor bei der Erzeugung eines Objektes aufgerufen wird, richtet sich nach den beim Erzeugen des Objektes durch den new Operator übergebenen Parametern Beispiel: Die folgende Klasse PunktND repräsentiert einen Punkt im N dimensionalen Raum. Sie enthält drei Konstruktoren: 116

18 Klasse PunktND a 1 /** Demonstriert Verwendung von Konstruktoren */ 2 class PunktND { 3 4 static int defaultdimension = 3; 5 6 double[] koord; 7 8 PunktND() { 9 koord = new double[ defaultdimension ]; 10 for(int i=0; i < koord.length; i++) { 11 koord[i] = 0.0; PunktND( double[] newkoord ) { 16 koord = new double[ newkoord.length ]; 17 for(int i=0; i < koord.length; i++) { 18 koord[i] = newkoord[i]; PunktND( double x, double y, double z) { 23 koord = new double[ 3 ]; 24 koord[0] = x; 25 koord[1] = y; 26 koord[2] = z; void show() { 30 System.out.print("Punkt im " + koord.length + "-D Raum ("); 31 for(int i = 0; i < koord.length; i++) { 32 System.out.print( " " + koord[i] + " " ); System.out.println(")"); public static void main( String[] args ) { new PunktND().show(); double[] k1 = {3.5, 2.3, 2.1, 4; 42 PunktND p1 = new PunktND(k1); 43 p1.show(); new PunktND( 1, 2, 3).show(); a Siehe Der erste Konstruktor, PunktND() wird in Zeilen 9 14 definiert. Er wird in Zeile 39 aufgerufen. Beachten Sie bitte, daß in Zeile 39 zwar durch den new Operator ein neues Objekt angelegt wird; dieses wird aber keiner Variable zugewiesen. Der zweite Konstruktor, PunktND( double[] ) wird in Zeilen definiert. Er wird in Zeile 42 verwendet. In Zeile wird ein weiterer Konstruktor, PunktND(double,double,double) definiert, welcher auf Zeile 45 verwendet wird. Auch hier wird das durch den new Operator erzeugte Objekt keiner Variable zugewiesen. 117

19 12.8 Die Parameterübergabe an eine Methode Wie werden Parameter an eine Methode übergeben? Das wollen wir am folgenden Beispielprogramm besprechen: Beispiel: Klasse ParamUebergabe a 1 class ParamUebergabe { 2 3 static void change( int a ) { 4 System.out.println("a ist " + a); 5 a = 5; 6 System.out.println("a ist jetzt " + a); static void change( int[] a ) { 10 System.out.println("a[0] ist " + a[0]); 11 a[0]=5; 12 System.out.println("a[0] ist jetzt " + a[0]); static public void main( String[] args ) { 16 int i = 3; 17 change( i ); 18 System.out.println("In main ist i = " + i ); int arr[] = {2,3,4; 21 change( arr ); 22 System.out.println("In main ist arr[0] = " + arr[0] ); a Siehe Wenn Sie das Programm starten, erhalten Sie folgende Ausgabe: a ist 3 a ist jetzt 5 In main ist i = 3 a[0] ist 2 a[0] ist jetzt 5 In main ist arr[0] = 5 Wie Sie sehen, wirkt sich die Änderung des Parameters a innerhalb der ersten change Methode nicht auf die Variable i im Hauptprogramm aus. Hingegen wirkt sich die Änderung am Array in der zweiten change Methode auf das Hauptprogramm aus. Den Grund für dieses unterschiedliche Verhalten haben wir bereits in einem vorigen Kapitel erklärt in Kapitel 11.5 haben wir Ihnen den Unterschiend zwischen Referenztypen und primitiven Typen erläutert. Genau dieser Unterschied ist es, der bewirkt, daß das Array in der Methode verändert, die int Variable jedoch nicht. Wenn Java einen Methodenaufruf sieht, so erzeugt es für jeden Parameter der Methode eine Variable und weist diesen die übergebenen Variablen zu. 118

20 Wenn Sie sich noch an die Ausführungen über die Referenztypen erinnern, sollte Ihnen nun sofort einleuchten, warum die Variable des primitiven Datentyps nicht verändert und die Array-Variable verändert wurde Zusammenfassung Sie sollten nun die folgenden Fragen beantworten können: Was ist der Unterschied zwischen Klassen- und Instanzvariablen? Was ist der Unterschied zwischen Klassen- und Instanzmethoden? Auf welche Variablen kann in einer Klassenmethode zugegriffen werden? Auf welche Variablen kann in einer Instanzmethode zugegriffen werden? Wie greift man auf eine Klassenvariable zu, wie greift man auf eine Instanzvariable zu? Wie unterscheidet sich ein Klassenkörper von einem Anweisungsblock? Wie definiert man Klassenvariablen und Instanzvariablen? Wie unterscheiden sich Klassenmethoden und Instanzmethoden? Wie definiert man einen Konstruktor und was tut er? Unter welchen Umständen dürfen innerhalb einer Klasse mehrere gleichnamige Instanz- oder Klassenmethoden definiert sein? Besprechen Sie die Unterschiede zwischen Primitiven Datentypen und Referenztypen bei der Wertübergabe an eine Methode. 119