Java, OO und UML Fortsetzung

Transkript

1 Java, OO und UML Fortsetzung

2 Das Objektorientierte Paradigma OO bildet keine geschlossene theoretisch abgegrenzte Basis (wie z.b. das Relationsmodell relationaler Datenbanken) OO ist eine Sammlung und Nutzung mehrerer Prinzipien Klasse (Kapselung) Objekte (Kapselung) Vererbung Nachricht Polymorphie Identität (von Objekten)

3 Die Konzepte des Paradigmas

4 Konzepte des Paradigmas - Klasse Ist die grundlegende Beschreibung von gleichartigen Objekten Diese teilen sich dadurch Attribute Operatoren Methoden Beziehungen Semantik

5 Konzepte des Paradigmas - Objekt Ist die konkrete Ausprägung einer Klasse Vereinfacht gesagt, die durch den Objektnamen eindeutig bezeichnete Kopie des Klassenquellcodes im Speicher In UML

6 Konzepte des Paradigmas - Attribut Ist ein bennanter Speicherplatz innerhalb einer Klasse Beschreibt eine Menge von gültigen Wertebelegungen innerhalb der Objekte Diese Mengen werden als Typ des Attributes bezeichnet Im Normalfall sind alle Attribute separiert Sollen Attribute klassenweit für Objekte gelten, muß dies explizit angegeben werden

7 Konzepte des Paradigmas - Attribut Dies gilt ebenso für eine evt. Konstantenverwendung eines Attributes Attribute können in ihrer Sichtbarkeit definiert werden (public, protected, private) Zudem gibt es abgeleitete Attribute Diese werden durch Methoden aus bestehenden Attributen errechnet

8 Konzepte des Paradigmas - Attribut Primitive Datentypen in Java Primitiver Typ Größe in Bit Wertebereich Wrapper-Typ boolean 1 - Boolean char 16 Unicode 0 - Character Unicode byte 8 (-128) - (+127) Byte short 16 (-2^15)-(+2^15-1) Short int 32 (-2^31)-(+2^31-1) Integer long 64 (-2^63)-(2^63-1) Long float 32 IEEE754 Float double 64 IEEE754 Double void - - Void Wrappertypen sind Klassen für prim. Datentypen (Objekt <-> Wert)

9 Konzepte des Paradigmas - Identität Identität unterscheidet Objekte voneinander Theoretisch und praktisch können Objekte gleichen Typs zur gleichen Zeit Gleiche Werte Gleichen Namen Gleichen Zustand haben. Zur Unterscheidung erzeugt Java den OID (Object identifier) automatisch Dieser ist komplett unsichtbar

10 Konzepte des Paradigmas - Identität Objekt <-> Wert besitzt Identität Ausprägungen müssen explizit erzeugt werden aufwendigeres Handling bei Primitivoperationen referenzierbar beliebig komplex keine Identität Ausprägungen durch System zur Verfügung gestellt einfacheres Handling bei Priimitivoperationen nicht referenzierbar inhärent skalar

11 Nachricht, Operation und Methode Inter- und intra-objekt Kommunikation findet zur Laufzeit mittels sog. Nachrichten statt Konkret ist der Aufruf einer Operation eine Nachricht an das jweilige Objekt Objekte treten also mit sich selbst und anderen Objekten durch Operationsausrufe in Interaktion

12 Nachricht, Operation und Methode Operation ist eine Fähigkeit eines Objekts bzw. einer Klasse Die konkrete Implementierung heißt Methode Analog zu Attributen besitzen Operationen / Methoden eine Sichtbarkeit public protected private

13 Nachricht, Operation und Methode Signatur (Name) einer Methode kann sprachabhängig fast beliebig gewählt werden mit zwei Ausnahmen Konstruktor Destruktor Konstruktor ist eine Methode, die zum Erzeugungszeitpunkt des Objekts immer aufgerufen wird Destruktor ist eine Methode, die zum Zerstörungszeitpunkt des Objekts immer aufgerufen wird

14 Nachricht, Operation und Methode Dabei hat der Konstruktor den selben Namen wie die Klasse Sind Konstruktor und / oder Destruktor nicht explizit angegeben (implementiert), erzeugen die meisten OO-Systeme Defaultkonstruktoren /-destruktoren Diese übernehmen die erwarteten Standardaufgaben (Speicherplatzreservierung /-freigabe, Initialisierung der Attribute etc.)

15 Nachricht, Operation und Methode Für den Konstruktor ist zu beachten Hat keinen Rückgabewert, gibt implizit das erzeugte Objekt zurück Kann im erzeugten Objekt nicht explizit aufgerufen werden (der Destruktor schon) Kann nicht private sein! (Widerspruch in sich, da er dann nur von einem bereits erzeugten Objekt aufgerufen werden könnte) Bei erbenden Klassen werden auch die Elternkonstuktoren aufgerufen

16 Nachricht, Operation und Methode Für den Destruktor ist zu beachten Ruft bei erbenden Klassen ebenfalls zunächst die Destruktoren der Elternklassen auf Heißt im allgemeinen finalize() Erfüllt eigentlich immer seinen Zweck (Speicherfreigabe) und muß nur in sehr speziellen Fällen konkret programmiert werden

17 Nachricht, Operation und Methode Methoden inn UML

18 Nachricht, Operation und Methode Nachrichten in UML

19 Polymorphie Polymorphie = Vielgestaltigkeit Bedeutet für OO, das gleichnamige Elemente (Attribute, Methoden, Klassen) in verschiedenen Gültigkeitsbereichen verschiedene Ausprägungen haben Als Gültigkeitsbereich fast man die umgebende Programmstruktur auf Wird klarer durch Beispiele

20 Polymorphie Klasse Auto hat Attribut AnzahlTüren mit Wert 0 Erbende Klasse AutoDreiTürer hat nun ebenfalls ein Attribut AnzahlTüren Andere erbende Klasse AutoFünfTürer hat auch Attribut AnzahlTüren Das Auftreten der selben Attribute in unterschiedlichen Klassen ist die Polymorphie Attribut ist hier das Element Die Klasses sind der Gültigkeitsbereich

21 Polymorphie Für Methodenpolymorphie gibt es eine wichtige Ausnahme Hier gilt die KOMPLETTE Signatur als Element, nicht nur der Name Methode1(Param1) ist etwas anderes als Methode1(Param1, Param2), obwohl der Name gleich ist Signatur bezeichnet also Methodenname und Parameterliste, aber auch Rückgabetyp

22 Polymorphie Beispiel: Klasse Auto hat Methode RückwärtsgangEinlegen() Erbende Klasse AutoVW hat Methode RückwärtsgangEinlegen(boolean hebelgezogen) Klasse AutoVW hat nun trotz gleichen Methodennamens ZWEI Methoden RückwärtsgangEinlegen Einmal mit und einmal ohne Parameter

23 Vererbung Konzept, um auf Basis vorhandener Information, weitere Information zu spezifizieren Es wird eine Beziehung definiert zwischen Oberklasse (auch: Obertyp, Supertyp, Superklasse, Elternklasse) Unterklasse (analog auch: Untertyp, Subtyp, Subklasse, Kindklasse)

24 Vererbung Subklasse erbt von der Superklasse Bedeutung: Subklasse steht in Relation zur Superklasse dergestalt, das die Superklassenstruktur in die Subklasse kopiert wird Mehrfachvererbung: Subklasse erbt gleichzeitig von mehreren Superklassen Einfachvererbung: Subklasse erbt nur von einer Superklasse Gibt es nur Einfachvererbung, heißt dies auch lineare Vererbung

25 Vererbung Jedes Attribut / jede Operation der Superklasse wird in die Subklasse kopiert und steht dort implizit zur Verfügung Erben nun mehrere Klassen von einer Superklasse, dann treten die Elemente der Superklasse (Attribute, Methoden...) polymorph in den Subklassen auf Wird in der Subklasse z.b. ein Attribut gleichen Namens spezifiziert, so nennt man das Überschreiben (overriding)

26 Vererbung In UML

27 Vererbung Problem bei der Mehrfachvererbung: deadly diamond of death

28 Vererbung Problem bei der Mehrfachvererbung: deadly diamond of death Attribut a1 wird sowohl über C1<-C2<-C4 als auch über C1<-C3<-C4 vererbt Doppeldefinition, die im OO-Paradigma nicht beschrieben wird und so zu einem Problem in der reelen Implementierung von OO-Sprachen führt Java umgeht das Problem, indem es nur Einfachvererbung zulässt