Objektorientierte Programmierung mit Java. Grundlagen Übersicht. Programmiersprachen

Transkript

1 Objektorientierte Programmierung mit Grundlagen Übersicht

2 Übersicht Klassen und Objekte in - Klassen - Objekte - Klassen - Objekte Übersicht

3 Einführung Die Grundidee der OOP - Die Abbildung von Objekten der realen Welt in Software - Die OOP berücksichtigt besonders die Wiederverwendbarkeit von Software die Vererbung von Eigenschaften von Objekten auf andere Objekte die Kapselung von Daten Einführung - Die OOP führt somit zu Robusteren Programmen Fehlerärmeren Programmen Besser wartbaren Programmen

4 Abstraktion Trennung zwischen Konzept und Umsetzung - In der OOP wird zwischen dem Objekt und der Klasse unterschieden Ein Objekt ist ein tatsächlich existierendes Ding Eine Klasse ist die Beschreibung, der Bauplan, eines oder mehrerer ähnlicher Objekte Abstraktion Eine Klasse Beschreibt mindestens drei wichtige Dinge - Wie ist das Objekt zu bedienen? - Welche Eigenschaften hat das Objekt und wie verhält es sich? - Wie wird das Objekt hergestellt?

5 Abstraktion Eine Klasse ermöglicht das Erzeugen einer beliebigen Anzahl von Objekten, den Instanzen der Klasse Jede Instanz hat dabei seine eigene Identität Abstraktion Beispiel Lichtschalter - Jedes Lichtschalter-Objekt im Haus ist nach dem selben Bauplan, der Klasse Lichtschalter, gefertigt - Dennoch lassen sich die Lichtschalter- Objekte unterscheiden Lichtschalter Flurbeleuchtung Lichtschalter Wohnzimmerbeleuchtung

6 Abstraktion Mit Hilfe der Abstraktion ist es möglich - Details zu ignorieren und somit die Komplexität des Problems zu verringern Datenkapselung Sinn der Datenkapselung - Verbergen von Implementierungsdetails - Der direkte Zugriff auf die interne Datenstruktur wird unterbunden und erfolgt statt dessen über definierte Schnittstellen - Objekte können den internen Zustand anderer Objekte nicht in unerwarteter Weise lesen oder ändern

7 Datenkapselung Realisierung in java - Durch die Klasse Eine Zusammenfassung einer Menge von Daten und darauf operierenden Funktionen Daten werden durch einen Satz Variablen repräsentiert, diese werden Attribute, Membervariablen, Instanzvariablen oder Instanzmerkmale genannt o Wird für jedes instanzierte Objekt neu angelegt o Beschreiben den Zustand des Objekts o Können bei jeder Instanz einer Klasse Unterschiedlich sein und sich während der Lebensdauer verändern Datenkapselung Realisierung in java - Durch die Klasse Funktionen werden genannt o Sind im Programmcode nur einmal vorhanden o Operieren bei jedem auf den Daten eines bestimmten Objekts o Erhalten bei jedem einen Verweis auf den Satz Instanzvariablen o Beschreiben das Verhalten des Instanzierten Objekts o Sind die einzige Möglichkeit mit dem Objekt zu kommunizieren und Informationen über seinen Zustand zu gewinnen oder diese zu verändern

8 Datenkapselung Vorteile - Reduziert die Komplexität der Bedienung eines Objekts Wissen über den Inneren Aufbau eines Objekts wird nicht benötigt - Undefinierte Interaktionen mit anderen Bestandteilen des Programms werden verhindert Widerverwendung Ist ein wichtiger Schlüssel zur Erhöhung der Effizienz und Fehlerfreiheit beim Programmieren - Durch Abstraktion und Kapselung wird die Wiederverwendung von Programmelementen ermöglicht - Beispiel Collections Innerlich sehr oft kompliziert aufgebaut Besitzen aber in der Regel eine einfache Schnittstelle Zu ihrer Verwendung wird nur ein Objekt der entsprechenden Klasse instanziert und das Programm kann über die einfach zu bedienende Schnittstelle darauf zugreifen

9 Beziehungen Objekte und Klassen stehen in Beziehung zueinander -»is-a«-beziehungen Generalisierung, Spezialisierung -»part-of«-beziehungen Aggregation, Komposition - Verwendungs- oder beziehungen Beziehungen»is-a«-Beziehungen - Diese werden in OOP durch Vererbung ausgedrückt - Ist eine Beziehung zwischen»ähnlichen«klassen

10 Beziehungen - Beispiel Transportmittel ist die Basisklasse (Generalisierung) Schiff, Güterzug, Straßenfahrzeug sind abgeleitete Klassen (Spezialisierung) Beziehungen»part-of«-Beziehungen - Implementierung durch Instanzvariablen die Objekte aufnehmen können - Komposition beschreibt die Zusammensetzung eines Objekts aus anderen Objekten - Beispiel Ein Güterzug besteht aus einer Lokomotive und einer großen Anzahl Güterzuganhänger Also eine Instanzvariable vom Typ Lokomotive und ein Array von Instanzvariablen vom Typ Güterzuganhänger

11 Beziehungen»part-of«-Beziehungen - Aggregation Beschreibt den allgemeinen Fall des einfachen Aufnehmens anderer Objekte - Beispiel Zwischen Straßenfahrzeugen die auf einem Fährschiff untergebracht sind besteht zwar eine part-of-beziehung, sie ist aber nicht zwingend erforderlich für das Fährschiff Ist ein optionales Objekt nicht vorhanden, wird dies durch die Zuweisung eines speziellen null-objekts ausgedrückt Beziehungen Verwendungs- oder beziehungen - Verwendet ein Objekt x eine temporäre Instanz der Klasse Y, um bestimmte Operationen auszuführen, so entsteht eine Verwendungsbeziehung - Taucht in der Argumentliste einer Methode eine Objektvariable einer anderen Klasse auf, so entsteht eine beziehung - Allgemein Objekte werden als lokale Variablen oder argumente verwendet

12 Polymorphismus»Vielgestaltigkeit«- Bezeichnet die Fähigkeit von Objektvariablen, Objekte unterschiedlicher Klassen aufzunehmen - Beschränkung Objektvariablen des Typs x können aber nur Objekte der Klasse x oder einer daraus abgeleiteten Klasse aufnehmen Polymorphismus Beispiel - Ein Objektvariable vom Typ Transportmittel kann ein Objekt vom Typ Schiff, Güterzug oder Straßenfahrzeug aufnehmen - Eine Objektvariable vom Typ Schiff oder einer anderen abgeleiteten Klasse kann aber kein Objekt der Basisklasse Transportmittel aufnehmen

13 Polymorphismus Late Binding - Bezeichnet das Überlagern von in abgeleiteten Klassen zur Laufzeit des Programms Klassen Klassen und Objekte in - Klassen - Objekte Klassendefinition - Schlüsselwort class - In geschweiften Klammern folgt eine beliebige Anzahl an Variablen- und definitionen - Beispiel einfache Klassendefinition public class Auto { public String name; public int erstzulassung; public int leistung; }

14 Objekte Klassen und Objekte in - Klassen - Objekte Erzeugung des Objekts - Deklarieren einer Variablen vom Typ der Klasse - Das mit dem new-operator erzeugte Objekt der Variablen zuweisen - Beispiel Auto meinkombi; meinkombi = new Auto(); Oder Kombiniert Auto meinkombi = new Auto(); Objekte Klassen und Objekte in - Klassen - Objekte Nach der Initialisierung haben alle Variablen des Objekts zunächst Standardwerte Referenztypen haben den Standardwert null Die Standardwerte der primitiven Typen können einer Tabelle entnommen werden (i.a. 0 im jeweiligen Datentypformat) Der Zugriff auf sie erfolgt mit Hilfe der Punktnotation Objekt.Variable

15 Objekte Klassen und Objekte in - Klassen - Objekte - Beispiel Zugriff auf Objekt-Variablen meinkombi.name = "Mercedes 600"; meinkombi.erstzulassung = 1972; meinkombi.leistung = 250; - Beispiel lesender Zugriff System.out.println("Name...: "+meinkombi.name); System.out.println("Zugelassen..:"+meinKombi.erstzulassung); System.out.println("Leistung...:"+meinKombi.leistung); Definition und - Definieren das Verhalten von Objekten - Werden innerhalb einer Klassendefinition angelegt - Haben Zugriff auf alle Variablen des Objekts - Globale Funktionen, die unabhängig von einem Objekt oder einer Klasse existieren, gibt es in nicht

16 Definition und Syntax - Definition {Modifier} Typ Name([Parameter]) { {Anweisung;} } Modifier (privat, public ) o werden später Behandelt Typ o Typ des Rückgabewertes (void, Objekttyp, primitiver Datentyp) Name o Frei wählbarer Name mit der die Methode aufgerufen wird Parameter o Können keiner, einer oder mehrere sein Definition und Syntax - Objekt objekt.name([parameter]); o Instanz der Klasse name o Name der Methode Parameter o Laut definition

17 Parameter Primitive Datentypen werden per call by value übergeben Da jede Objektvariable eine Referenz darstellt, wird bei ihrer Übergabe die Referenz kopiert Bei Übergabe von Objekten arbeitet die Methode durch die kopierte Referenz also mit dem Original Parameter Sollen Objekte kopiert werden, so muss dies explizit durch der Methode clone der Klasse Object erfolgen Die Übergabe von Objekten ist performant, gleichgültig wie groß sie sind

18 Parameter Seit 5 gibt es die Möglichkeit, variable Parameterlisten zu definieren - Beispiel public static void printargs(string... args) { for (int i = 0; i < args.length; ++i) { } } System.out.println(args[i]); - : printargs("so", "wird", "es", "gemacht"); - Nur der letzte Parameter darf variable sein Überladen von Innerhalb einer Klasse können unterschiedliche mit dem selben Namen definiert werden Der Compiler unterscheidet die verschiedenen Varianten anhand der Anzahl und der Typisierung ihrer Parameter Der Rückgabetyp trägt nicht zur Unterscheidung bei

19 Überladen von Beispiel public void auto() public void auto(int baujahr) public void auto(int baujahr, string model) Konstruktoren Sind spezielle, die bei der Initialisierung eines Objekts aufgerufen werden Sie haben keinen Rückgabewert Sie tragen den Namen der Klasse zu der sie gehören Ihnen können beliebig viele Parameter übergeben werden Sie können Überladen werden

20 Konstruktoren Beispiel public class Auto { // Membervariablen public String name; public int erstzulassung; public int leistung; //Konstruktoren public Auto () {. } public Auto(String name) { this.name = name; } } Konstruktoren Syntax bei der Instanzierung Auto dasauto = new Auto("Porsche 911");

21 Konstruktoren Default-Konstruktor - Besitzt eine Klasse keinen expliziten Konstruktor, wird vom Compiler automatisch ein parameterloser default-konstruktor generiert Konstruktoren Verkettung von Konstruktoren - Unterschiedliche Konstruktoren einer Klasse können verkettet werden, d.h. sie können sich gegenseitig aufrufen Der Konstruktoraufruf muss in der ersten Zeile des aufrufenden Konstruktors erfolgen

22 Konstruktoren Initialisierungsreihenfolge beim Instanzieren eines Objekts - Zuerst werden die Superklassenkonstruktoren aufgerufen - Alle Membervariablen werden in der textuellen Reihenfolge ihrer Deklaration initialisiert - Der Programmcode im Rumpf des Konstruktors wird ausgeführt Destruktoren Werden unmittelbar vor dem Zerstören eines Objekts aufgerufen Ein Destruktor wird als geschützte (protected) parameterlose Methode mit dem Namen finalize definiert - Syntax protected void finalize() {. } - Der Zeitpunkt der Zerstörung des Objekts ist undefiniert - Der des Destruktors wird nicht Garantiert

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!