Enumerations und innere Klassen

Transkript

1 Enumerations und innere Klassen Programmiermethodik Eva Zangerle Universität Innsbruck

2 Überblick Einführung Java Ein erster Überblick Objektorientierung Vererbung und Polymorphismus Ausnahmebehandlung Pakete und Javadoc Spezielle Themen Generische Programmierung Enumerationstypen Innere Klassen Java Collection-Framework Streams Unit-Tests Entwurfsmuster - Eine Einführung GUI-Programmierung Java Virtual Machine Ausblick Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 2

3 Motivation Bisher wurden die Grundlagen der Objektorientierung in Java besprochen: Klassen Vererbung Interfaces Daneben gibt es spezielle Themen bei der Objektorientierung und Vererbung: Enumerationstypen für Aufzählungen Innere Klassen (Klassen in Klassen) Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 3

4 Enumerationstypen

5 Motivation Enumeration = abgegrenzte Menge von Objekten Variable sollte nur einen von mehreren (wenigen) vordefinierten Werten annehmen können. Beispiel: Farbvariable mit den Werten Rot, Blau, Grün Beispiel: Wochentage Naiver Ansatz über Konstanten bzw. Klassenvariablen (falsch!) private static final int RED = 0, BLUE = 1, GREEN = 2; Compiler kann dabei aber nicht garantieren, dass einer Farbvariable nur Farbwerte zugewiesen werden. int color = RED; color = 100;// möglich, aber semantisch falsch Typsicherheit nicht gegeben! Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 5

6 Enumerationstypen Seit Java 1.5 Definiert eine Menge seiner Werte durch namentliche Aufzählung. Typsicherheit gewährleistet Beispiel enum Color {RED, BLUE, GREEN enum Direction {NORTH, SOUTH, WEST, EAST Benutzung Color c = Color.RED; Direction d = Direction.NORTH; // c = 0; inkompatible Typen // c = d; inkompatible Typen Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 6

7 Einsatz Enumerationswerte können mit == und!= verglichen werden. Sind in der Reihenfolge ihrer Deklaration geordnet. Compiler ordnet jedem Enumerationswert eine Ordinalzahl zu. Im Farbbeispiel Color.RED hat den Wert 0 Color.BLUE den Wert 1 Color.GREEN den Wert 2 Enumerationswerte sind aber keine Zahlen. Enumerationswerte können als case-marken in einer switch-anweisung verwendet werden. switch(c){ case RED: case BLUE: case GREEN: Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 7

8 Umsetzung Enum wird in eine Klasse wie folgt übersetzt: Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 8

9 Methoden equals prüft auf Gleichheit. compareto liefert eine negative Zahl, 0 oder eine positive Zahl wenn der Wert kleiner, gleich oder größer als der verglichene Wert ist. Color c = Color.RED; System.out.println(c.equals(Color.GREEN)); // false System.out.println(c.compareTo(Color.GREEN)); //-2 Der Typname besitzt eine Methode values. Diese liefert einen Iterator (wird noch im Kapitel über Collections genauer erklärt). Mit dem Iterator können alle Werte nacheinander durchlaufen werden. Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 9

10 Enumerationstypen als Klassen Enumerationstypen sind eine Spezialform von Klassen. Enumerationstypen können auch Objektvariablen, Methoden oder Konstruktoren enthalten. Unterschied zu Klassen Bequemere Schreibweise Keine neuen Exemplare durch new Laufzeitsystem stellt sicher, dass Enumerationswerte nicht kopiert werden (es existiert nur ein Exemplar von jedem Wert). Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 10

11 Beispiel public enum Roman { I(1), V(5), X(10), L(50), C(100), D(500), M(1000); private int value; Roman(final int value) { this.value = value; public int getvalue() { return this.value; public final class EnumTest { private EnumTest() { public static void main(final String[] args) { final Roman r = Roman.V; System.out.println(r.getValue()); System.out.println(r.ordinal()); System.out.println(r); for (final Roman x : Roman.values()) { System.out.print(x + " "); Ausgabe: 5 1 V I V X L C D M Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 11

12 Innere Klassen

13 (Innere) KIassen Bisher: Klassen und Schnittstellen jeweils in einer Datei enthalten (Top-Level Klassen) Es gibt aber auch innere Klassen

14 Motivation Ziel und Verwendung innerer Klassen Definition von Hilfsklassen möglichst nahe an der Stelle, wo sie gebraucht werden. Logisches Gruppieren von Klassen, die nur an einem Ort verwendet werden Zur besseren Kapselung Zur Erhöhung der Les- und Wartbarkeit des Codes Nachteile Klassen werden aufgeblasen Verringert wiederum die Wartbarkeit Innere Klassen können auf Komponenten der sie umfassenden Klasse zugreifen. Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 14

15 Überblick Klassen können auch verschachtelt werden. Für innere Klassen ist keine neue Syntax notwendig. Sie unterliegen denselben Zugriffsrestriktionen wie andere Elemente der äußeren Klasse. Arten Statische innere Klassen Mitglieds- oder Elementklassen Lokale Klassen Anonyme innere Klassen Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 15

16 Allgemeines Variante statische innere Klasse wird auch als nested toplevel Klasse bezeichnet. Grundlegender Unterschied nur zwischen den statischen und den nicht statischen Typen. Lokale bzw. anonyme Klassen sind entweder vom statischen oder nicht statischen Typ. Klassen können beliebig tief ineinander verschachtelt werden. Nicht alle Kombinationen erlaubt! Selten benutzt (schwierig)! Der Name einer inneren Klasse bzw. eines Interfaces darf nicht identisch mit dem einer äußeren Klasse sein. Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 16

17 Statische innere Klassen Handhabung wie statisches Attribut der Klasse Kein Zugriff auf nicht-statische Elemente der äußeren Klasse (z.b. cnt) Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 17

18 Member-Klassen Ähnlich wie Objektvariablen, aber besondere Regeln: Eine Instanz einer Member-Klasse ist mit genau einer vorher erschaffenen Instanz der äußeren Klasse verbunden. Member-Klassen können bis auf Konstanten keine statischen Variablen oder Methoden besitzen. Member-Klassen haben Zugriff auf alle Objektvariablen und Methoden der äußeren Klasse, inklusive der als private deklarierten (und umgekehrt). Member-Klassen können ineinander verschachtelt werden. Member-Klassen können Subklassen von äußeren Klassen sein. In einer äußeren Instanz können beliebig viele Instanzen einer Member-Klasse enthalten sein. Member-Klassen sollten immer private sein! Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 18

19 Beispiel public class Outer { private final String name = "Outer"; private final int number = 1; private class Inner { private String name; Um auf name der Outer- Instanz zuzugreifen private String getqualifiedname() { return Outer.this.number + ":" + Outer.this.name + "." + this.name; public void createandprintinner(final String iname) { final Inner inner = new Inner(); inner.name = iname; System.out.println(inner.getQualifiedName()); public final class InnerTest { public static void main(final String[] args) { final Outer outer = new Outer(); outer.createandprintinner("inner"); Ausgabe: 1:Outer.Inner Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 19

20 Member Klassen Syntax Erzeugung von außen Sicherstellung, dass äußere Klasse existiert Syntax this Zugriff auf Elemente der äußeren Klasse Siehe nachfolgendes Beispiel Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 20

21 Beispiel Beispiel entnommen aus "Java ist auch eine Insel" Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 21

22 Lokale Klassen Lokale Klassen werden wie lokale Variablen in einem Block deklariert und sind nur in diesem Block gültig. Regeln Eine lokale Klasse ist nur in dem Block gültig, in dem sie deklariert wird und kann weder private, protected, public noch static sein. Lokale Klassen haben Zugriff auf final deklarierte lokale Variablen oder Parameter, die in ihrem Gültigkeitsbereich liegen. Lokale Klassen können bis auf Konstanten (static final) keine statischen Variablen oder Methoden besitzen. Ist eine lokale Klasse in einer statischen Methode deklariert, hat sie Zugriff auf alle statischen Variablen und Methoden der Klasse. Instanz-Methode deklariert, gelten zusätzlich die Regeln der Member-Klassen. Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 22

23 Vorteile und Einsatzgebiete Lokale Klassen sind einfacher zu verwenden als Member- Klassen. Sind außerhalb des Blocks und damit auch außerhalb der Klasse nicht direkt benutzbar. Es entfallen viele Nebeneffekte der Member-Klassen. Verschiedene Einsatzgebiete Beispiel: Lokale Klassen sind für Instanzen geeignet, die nur innerhalb einer Methode benötigt werden. Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 23

24 Anonyme Klassen Anonyme Klassen sind lokale Klassen ohne Namen. Werden sehr oft für die Implementierung von Interfaces mit ein oder zwei Methoden verwendet. Beispiel: GUI-Programmierung Ähnliche Regeln wie bei lokale Klassen, sind aber aufgrund ihrer Namenlosigkeit weiter eingeschränkt. Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 24

25 Regeln Deklaration und Anlegen der einzigen zugehörigen Instanz sind untrennbar miteinander verbunden. Die Deklaration erlaubt kein extends oder implements und erfolgt alternativ durch: new SuperClassName ([arguments]) {... wobei die Superklasse einen Konstruktor haben muss, der eine zu den Argumenten passende Signatur hat. new InterfaceName() {... wobei die anonyme Klasse das Interface vollständig implementieren und direkte Subklasse von Object sein muss. Eine anonyme Klasse hat keine eigenen Konstruktoren, sondern nur einen Initialisierer (wenn notwendig). Zusätzliche Methoden (nicht in der Superklasse bzw. im Interface deklariert) können nicht von außen aufgerufen werden. Programmiermethodik - Enumerationen und innere Klassen 25

26 Anonyme Klassen javax.swing.swingutilities.invokelater( new Runnable() { public void run() { createandshowgui(); ); Oder: JButton mybutton = new JButton("My Button"); mybutton.addactionlistener( new ActionListener(){ public void actionperformed(actionevent e) { );