Abstrakte Klassen, Interface. DVG Abstrakte Klassen, Interface

Transkript

1 Abstrakte Klassen, Interface

2 Beispiel: Vögel Definition von Klassen enthält Abstraktion von den konkreten Objekten. Z.B.: Klasse: Vogel Kann ein Objekt der Klasse Vogel instanziiert werden? Nein, es gibt keine Vögel als solche, es gibt nur Spatzen, Enten, Kakadus, Strauße, Pinguine u.s.w. Vogel ist eine abstrakte Klasse. Die Klasse Vogel definiert allgemeine Eigenschaften aller Vögel. Um eine spezielle Vogelart zu beschreiben, werden zusätzliche Definitionen benötigt. Z.B.: Flugfähigkeit Farben des Gefieders, des Schnabels, der Beine Größe, Gewicht u.s.w. Aber: Um eine konkrete Vogelart beschreiben zu können, müssen diese Eigenschaften definiert werden. Von dieser konkreten Vogelart gibt es dann auch konkrete Realisierungen. 2

3 Beispiel: Newton-Verfahren x n+1 = x n f f ( xn ) ( x ) n public class Equation final double eps = 1e-12; public double solve(double x) double dx; do dx=-f(x)/fs(x); x+=dx; while (Math.abs(dx) > eps*math.abs(x)); return x; 3

4 Problem: Bei der Definition der Methode solve werden die Methoden f und fs benötigt. f und fs sind noch nicht bekannt Lösung: Bei der Definition von solve ist nur wichtig, welche Schnittstellen f und fs haben, nicht aber welchen Körper. f und fs werden als abstrakte Methoden definiert, d.h. es wird nur der Methodenkopf mit dem Schlüsselwort abstract definiert. 4

5 public abstract class Equation final double eps = 1e-12; public abstract double f (double x); public abstract double fs (double x); public double solve(double x) double dx; do dx=-f(x)/fs(x); x+=dx; while (Math.abs(dx) > eps*math.abs(x)); return x; 5

6 Die Klasse Equation ist noch abstrakt. Es hat noch keinen Sinn mit der Klasse Equation ein Problem lösen zu wollen, da f und fs, und damit das zu lösende Problem, noch nicht beschrieben sind. ==> Abstrakte Klassen sind nicht instanziierbar! Um ein konkretes Problem lösen zu können muss eine konkrete Klasse abgeleitet werden, die f und fs definiert. 6

7 public class ExpEquation extends Equation final double rhs = Math.exp(Math.PI); public double f (double x) return Math.exp(x) - rhs; public double fs (double x) return Math.exp(x); 7

8 Die Klasse expequation ist nicht mehr abstrakt. Von expequation kann ein Objekt instanziiert werden. Von diesem Objekt kann die Methode solve aufgerufen werden und damit die Gleichung gelöst werden. public class Newton01 public static void main (String[]args) expequation ex = new expequation(); System.out.println("Loesung = "+ex.solve(15.0)); 8

9 Vorteile abstrakter Klassen Teile der Klassendefinition können von anderen Teilen getrennt und somit vor dem Anwender verborgen werden. Z.B.: enthält die Klasse Equation unser ganzes know-how darüber, wie nichtlineare Gleichungen gelöst werden können. Dieses können wir vor dem Anwender verbergen. Er fügt nur die fehlenden Teile hinzu und kann sein konkretes Problem lösen. Es bleibt die Überprüfung aller Schnittstellen durch das System garantiert. Es sind keine fehlerhaften Aufrufe oder Parameterlisten möglich, da die Schnittstellen in der abstrakten Klasse definiert sind und in der abgeleiteten Klasse nicht verändert werden können (Überladung). 9

10 mehrfache Vererbung Mehrfache Vererbung ist die Ableitung einer Klassen von mehreren anderen Klassen. farbigerpunkt sollte eine Ableitung sowohl der Klasse Punkt als auch der Klasse Color sein. class farbigerpunkt extends Punkt,Color Problem: Elternklassen könnten die gleichen Methoden (Name, Parameterliste) definieren und diese verschieden implementieren. Welche Methode sollte dann verwendet werden? ==> mehrfache Vererbung ist in JAVA nicht erlaubt Interface abstrakte Klasse ausschließlich abstrakte Methoden statische Konstanten 10

11 Interfacedefinition Interfacedefinition besteht aus Interfacekopf Name des Interfaces Modifizierer (public) Ableitung von anderen Interfaces (extends) Interfacerumpf statische Attribute alle Attribute bekommen automatisch die Modifizierer final public static abstrakte Methoden alle Methoden bekommen automatisch die Modifizierer abstract public 11

12 Interfacekopf [public] interface Bezeichner [extends Interface,...,Interface] implizit wird abstract angewendet Interface können von mehreren anderen Interfacen erben. Kein Problem, da keine Implementierungen enthalten sind, sondern nur Schnittstellen. 12

13 Attribute Typ [ []...[] ] name = Initialisierer ; Implizit werden public static final angewendet ==> Attribute sind echte Konstanten Attribute müssen immer initialisiert werden. 13

14 Methoden Typ Name ( [formaleparameterliste] ) [ []...[] ] [throws Ausnahme,...,Ausnahme] ; Methoden sind immer public abstract ==> keine Implementation 14

15 public interface Function Newtonverfahren mit Interface double f(double x); double fs(double x); 15

16 public class Equation 16 final double eps = 1e-12; public double solve(double x, Function func) double dx; do dx=-func.f(x)/func.fs(x); x+=dx; while (Math.abs(dx) > eps*math.abs(x)); return x;

17 public class ExpEquation implements Function final double rhs = Math.exp(Math.PI); public double f (double x) return Math.exp(x) - rhs; public double fs (double x) return Math.exp(x); 17

18 public class Newton01 public static void main (String[]args) Equation eq = new Equation(); ExpEquation ex = new ExpEquation(); System.out.println("Loesung = "+eq.solve(15.0, ex)); 18

19 Vorteile von Interfaces Interface trennen die Definition der Schnittstellen von der Implementation der Algorithmen und Verfahren. Änderungen der Implementierung haben daher keine Auswirkung auf andere Klassen. Mehrfachvererbung von Interfacen ist möglich. 19