Programmierkurs Java

Transkript

1 Programmierkurs Java Abstrakte Klassen und Methoden & Interfaces Prof. Dr. Stefan Fischer Institut für Telematik, Universität zu Lübeck

2 #2 Vererbungshierarchie Obst double getpreisineuro(); Apfel Birne Kiwi double getpreisineuro(); double getpreisineuro(); double getpreisineuro();

3 #3 Problem dieser Lösung Methode double getpreisineuro(); In den Klassen Apfel, Birne und Kiwi implementiert Aber auch in der Klasse Obst Welchen Sinn hat die Implementierung in Obst?

4 Oberklasse Obst: getpreisineuro() Bisherige Implementierung komplett sinnlos Die Methode wird sowieso in den Unterklassen überschrieben Macht sogar Probleme, wenn man Instanzen von Obst verwendet (Negativer Preis) Eigentlich brauchen wir die Klasse nur, damit wir die Methode double getpreisineuro() in Obst haben #4

5 Weiteres Problem dieser Lösung Wer erzwingt eigentlich, dass man in Unterklassen die Methode getpreisineuro() überschreibt? Der Compiler tut es nicht (siehe Beispiel unten) Erstellt man eine Instanz von Apfel, wird die Methode aus Obst aufgerufen Die Methode wurde ja nicht überschrieben #5

6 #6 Lösung: Abstrakte Klassen und Methoden Man kann Klassen und Methoden als abstrakt kennzeichnen Bedeutung: Von abstrakten Klassen können keine Instanzen erzeugt werden Ist mindestens eine Methode einer Klasse abstrakt, so ist auch die Klasse abstrakt

7 Beispiel: Abstrakte Klasse Obst Abstrakte Klassen: Keyword abstract Syntax: abstract class XXX {...} Beispiel: #7

8 #8 Beispiel: Abstrakte Klasse Obst Von abstrakten Klassen können keine Instanzen erzeugt werden Löst das erste der beiden Probleme Erzeugen von Instanzen wird vom Compiler verhindert

9 Erzwingen der Implementierung von Methoden Wie kann man nun erzwingen, dass in Unterklassen bestimmte Methoden implementiert werden? Lösung: durch abstrakte Methoden public abstract double getpreisineuro(); Nur Signatur (wg. ; am Ende) aber keine Implementierung Enthält eine Klasse mindestens eine abstrakte Methode, so muss die Klasse auch abstrakt sein D.h. es muss abstract class Obst heißen Existenz mindestens einer abstrakten Methode: es können von dieser Klasse auch keine Instanzen erzeugt werden #9

10 #10 Beispiel: Abstrakte Methode in Obst Obst enthält nun eine abstrakte Methode Die Signatur der Methode ist für alle Unterklassen definiert Signatur reicht aus, um Methode aufzurufen Wie sie intern funktioniert, ist egal

11 #11 Beispiel: Abstrakte Methode in Obst Unterklassen erben die abstrakte Methode Daher: Compilerfehler Unterklasse soll nicht abstrakt sein: Sie muss alle abstrakten Methoden implementieren

12 #12 Abstract und Vererbung Abstrakte Methoden werden vererbt Damit eine Klasse instanziiert werden kann (also nicht abstrakt ist), müssen in der Vererbungshierarchie alle abstrakten Methoden mit Implementierungen überschrieben werden Wo dies geschieht ist dabei egal

13 Abstract und die Früchte Klassen Apfel, Birne und Kiwi sind nicht abstrakt Können dies nur sein, weil sie die abstrakte Methode aus Obst implementieren Darüber kann man erzwingen, dass Programmierer bestimmte Methoden implementieren Damit realisiert man eine Schnittstelle Auch API (Application Programming Interface) genannt #13

14 Abstract und nicht-abstract mischen Nicht abstrakte Methoden können abstrakte Methoden verwenden Möglich, da bei nicht-abstrakten Instanzen von Unterklassen die Methode ja implementiert sein muss Damit können bestimmte Elemente der Implementierung offen gelassen werden Vorteil: Verhalten, das bei allen Unterklassen sehr ähnlich ist, kann in die Oberklasse verschoben werden #14

15 #15 Beispiel Beide Klassen implementieren die Methode getname unterschiedlich Methode tuewasmit(gutentag g) in der Klassen Main kennt nur das Interface von GutenTag Kann damit getname() oder stelldichvor() aufrufen stelldichvor() ruft getname der jeweiligen Instanz auf

16 Interfaces

17 #17 Interfaces Können Klassen auch von mehreren Oberklassen erben? Sogenannte Mehrfachvererbung Prinzipiell ja (z.b. in C++), in Java jedoch nicht Es können Konflikte entstehen, deren Auflösung kompliziert sein kann Java bietet ähnliche Funktionalität über einen Trick Neben echten Oberklassen gibt es sog. Interfaces Ein Interface enthält lediglich Methodensignaturen D.h. keine Methodenimplementierung / kein Code Vergleichbar mit Klassen, die nur abstrakte Methoden enthalten

18 Abstrakte Klasse vs. Interface Abstrakte Klasse abstract class Obst { public abstract double getpreisineuro(); } Interface interface Obst { double getpreisineuro(); } Abstract wird implizit für Klasse und Methoden angenommen und muss daher nicht explizit auftauchen Methoden eines Interfaces sind immer public #18

19 Abstrakte Klasse vs. Interface Abstrakte Klassen können auch normale Methoden enthalten (mit Implementierung) abstract class Obst { public void gebeaus() {... } OK public abstract double getpreisineuro(); } Bei Interfaces ist dies nicht erlaubt interface Obst { void gebeaus() {... } nicht möglich double getpreisineuro(); } #19

20 Implementieren von Interfaces Von einem Interface wird nicht geerbt, sondern es wird implementiert Schlüsselwort: implements Eine Klasse kann von max. einer Klasse erben Aber sie kann beliebig viele Interfaces implementieren Wenn mehrere Klassen ein Interface implementieren, besitzen sie Methoden mit identischen Signaturen Beispiel: siehe nächste Folie #20

21 #21 Interfaces: Beispiel class PKW extends Fahrzeug implements Gebrauchsgegenstand, CoolesMaennerspielzeug { //alle Interface-Methoden müssen implementiert werden } Ein PKW ist-ein Fahrzeug, GebrauchsGegenstand und CoolesMaennerspielzeug Fahrzeug Gebrauchs Gegenstand CoolesMaenner spielzeug PKW

22 Interfaces: Obstbeispiel Bei manchen Obstsorten ist Herkunftsland wichtig Methode String getherkunftsland(); Soll (wenn bekannt) von Obstsorten implementiert werden Beispiel Kiwi Klasse Kiwi erbt schon von Obst Kann daher keine weitere Klasse extenden #22

23 #23 Interfaces: Obstbeispiel Daher: Neues Interface Herkunftsland public interface Herkunftsland { String getherkunftsland(); } Klasse Kiwi implementiert das Interface class Kiwi extends Obst implements Herkunftsland { String getherkunftsland() { return Neuseeland ; } }

24 Vererbungshierarchie Kiwi ist-ein Obst Herkunftsland Instanzen vom Typ Kiwi können per Typecast auf Obst und Herkunftsland abgebildet werden Obst Herkunftsland Beispiel Obst obst = new Kiwi(); Herkunftsland land = new Kiwi(); Kiwi Obst obst2 = (Obst) land; Herkunftsland land2 = (Herkunftsland) obst; #24

25 Beispiel: instanceof Obst o = new Obst(); o instanceof Obst true Apfel a = new Apfel(); a instanceof Obst true a instanceof Apfel true a instanceof Herkunftsland false Obst k = new Kiwi(); // ok, da: Kiwi ist ein Obst (upcast) k instanceof Obst true k instanceof Herkuntsland true k instanceof Kiwi true k instanceof Apfel false Obstkorb korb = new Obstkorb(); korb instanceof Obst false korb instanceof Obstkorb true #25

26 Zusammenfassung Attribut abstract an Klassen verhindert deren Instanziierung Abstrakte Methoden Machen die gesamte Klasse abstrakt Erzwingen, dass in Unterklassen diese Methode implementiert werden muss, damit diese nicht mehr abstrakt sein müssen Resultat: Gemeinsame Schnittstelle bzw. Interface Interfaces Interfaces sind wie abstrakte Klassen mit ausschließlich abstrakten Methoden In Java kann eine Klasse nur von einer Oberklasse erben aber von beliebig vielen Interfaces Ein Interface implementiert man, von Oberklassen erbt man #26