Programmiertechnik Objektorientierung

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1 Programmiertechnik Objektorientierung Prof. Dr. Oliver Haase Oliver Haase Hochschule Konstanz 1

2 Was ist Objekt-Orientierung? Objekt-Orientierung (OO) ist nicht völlig scharf definiert, d.h. es gibt unterschiedliche Definitionen. Allerdings gibt es einige Grundprinzipien, die (fast) allen Definitionen zugrunde liegt: Objektkonzept bestehend aus Daten und Verhalten Generalisierung Vererbung Kapselung Polymorphismus Oliver Haase Hochschule Konstanz 2

3 Objektkonzept Bisher: Objekte sind Sammlungen von Daten (Beispiel: Klasse Adresse für Adressbuchverwaltung) Idee: Erweitere Objekte um Verhalten (Beispiel: drucken, duplizieren, etc.) Objekte wissen selbst, welche Operationen auf ihnen erlaubt sind, und wie diese implementiert sind. konkrete Umsetzung: Instanzmethoden Oliver Haase Hochschule Konstanz 3

4 Einschub: Was bisher geschah Bisher: Klassen enthalten Komponenten. Komponenten sind Daten (Variablen) und Verhalten (Methoden) Variablen: Instanzvariablen, d.h. jedes Objekt (jede Instanz) hat seine eigene Kopie der Variablen. Beispiel: Klasse Adresse. Deklaration ohne Schlüsselwort static. Methoden: Klassenmethoden (statische Methoden), Deklaration mit Schlüsselwort static. Oliver Haase Hochschule Konstanz 4

5 Instanzmethoden Instanzmethoden sind Methoden, die an Instanzen der Klasse gebunden sind. D.h. eine Instanzmethode bezieht sich immer auf eine konkrete Objektinstanz und kann auf die Instanzvariablen des Objekts zugreifen. Instanzmethoden werden definiert wie Klassenmethoden, nur ohne das Schlüsselwort static. Syntaxregel public <RueckgabeTyp> <MethodenName>(<FormaleParameter>) { // Methodenrumpf: hier den // Programmcode einfuegen } Oliver Haase Hochschule Konstanz 5

6 this-referenz Innerhalb einer Instanzmethode steht das Schlüsselwort this für das Objekt, zu dem die Instanzmethode gehört. Instanzvariablen oder (andere) Instanzmethoden desselben Objekts können deshalb mit der folgenden Notation angesprochen werden: Syntaxregel this.<instanzkomponente> Oliver Haase Hochschule Konstanz 6

7 Instanzmethoden Beispiel: public class Multiplizierer { public int faktor = 0; Instanzvariable } public int mul(int n) { return this.faktor * n; } Instanzmethode Oliver Haase Hochschule Konstanz 7

8 this-referenz Wenn die Eindeutigkeit nicht verloren geht, kann auf die Angabe der this-referenz verzichtet werden: public class Multiplizierer { public int faktor = 0; } public int mul(int n) { return faktor * n; } eindeutig, da es keine gleichnamige lokale Variable gibt. Oliver Haase Hochschule Konstanz 8

9 Instanzmethoden Instanzmethoden werden unter Voranstellung des entsprechenden Objektnamens aufgerufen. Syntaxregel <ObjektName>.<MethodenName>(<AktuelleParameter>) Beispiel: public class TesteMultiplizierer { public static void main(string[] args) { Multiplizierer m7 = new Multiplizierer(); Multiplizierer m8 = new Multiplizierer(); m7.faktor = 7; m8.faktor = 8; System.out.println("7 * 5 = " + m7.mul(5)); System.out.println("8 * 5 = " + m8.mul(5)); } } Oliver Haase Hochschule Konstanz 9

10 Klassendiagramm Instanzmethoden werden in dem dritten, bisher leeren Block des Klassendiagramms aufgelistet. Dies ist die Konvention in UML (Unified Modeling Language), dem De-facto-Standard für objektorientierten Entwurf. Multiplizierer Klassenname faktor: mul(int): int int Instanzvariablen Instanzmethoden Oliver Haase Hochschule Konstanz 10

11 Generalisierung Oliver Haase Hochschule Konstanz 11

12 Beispiel Aufgabe: Simuliere das Leben und Verhalten verschiedener Tiere am Computer. Jede Tierart soll durch eine eigene Klasse realisiert werden, deren Instanzen (Objekte) individuelle Tiere repräsentieren. Starte dabei mit den Tierarten Hund und Katze. 1. Lösungsansatz: Katze Hund Oliver Haase Hochschule Konstanz 12

13 Beispiel Beobachtung: Katzen und Hunde haben viele Gemeinsamkeiten, unter anderem da sie beide Säugetiere sind (gebären lebende Jungen, säugen Jungen mit Milch). Idee: Führe generellere Klasse ein, die die gemeinsamen Eigenschaften modelliert. Säugetier Katze Hund Terminologie: Katze (Hund) Subklasse von Säugetier, Säugetier Superklasse von Katze (Hund). Katze (Hund) ist-ein Säugetier. Oliver Haase Hochschule Konstanz 13

14 Beispiel 1. Aufgabenerweiterung: Modelliere zusätzlich Wellensittiche. Tier Säugetier Vogel Katze Hund Wellensittich Oliver Haase Hochschule Konstanz 14

15 Beispiel 2. Aufgabenerweiterung: Verfeinere Katzen in Hauskatzen und Wildkatzen. Tier Säugetier Vogel Katze Hund Wellensittich Hauskatze Wildkatze Erweiterung des Baums nach unten heißt Spezialisierung. Oliver Haase Hochschule Konstanz 15

16 Generalisierung Generalisierung ist wichtig, um schon bei der Modellierung Gemeinsamkeiten zu erkennen und in Superklassen herauszuziehen. Gemeinsam mit der Vererbung führt das zu einer Reduzierung des Programmieraufwands und zur Vermeidung von Redundanzen. Oliver Haase Hochschule Konstanz 16

17 Vererbung Oliver Haase Hochschule Konstanz 17

18 Definition Subklassen erben Eigenschaften der Superklassen Das betrifft sowohl Daten (Instanzvariablen) als auch Verhalten (Instanzmethoden) Instanzen der Subklasse besitzen alle Eigenschaften der Superklasse, sowie eventuell eigene Eigenschaften. Variablen (in der Superklasse) müssen nur einmal deklariert werden. Methoden müssen nur einmal programmiert werden. Oliver Haase Hochschule Konstanz 18

19 Definition verringerter Aufwand. weniger fehleranfällig im Falle von Änderungen. Syntaxregel public class <SubKlasse> extends <SuperKlasse> { // Variablen- und Methodendeklarationen } Oliver Haase Hochschule Konstanz 19

20 Beispiel Die bekannte Klasse Adresse wird spezialisiert zu einer Subklasse FaxAdresse: public class FaxAdresse extends Adresse { public String telefon; public String fax; } Adresse name: String strasse: String hausnummer:int postleitzahl: int wohnort: String String kommentar: String FaxAdresse definiert nur die neuen Variablen und besitzt dennoch auch die alten! FaxAdresse telefon: fax: String String Oliver Haase Hochschule Konstanz 20