Programmierkurs Java

Transkript

1 Programmierkurs Java Java Generics und Java API (1/2) Prof. Dr. Stefan Fischer Institut für Telematik, Universität zu Lübeck

2 Datenstrukturen In vielen Sprachen (z.b. C) hat praktisch jedes Programm seine eigenen Datentypen implementiert Probleme: viel unnötiger Code, Fehlerquelle, schwer auszutauschen, jedes Programm war einzigartig hohe Einarbeitungszeit Daher: Java stellt Standardtypen bereit Teil der Java Distribution Sog. Java Collections Framework (java.util.*) Referenzen #2

3 #3 Java Collections Framework (JCF) Stellt sog. Container-Klassen bereit Container nehmen andere Datentypen in sich auf Dynamische Datenstrukturen, die ihre Größe anpassen Zwei grundlegende Typen: Collection und Map Collection (java.util.collection) in dieser Vorlesung Listen, Mengen, Schlangen (Queues) Map für Assoziativspeicher (java.util.map) Speichert <name, wert>-tupel

4 Java Collections Framework (JCF) Interfaces legen den Funktionsumfang eines Containertyps fest z.b. das Interface Collection Konkrete Klassen erben von diesen und implementieren die Funktion des Containers Abstrakte Basisklassen dienen zur vereinfachten Implementierung konkreter Klassen Beispiel Implementiert Interface Collection Abstrakte Listenimplementierung Konkret, Speicherung in Array #4

5 #5 Teil der Vererbungshierarchie Collection AbstractList AbstractSet ArrayList... Vector TreeSet... HashSet

6 #6 Collection Interface Wichtige Methoden boolean add(e e); void clear(); boolean contains(object o); int size(); Iterator iterator();... Was ist wohl ein Iterator? Später...

7 Interface java.util.collection #7

8 Instanziierung einer Collection Beispiel: Verwendung einer Liste Zunächst Wahl einer Implementierung Dann Instanziierung Collection c = new ArrayList(); #8

9 Verwendung von Collection import java.util.*; public class NutzungVonCollection private static void test( Collection c ) for ( int i = 0; i < 5; i++ ) c.add( i ); System.out.println( Ist leer? + c.isempty()); System.out.println( Anzahl Elemente: + c.size()); #9

10 #10 Konzept der Iteratoren Dient dem Zugriff auf Elemente einer Collection Im einfachsten Fall kann man nur vorwärts von einem Element zum nächsten gelangen Iterator iterator = collection.iterator(); Zwei wesentliche Methoden eines Iterators boolean hasnext(): true, wenn es ein weiteres Element gibt Object next(): Liefert nächstes Objekt Beispiel: Iteration über Collection next() next() next() next() next() next() next() next() hasnext: true hasnext: true hasnext: true hasnext: true hasnext: true hasnext: true hasnext: true hasnext: true hasnext: false

11 #11 Verwendung von Iteratoren Vorsicht: nicht 2x next() aufrufen pro 1x hasnext() z.b. innerhalb der while-schleife

12 #12 Verwendung von Iteratoren Oft besser: Referenz auf nächstes Objekt einer Variable zuweisen

13 Kürzere Variante: for-schleife Iterationen über Collections lassen sich mit der for-schleife prägnant und kurz schreiben Initialisierung: Zuweisung einer Iterator-Referenz Bedingung: Prüfen auf hasnext(); Inkrement: Nichts tun #13

14 #14 Noch kürzere Variante: foreach-schleife Seit Java 1.5 gibt es noch eine weitere Schleife Speziell für die Iteration über Collections, Arrays, etc. Abkürzende Schreibweise, kann durch for-schleife ersetzt werden Möglich für alle Objekte, die das Interface Iterable implementieren Also z.b. Collection Syntax: for(typ variable : iterableobject ) statement;

15 Das Interface Iterable #15

16 #16 Foreach und Collections Beispiel: Umwandlung einer for-schleife in eine foreach-schleife

17 Collections und ihre Daten Beispiel c.add( new String( 1 ) ); c.add( new Integer(42) ); Collection enthält String- und Integer-Instanzen add-methode akzeptiert nur Object-Instanzen Iterator kann daher nur Object zurückgeben Beispielhafte Iteration über diese Collection for(object o : c) System.out.println( Länge: + ((String)o).length()); Problem: Typsicherheit Wie stellt man sicher, dass in einer Collection nur Daten eines bestimmten Typs gespeichert werden können? #17

18 #18 Wie speichert man Daten? class IntBox private int val; class StringBox private String val; void setvalue( int val ) this.val = val; int getvalue() return val; void setvalue( String val ) this.val = val; String getvalue() return val;

19 #19 Wie implementiert man generische Typen? Häufig durch Speichern von Object- Instanzen class ObjectBox private Object val; void setvalue( Object val ) this.val = val; Object getvalue() return val; Verwendung Box b = new Box(); Point p = new Point(1,2); b.setvalue( p ); Probleme ((Point)b.getValue()).getX(); Umständlich Jeder Zugriff erfordert Typ-Cast Unsicher Typ-Cast kann fehlschlagen ((Vector)b.getValue()).doX(); ClassCastException

20 #20 Lösung: Generische Typen in Java Sog. Java Generics Klassen und Methoden können generisch implementiert werden Statt Object wird ein Platzhalter-Typ verwendet Alt: private Object val; Neu: private T val; Dieser Typ kann wie ein normaler Typ verwendet werden Bei der konkreten Verwendung muss T spezifiert werden

21 #21 Lösung: Java Generics class ObjectBox private Object val; class Box<T> private T val; Sagt Java, dass T im Folgenden ein Platzhalter ist void setvalue( Object val ) this.val = val; void setvalue(t val) this.val = val; Object getvalue() return val; T getvalue() return val;

22 #22 Verwendung Instanziierung Box<String> stringbox = new Box<String>(); Box<Integer> intbox = new Box<Integer>(); Box<Point> pointbox = new Box<Point>(); Zugriff Point p = new Point(1,2); pointbox.setvalue( p ); double x = pointbox.getvalue().getx(); getvalue() liefert Point zurück

23 #23 Generics: Einfache generische Methoden class HopOderTop public static <T> T aoderb(t a, T b) if (Math.random() > 0.5) return a; else return b; System.out.println( HopOderTop.aOderB( Zuhören, Weiterschlafen ) ); System.out.println( Note: + HopOderTop.aOderB( 1.0, 1.3 ) );

24 Seit Java 1.5 verwendet das JCF Generics Alt: Collection l = new ArrayList(); Neu: Collection<String> = new ArrayList<String>(); Vorteile Es können keine falschen Datentypen mehr gespeichert werden Typ-Cast entfällt Beispiele: nächste Folie #24

25 Beispiel: Ohne und mit Generics #25