Programmieren in Java

Transkript

1 Einführung in die Objektorientierung (Teil 2) - Objekt-Relationen - Pakete

2 2 Wiederholung (Klassen) In der Objektorientierung dienen Klassen als Blaupause für Objekte Eine Klasse beschreibt die Eigenschaften eines Objektes die Fähigkeiten eines Objektes Ein konkretes Objekt wird als Instanz einer Klasse bezeichnet Die Instanz legt die konkreten Werte der Eigenschaften fest Auf Basis dieser Werte unterscheiden sich die Fähigkeiten der Instanz Jede Instanz hat ihr eigenes Set an Werten und nur die eigenen Werte können geändert werden Man kann demnach sagen: Jede Instanz ist zusammengesetzt aus Werten für die einzelnen Eigenschaften Damit ist jede Klasse ein neuer zusammengesetzter Datentyp

3 3 Wiederholung (Definition einer Klasse in Java) public class BEZEICHNER { public class BEZEICHNER { Konvention: Klassennamen beginnen immer mit Großbuchstaben Instanzen werden mit new erzeugt new KLASSENBEZEICHNER ( ) new Computer() Instanz-Variablen KLASSENBEZEICHNER BEZEICHNER = new KLASSENBEZEICHNER ( ) Computer mycomputer = new Computer();

4 4 Wiederholung (Objekt-Attribute) Ein Attribut ist eine Variable, dessen Scope die Klasse ist: public class BEZEICHNER { SICHTBARKEIT DATENTYP BEZEICHNER ; private String system; Default-Wert private String system = "Windows 8"; Zugriff bei geeigneter Sichtbarkeit über eine Instanz, immer über this Computer mycomputer = new Computer(); String currentsystem = mycomputer.system; private String system; public void on() { System.out.println("BOOT: " + this.system);

5 5 Wiederholung (Objekt-Methoden) public RÜCKGABETYP BEZEICHNER ( DATENTYP PARAM-, ) BEZEICHNER optional SATZ; BLOCK { return AUSDRUCK ; optional Die Methode kann nur per Deferenzierung einer Instanz aufgerufen werden public void on() { Computer pc = new Computer(); pc.on(); Getter/Setter: Kapseln von Lese- und Schreibeoperationen auf einem Attribut public int getram() { return this.ram; public void setram(int ram) { this.ram = ram;

6 6 Wiederholung (Konstruktoren) Ein Konstruktor ist eine spezielle Methode zur Initialisierung einer Instanz Per Default besitzt jede Klasse implizit den leeren Konstruktor Ein Konstruktor wird automatisch beim Erzeugen mit new aufgerufen public class BEZEICHNER { public BEZEICHNER ( ) { public Computer() { Computer dell = new Computer(); Ein Konstruktor muss so heißen wie seine Klasse Ein Konstruktor hat keinen Rückgabewert und damit also auch kein return Die Anzahl an Konstruktoren ist beliebig (Überladung von Methoden) public Computer (String processor, int ram, String system) { this.processor = processor; this.ram = ram; this.system = system; Computer dell = new Computer( "4 GHz AMD Quad Core", 8, "Windows 8" );

7 7 Wiederholung (Der Weg zur Klasse) Analyse Neue Klassen können eine erneute Analyse erfordern Klassen identifizieren Attribute identifizieren Attribute typisieren Typisierung kann zu neuen Klassen führen Neue Funktionalität kann zu neuen Attributen führen Attribute kapseln Konstruktoren festlegen Funktionalität identifizieren Methoden definieren

8 8 Die Computer-Klasse Quellcode-Konvention in der Java-Entwicklung: Klassennamen werden groß geschrieben Attributnamen werden klein geschrieben Objekt- und Klassenmethodennamen werden klein geschrieben Zweite Wort in einem Namen wird groß beginnend angefangen Computer Prozessor: String RAM: int Festplatte: int Betriebssystem: String private String processor; private int ram; private int hd; private String system; public void setprocessor(string processor) public int getprocessor () public void setram(int ram) public int getram()

9 9 Beispiel: Objektrelationen beim Computer I Beispiel: Identifizieren und Definieren Sie weitere Klassen auf Basis der Komponenten eines Computers RamModule: Klasse zur Repräsentation eines RAM-Riegels Typ: Speicher-Art (DDR2, DDR3, ) Größe in GB RamModule type: String, readonly size: int, readonly Attribute RamModule(String type, int size) Konstruktoren ausgabe(): String gettype(): String getsize(): int Methoden Readonly: Nur Getter-Methode wird angeboten, so dass die Werte nie von außen geändert werden können

10 10 Beispiel: Objektrelationen beim Computer II Harddrive: Klasse zur Repräsentieren einer Festplatte Größe in GB size: int, readonly Harddrive size: int, readonly files: File[] Harddrive Harddrive(int size) getsize(): int Harddrive(int size) ausgabe(): String getsize(): int Funktionalität: Festplatte soll Dateien enthalten Neue Klasse: File Dateien haben einen Namen und Inhalt Dateiname und Inhalt sollen vom Typ String sein name: String content: String File File (String name, String content) getname(): String setname(string name): void getcontent(): String setcontent(string content): void

11 11 Beispiel: Objektrelationen beim Computer III Datentypen RamModule und Harddrive in die Computerklasse einbauen processor: String ram: int hd: int system: String Computer Computer( String processor, int ram, String system ) getram(): int setram(int ram): void getharddrive(): int setharddrive(int hd): void processor: String ram: RamModule hd: Harddrive system: String Computer Computer( String processor, RamModule ram, String system ) getram(): RamModule setram(rammodule ram): void getharddrive(): Harddrive setharddrive(harddrive hd): void RamModule ram = new RamModule("DDR3", 8); Harddrive harddrive = new Harddrive(1500); Computer dell = new Computer("4 GHz AMD Quad Core", ram, "Windows 8"); dell.setharddrive(harddrive);

12 12 Beispiel: Objektrelationen beim Computer IV Achtung: Die Parameter werden per Referenz übergeben! RamModule ram = new RamModule("DDR3", 8); Harddrive harddrive = new Harddrive(1500); Computer dell = new Computer("4 GHz AMD Quad Core", ram, "Windows 8"); dell.setharddrive(harddrive); Computer imac = new Computer("4 GHz AMD Quad Core", ram, "Windows 8"); imac.setharddrive(harddrive); dell.getharddrive().save("test.txt", "This is a test"); System.err.println( imac.getharddrive().read("test.txt") ); This is a test So haben dell und imac die gleichen Instanzen für ram und harddrive Änderungen über getharddrive von dell sind damit Änderungen an imac Die Variablen ram und harddrive müssen vor der Initialisierung von imac neu zugewiesen werden Oder alternativ inline erzeugen : Computer imac = new Computer("4 GHz AMD Quad Core", new RamModule("DDR3", 8), "Windows 8"); imac.setharddrive(new Harddrive(2500));

13 13 Aggregation/Komposition Man spricht von der Aggregation zweier Objekte, wenn es eine Verbindung zwischen den Objekten gibt, beide aber auch alleine existieren können Computer ram: RamModule Harddrive files: File[] Man spricht von der Komposition zweier Objekte, wenn es eine Verbindung zwischen den Objekten gibt, eines der Objekte allerdings nur als Teil des anderen existieren kann Harddrive files: File[] File name: String content: String

14 14 Mehrfach-Beziehungen Das Beispiel Harddrive File zeigt: eine Beziehung muss nicht 1:1 sein Jede Festplatte kann mehrere Dateien enthalten, aber eine Datei ist immer nur auf einer Festplatte gespeichert Harddrive files: File[] 1 n Beziehungen: 1:1 Eindeutige Beziehung auf beiden Seiten 1:n Eindeutig nur auf einer Seite, Anzahl auf anderer Seite beliebig n:m Anzahl beidseitig beliebig Eine Mehrfachbeziehung bedeutet immer, dass die inkludierende Seite (oben: harddrive) ein Attribut vorweist, dass eine Gruppierung (aktuell: Array) von Objekten referenziert File name: String content: String

15 15 Klassendiagramm zum Computer-Beispiel Graph, der während der Analyse eines Problems erstellt wird Identifiziert alle Klasse und deren Beziehungen Identifiziert Beziehungs-Attribute und deren Kardinalität Klasse Kardinalität Computer Beziehung 1 4 Harddrive RamModule n File

16 16 Begrenzte Kardinalität Anders als zuvor sind nun maximal 2 RAM-Bausteine möglich Im Gegensatz zur Harddrive File Beziehung, muss bei den RAM-Bausteinen also überprüft werden, ob die maximale Anzahl erreicht wurde Die Überprüfung sollte in der Setter-Methode zu ram durchgeführt werden private RamModule[] ram; public void setram(rammodule[] ram) { if (ram.length > 2) { System.err.println("..."); return ; this.ram = ram; private int maxquantityofram = 2; private RamModule[] ram; public void setram(rammodule[] ram) { if (ram.length > maxquantityofram) { System.err.println("..."); return ; this.ram = ram; In der Regel ist es ungünstig solche Grenzen in der Methode als konkretes Literal anzugeben ( Hartkodierung ) Vielleicht werden die Grenzen noch wo anders benötigt ( Pflegeaufwand) Besser: Hilfs-Attribut definieren

17 17 Die Schlüsselwörter static und final Bei dem Hilfsattribut stellen sich zwei Fragen: 1. Ist es nötig, dass jede Instanz der Klasse dieses Attribut besitzt? 2. Ist der Wert konstant bzw. kann und soll der Wert änderbar sein? Zu 1: Angenommen, jeder Computer habe die gleiche Anzahl RAM-Slots Damit wäre es unnötig die Anzahl pro Computer zu speichern Einmalig für alle würde genügen Mit static lassen sich Attribute als Klassen-Attribute definieren SICHTBARKEIT static BEZEICHNER = AUSDRUCK ; private static int maxquantityofram = 2; optional Der Zugriff erfolgt per Dereferenzierung des Klassennamens KLASSENNAME. BEZEICHNER if (ram.length > Computer.maxQuantityOfRam)

18 18 Die Schlüsselwörter static und final Ein statisches Attribut wird von allen Instanzen der Klasse geteilt private static int maxquantityofram = 2; public void increaseramby(int newsize) { Computer.maxQuantityOfRam = newsize; Computer dell = new Computer(); Computer imac = new Computer(); dell.increaseramby(6); imac.setram(new RamModule[] {new RamModule(), new RamModule(), new RamModule()); Das statische Attribute wird über die Instanz dell geändert Zuweisung von RAM größer als der eigentlich definierte Maximalwert (2), zeigt, dass die Änderung von dell auch für imac gilt Nebenbei: Das Beispiel ist natürlich konstruiert Die Methode increaseramby würde man statisch definieren

19 19 Die Schlüsselwörter static und final Zu 2: Angenommen die Anzahl der Slots in einem Computer ist fest Mit private schützt man das Attribut vor Änderungen von außen Was aber, wenn man auch innerhalb von Computer eine Änderung verbieten möchte? Mit final können Attribute als konstant definiert werden Solche Attribute müssen und können nur einmal initialisiert werden Die Initialisierung muss entweder mit der Deklaration oder im Konstruktur geschehen SICHTBARKEIT final BEZEICHNER = AUSDRUCK ; optional private final int maxquantityofram = 2; private final int maxquantityofram; public Computer () { maxquantityofram = 2;

20 20 Der statische Konstruktor Die Modifikatoren static und final können kombiniert benutzt werden SICHTBARKEIT static final BEZEICHNER = AUSDRUCK ; optional Da das Attribut aufgrund von static zur Klasse gehört, kann es nicht innerhalb eines Konstruktors initialisiert werden Der Konstruktor ist dazu da eine konkrete Instanz zu initialisieren und ist damit Instanzspezifisich Es bleibt, die direkte Initialisierung oder der statische Konstruktor public class BEZEICHNER { static { private static final int maxquantityofram; static { maxquantityofram = 2;

21 21 Packages (Pakete) Packages dienen zur Strukturierung von Klassen package BEZEICHNER ; public class KLASSEN-BEZEICHNER { Ein Package-Name muss die Ordnerstruktur der Sourcen widerspiegeln Jedes neue Verzeichnis wird dabei mit einem Punkt getrennt In Netbeans ist das Root-Verzeichnis immer src Computer.java package de.wwu.ziv.vorlesungen.java.vorlesung7.beispiel;

22 22 Packages (II) Der Scope einer Klasse ist das Package, in dem sie definiert wurde In einem Package kann es keine zwei Klassen mit gleichem Namen geben In verschiedenen Packages kann es durchaus gleichnamige Klassen geben package de.wwu.ziv.vorlesungen.java.vorlesung7.beispiel; package de.wwu.ziv.vorlesungen.java.vorlesung7.aufgabe; In einem Package werden meist Klassen mit gleichen Aufgaben zusammengefasst Klassisches Beispiel: Model-View-Controller Model: Klassen zur Datenrepräsentation View: Klassen zur Darstellung der Model-Instanzen Controller: Instanz zur Vermittlung zwischen Model und View

23 23 Packages (III) Der Package-Name wird zum unmittelbaren Teil des Klassennamens Um eine Klasse aus einem anderen Paket nutzen zu können, muss entweder der komplette Name angegeben werden public int berechnewert(int value, int faktor) { return java.lang.math.abs(value) * faktor; oder die Klasse importiert werden package BEZEICHNER ; package de.wwu.ziv.vorlesungen.java.vorlesung7.demo; import PAKETNAME ; import static java.lang.math.abs; import PAKETNAME ; import ; KLASSEN public class Demo { public int berechnewert(int value, int faktor) { return abs(value) * faktor; Nach einem Import muss der Paketname nicht mehr angegeben werden

24 24 Beispielprojekt mit Paketstruktur anlegen Beispiel: Main-Klasse inklusive Package-Name direkt angeben

25 25 Zusammenfassung Sie wissen was eine Objektrelation ist Eindeutige Beziehung Mehrfachbeziehung Sie wissen wie ein Paketname in Java aufgebaut ist

26 26 Aufgabe Aufgabe 1: Legen Sie ein neues Netbeans-Projekt mit dem Paketnamen de.wwu.ziv.vorlesungen.java.vorlesung7.aufgabe und der Klasse Main an. Fügen Sie 2 Klassen mit folgenden privaten Attributen hinzu: Veranstaltung: Nummer (int), Titel (String), Semester (String), TeilnehmerMax(int) Student: MatrikelNr (int), Vorname (String), Nachname (String), Studienfach(String) Implementieren Sie jeweils einen Konstruktor mit allen Attributen als Parameter und die Methode ausgabeliste, welche die Attribute der Instanz ausgibt.

27 27 Aufgabe Aufgabe 2: Erweitern Sie die Klasse Veranstaltung um das Attribut teilnehmer vom Typ Student-Array: Mit einer Objektmethode teilnehmerhinzufuegen soll ein Student dem teilnehmer-array hinzugefügt werden. Falls teilnehmermax erreicht ist, erfolgt die Meldung, dass der Teilnehmer der Veranstaltung nicht hinzugefügt werden konnte. Mit dem Aufruf der Objektmethode teilnehmerauflisten wird eine Liste der Teilnehmer zu einer Veranstaltung ausgegeben. In der Klasse Main sollen Sie 2 Veranstaltungen und 6 Studenten instanziieren, sodass die nachfolgende Konsolenausgabe dazu passt. Fügen Sie mit der Methode teilnehmerhinzufuegen die 6 Studenten der Veranstaltung Java und 3 Studenten der Veranstaltung PHP hinzu. Rufen Sie anschließend zu beiden Veranstaltungen die Methode teilnehmerauflisten auf,.

28 28 Aufgabe