1. Java ist Stammbaum der Programmiersprachen 3. Die "Softwarekrise"

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1 im Überblick im Überblick Inhalt 1. Java ist Stammbaum der Programmiersprachen 3. Die Softwarekrise 1. Merkmale von Software 2. Fortlaufende Veränderungen 3. Erschwerte Rahmenbedingungen bei der Software-Entwicklung 4. Strukturierte vs. objektorientierte Programmierung 1. Strukturierte Programmierung 2. Objektorientierte Programmierung 5. Objekte und Klassen 6. Vererbung Folie 1 Lernziele Sie wissen was Java auszeichnet Sie kennen den Stammbaum der Programmiersprachen Sie kennen die Merkmale von Software Sie wissen den Unterschied zwischen strukturierter und objektorientierter Programmierung Sie wissen was Objekte und Klassen sind Sie verstehen wie Vererbung funktioniert Folie 2 Seite 1

2 im Überblick 1. Java ist... gut erlernbar Anlehnung an C++ -Syntax wenige Konzepte (alles in Klassen) keine Adressen (Pointer) objektorientiert Vererbung Polymorphie (Vielgestaltigkeit) umfangreiche Klassenbibliotheken! 1 Folie 3 1. Java ist... robust automatische Speicherverwaltung (Garbage collector) typisierte Sprache Fehlerbehandlung (Exceptions) Architektur unabhängig 1 Compiler (-> Byte-Code) n Interpreter (1 JVM pro Plattform)! 1 Folie 4 Seite 2

3 im Überblick 1. Java ist... sicher Übertragung im Byte-Code Interpreter mit Byte-Code Verifier Security-Manager (Zugriffsberechtigung) Thrad-unterstützend parallele Abläufe (Nebenläufigkeit) Synchronisations- und Kommunikationsmechanismen Internet-tauglich wegen der oben aufgeführten Eigenschaften! 1 Folie 5 2. Stammbaum der Programmiersprachen Ausschnitt:! 2 Folie 6 Seite 3

4 im Überblick 2. Stammbaum der Programmiersprachen 1) Konzept 2) Eleganz 3) Syntax! 2 Folie Merkmale von Software Software entwickeln ist schwierig. Wieso? Merkmale von Software: Immaterielles Produkt Entwickler besitzt grossen Gestaltungsfreiraum keine Einschränkung durch physikalischen Gesetze Software ist leicht und schnell änderbar Die Software-Qualität ist schwer definierbar quantifizierbar Software unterliegt keinem Verschleiss Software altert! Anforderungen und Umgebung ändern! 3 Folie 8 Seite 4

5 im Überblick 3.2 Fortlaufende Veränderung Fortlaufende Veränderung Software ist wichtiges Wirtschaftsgut Software ist vielerorts überlebenswichtig Software wird laufend für komplexere Aufgaben eingesetzt SAP R/3: ca. 7'000'000 Zeilen Quellencode! Software kann aktuelle Möglichkeiten der Hardware meistens nicht voll ausschöpfen Software-Altlasten nehmen ständig zu Vergleiche Jahr 2000-Problem! 3 Folie Erschwerte Rahmenbedingungen Erschwerte Rahmenbedingungen bei Entwicklung Software-Anforderungen Hardware- und Systemkomponenten Entwicklungswerkzeuge und methoden ändern sich rasant Fehleinschätzung von Softwarekomplexität führt zu einer falschen Wertschätzung von Software-Entwicklung! 3 Folie 10 Seite 5

6 im Überblick 4.1 Strukturierte Programmierung Programm besteht aus Unterprogrammen (Funktionen, Prozeduren) führen verschiedene Operationen aus manipulieren Daten Daten werden über globale Variablen direkt angesprochen von Unterprogramm zu Unterprogramm weitergereicht mittels Zeiger auf Daten (Speicherstelle) Charakteristisch ist Trennung von Daten Unterprogramme, die Daten manipulieren Typische Vertreter: Fortran, Cobol, Basic, Pascal, C usw.! 4 Folie Strukturierte Programmierung Zugriff auf Daten Daten Zugriff auf Daten über Pointer Funktion 1 Funktion 2 Funktion 3 Funktionsaufruf! 4 Folie 12 Seite 6

7 im Überblick 4.2 Objektorientierte Programmierung Programm besteht aus aufeinander abgestimmte Sammlung von Objekten Objekte Einheiten von Daten und Methoden (Algorithmen) kommunizieren durch gegenseitiges Aufrufen von Zugriffsmethoden (Austauschen von Botschaften) Typische Vertreter: Smalltalk Objective C C++ Java C#! 5 Folie Objektorientierte Programmierung Daten, lokale Methoden, lokale Objekte Aufruf von Zugriffsmethode Zugriffsmethoden, Interface! 5 Folie 14 Seite 7

8 im Überblick 4.2 Objektorientierte Programmierung Vorteile: Modularisierung Programm besteht aus interagierenden Objekten Modellierung der realen Welt Problemlösung mittels Objekten Durchgängige SW-Entwicklung Analyse # Design # Implementation einfache Erweiterbarkeit bessere Wiederverwendbarkeit Programmieren wird vereinfacht! 5/6 Folie Objekte und Klassen Objekt repräsentiert abgeschlossene Einheit bestehet aus Daten und Methoden Beispiele für Objekte: Textverarbeitung: Wörter, Seiten, Linien, Köpfe,... Reservationssystem: Flüge, Flughäfen, Sitze, Zeiten,... Schachspiel: Brett, Figuren,...! 6 Folie 16 Seite 8

9 im Überblick 5. Objekte und Klassen Anstatt jedes Objekt einzeln zu definieren, definiert der Programmierer sogenannte Klassen Klasse Allgemeine Beschreibung für einen bestimmten Objekttyp Von einer Klasse können beliebig viele konkrete Objekte (Instanzen) erzeugen werden Klassen-Namen beginnen mit Grossbuchstaben class Word {...} Objekt-Namen beginnen mit Kleinbuchstaben Word word1 = new Word(); Methoden-Namen beginnen mit Kleinbuchstaben void insertword(string w) {...}! 6/7 Folie Vererbung Wir sind es gewohnt in Klassen zu denken Lebewesen, Pflanzen, Tiere, Menschen Männer, Frauen Klassifikations-Schemas Klassen-Beziehungen Pflanzen, Tiere, Menschen sind Lebewesen Frauen und Männer sind Menschen Speziell von Bedeutung ist Vererbungsbeziehung Vererbungshierarchie! 8 Folie 18 Seite 9

10 im Überblick 6. Vererbung Vererbungshierarchie Fahrzeug -geschwindigkeit : int -anzahlsitze : int -farbe : Farbe +gasgeben() +bremsen() Generalisierung Auto -aktuellergang : int +hochschalten() +tiefschalten() +auftanken() Elektromobil -spannung : int +aufladen() Cabriolet Kombi +ausfahrenverdeck() +einfahrenverdeck() -nutzlast : int +beladen() +entladen() Spezialisierung! 8 Folie Vererbung Vererbungsbeziehung Fahrzeug ist die Oberklasse von Auto Kombi ist Unterklasse von Auto Jede Unterklasse erbt alle Merkmale ihrer Oberklasse Klasse Auto Attribute geschwindigkeit, anzahlsitze, farbe Methoden gasgeben(), bremsen() In der Klassenhierarchie findet nach unten eine Spezialisierung statt nach oben eine Generalisierung statt! 9 Folie 20 Seite 10

11 im Überblick 6. Vererbung Vererbung unterstützt die Wiederverwendbarkeit Bestehende Klassen können ergänzt bzw. spezialisiert und wiederverwendet werden Vererbung lässt sich auch mit einem Mengendiagramm veranschaulichen Auto Cabriolet Kombi Elektromobil Fahrzeug! 9 Folie 21 Seite 11