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Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 1 Programmierkurs Java Vorlesung am FB Informatik der Universität Oldenburg Vorlesung 13 Dietrich.

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1 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 1 Programmierkurs Java Vorlesung am FB Informatik der Universität Oldenburg Vorlesung 13 Dietrich Boles

2 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 2 Gliederung von Vorlesung 13 Pakete –Motivation –Definition von Paketen –Nutzung von Paketen –Anmerkungen –CLASSPATH JDK-Klassenbibliothek –Pakete –Beispiele Datenkapselung –Definitionen –Zugriffsrechte –Übungen

3 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 3 Pakete / Motivation Im allgemeinen bestehen Programme aus vielen, vielen Klassen bestimmte Programmteile (Klassen) werden häufig gebraucht ( Speicher) –im allgemeinen sogar in verschiedenen Anwendungen –im allgemeinen sogar von unterschiedlichen Programmierern gesucht: –Hilfsmittel, das es einem Programmierer erlaubt, seine Klassen übersichtlich und strukturiert abspeichern und verwalten zu können –Hilfsmittel, das es einem Programmierer erlaubt, von ihm erstellte Klassen für mehrere Anwendungen nutzen zu können bzw. auch anderen Programmierern zur Verfügung stellen zu können Java: Pakete (Packages) Klassenbibliothek: Sammlung von nützlichen, häufig gebrauchten Klassen, die (anderen) Programmierern zur Verfügung gestellt werden Java-Packages: Hilfsmittel zur Strukturierung von Klassenbibliotheken

4 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 4 Pakete / Definition von Paketen Schlüsselwort: package package-Anweisung: package ; Beispiel: –Datei: GoBangBrett.java –Datei: GoBangFigur.java –Datei: GoBangSpieler.java –Datei: GoBangRegeln.java –Datei: GoBangSpielzug.java Paket: gobang in jeder Datei muss als erste Anweisung (!!!!) die folgende package- Anweisung stehen: package gobang;

5 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 5 Pakete / Definition von Paketen Datei: GoBangBrett.java package gobang; public class GoBangBrett {... } Datei: GoBangFigur.java package gobang; public class GoBangFigur {... } Datei: GoBangSpieler.java package gobang; public class GoBangSpieler{... } Datei: GoBangRegeln.java package gobang; public class GoBangRegeln {... }

6 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 6 Pakete / Definition von Paketen Anmerkungen: –Der Paketname ist ein Java-Bezeichner –Die Dateien/Klassen eines Paketes müssen sich alle in demselben Verzeichnis befinden! –In einem Verzeichnis kann nur ein einziges Paket definiert werden! –Der Name eines Verzeichnisses, in dem ein Paket definiert wird, muss gleich dem Namen des Paketes sein! Strukturierung von Paketen: –Pakete lassen sich strukturieren (Punkt-Notation verwenden!) –Beispiel: Strukturierung: Verzeichnisstruktur: Pakete - Spiele spiele package spiele; - Reversi spiele/reversi package spiele.reversi; - GoBang spiele/gobang package spiele.gobang; - Schach spiele/schach package spiele.schach;

7 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 7 Pakete / Nutzung von Paketen Schlüsselwort: import import-Anweisung: import ; es bestehen vier verschiedene Möglichkeiten, die Dateien/Klassen zu importieren bzw. auf die Elemente der Dateien/Klassen zuzugreifen: –Import aller Dateien/Klassen des Paketes –Import des Paketes –Import einzelner Dateien/Klassen des Paketes –kein expliziter Import Beispiel: –Paket: java.util Datei/Klasse: Date Datei/Klasse: HashTable Datei/Klasse: Vector

8 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 8 Pakete / Nutzung von Paketen Import aller Dateien/Klassen des Paketes: import java.util.*;... Date date = new Date(); Vector vector = new Vector(); Import des Paketes: import java.util;... util.Date date = new util.Date(); util.Vector vector = new util.Vector();

9 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 9 Pakete / Nutzung von Paketen Import einzelner Dateien/Klassen des Paketes: import java.util.Date;... Date date = new Date(); Vector vector = new Vector(); // Fehler! kein expliziter Import (Zugriff über vollständigen Namen) // kein import... java.util.Date date = new java.util.Date(); java.util.Vector vector = new java.util.Vector();

10 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 10 Pakete / Nutzung von Paketen Namenskonflikte (Beispiel): –package util; class Vector –package misc; class Vector eigenes Programm: import util.*; import misc.*;... Vector v = new Vector(); //Fehler: welcher Vector? // korrekt (Zugriff über vollständigen Namen): util.Vector v1 = new util.Vector(); misc.Vector v2 = new misc.Vector();

11 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 11 Pakete / Anmerkungen JDK-Paket: java.lang –Datei/Klasse: System –Datei/Klasse: Object –Datei/Klasse: String –Datei/Klasse: StringBuffer –... import-Anweisung ist nicht notwendig (implizites import) Anonyme Pakete: –Fehlt in Dateien eines Verzeichnisses die package-Anweisung, dann bilden die Dateien ein sogenanntes anonymes Paket –der Zugriff auf die Elemente eines anonymen Paketes ist ausschließlich auf Dateien im selben Verzeichnis (also Dateien/Klassen des anonymen Paketes selbst) beschränkt!

12 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 12 Pakete / CLASSPATH CLASSPATH: Variable der Betriebssystem-Shell setzen: –csh: setenv CLASSPATH.:/user/fb10/dibo/java –bash: export CLASSPATH=.:/user/fb10/dibo/java Abfrage: echo $CLASSPATH wichtig: –in den CLASSPATH müssen die Verzeichnisse (bzw. zip- oder jar- Dateien) aufgenommen werden, in denen der Java-Compiler und - Interpreter nach Paketen suchen soll –Trennung mehrerer Verzeichnisse durch einen Doppelpunkt (:) unter UNIX bzw. durch Semikolon (;) unter Windows –der Punkt (.) ist wichtig für anonyme Pakete –das Verzeichnis, in welchem sich die JDK-Klassenbibliothek befindet, muss nicht im CLASSPATH vorhanden sein

13 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 13 Pakete / CLASSPATH Beispiel: –im Verzeichnis /user/fb10/dibo/java gibt es ein Paket namens dibo (Unterverzeichnis dibo ), welches die Datei/Klasse Terminal enthält –und ein Paket names dibo.gobang (Unterverzeichnis dibo/gobang ), welches u.a. die Dateien/Klassen GoBangSpieler und GoBangSpielzug enthält –ihr wollt die Pakete zur Implementierung einer Klasse MyGo nutzen: export CLASSPATH=.:/user/fb10/dibo/java Datei: MyGo.java (im Verzeichnis /user/kai/java) import dibo.*; Zugriff auf Klasse Terminal import dibo.gobang.*; Zugriff auf GoBangSpieler,... public class MyGo {... } Compilieren: javac MyGo.java Ausführen: java MyGo

14 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 14 Pakete / CLASSPATH Leicht modifiziertes Beispiel: –dieselben Voraussetzungen, nur ihr wollt ein eigenes Paket definieren: Datei: MyGo.java (im Verzeichnis /user/kai/java/mygobang) package mygobang; import dibo.*; Zugriff auf Klasse Terminal import dibo.gobang.*; Zugriff auf GoBangSpieler,... public class MyGo { main:... } export CLASSPATH=.:/user/fb10/dibo/java:/user/kai/java Compilieren: javac MyGo.java Ausführen: java mygobang.MyGo (von wo aus, ist egal!) Achtung: alle Verzeichnisse und class-Dateien müssen lesbar sein !

15 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 15 JDK-Klassenbibliothek Wird von Version zu Version erweitert (hier Version 1.2) die wichtigsten Pakete: –java.applet:Java-Applets (Applet,...) –java.awt:graphische Oberflächen (Fenster, GUI-Komponenten, Graphik, Layout-Manager, Container,...) –java.awt.datatransfer:Datentransfers zwischen Applikationen (Clipboards,...) –java.awt.event:Event-Handling (Maus-Events, Tastatur-Events,...) –java.awt.image:Bildverarbeitung (Farbe, Filter,...) –java.beans:Java-Beans-API (Properties, Introspektion,...) –java.io:Ein-/Ausgabe (Streams, Dateien,...) –java.lang:Basis-Klassen (System, Object, Runtime, String,...) –java.lang.reflect:Java Reflection API (Introspektion,...)

16 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 16 JDK-Klassenbibliothek –java.math:Mathematik (Integer-, Floating-Point-Arithmetik,...) –java.net:Netzwerke (Sockets, URL, HTTP,...) –java.rmi:Client-Server-Programmierung (RMI) –java.security:Sicherheit –java.sql:JDBC-Datenbankzugriff –java.text:Internationale Programme (Texte, Datum,...) –java.util:Nützliche Klassen (Speicher (Vector, HashTable, BitSet, Stack,...), Datum, Random, Scanner,...) –javax.swing:Swing-Klassen (fortgeschrittene GUI-Programmierung) –org.omg.CORBA:Client-Server-Programmierung (CORBA)

17 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 17 JDK-Klassenbibliothek / java.util.Date public class Date extends Object implements Serializable, Cloneable { public Date(); // aktuelle Zeit public Date(long date); public boolean after(Date when); // spaeter? public boolean equals(Object obj); public void toString(); public long getTime(); public void setTime(long time);... }

18 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 18 JDK-Klassenbibliothek / java.util.Calendar public class Calendar extends Object implements Serializable, Cloneable { public static final int JANUAR; public static final int YEAR; public static final int MONTH;... public static Calendar getInstance(); public static Calendar getInstance(TimeZone zone); public void setTime(Date date); public Date getTime(); public void set(int year, int month, int date); public int get(int field);... }

19 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 19 JDK-Klassenbibliothek / Date + Calendar import java.util.Date; import java.util.Calendar; public class Datum { public static void main(String args) { Calendar cal = Calendar.getInstance(); cal.setTime(new Date()); System.out.println(Jahr: + cal.get(Calendar.YEAR)); System.out.println(Monat: + cal.get(Calendar.MONTH)); System.out.println(Tag: + cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH)); cal.set(2000, Calendar.JANUAR, 1); if ((new Date()).after(cal.getTime())) System.out.println(im 20. Jahrhundert); }

20 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 20 JDK-Klassenbibliothek / java.util.Random public class Random extends Object implements Serializable { public Random(long seed); // Pseudo-Zufall public Random(); // seed == aktuelle Zeit public void setSeed(long seed); public float nextFloat(); // [0..1] public int nextInt(); // [minint.. maxint] public double nextGaussian();.... }

21 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 21 JDK-Klassenbibliothek / java.util.Random import java.util.Random; public class Wuerfel { Random zufall; public Wuerfel() { this.zufall = new Random(); } public int wuerfeln() { int wert = this.zufall.nextInt(); if (wert < 0) wert = -wert; return (wert%6) + 1; }

22 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 22 JDK-Klassenbibliothek / java.util.Vector public class Vector extends Object implements Cloneable, Serializable { protected Object[] elementData; protected int elementCount; public Vector(int init_size); public void addElement(Object obj); public final boolean contains(Object obj); public final Object elementAt(int index); public final void insertElementAt(Object o,int i); public final void removeElement(Object obj); public final int size(); public final String toString();... }

23 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 23 JDK-Klassenbibliothek / java.util.Stack public class Stack extends Vector { public Stack(); public boolean empty(); public Object peek(); public Object pop(); public Object push(Object obj);... }

24 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 24 JDK-Klassenbibliothek / java.util.HashTable Protokoll: public class HashTable extends Dictionary implements Cloneable, Serializable { public HashTable() public void put(Object key, Object value); public Object get(Object key); public boolean containsKey(Object key); public Object remove(Object key);... } HashTabellen sind sehr effizient suchbare Speicher!

25 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 25 JDK-Klassenbibliothek / java.util.HashTable Nutzung: import java.util.HashTable; class Mitarbeiter { String name; int alter; // name + alter eindeutig! float gehalt; public Mitarbeiter(String n, int a, float g) { name = n; alter = a; gehalt = g; }

26 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 26 JDK-Klassenbibliothek / java.util.HashTable class MitarbeiterKey { String name; int alter; public MitarbeiterKey(String n, int a) { name = n; alter = a; } public int hashCode() { // wird von Object geerbt int hash = 0; for (int i=0; i

27 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 27 JDK-Klassenbibliothek / java.util.HashTable public class Verwaltung { public static void main(String[] args) { Verwaltung v = new Verwaltung(); v.insertAlleMitarbeiter();... Mitarbeiter kurt = v.getMitarbeiter(kurt, 30); System.out.println(kurt.gehalt); } HashTable elems; public Verwaltung() {elems = new HashTable();} public void insertAlleMitarbeiter() { Mitarbeiter m = new Mitarbeiter(kurt,30,4444.0); elems.put(new MitarbeiterKey(m.name,m.alter), m);... } public Mitarbeiter getMitarbeiter(String n, int a) { return elems.get(new MitarbeiterKey(n, a)); }

28 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 28 JDK-Klassenbibliothek / java.util.HashTable Implementierung: class Elem { Object key; Object obj; public Elem(Object k, Object o) { key = k; obj = o; } public class HashTable { Vector[] table; public HashTable() { table = new Vector[1000]; for (int i=0; i<1000; i++) table[i]=new Vector(); } public void put(Object key, Object value) { int index = key.hashCode()%table.length; table[index].addElement(new Elem(key, value)); }

29 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 29 JDK-Klassenbibliothek / java.util.HashTable public Object get(Object key) { int index = key.hashCode()%table.length; Enumeration enum = table[index].elements(); while (enum.hasMoreElements()) { Elem elem = (Elem)(enum.nextElement()); if (elem.key.equals(key)) return elem.obj; } return null; // nicht vorhanden } public Object remove(Object key) { int ind = key.hashCode()%table.length; for (int i=0; i

30 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 30 Datenkapselung Motivation: –bessere Überschaubarkeit und Wartbarkeit von Programmen –weniger mögliche Fehlerquellen Def.: Datenkapselung Datenkapselung bezeichnet den Schutz von Daten (Attributen) vor unmittelbarem Zugriff. Die Daten (Attribute) sind nur mittels der ihnen zugeordneten Operationen (Methoden) zugreifbar. Def.: Information Hiding Bewusstes Verbergen von internen Informationen wie Implementierungsdetails nach außen. Es werden ausschließlich genau definierte Schnittstellen (Protokolle) nach außen sichtbar gemacht. Def.: Datenabstraktion Prinzip, nach dem nur die auf ein Objekt anwendbaren Operationen von außen sichtbar und zugreifbar sind (nicht die Daten und die Implementierung) (Datenabstraktion = Datenkapselung + Information Hiding)

31 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 31 Datenkapselung Def.: Abstrakter Datentyp (ADT) Zusammenfassung einer Menge von Daten (Attributen) mit den auf ihnen ausführbaren Operationen (Methoden). Das Konzept des ADT erlaubt die Spezifikation der relevanten Eigenschaften von Datenstrukturen, ohne dass Realisierungsaspekte sichtbar werden. Realisierung: –Modula-2: Definition- und Implementation-Module –OO-Sprachen (generell): Klassen, Pakete und Zugriffsrechte –C++: Header- und Implementation-Dateien (Klassendefinition und Implementierung der Methoden in getrennten Dateien) –Java: leider keine strukturelle Unterstützung (Methoden-Implementierung innerhalb der Klassendefinition) sehr feingranulare Unterstützung durch Zugriffsrechte

32 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 32 Zugriffsrechte auf Klassen In Java existieren zwei verschiedene Möglichkeiten, Zugriffsrechte auf Klassen zu definieren: –public – (Zugriffsschlüsselwort fehlt!) public-Klassen sind von überall her zugreifbar/nutzbar -Klassen sind nur in dem Paket zugreifbar/nutzbar, in dem sie definiert werden in einer Datei können mehrere Klassen definiert werden, aber nur eine darf eine public-Klasse sein! Richtlinien: –will man öffentlich zugängliche Klassen definieren, sollte man sie als public deklarieren –Hilfsklassen sollten immer deklariert werden

33 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 33 Zugriffsrechte auf Klassen Beispiel (Datei Vector.java ): public class Vector { Object[] elements; int size; public Vector(int size) {... }... public Enumeration elements() { return new VectorEnumerator(this); } class VectorEnumerator implements Enumeration {... }

34 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 34 Zugriffsrechte auf Attribute und Methoden In Java existieren vier verschiedene Möglichkeiten, Zugriffsrechte auf Attribute und Methoden zu definieren (in absteigender Reihenfolge): –public –protected – (Zugriffsschlüsselwort fehlt!) –private public-Attribute/Methoden sind von überall her zugreifbar protected-Attribute/Methoden sind nur zugreifbar in allen Klassen desselben Paketes sowie in abgeleiteten Klassen (auch anderer Pakete) -Attribute/Methoden sind zugreifbar in allen Klassen desselben Paketes private-Attribute/Methoden sind nur zugreifbar in derselben Klasse

35 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 35 Zugriffsrechte auf Attribute und Methoden Beispiel (Datei Vector.java ): public class Vector { protected Object[] elements; protected int size; public Vector(int size) {... }... public Enumeration elements() { return new VectorEnumerator(this); } class VectorEnumerator implements Enumeration { private Vector vec; VectorEnumerator(Vector v) {this.vec = v;}... }

36 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 36 Zugriffsrechte auf Attribute und Methoden Richtlinien (Attribute): –Definieren Sie Attribute möglichst niemals als public ( Datenkapselung) –Definieren Sie Attribute, die lediglich innerhalb der Klassenimplementierung benötigt werden, als private oder –Definieren Sie Attribute, auf die evtl. jemand zugreifen muss, wenn er eine Klasse von der Klasse ableitet, immer als protected –Konstanten werden im allgemeinen als public definiert (kann man eh nicht manipulieren) Richtlinien / Anmerkungen (Methoden): –Definieren Sie nur die Methoden als public, die Sie anderen zur Verfügung stellen wollen –bei in abgeleiteten Klassen überschriebenen Methoden dürfen die Rechte ausschließlich erweitert werden (private protected public)

37 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 37 Zugriffsrechte auf Attribute und Methoden Verzeichnis: misc Datei: X.java public class X { private int i1; int i2; protected int i3; public int i4; void zugriffOK(X x2) { this.i1 = 3; this.i2 = 4; this.i3 = 5; this.i4 = x2.i1; } Übung: wo liefert der Compiler Fehlermeldungen? Verzeichnis: misc Datei: Y.java public class Y { X x1; void zugriffOK() { x1 = new X(); x1.i1 = 3; x1.i2 = 4; x1.i3 = 5; x1.i4 = 6; x1.zugriffOK(new X()); }

38 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 38 Zugriffsrechte auf Attribute und Methoden Verzeichnis: misc Datei: X.java package misc; public class X { private int i1; int i2; protected int i3; public int i4; void zugriffOK(X x2) { this.i1 = 3; this.i2 = 4; this.i3 = 5; this.i4 = x2.i1; } Übung: wo liefert der Compiler Fehlermeldungen? Verzeichnis: util Datei: Y.java package util; import misc.*; public class Y { X x1; void zugriffOK() { x1 = new X(); x1.i1 = 3; x1.i2 = 4; x1.i3 = 5; x1.i4 = 6; x1.zugriffOK(new X()); }

39 Programmierkurs Java Vorlesung 13 Dietrich Boles Seite 39 Zugriffsrechte auf Attribute und Methoden Verzeichnis: misc Datei: X.java package misc; public class X { private int i1; int i2; protected int i3; public int i4; void zugriffOK(X x2) { this.i1 = 3; this.i2 = 4; this.i3 = 5; this.i4 = x2.i1; } Übung: wo liefert der Compiler Fehlermeldungen? Verzeichnis: util Datei: Y.java package util; import misc.*; public class Y extends X { void zugriffOK(X x2) { this.i1 = 3; this.i2 = 4; this.i3 = 5; this.i4 = x2.i3; }


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