Klassenhierarchien, Vererbung Learning By Doing Klassenhierarchien, Vererbung Objekte werden in der Regel in Klassenhierarchien klassifiziert Beispiel: Europäische Säugetiere Oberklasse, Superklasse, Basisklasse Unterklasse, abgeleitete Klasse Einfachvererbung: nur eine Superklasse is-a-Relation: Ein Objekt der Unterklasse ist auch ein Objekt der Superklasse Grundidee: Erweiterung der Eigenschaften und des Verhaltens durch Vererbung "Alle guten und schlechten Eigenschaften werden vererbt" Manchmal auch: Veränderung des Verhaltens in der abgeleiteten Klasse (Überschreiben) Aber nie: Entfernen von Eigenschaften und Verhalten in der abgeleiteten Klasse s. Buch S. 153ff

Vererbung durch extends Learning By Doing Vererbung durch extends Wir vererben alle Eigenschaften des GPanels einer Klasse MoireIs MoireIs ist-ein GPanel // MoireIs.java import ch.aplu.util.*; class MoireIs extends GPanel { MoireIs() super(0, 10, 0, 10); int i, k; for (i = 0; i <= 10; i++) for (k = 0; k <= 10; k++) line(i, 0, k, 10); line(0, i, 10, k); } public static void main(String[] args) new MoireIs(); Konstruktor Superklasse line() ist Methode von MoireIs s. Buch S. 157

Komposition statt Vererbung Learning By Doing Komposition statt Vererbung Wir konstruieren die Klasse MoireHas unter Verwendung eines GPanels MoireHas hat-ein GPanel // MoireHas.java import ch.aplu.util.*; class MoireHas { GPanel panel = new GPanel(0, 10, 0, 10); MoireHas() int i, k; for (i = 0; i <= 10; i++) for (k = 0; k <= 10; k++) panel.line(i, 0, k, 10); panel.line(0, i, 10, k); } public static void main(String[] args) new MoireHas(); MoireHas verwendet das GPanel s. Buch S. 156

Klassendiagramme (UML, unified modeling language) Learning By Doing Klassendiagramme (UML, unified modeling language) zur Dokumentation zur besseren Übersicht und zum besseren Verständnis zur automatischen Codegeneration (Wunsch) Vererbung (is-a) Komposition (has-a) Pfeil zur Superklasse Raute zur umgebenden Klasse Typischer Klassenentwurf (Polygone) s. Buch S. 160ff

Zugriffsbezeichner (Package-Konzept) Learning By Doing Zugriffsbezeichner (Package-Konzept) Semantische Fehler (Fehler zur Laufzeit des Programms) sind oft auf die fehlerhafte Veränderung von Daten zurück-zuführen. Man muss die Daten vor dem unerlaubten Zugriff schützen (Datenkapselung). Schutzmechanismen: Verwendung von Konstanten (Schlüsselwort final) Verzicht auf globale Variablen (gibt es in Java nicht) Verwendung von lokalen Variablen statt Instanzvariablen Zugriffseinschränkungen von Instanzvariablen und Methoden durch Verwendung von Zugriffsbezeichner (access-specifiers) und durch einen Programmierstil "so privat wie möglich" Zusammenfassung in Klassenbibliotheken (packages) s. Buch S. 172ff

Zugriffsbezeichner für Klassen, Instanzvariablen und Methoden Learning By Doing Zugriffsbezeichner für Klassen, Instanzvariablen und Methoden Zugriffs-bezeichner Zugriff von Klassen im gleichen Package Zugriff von Klassen in anderen Packages Zugriff von Subklassen im gleichen Package Zugriff von Subklassen in anderen Packages public ja protected nein default private s. Buch S. 172

Musterbeispiel: package homeland Learning By Doing Musterbeispiel: package homeland Neue Methode shape() shape() überschrieben shape() überschrieben s. Buch S. 173

Learning By Doing // TurtleKid.java package homeland; Programme Learning By Doing // TurtleKid.java package homeland; import ch.aplu.turtle.*; public class TurtleKid extends Turtle { private String homeland = ""; // Mutator public void setHomeland(String h) homeland = h; } // Accessor public String getHomeland() return homeland; public void shape() label(homeland); for (int i = 0; i < 4; i++) forward(50); left(90); // TurtleBoy.java package homeland; public class TurtleBoy extends TurtleKid { public void shape() label(getHomeland()); for (int i = 0; i < 3; i++) forward(50); left(120); } extends TurtleKid extends Turtle // TurtleGirl.java package homeland; public class TurtleGirl extends TurtleKid { public void shape() label(getHomeland()); for (int i = 0; i < 18; i++) forward(10); left(20); } extends TurtleKid

Learning By Doing Alois, das TurtleKid Petra, das TurtleGirl WbzEx7 Learning By Doing // WbzEx7.java import homeland.*; public class WbzEx7 { public WbzEx7() TurtleKid alois = new TurtleKid(); alois.setHomeland("Emmenthal"); alois.back(50); alois.shape(); TurtleGirl petra = new TurtleGirl(); petra.setHomeland("Zürich"); petra.forward(100); petra.shape(); TurtleBoy marcel = new TurtleBoy(); marcel.setHomeland("Basel"); marcel.left(90).forward(100); marcel.shape(); } public static void main(String[] args) new WbzEx7(); Alois, das TurtleKid Petra, das TurtleGirl Marcel, der TurtleBoy

Objektorientierte Programmiersprache Learning By Doing Objektorientierte Programmiersprache Kapselung (Klassenbildung) Vererbung (is-a-Hierarchie) Polymorphie (Laufzeitbindung) Polymorphie (Vielgestaltigkeit) Klassisch (statische Bindung): bereits zur Compilationszeit ist eindeutig, welche Methode (Prozedur, Funktion, Subroutine) aufgerufen wird OOP (dynamische Bindung, virtuelle Methoden): bei überschriebenen Methoden wird erst zur Laufzeit ermittelt, welche der Methoden aufgerufen wird (in Java immer, d.h. alle Methoden sind virtuell) TurtleKid kid; ... Je nachdem, was in diesem Teil des Programms abläuft, kid.shape(); kann hier shape() von TurtleKid, TurtleBoy oder TurtleGirl aufgerufen werden. s. Buch S. 181ff

Learning By Doing So ... oder so ... // WbzEx8.java import homeland.*; public class WbzEx8 { public WbzEx8() TurtleKid kid; if (Math.random() < 0.45) kid = new TurtleGirl(); kid.setHomeland("Zürcher girl"); } else kid = new TurtleBoy(); kid.setHomeland("Basler boy"); kid.shape(); public static void main(String[] args) new WbzEx8(); So ... oder so ...

Musterbeispiel zur Polymorphie Learning By Doing Musterbeispiel zur Polymorphie class Voliere { Vector<Bird> cage = new Vector<Bird>(); public void create() {...} void whistleAll() for (int i = 0; i < cage.size(); i++) cage.elementAt(i).whistle(); } J2SE V1.4: keine Typvariablen ((Bird)cage.elementAt()).whistle() dafür (unschöner) Cast Vector cage = new Vector(); Generischer Datentyp Typvariable <Bird> Es pfeift der richtige Vogel s. Buch S. 192

Abstrakte Klasse Learning By Doing // Bird.java public class Bird { public void whistle() System.out.println( "Fehler: Vogelvorlage"); } Abstrakte Klasse abstract public class Bird { abstract public void whistle(); } Keine Instanzen erlaubt Garantieerklärung (Contract) für Unterklassen // Amsel.java public class Amsel extends Bird { public void whistle() System.out.println( "Amsel pfeift: uiuiii..."); } // Drossel.java public class Drossel extends Bird { public void whistle() System.out.println( "Drossel pfeift: zwawaaa..."); } // Fink.java public class Fink extends Bird { public void whistle() System.out.println( "Fink pfeift: zrzrrr..."); } // Star.java public class Star extends Bird { public void whistle() System.out.println( "Star pfeift: kiukuu..."); }

Interfaces Learning By Doing Klassengerüste (kein Code) // BirdIf.java public interface BirdIf { public void whistle(); } Garantieerklärung (Contract) für implementierende Klassen Ersatz für Mehrfachvererbung // AmselImp.java public class AmselImp implements BirdIf { public void whistle() System.out.println( "Amsel pfeift: uiuiii..."); } // DrosselImp.java public class DrosselImp implements BirdIf { public void whistle() System.out.println( "Drossel pfeift: zwawaaa..."); } // FinkImp.java public class FinkImp implements BirdIf { public void whistle() System.out.println( "Fink pfeift: zrzrrr..."); } // StarImp.java public class StarImp implements BirdIf { public void whistle() System.out.println( "Star pfeift: kiukuu..."); }