Einführung in die Programmierung Vererbung Fakultät für Wirtschaftswissenschaften Einführung in die Programmierung Vererbung Uwe Lämmel www.wi.hs-wismar.de/~laemmel Uwe.Laemmel@hs-wismar.de

Inhalt Vererbung Subtype Ersetzung Polymorphie

Das Beispiel DoME "Database of Multimedia Entertainment" speichert Informationen über CDs und DVDs CD: Titel, Künstler, Anzahl Titel, Spielzeit, hab-Ich, Kommentar DVD: Titel, Regisseur, Spielzeit, hab-Ich, Kommentar ermöglicht: Suche nach Informationen Ausgabe von Informationen / Listen database to store details of all CDs and videos I know

DoME-Objekte one object per CD or video; each object stores details for one item.

DoME-Klassen Obere Hälfte: Merkmale Unterer Teil: Methoden add the obvious methods (getters and setters); not complete here - just examples add a print method to print out the details

Klassendiagramm class diagram is simple (ArrayList not shown in BlueJ)

Das DoME-Objekt-Modell database object will hold two collections: one for CDs, one for videos

CD Quelltext public class CD { private String titel; private String kuenstler; private String kommentar; CD(String derTitel, String derKuenstler){ titel = derTitel; kuenstler = derKuenstler; kommentar = " "; } // Konstruktor void setKommentar(String kommentar) { ... } // setzeKommentar String getKommentar() { ... } void print(){ ... } ... } // CD extract from CD code - nothing unusual

DVD Quelltext public class DVD { private String titel; private String regisseur; private String kommentar; DVD(String derTitel, String derRegisseur { titel = derTitel; regisseur = derRegisseur; kommentar = " "; } // Konstruktor void setKommentar(String kommentar) { ... } String getKommentar( ) { ... } void print( ) { ... } ... } // DVD extract from video code (how does it differ from CD code?)

Datenbank-Quelltext class Database { private ArrayList<CD> cds; private ArrayList<DVD> dvds; ... public void list() { LineIO io = new LineIO(); for(CD cd : cds) { cd.print(); io.writeln(); // empty line between items } // for cd for(DVD dvd : dvds) { dvd.print(); } // for dvd } // list } // Database extract from database code.

Kritik doppelter Quelltext Klassen CD und DVD sind fast gleich Wartung schwierig – Doppelarbeit Gefahr von Fehlern in der Wartung Doppelter Code auch in der Datenbank-Klasse we note a lot of code duplication. this is one problem with this solution (there are others)

Vererbung solution: inheritance. make superclass with common attributes, make subclasses

Vererbung Definieren einer Oberklasse (superclass) : Medium Definieren von Unterklassen (subclass) für CD und DVD Oberklasse verwaltet gemeinsame Merkmale Unterklasse "erbt" (inherit) Merkmale der Oberklasse Unterklassen fügen eigene Merkmale hinzu

Vererbung in Java keine Änderung class Medium{ ... } Änderung class DVD extends Medium{ ... } class CD extends Medium { ... } syntax for inheritance: extends keyword

Oberklasse class Medium { private String titel; private int spielzeit; private boolean habIch; private String kommentar; // Konstruktoren und Methoden folgen … } // Medium we define common fields in superclass

Unterklassen class CD extends Medium { private String kuenstler; private int titelanzahl; // Konstruktoren und Methoden folgen ... } // CD we add subclass fields; inherit superclass fields (note extends keyword) subclass objects will have all fields. class DVD extends Medium { private String regisseur; // Konstruktoren und Methoden folgen ... } // DVD

Vererbung und Konstruktoren class Medium { private String titel; private int spielzeit; private boolean habIch; private String kommentar; /** * Initialisieren der Merkmale. */ public Medium(String derTitel, int zeit) { titel = derTitel; spielzeit = zeit; habIch = false; kommentar = ""; } // Konstruktor // Methoden … } // Medium how do we initialise the fields? superclass: nothing unusual.

Vererbung und Konstruktoren class CD extends Medium { private String kuenstler; private int titelanzahl; /** * Erzeugen einer CD */ public CD(String derTitel, String derKuenstler, int anzTitel, int zeit) { super(derTitel, zeit); kuenstler = derKuenstler; titelanzahl = anzTitel; } // Konstructor // methods omitted } // CD subclass: must call superclass constructor! Must take values for all fields that we want to initialise.

Konstruktor der Oberklasse Unterklassen-Konstruktor muss 'super' aufrufen falls nicht, fügt Compiler super() ein: funktioniert nur, falls Oberklasse Konstruktor ohne Parameter besitzt! super muss erste Anweisung im Konstruktor sein.

Weitere Medien it is now much easier to add new types. common attributes do not need to be rewritten.

mehr Hierarchie when adding new types, the hierarchy may be extended

neuer Datenbank-Code class Databank { private ArrayList<Medium> medien; /** * Erzeuge eine leere Datenbank */ public Databank() { medien = new ArrayList<Medium>(); } // Konstruktor * Hinzufügen eines Mediums public void erfasseMedium(Medium dasMedium) { medien.add(dasMedium); } // Database ... note: code duplication in class Database removed as well! only on field, one ArrayList creation, on add method

neuer Datenbank-Code /** * Ausgabe alle CDs und DVDs * auf die Konsole */ public void auflisten() { LineIO io = new LineIO(); for(Medium medium : medien) { medium.print(); io.writeln(); } //for } //auflisten ...and only one loop in list method.

Subklassen und Subtyp Klassen (Bauplan-) definieren Typen Subklassen definieren Subtypen. Objekte der Subklassen benutzbar, wann immer ein Objekt der Oberklasse erforderlich (substitution )

Subtypen und Parameter-Übergabe class Database { public void erfasseMedium(Medium medium) { ... } } //Database DVD dvd = new DVD(...); CD cd = new CD(...); database. erfasseMedium(dvd); database. erfasseMedium(cd); Subklassen-Objekte als Superklassen-Parameter

Klassendiagramm class diagram is simple (ArrayList not shown in BlueJ)

Objekt – Diagramm database object will hold two collections: one for CDs, one for videos

Polymorphe Variablen Objekt-Variablen in Java sind polymorph: können Objekte verschiedener Typen speichern: deklarierten Typ beliebiger Subtyp

Subtypen und Zuweisung Subklasse Objekt kann einer Superklassen-Variable zugewiesen werden Vehicle v1 = new Vehicle(); Vehicle v2 = new Car(); Vehicle v3 = new Bicycle();

Casting (Typ-Angleichung) S.318 !! Subtyp kann Supertyp zugewiesen werden ABER: Supertyp kann NICHT Subtyp zugewiesen werden: Vechicle v; Car c = new Car(); v = c; // richtig; c = v; Compiler-Fehler! Casting = explizite Typumwandlung ermöglicht Zuweisung an Subtyp. c = (Car) v; Nur OK, falls v wirklich ein Auto! Verantwortung liegt beim Programmierer

Alle Klassen erben von Object Die Klasse Objekt Alle Klassen erben von Object

Klassendiagramm

Probleme mit der Ausgabe CD: Rites I (49 min)* Jan Garbarek Anzahl Titel: 16 Das Beste auf dem Saxophon   DVD: Hair (119 min) Milos Forman Das Musical! Was wir wollen: Wir bekommen: Titel: Rites I (49 min)* Das Beste auf dem Saxophon Titel: Hair (119 min) Das Musical!

Problem print-Methode der Klasse Medium listet nur gemeinsame Merkmale. Vererbung nur von oben nach unten Subklasse erbt Oberklassen-Merkmale. Oberklasse kennt nicht die Subklassen-Merkmale

Lösung: Überschreiben print in allen Klassen jede Unterklasse mit eigener print Version: print in Unterklasse überschreibt print der Oberklasse (Overriding) print print print

Überschreiben/Overriding Oberklasse und Unterklasse definieren Methoden mit derselben Signatur (Kopf) Jede Methode greift auf Merkmaler ihrer Klasse zu Methode in Oberklasse erfüllt statischen Typcheck Laufzeit: Unterklassen-Methode wird aktiviert (überschreibt Oberklassen-Version)

Methoden-Aufruf Weder Vererbung noch Polymorphie

Methoden-Aufruf Vererbung aber kein Überschreiben

Methoden-Aufruf Zugriff auf Variable in Variable gespeichertes Objekt finden Klasse des Objekts finden Klasse wird nach Methode durchsucht Falls NICHT gefunden: Oberklasse durchsuchen wiederholen bis Methode gefunden Überschreibende Methoden werden zuerst gefunden

Beispiel public class Person { private String name; public Person(String name) { this.name = name;} public String getName( ) { return name; } } //Person public class Deutscher extends Person { public Deutscher(String name) { super(name); } public String getGruss() { return "Guten Tag"; } } //Deutscher

UML-Diagramm Person name getNname() Franzose Bayer getGruss() setLieblingsbier() lieblingsbier Deutscher

Dynamisches Binden Person name getName() Deutscher Bayer getGruss() lieblingsbier getGruss() setLieblingsbier()

Zusammenfassung Vererbung erlaubt Definition von Klassen als Erweiterung von Klassen Vererbung vermeidet doppelten Code ermöglicht Code-Wiederverwendung vereinfacht den Quelltext vereinfacht Wartung und Erweiterung Variablen können auch Subtypen-Objekte speichern Subtypen können überall dort eingesetzt werden, wo Supertyp erwartet (Substitution).

Hierarchie in der Vererbung inheritance hierarchies are nothing unusual. we see them all the time. (a masters student is a students is a person...)

Ende