Objektorientiertes Programmieren

Präsentation zum Thema: "Objektorientiertes Programmieren"—  Präsentation transkript:

1 Objektorientiertes Programmieren

2 OOP-Begriffe Abstraktion Klasse Objekt == Instanz Modellieren
Reduktion der Wirklichkeit auf das Wesentliche Bauplan für Objekte Objekt == Instanz Modellieren Konkrete Realisierung (Instanziierung) einer Klasse Die Abstraktion in einem Software- Modell beschreiben Attribut == Instanzvariable UML (Unified Modeling Language) Eigenschaft eines Objekts Standardisierte Art, das Modell in Diagrammen darzustellen Methode Fachbereich des Software-Architekten Fähigkeit eines Objekts

3 UML-Klassendiagramm stellt Zusammenhänge zwischen Klassen sowie
den Aufbau der einzelnen Klassen dar

4 Aufbau von Klassen Rectangle length : double width : double
+setLength(len : double) : void +setWidth(w : double) : void +getLength() : double +getWidth() : double +getArea() : double Name der Klasse Modifikator + für public - für private Attribute der Klasse Typ des Über-gabewerts Methoden der Klasse Typ des Rück-gabewerts

5 Zusammenhänge zwischen Klassen
class B extends A {   … } Vererbung B „ist ein“ A B „ist Spezialisierung von“ A class B implements A {   … } Realisierung eines Interface class A {   B b; } class A {   B.init(); } Abhängigkeit A „hat/benötigt/benutzt“ B gerichtete Assoziation A „verwendet“ B class A {   B b = new B(this);   void xxx() {…}   … b.yyy(); … } class B {   A a;   public B(A a) {     this.a = a;   }   public yyy() {…}   … a.xxx(); … } bidirektionale Assoziation A „verwendet“ B B „verwendet“ A Jede Seite muss eine Referenz der anderen Seite haben. Problem einer Inkonsistenz! A verwendet B. Wenn B auch A verwendet (indem B auf Datenfelder oder Methoden des Objektes A zugreift), muss B eine Referenz auf das Objekt A haben ("Callback"). Komposition A „hat/besteht aus“ B B ist ohne A nicht existent und nicht zu benutzen. s. UML-Symbole.doc oder UML/Klassendiagramm.pdf

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7 Aufgabe Zeichnen Sie ein möglichst vollständiges UML- Klassendiagramm Ihre Spiel-Projekts (einschliesslich der benutzten Greenfoot-Klassen)

8 Konzepte des OOP Im Gegensatz zum prozeduralen Programmieren
Datenkapselung Vererbung Überschreiben Überladen Polymorphie Im Gegensatz zum prozeduralen Programmieren

9 Datenkapselung ist eines der wichtigsten Grundprinzipien des OOP.
bezeichnet den kontrollierten/eingeschränkten Zugriff auf Methoden bzw. Attribute von Klassen wird in JAVA durch Zugriffsmodifizierer umgesetzt, die die Sichtbarkeit (und damit Aufrufbarkeit) für externe Klassen kontrollieren: public (öffentlich)  von außen für jeden sichtbar private (privat)  nur intern (in der Klasse) sichtbar

10 Datenkapselung Das Ziel eines sauberen Klassendesigns ist es zu erreichen, dass Klassen bzw. Objekte nur über wenige, wohl-definierte Schnittstellen (= öffentliche Methoden) mit anderen Klassen interagieren. Vom Innenleben einer Klasse soll der Verwender (Client-Klassen bzw. auch der Programmierer) möglichst wenig wissen müssen (Geheimnisprinzip). So kann Software maximal modularisiert werden  überschaubar, flexibel & erweiterbar

11 Regeln für Zugriffsmodifizierer:
Der Zugriff auf Bestandteile einer Klasse sollte immer maximal eingeschränkt werden ("so privat wie möglich"). Instanzvariablen (d.h. Attribute) werden private deklariert. Zugriff von ausserhalb der Klasse erfolgt über public getter- und setter-Methoden. so kann man zwischen Lese- und Schreibrechten unterscheiden Konstruktoren werden public deklariert.

12 Vorteile der Datenkapselung
Weniger unerwünschten Interaktionen zwischen Programmteilen, dadurch weniger Bugs Erhöhte Übersichtlichkeit, da meist nur die öffentliche Schnittstelle einer Klasse (API) betrachtet werden muss Erhöhte Flexibilität durch Modularität, einzelne Klassen oder Methoden können verändert oder ausgetauscht werden, ohne den Rest des Programms zu beeinflussen.

13 Vererbung in Java IST-Beziehung
Eine Unterklasse erbt alle Eigenschaften (Attribute und Methoden) einer Oberklasse. IST-Beziehung

14 Buntstift erweitert die Funktionalität von Stift
Beispiel Vererbung + ! zeichneKreis Buntstift erweitert die Funktionalität von Stift (Spezialisierung)

15 Beispiel Vererbung (3) class Figurstift extends Buntstift { public Figurstift() super(); //Konstruktor der Elternklasse benutzen } public void zeichneQuadrat(double s) zeichneRechteck(s, s); //muss auch in Figurstift sein

16 Vererbungshierarchie
Wenn man dieselbe Methode in verschiedene Klassen kopiert, ergeben sich Probleme – spätestens wenn man die multiplen Kopien ändern will Meist hätte man das besser mit Vererbung gelöst, also nur eine Version der Methode in einer gemeinsamen Elternklasse.

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18 Vererbungshierarchie (3)
Alle Klassen erben von Object

19 "super" Methode der Oberklasse aufrufen: super.methodenName();
Normalerweise werden Methoden in Oberklassen automatisch gefunden. super braucht man nur, wenn dieselbe Methode in der eigenen Klasse (this) auch existiert (also überschrieben wurde), man aber diejenige der Oberklasse aufrufen will Konstruktor der Oberklasse aufrufen: super(); Da es in allen Klassen immer einen Konstruktor gibt (er also immer überschrieben ist), benötigt man das super() oft, um denn Konstruktor der Oberklasse aufzurufen

20 "this" this wird gebraucht, wenn eine Instanz einen Auftrag an sich selber schickt (kann man meist weg lassen), oder wenn die Instanz sich selbst als Parameter übergeben will onMousePressed(this);

21 Vorteile der Vererbung
Erhöhte Übersicht in einem Klassendesign Durch die Vererbung lassen sich logische Hierarchien abbilden Weniger Quellcode nötig Code der Oberklasse wird in Unterklassen wiederverwendet Einfachere Wartung Änderungen müssen nur an einer Stelle durchgeführt werden

22 Vorteile der Vererbung (Beispiel)
- name, adresse, telefon müssen nur einmal programmiert werden. - Ein neues Attribut alter muss nur an einer Stelle eingefügt werden.

23 Überschreiben wenn Methoden oder Attribute in Kind- UND Elternklasse definiert sind (die überschriebene Methode kann mit super.f() noch immer aufgerufen werden)

24 Vorteile des Überschreibens
Im Unterschied zur Vererbung (Erweiterung der Elternklasse) kann man durch Überschreiben Teile des Verhaltens der Elternklasse verändern Ein Beispiel ist die Methode toString(), die bereits in der grundlegendsten aller Java-Klassen (Object) definiert ist, dann aber in fast allen Unterklassen erneut definiert wird um einen String zu erzeugen, der das Wichtigste über diese Instanz in druckbarer Form angibt

25 Überladen mehrere Versionen einer Methode, die sich nur in Typ und/oder Anzahl der Übergabeparameter unterscheiden häufig beim Konstruktor eingesetzt die zum Aufruf passende Version wird vom Compiler automatisch erkannt

26 Beispiel class Figurstift { Color col; public Figurstift() { col = new Color(255, 0, 0); //default-Wert für col } public Figurstift(Color initcol) col = initcol; //bei Erschaffung übergebener Wert //z.B. new Figurstift(new Color(255,0,0));

27 Vorteile des Überladens
Implementierung von optionalen Übergabeparametern (default values) Zeit- und Tipparbeit-Ersparnis beim Gebrauch einer Klasse durch die Definition mehrerer Konstruktoren. Setzen von Attributen beim Erschaffen der Instanz

28 Polymorphie (griechisch: Vielgestaltigkeit)
beschreibt die Fähigkeit eines Bezeichners, abhängig von seiner Verwendung unterschiedliche Datentypen anzunehmen. Jedes Objekt kann auch den Typ seiner Elternklasse(n) annehmen jedes Java-Objekt hat die Grundklasse Object Objekte können in kompatible Typen gecastet werden, z.B. int i = 1; double d = (double) i;

29 Beispiel public class Polymorphie { double flaeche = 0; Rechteck re1 = new Rechteck( 3, 4 ); Figur re2 = new Rechteck( 5, 6 ); Kreis kr1 = new Kreis( 7 ); Figur kr2 = new Kreis( 8 ); Vector vec = new Vector(re1, re2, kr1, kr2); // Berechne die Summe der Flaechen aller Figuren: for( int i=0; i<vec.size(); i++ ) { Figur f = (Figur)(vec.get( i )); flaeche += f.getFlaeche(); //benutzt die (evtl. über- //schriebene) Methode getFlaeche der jeweiligen Unterklasse } System.out.println( "Gesamtflaeche ist: " + flaeche ); }

30 Vorteile von Polymorphie
einheitlicher Aufruf von überschriebenen Methoden (z.B. toString()) dynamische Typumwandlung macht Vererbung erst effizient nutzbar insgesamt spart man dadurch Tipp- und Organisationsaufwand und bekommt übersichtlicheren Sourcecode