Friedrich-Alexander-Universität Erlangen

Algorithmik 1
M. Philippsen, H. Stoyan, M. Stamminger
Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg
Informatik 2/8/9
Kapitel 5 - Objektorientierung
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
Sichtbarkeit in Java
Modularität
Klassenhierarchien
Polymorphie und Typsicherheit
Beispiel
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-2
M. Stamminger
5.1 Sichtbarkeit in Java
Gültigkeitsbereich eines Namens („scope“)
class
class Uhr
Uhr {{
long
long minuten;
minuten;
long
long stunden;
stunden;
void
void setzeZeit(long
setzeZeit(long stunden,
stunden,
long
long minuten)
minuten) {{
this.minuten
this.minuten == minuten;
minuten;
this.stunden
this.stunden == stunden;
stunden;
}}
Uhr
Uhr kopiere()
kopiere() {{
Uhr
Uhr cc == new
new Uhr();
Uhr();
c.stunden
c.stunden == stunden;
stunden;
c.minuten
c.minuten == minuten;
minuten;
c.zeitzone
c.zeitzone == zeitzone;
zeitzone;
return
return c;
c;
}}
...
...
}}
minuten, stunden sichtbar
außerhalb und innerhalb von
Uhr
Parameter sichtbar in
setzeZeit
Attribute der Klasse Uhr
überdeckt in setzeZeit,
sichtbar über Referenz this
(=Verweis auf das Objekt selbst)
c sichtbar in kopiere
Attribute von c sichtbar in
kopiere
this nicht nötig, da Attribute
der Klasse Uhr nicht überdeckt
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M. Stamminger
5.1 Sichtbarkeit in Java
Kapselungsprinzip („encapsulation“)
ƒ Dem Benutzer einer Klasse sollten die Interna der Klasse nicht zugänglich
sein:
y Geheimnisprinzip: Kenntnisse über Attribute und Methodenimplementierungen
gelangen nicht nach außen.
y Unabhängigkeit: Programmierung möglich ohne Rücksicht auf andere; Änderung
einer Implementierung hat keine Effekte auf andere.
ƒ Für die Benutzer dürfen nur Schnittstellen nach außen sichtbar sein; das sind
folglich die Methodensignaturen (Benutzersicht).
ƒ Aber: Die Klassenvereinbarungen belassen volle Einsicht in die
Implementierung. Diese dürfen daher nur einem Ersteller der Klasse bekannt
sein (Anbietersicht).
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-4
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5.1 Sichtbarkeit in Java
Klasse („class“)
Schnittstelle („interface“)
Dienst
Dienst
Algorithmen und
Datenstrukturen
implements
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-5
M. Stamminger
5.1 Sichtbarkeit in Java
Schnittstelle („interface“)
ƒ Eine Schnittstelle ist an keine Methodenimplementierungen gebunden; sie
beschreibt nur deren Signaturen.
ƒ Eine Implementierung der angegebenen Methoden muss also in einer Klasse
erfolgen.
ƒ Eine Klasse kann keine, eine oder mehrere Schnittstellen implementieren.
ƒ Bei Objektvariablen kann als Typ statt einer Klasse eine Schnittstelle
angegeben werden.
y Die Referenz kann aber nur auf ein Objekt verweisen.
y Wird ihr ein Objekt zugewiesen, so muss dessen Klasse die Schnittstelle
implementieren.
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-6
M. Stamminger
5.1 Sichtbarkeit in Java
ƒ Schnittstellen werden in Java durch das Schlüsselwort interface
eingeleitet.
ƒ Durch implements wird angegeben, dass eine Klasse mindestens
die in der Schnittstelle angegebenen Methoden implementiert.
Schnittstelle
interface
interface Taktgeber
Taktgeber {{
long
long leseZeitInSekunden();
leseZeitInSekunden();
}}
class
class Uhr
Uhr implements
implements Taktgeber
Taktgeber {{
...
...
long
long leseZeitInSekunden()
leseZeitInSekunden() {{
return
return (stunden*3600)+(minuten*60);
(stunden*3600)+(minuten*60);
}}
...
...
}}
Taktgeber
Taktgeber tt == new
new Uhr();
Uhr();
long
long ll == t.leseZeitInSekunden();
t.leseZeitInSekunden();
Klasse muss Methoden der Schnittstelle
enthalten!
Variable vom Typ
der Schnittstelle
garantiert, dass
Methoden-Code
vorhanden ist.
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-7
M. Stamminger
5.1 Sichtbarkeit in Java
Zugriffsbeschränkungen („visibility“)
ƒ Abschwächung: Der Zugriff auf Klassen, Attribute und Methoden von außen
kann durch den Klassenimplementierer mittels Modifikatoren („modifier“)
eingeschränkt werden.
ƒ private gibt an, dass nur von innerhalb der Klasse selbst auf das Attribut
bzw. die Methode zugegriffen werden kann.
ƒ public gibt an, dass ein Zugriff von überall auf das Attribut bzw. die Methode
möglich ist.
... und ohne Modifikator? s.u.
public
public class
class Uhr
Uhr {{
//
// Zugriff
Zugriff auf
auf Attribute
Attribute von
von außen
außen nicht
nicht möglich
möglich
private
private long
long minuten;
minuten;
private
private long
long stunden;
stunden;
//
// Zugriff
Zugriff von
von außen
außen nur
nur über
über Methoden
Methoden möglich
möglich
public
Uhr()
{
...
}
public Uhr() { ... }
public
public void
void setzeZeit(long
setzeZeit(long std,
std, long
long min)
min) {{ ...
... }}
...
...
}}
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-8
M. Stamminger
5.2 Modularität
Modul
ƒ Ein Modul ist eine Komponente mit einer gewissen Abgeschlossenheit: Es
erbringt Dienste, nimmt aber kaum welche in Anspruch.
ƒ Ein Modul ist somit ein Teilsystem mit einer klaren und schmalen Grenze zu
seiner Umgebung.
Modularisierung
ƒ Eine Modularisierung eines Systems erfolgt zum Zwecke der
Übersichtlichkeit, Arbeitsteilung, Wiederverwendung, ...
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-9
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5.2 Modularität
Paket („package“)
ƒ Zusammenstellung der Vereinbarungen von als zusammengehörig
betrachteten Java-Klassen und Java-Interfaces.
ƒ Ein Paket besitzt einen Namen, der - wie von Dateiverzeichnissen her
bekannt - hierarchisch aufgebaut sein kann:
y
y
y
y
java.lang
uhren
com.apple.quicktime.v2
edu.cmu.cs.bovik.cheese
ƒ Der Paketname definiert einen Namensraum für die im Paket vorkommenden
Klassendeklarationen.
y Es wäre daher durchaus möglich innerhalb des Pakets uhren eine Klasse String
zu realisieren. Durch Verwendung qualifizierter Klassennamen (java.lang.String
bzw. uhren.String) kann Eindeutigkeit erreicht werden.
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-10
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5.2 Modularität
ƒ Bei der Klassendeklaration kann das Paket, in das die Klasse kommen soll,
mit package angegeben werden
ƒ Zugriff auf eine Klasse in einem Paket über qualifizierten Namen =
<Paketname>.<Klassename>. Alternative: Paketname wird mittels import
bekannt gemacht. Dann reicht <Klassenname>.
Schnittstelle ist im
package
package uhren;
uhren;
selben Paket. Daher
interface
interface Taktgeber
Taktgeber {{
ist Name bekannt.
long
long leseZeitInSekunden();
leseZeitInSekunden();
}}
package
package uhren;
uhren;
public
public class
class Uhr
Uhr implements
implements Taktgeber
Taktgeber {{
...
...
}}
uhren.Taktgeber
uhren.Taktgeber tt == new
new uhren.Uhr();
uhren.Uhr();
import
import uhren.*;
uhren.*;
Taktgeber
Taktgeber tt == new
new Uhr();
Uhr();
Zur Verwendung ohne
import: qualifizierten
Name verwenden.
Import macht Namen
aus Paket bekannt;
Kurzform dann nutzbar.
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-11
M. Stamminger
5.2 Modularität
Klassenbibliothek („library“)
ƒ Sammlung vordefinierter, häufig verwendeter Klassen, auf die bei der
Programmierung zugegriffen werden kann.
ƒ In Java ist dies eine Menge von Paketen.
ƒ Java selbst liefert zum Beispiel die Pakete:
y
y
y
y
y
y
y
java.awt
Klassen für GUIs (Abstract Window Toolkit)
java.io
Ein-/Ausgabe in Dateien o.ä.
java.lang
Zentrale Klasse von Java (z.B. Object)
java.net
Verwaltung von Netzwerkverbindungen
java.sql
Datenbankanbindung
java.util
Nützliche Klassen (z.B. Kalender, Listen)
javax.swing Graphische Oberfläche
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-12
M. Stamminger
5.2 Modularität
Zugriffsbeschränkungen (1)
global
Unterklassen
Paket
protected
Klasse
public
(ohne)
Unterklassen
Klassen-/Schnittstellenname
Der Name von
Klassen/Schnittstellen,
y … die ohne Modifikator
deklariert sind, ist nur im
selben Paket sichtbar.
y … die als public deklariert
sind, ist global sichtbar (und
kann z.B. importiert werden).
y … die als protected
deklariert sind, ist nur in
deren Unterklassen und
Unterschnittstellen sichtbar
(unabhängig davon, in
welchem Paket diese liegen).
Als final deklarierte Klassen dürfen keine Unterklassen haben.
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-13
M. Stamminger
5.2 Modularität
Zugriffsbeschränkungen (2)
Sofern die enthaltende
Klasse erreichbar ist:
global
Unterklassen
Unterklassen
Gemäß Zugreifbarkeit
d. enthaltenden Klasse
Paket
Methode
Attribut
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public
protected
private
(ohne)
Klassenname
Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-14
Unterklassen
protected
Klasse
public
(ohne)
Unterklassen
Attribut-/Methodenname
final : nicht überschreibbar
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5.2 Modularität
Zugriffsbeschränkungen für Methoden/Attribute (textuell)
Sofern die enthaltende Klasse erreichbar ist, gilt:
ƒ public
von überall zugreifbar, am wenigsten restriktiv
ƒ private
niemand außerhalb der (enthaltenden) Klasse kann
zugreifen
ƒ protected Zugriff aus allen Klassen des selben Pakets möglich
(wenn die enthaltende Klasse da auch sichtbar ist.)
Zugriff in allen Unterklassen möglich (auch wenn diese
in anderen Paketen liegen).
ƒ (ohne)von überall im Paket zugreifbar
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-15
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5.2 Modularität
classpath
ƒ Übersetzt man eine Klasse Bsp aus dem Paket Foo.Bar, dann wird der
erzeugte Code (Bsp.class) im Verzeichnis <dir>/Foo/Bar bzw.
<dir>\Foo\Bar abgelegt.
y Mit der Option -d kann man <dir> beim Übersetzen angeben, falls nicht das
aktuelle Verzeichnis gemeint ist.
y Beispiel: javac –d ~/classes Bsp.java
//Unix
ƒ Will man die main-Routine dieser Klasse starten, so muss man den voll
qualifizierten Klassennamen angeben: java Foo.Bar.Bsp
Also nicht den Dateinamen angeben!
ƒ Damit der Übersetzer und das Java-Laufzeitsystem den erzeugten Code
findet, muss <dir> in der Umgebungsvariable CLASSPATH eingetragen sein.
y Beispiel: setenv CLASSPATH ~/classes
//Unix
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-16
M. Stamminger
5.3 Klassenhierarchien
Vererbung zwischen Schnittstellen
ƒ Zwischen zwei Schnittstellen wird in Java sowohl Einfach- als auch
Mehrfachvererbung unterstützt, wobei extends die Schnittstelle(n) angibt,
deren Signaturen übernommen werden:
interface
interface TaktgeberMillisekunden
TaktgeberMillisekunden extends
extends Taktgeber
Taktgeber {{
...
...
}}
ƒ Werden zwei gleich benannte Methoden über verschiedene Pfade ererbt,
y so wird bei identischen Signaturen eben diese Signatur übernommen und
y so werden bei unterschiedlichen Signaturen beide übernommen und dann als
überladene Methoden behandelt.
Mehr in Abschnitt 7.2
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-17
M. Stamminger
5.3 Klassenhierarchien
Überschreiben von Methoden („method overriding“)
ƒ Eine Unterklasse kann eine neue Implementierung für eine ererbte (Objekt/Instanz-)Methode bereit halten. (Nicht für Klassenmethoden)
ƒ Dann kann immer noch auf die Implementierung der direkten Oberklasse
über die Referenz super zugegriffen werden.
class
class Uhr
Uhr {{
...
...
public
public void
void anzeigen()
anzeigen() {}
{}
}}
class
class AnalogUhr
AnalogUhr extends
extends Uhr
Uhr {{
...
...
//
// Selbe
Selbe Signatur
Signatur wie
wie in
in Oberklasse
Oberklasse
public
public void
void anzeigen()
anzeigen() {{
super.anzeigen();
super.anzeigen();
//
// führt
führt Code
Code von
von Uhr.anzeigen()aus
Uhr.anzeigen()aus
...
...
}}
}}
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-18
M. Stamminger
5.3 Klassenhierarchien
Überschreiben versus Überladen
Überladene Methoden
Überschriebene Methoden
ƒ
ƒ
haben unterschiedliche Signaturen
haben dieselben Signaturen
y Klassenmethoden können keine
Instanzmethoden überschreiben
y Umgekehrt auch nicht
ƒ
ƒ
haben i.A. unterschiedliche
Implementierungen
Vorkommen:
ƒ
ƒ
y In einer Klasse und einer ihrer
Unterklassen
y in einer Klasse und einer ihrer
Unterklassen oder
y in einer Klasse (nebeneinander)
ƒ
Statische Methoden können überladen
werden
haben i.A. unterschiedliche
Implementierungen
Vorkommen:
ƒ
Statische Methoden können nicht
überschrieben werden (wohl aber
verdeckt Æ nächster Abschnitt.)
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-19
M. Stamminger
5.3 Klassenhierarchien
Abstrakte Klasse in Java („abstract class“)
ƒ Zur Erinnerung:
y Oberklasse mit nur partieller Implementierung; restliche Implementierung muss in
einer Unterklasse nachgeholt werden.
y Mischung aus Klasse und Schnittstelle, daher keine Ausprägungen mögl.
abstract
abstract class
class Uhr
Uhr {{
...
...
abstract
abstract void
void anzeigen();
anzeigen();
}}
class
class AnalogUhr
AnalogUhr extends
extends Uhr
Uhr {{
...
...
void
void anzeigen()
anzeigen() {{
...
...
}}
}}
Abstrakte Methode: legt nur
Aufrufschnittstelle ohne
Implementierung fest.
Unterklasse liefert die
Implementierung, die
zur Schnittstelle passt.
ƒ Hat eine Klasse eine Schnittstelle als Obertyp und implementiert sie aber
nicht alle Methoden der Schnittstelle, so ist sie ebenfalls abstrakt.
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-20
M. Stamminger
5.3 Klassenhierarchien
Wurzel der Hierarchie
ƒ Eine Klasse, die nicht explizit Unterklasse einer anderen Klasse ist, ist stets
implizit Unterklasse von java.lang.Object.
ƒ Die Klasse Object hat eine Reihe von Methoden, die vor allem bei der Arbeit
mit parallelen Kontrollfäden relevant werden Æ später mehr.
ƒ Wichtige Methode: String toString()
y Liefert textuelle Repräsentation des Objekts.
y System.out.println(Object) ruft toString() auf.
y Die Standardimplementierung sollte daher bei eigenen Objekten überschrieben
werden, wenn man ihren Zustand einfach ausdrucken möchte.
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-21
M. Stamminger
5.4 Polymorphie und Typsicherheit
ƒ Polymorphie („polymorphism“) = Fähigkeit, verschiedene Gestalt
anzunehmen
ƒ Eine polymorphe Operation („polymorphic operation“) kann auf Objekte
verschiedener Klassen ausgeführt werden und jeweils ein anderes
Verhalten haben
y Entstehung polymorpher Operationen durch Überladen
à Beispiel: println(long), println(float), println(Object)
Je nachdem von welchem Typ das Argument o im Aufruf println(o) ist, wird die
„passende Version“ der Methode println aufgerufen.
y Entstehung polymorpher Operationen durch Überschreibung
à Beispiel: java.lang.Object hält eine Standardimplementierung von toString()
bereit, die (bei Bedarf) in eigenen Klassen überschrieben wird.
Je nach dem Typ eines Objekts o wird bei o.toString() unterschiedlicher Code
ausgeführt.
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-22
M. Stamminger
5.4 Polymorphie und Typsicherheit
ƒ Eine polymorphe Variable („polymorphic variable“) kann im Laufe der
Ausführung eines Programms Referenzen auf Objekte von verschiedenen
Klassen haben. Eine polymorphe Variable hat einen
y statischen Typ: Dieser wird durch Angabe der Klasse bei der Deklaration
angegeben und kann bei der Übersetzung überprüft werden
y dynamischen Typ: Dieser wird durch die Klasse des Objekts angegeben, auf den
Variable zur Laufzeit zeigt.
Object
Object c;
c;
//statischer
//statischer Typ
Typ von
von c:
c: Object
Object
cc == new
new Uhr();
Uhr(); //dynamischer
//dynamischer Typ
Typ von
von c:
c: Uhr
Uhr
c.anzeigen();
c.anzeigen(); //Nicht
//Nicht typsichere
typsichere Sprachen
Sprachen führen
führen zur
zur
//Laufzeit
//Laufzeit die
die Methode
Methode anzeigen
anzeigen der
der Klasse
Klasse
//Uhr
(dynamischer
Typ
von
o)
aus.
//Uhr (dynamischer Typ von o) aus.
Java ist typsicher. Der statische Typ von c (Klasse
Object) deklariert keine Methode anzeigen.
Daher Fehlermeldung des Übersetzers.
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-23
M. Stamminger
5.4 Polymorphie und Typsicherheit
Polymorphe Variablen in typsicheren Sprachen
ƒ Sei v eine Variable mit Referenzsemantik vom Typ T/der Klasse T. Dann
dürfen der Variablen v Verweise auf Objekte der Klasse T oder einer
beliebigen Unterklasse von T zugewiesen werden.
y Die Unterklasse verfügt über alle Eigenschaften der Oberklasse und kann daher
deren Platz einnehmen.
Uhr
//statischer
Uhr cc == new
new Uhr();
Uhr();
//statischer Typ
Typ von
von c:
c: Uhr
Uhr
cc == new
AnalogUhr();
//dynamischer
Typ
von
c:
new AnalogUhr(); //dynamischer Typ von c: AnalogUhr
AnalogUhr
//
// Typsicherheit:
Typsicherheit:
//
// Alle
Alle Methoden
Methoden von
von Uhr
Uhr können
können auf
auf cc aufgerufen
aufgerufen werden
werden
c.anzeigen()
//die
c.anzeigen()
//die anzuwendende
anzuwendende Implementierung
Implementierung
//wird
//wird zur
zur Laufzeit
Laufzeit ausgewählt
ausgewählt
y Typsicherheit: Es dürfen nur Methoden aufgerufen werden, die schon beim
statischen Typ von c (Oberklasse Uhr) verfügbar sind.
Diese Methoden sind durch Vererbung in jedem Fall bei allen Objekten beliebiger
Unterklassen verfügbar (ggf. überschrieben.)
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-24
M. Stamminger
5.4 Polymorphie und Typsicherheit
Dynamisches Binden („late binding“)
ƒ Die auszuführende Implementierung einer Instanzmethode wird erst zur
Laufzeit festgelegt. (Zeitbedarf!)
ƒ Oft auch als virtueller Methodenaufruf bezeichnet.
ƒ Hierzu muss dynamischer Typ des aktuellen Objektes bekannt sein.
ƒ Nach einer Implementierung wird zur Laufzeit zuerst bei dieser Klasse und
dann aufsteigend in den Oberklassen gesucht.
y Bei Mehrfachvererbung nicht eindeutig, daher in Java nicht zugelassen.
Uhr
Uhr cc == new
new Uhr();
Uhr();
c.setzeZeit(11,
c.setzeZeit(11, 42);
42);
c.anzeigen();
c.anzeigen();
//
// Implementierung
Implementierung in
in Uhr
Uhr
//
// Implementierung
Implementierung in
in Uhr
Uhr
cc == new
new AnalogUhr();
AnalogUhr();
c.setzeZeit(11,
c.setzeZeit(11, 42);
42);
c.anzeigen();
c.anzeigen();
//
// Implementierung
Implementierung in
in Uhr
Uhr
//
// Implementierung
Implementierung in
in AnalogUhr
AnalogUhr
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-25
M. Stamminger
5.4 Polymorphie und Typsicherheit
Statisches Binden
ƒ Während Instanzmethoden in Java dynamisch gebunden werden, werden
Klassenmethoden (static) statisch gebunden.
class
class Super
Super {{
static
static String
String greeting()
greeting() {{ return
return "Goodnight";
"Goodnight"; }}
String
String name()
name() {{ return
return "Richard";
"Richard"; }}
}}
class
class Sub
Sub extends
extends Super
Super {{
static
static String
String greeting()
greeting() {{ return
return "Hello";
"Hello"; }}
String
String name()
name() {{ return
return "Dick";
"Dick"; }}
Statischer Typ: Super
}}
class
class Test
Test {{
Dynamischer Typ: Sub
public
static
void
main(String[]
args)
{
public static void main(String[] args) {
Super
Super ss == new
new Sub();
Sub();
System.out.println(s.greeting()
System.out.println(s.greeting() ++ ",
", "" ++ s.name());
s.name());
}}
}}
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-26
Liefert: „Goodnight, Dick“
M. Stamminger
5.4 Polymorphie und Typsicherheit
Klasse versus Typ
ƒ Typ
y Eigenschaft von Variablen und Ausdrücken
y definiert Mindestforderung bzgl. anwendbarer Operationen
y rein syntaktisch festgelegt (statisch ermittelbar)
ƒ Klasse
y
y
y
y
stellt Konstruktor(en) für Objekte bereit (- gilt nicht für abstrakte Klassen!)
definiert Signatur oder Implementation der Operationen
Ein Objekt gehört zu der Klasse mit deren Konstruktor es konstruiert wurde.
Mit der Klassendefinition wird ein gleichnamiger Typ eingeführt
ƒ Beachte:
y Variablen gleichen Typs können Objekte unterschiedlicher Klassenzugehörigkeit referieren
(benennen).
y Die werden sich i.a. unterschiedlich verhalten.
y Beispiel: Oberklasse A mit zwei Unterklassen A1 und A2.Variable kann mit Typ A deklariert
werden und kann Objekte aus A1 und A2 referieren.
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-27
M. Stamminger
5.4 Polymorphie und Typsicherheit
Typumwandlung („casting“)
ƒ Zu welcher Klasse ein konkretes Objekt gehört, lässt sich mit instanceof
überprüfen.
Uhr
Uhr c;
c;
...
...
if
if (c
(c instanceof
instanceof DigitalUhr)
DigitalUhr) {{
...
...
}}
ƒ Im Inneren der if-Anweisung hat c immer noch den statischen Typ Uhr.
Methoden, die nur die Unterklasse DigitalUhr anbietet, können wegen der
geforderten Typsicherheit nicht aufgerufen werden.
Abhilfe: explizite Typwandlung
In Java wird zur Laufzeit
Uhr
sichergestellt, dass diese
Uhr c;
c;
...
...
Typwandlung korrekt ist.
if
if (c
(c instanceof
instanceof DigitalUhr)
DigitalUhr) {{
DigitalUhr
DigitalUhr digital
digital == (DigitalUhr)c;
(DigitalUhr)c;
...
...
}}
digital hat anderen
statischen Typ als c.
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-28
M. Stamminger
5.4 Polymorphie und Typsicherheit
Typumwandlung am Beispiel
public
public class
class UhrenKonfiguration
UhrenKonfiguration {{
public
public static
static Uhr
Uhr konfigurieren(Uhr
konfigurieren(Uhr c)
c) {{
if
if (c
(c instanceof
instanceof AnalogUhr)
AnalogUhr) {{
AnalogUhr
AnalogUhr analog
analog == (AnalogUhr)c;
(AnalogUhr)c;
analog.setzeZifferblattfarbe(java.awt.Color.blue);
analog.setzeZifferblattfarbe(java.awt.Color.blue);
return
return analog;
analog;
}} else
else if
if (c
(c instanceof
instanceof DigitalUhr)
DigitalUhr) {{
DigitalUhr
DigitalUhr digital
digital == (DigitalUhr)c;
(DigitalUhr)c;
digital.setzeSchriftgroesse(30);
digital.setzeSchriftgroesse(30);
return
return digital;
digital;
}} else
else {{
return
return c;
c;
DigitalUhr-spezifische
}}
Methoden werden aufgerufen.
}}
}}
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-29
M. Stamminger
5.4 Polymorphie und Typsicherheit
Überschreiben versus Verdecken
ƒ Auf verdeckte Variablen und verdeckte (statische) Methoden (der
Oberklasse) kann recht einfach zugegriffen werden
y Im Inneren der verdeckenden Klasse: super…
y Von Außen: Vorher Typwandlung auf gewünschte Klasse
ƒ Eine überschriebene Instanzmethode der Oberklasse
y kann nur im Inneren der überschreibenden Klasse per super… aufgerufen
werden.
y Ein Aufruf von außen ist nicht möglich.
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-30
M. Stamminger
5.4 Polymorphie und Typsicherheit
Überschreiben versus Verdecken am Beispiel
class
class Super
Super {{
String
String hi
hi == „Hi";
„Hi";
String
String name()
name() {{ return
return "Richard";
"Richard"; }}
}}
class
class Sub
Sub extends
extends Super
Super {{
String
String hi
hi == „Hello";
„Hello";
String
name()
String name() {{ return
return "Dick";
"Dick"; }}
}}
Super
Super ss == new
new Sub();
Sub();
s.hi
//Hi
s.hi
//Hi
((Sub)s).hi
//Hello
((Sub)s).hi
//Hello
((Super)s).hi
//Hi
((Super)s).hi
//Hi
s.name();
//Dick
s.name();
//Dick
((Sub)s).name()
((Sub)s).name() //Dick
//Dick
((Super)s).name()
((Super)s).name() //Dick
//Dick
Auch beim Zugriff auf
Instanzvariablen wird
statisch gebunden.
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Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-31
M. Stamminger
5.5 Beispiel
Implementierung der Klasse Uhr (1)
package
package uhren;
uhren;
import
import java.util.Date;
java.util.Date;
import
uhren.Taktgeber;
import uhren.Taktgeber;
import
import uhren.TimeZone;
uhren.TimeZone;
public
public abstract
abstract class
class Uhr
Uhr implements
implements Taktgeber
Taktgeber {{
private
private static
static long
long zaehler
zaehler == 0;
0;
private
long
seriennummer;
private long
seriennummer;
private
minuten;
private long
long
minuten;
private
stunden;
private long
long
stunden;
private
zeitzone
private TimeZone
TimeZone
zeitzone == new
new TimeZone("UTC");
TimeZone("UTC");
private
private final
final Date
Date herstellungsdatum
herstellungsdatum == new
new Date();
Date();
public
public Uhr()
Uhr() {{
seriennummer
seriennummer == zaehler;
zaehler;
zaehler++;
zaehler++;
}}
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-32
M. Stamminger
5.5 Beispiel
Implementierung der Klasse Uhr (2)
...
...
public
public Uhr(long
Uhr(long min)
min) {{
this();
this();
stunden
stunden == min
min // 60;
60;
minuten
minuten == min
min %% 60;
60;
}}
public
public abstract
abstract void
void anzeigen();
anzeigen();
public
public void
void setzeZeit(long
setzeZeit(long std,
std, long
long min)
min) {{
stunden
stunden == std;
std; minuten
minuten == min;
min;
}}
public
public void
void setzeZeit(long
setzeZeit(long std)
std) {{
setzeZeit(std,
setzeZeit(std, 0);
0);
}}
public
public long
long leseZeitInSekunden()
leseZeitInSekunden() {{
return
return (stunden
(stunden ** 3600)
3600) ++ (minuten
(minuten ** 60);
60);
}}
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-33
M. Stamminger
5.5 Beispiel
Implementierung der Klasse Uhr (3)
...
...
public
public void
void setzeZeitZone(TimeZone
setzeZeitZone(TimeZone tz)
tz) {{
if
if (tz
(tz ==
== null)
null) {{
return;
return;
}}
zeitzone
zeitzone == tz;
tz;
}}
public
public TimeZone
TimeZone leseZeitZone()
leseZeitZone() {{
return
return zeitzone;
zeitzone;
}}
...
...
}}
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-34
M. Stamminger
5.5 Beispiel
Abgeleitete Klasse AnalogUhr
package
package uhren;
uhren;
import
import java.awt.Color;
java.awt.Color;
import
uhren.Uhr;
import uhren.Uhr;
public
public class
class AnalogUhr
AnalogUhr extends
extends Uhr
Uhr {{
private
private Color
Color zifferblattfarbe;
zifferblattfarbe;
public
public AnalogUhr(long
AnalogUhr(long min)
min) {{
super(min);
super(min);
}}
public
public void
void anzeigen()
anzeigen() {{ ...
... }}
public
public void
void setzeZifferblattfarbe(Color
setzeZifferblattfarbe(Color c)
c) {{
zifferblattfarbe
zifferblattfarbe == (c
(c ==
== null)
null) ?? Color.blue
Color.blue :: c;
c;
}}
}}
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-35
M. Stamminger
5.5 Beispiel
Abgeleitete Klasse DigitalUhr
package
package uhren;
uhren;
import
import uhren.Uhr;
uhren.Uhr;
public
public class
class DigitalUhr
DigitalUhr extends
extends Uhr
Uhr {{
private
private int
int schriftgroesse;
schriftgroesse;
public
public DigitalUhr(long
DigitalUhr(long min)
min) {{
super(min);
super(min);
}}
public
public void
void anzeigen()
anzeigen() {{ ...
... }}
public
public void
void setzeSchriftgroesse(int
setzeSchriftgroesse(int groesse)
groesse) {{
schriftgroesse
schriftgroesse == (groesse
(groesse <=
<= 0)
0) ?? 10
10 :: groesse;
groesse;
}}
}}
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-36
M. Stamminger
5.5 Beispiel
Schnittstelle Taktgeber und Klasse TimeZone
package
package uhren;
uhren;
interface
interface Taktgeber
Taktgeber {{
long
long leseZeitInSekunden();
leseZeitInSekunden();
}}
package
package uhren;
uhren;
public
public class
class TimeZone
TimeZone {{
private
private String
String identifikator;
identifikator;
public
public TimeZone(String
TimeZone(String id)
id) {{
setzeIdentifikator(id);
setzeIdentifikator(id);
}}
public
public void
void setzeIdentifikator(String
setzeIdentifikator(String id)
id) {{
identifikator
identifikator == id;
id;
}}
}}
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-37
M. Stamminger
5.5 Beispiel
Klasse zur Konfiguration einer Uhr
package
package uhren;
uhren;
import
import uhren.*;
uhren.*;
import
import java.awt.Color;
java.awt.Color;
public
public class
class UhrenKonfiguration
UhrenKonfiguration {{
public
public static
static Uhr
Uhr konfigurieren(Uhr
konfigurieren(Uhr c)
c) {{
if
if (c
(c instanceof
instanceof AnalogUhr)
AnalogUhr) {{
AnalogUhr
AnalogUhr analog
analog == (AnalogUhr)c;
(AnalogUhr)c;
analog.setzeZifferblattfarbe(Color.blue);
analog.setzeZifferblattfarbe(Color.blue);
return
return analog;
analog;
}} else
if
(c
else if (c instanceof
instanceof DigitalUhr)
DigitalUhr) {{
DigitalUhr
DigitalUhr digital
digital == (DigitalUhr)c;
(DigitalUhr)c;
digital.setzeSchriftgroesse(30);
digital.setzeSchriftgroesse(30);
return
return digital;
digital;
}} else
else {{
return
return c;
c;
}}
}}
}}
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Algorithmik 1, WS 2005/06, Folie 0-38
M. Stamminger