Vererbung, Die Austauschbarkeit

Java
Programmierung mit
Objektorientierte Programmierung (OOP)
> Vererbung,
Die Austauschbarkeit
Mark Egloff 2006
1
Java
Programmierung mit
Lernziel Heute Abend
>
Sie lernen wie Objekte gezielt kompatibel werden und
somit ausgetauscht werden können
>
Sie verstehen die Begriffe wie „Polymorphie“,
„Überschreibung“ und „Schnittstelle“
>
Sie können eigene Objektmodelle erarbeiten bei denen
Teile einfach ausgetauscht werden können
Mark Egloff 2006
2
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Was bedeutet „Austauschbarkeit“ bei Objekten?
>
Ein Ziel heutiger Softwarentwicklung ist es die Architektur flexibel
zu halten. Dies bedingt, dass die Objekte bzw. die Klassen
untereinander austauschbar sind
>
Ein Objekt besitzt bestimmte Eigenschaften, wenn also Klassen
ausgetauscht werden, so muss die neue Klasse alle
Eigenschaften der alten Klasse aufweisen bzw. übernehmen um
die Kompatibilität zu gewährleisten
>
Die Vererbung bietet hierzu die ideale Grundlage. Klassen
welche voneinander abgeleitet sind, besitzen identische
Eigenschaften und sind somit kompatibel zueinander
Mark Egloff 2006
3
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Warum „ Austauschbarkeit“?
>
Flexibilität
Die Anforderungen ändern ständig, was Gestern noch vereinbart
wurde, ist Morgen eventuell nicht mehr so. Bestehende Software
muss also schnell geändert werden können
>
Wiederverwendung
Wenn Teile austauschbar sind erhöht sich auch deren
Wiederverwendungsgrad
>
„Plug-in“ Prinzip
Neue Funktionalität soll einfach hinzu „gestöpselt“ werden
können, wobei die bestehende Grundapplikation nicht angepasst
werden muss
Mark Egloff 2006
4
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Problem einer Zeichnungsapplikation
Unterschiedliche Figuren mit „gleichen“ Eigenschaften
>
Oft hat man in einer Applikation dieselben Anforderungen aber
für verschiedene Objekte z.B. grafische Darstellung. Das
Problem lässt sich dann nicht elegant lösen und man macht
„copy-paste“
Quadrat
Dreieck
Zeichnungs
Appl
Kreis
Mark Egloff 2006
5
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Problem einer Zeichnungsapplikation
Unterschiedliche Figuren mit „gleichen“ Eigenschaften
>
Die Objekte sind „ähnlich“. Sie besitzen zum Teils identische
Eigenschaften aber auch nur „ähnliche“
Dreieck
Kreis
Quadrat
radius
mittelPunkt
farbe
punktA, punktB, punktC
mittelPunkt
farbe
seite
mittelPunkt
farbe
draw()
draw()
draw()
Mark Egloff 2006
Identische &
Ähnliche
Eigenschaften
6
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Problem einer Zeichnungsapplikation
Unterschiedliche Figuren mit „gleichen“ Eigenschaften
>
Lösungsansatz: Alle identischen Eigenschaften werden in eine
Basisklasse „Figur“ ausgelagert. Trotzdem besitzt jede Figur
weiterhin eine ähnliche Methode „draw()“ die aber für jede
unterschiedlich ist
Figur
mittelPunkt
farbe
Kreis
Dreieck
Quadrat
radius
punktA, punktB, punktC
seite
draw()
draw()
draw()
Mark Egloff 2006
Ähnliche Eig.
7
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Problem einer Zeichnungsapplikation
Unterschiedliche Figuren mit „gleichen“ Eigenschaften
>
Kreis & Quadrat haben eine unterschiedliche „draw()“ Methode
>
Dieser Methodenaufruf muss im Fenster hier 2 mal bzw. für jede
Figurart unterschiedlich implementiert werden
Kreis
Figur
mittelPunkt
farbe
radius
benützt
draw()
Zeichnungs
Appl
draw()
Quadrat
seite
draw()
draw()
Mark Egloff 2006
8
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Problem einer Zeichnungsapplikation
Unterschiedliche Figuren mit „gleichen“ Eigenschaften
>
Für jede Figur müssen wir ein Attribut und ein Methodenaufruf
implementieren
class ZeichnungsAppl extends Frame {
private Kreis
kreis;
private Quadrat quad;
2 Datentypen
public void paint(Graphics g) {
kreis.draw(g);
2 x Methodenaufruf
quad.draw(g);
}
}
Mark Egloff 2006
9
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Problem einer Zeichnungsapplikation
Unterschiedliche Figuren mit „gleichen“ Eigenschaften
>
Einer geht ja immer noch. Mit jeder neuen Figurart wird die
Zeichnungsapplikationsklasse grösser und ständig unhandlicher
Dreieck
benützt
Viereck
Vieleck
ZeichnungsAppl
Quadrat
Oval
Rhombus
Diamant
Kreis
Bild
Freihand
Mark Egloff 2006
10
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Problem einer Zeichnungsapplikation
Unterschiedliche Figuren mit „gleichen“ Eigenschaften
>
Wunsch: Im Prinzip ist es doch egal welche Figurenart es ist, sie
soll einfach aufgezeichnet werden
>
In einem solchen Fall reden wir von „Generalisierung“. Das hier
vorliegende Problem soll mittels Austauschbarkeit gelöst werden
Zeichnungs
Appl
draw()
draw()
Spezialisierte
Figur
Generelle
Figur
Mark Egloff 2006
11
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Das Substitutionsprinzip (1/4) – Rückwärtskompatibilität
>
Bei Vererbung haben wir gesehen, dass Klassen von anderen
Klassen ihre Eigenschaften erben können. Somit sind
abgeleitete Klassen kompatibel zu deren Basisklassen.
>
Diese Regel wurde in Java bei den Referenzen berücksichtigt.
Ein Objekt bzw. seine Referenz kann den Typ der Basisklasse
annehmen. Die Referenz ist rückwärtskompatibel
z.B.: Rückwärtskompatibilität bei Vererbung
Kreis k1 = new Kreis();
Figur f1 = k1;
Figur

Figur f2 = new Quadrat(); 
Kreis k2 = new Figur();
  Compilerfehler
Mark Egloff 2006
Kreis
Quadrat
12
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Das Substitutionsprinzip (2/4) – Rückwärtskompatibilität
>
Wird das Objekt einer Referenz der Basisklasse zugewiesen,
benimmt sich das Objekt wie wenn es eine Instanz der Basisklasse wäre
>
Es kann zu diesem Zeitpunkt nicht mehr direkt auf die
speziellen Eigenschaften des Objektes zugegriffen werden
z.B.: Aufruf spezieller Eigenschaften so nicht mehr möglich
Kreis k = new Kreis();
Figur f = k;
f.setRadius( 2.5f ) );
Figur
Kreis
  Compilerfehler
Mark Egloff 2006
13
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Das Substitutionsprinzip (3/4) – explizites Casting
>
Der Compiler gestattet bei komplexen Datentypen nur die
Rückwärtskompatibilität als direkte Typumwandlung
>
Will man dennoch eine Referenz absichtlich einen anderen Typ
zuweisen so muss dies mit einem expliziten Casting geschehen
Der Interpreter überwacht ob die Typen kompatibel sind
und löst eine ClassCastException aus falls nicht.
Falsches Casting ist der 2. meiste Laufzeitfehler !!!

z.B.: Explizites Casting bei komplexen Datentypen
Figur f
= new Kreis();
Kreis k
= (Kreis) f;
 funktioniert aber gefährlich
Quadrat q = (Quadrat) f;   Laufzeitfehler !!!
Mark Egloff 2006
14
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Das Substitutionsprinzip (4/4) – „instanceof“ Operator
>
Java bietet einen Operator um zu prüfen vom welchen Typ das
hinterlegte Objekt tatsächlich ist, den „instanceof“ Operator.
>
Dieser sollte immer eingesetzt werden bevor ein explizites
Casting durchgeführt wird.
Syntax: booleanValue = ReferenzName instanceof ClassName
z.B.: Rückwärtskompatibilität bei Vererbung
Figur f = new Kreis();
if ( f instanceof Kreis )
{
System.out.print("Ich bin ein Kreis, Casting ok");
Kreis k = (Kreis) f;
}
Mark Egloff 2006
15
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Problem einer Zeichnungsapplikation
Unterschiedliche Figuren mit „gleichen“ Eigenschaften
>
Das Substitutionsprinzip erlaubt uns schon den ersten Teil zu
lösen. Trotzdem können wir es noch nicht ganz vereinfachen
Dreieck
Viereck
Vieleck
Quadrat
Oval
Rhombus
Diamant
Kreis
Freihand
Pattern
?
Mark Egloff 2006
benützt
Zeichnungs
Appl
Figur
16
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Problem einer Zeichnungsapplikation
Unterschiedliche Figuren mit „gleichen“ Eigenschaften
>
Wir können zwar nun jede Figur mit dem gleichen Typ
handhaben, müssen aber immer noch explizit Casten
class ZeichnungsAppl extends Frame {
private Figur f;
 nur noch 1 Datentyp
public void paint(Graphics g) {
if ( f instanceof Kreis)(f (Kreis)).draw(g);
if ( f instanceof Quadrat)(f (Quadrat)).draw(g);
}
 Immer noch 2 x Methodenaufruf
}
Mark Egloff 2006
17
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Der Polymorphismus (1/4)
>
Um das Prinzip der Austauschbarkeit und Kompatibilität zu
vervollständigen wurde in der Objektorientierung ein weiterer
Mechanismus eingeführt, der „Polymorphismus“
>
Polymorph = vielgestaltig („mehrere Formen“)
> Biologie: Unterschiedliche Formen von Lebewesen derselben Art
> Chemie: Stoffe die abhängig der Umgebung verschiedene Formen
annehmen z.B. Aggregatszustand
>
In der OO Welt bedeutet es, dass stets die konkrete Eigenschaft
des Objektes aufgerufen wird, auch dann wenn das Objekt
vorgibt von einer anderen Klasse bzw. Typ zu sein
Mark Egloff 2006
18
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Der Polymorphismus (2/4) – Überschreibung v. Methoden
>
Von Überschreibung reden wir dann, wenn in der Basisklasse
sowie in der abgeleiteten Klasse dieselben Eigenschaften
nochmals definiert werden
z.B.: Überschreibung der Methode „umfang()“ u. „draw()“
class Figur
{
public float umfang()
{...}
class Kreis extends Figur
{
public float umfang()
{...}
public void draw(Graphics g)
{...}
}
public void draw(Graphics g)
{...}
}
Mark Egloff 2006
19
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Der Polymorphismus (3/4) – Überschreibung v. Methoden
>
Es stellt sich nun die Frage, was passiert wenn im Falle der
Substitution eine überschriebene Eigenschaft aufgerufen wird?
z.B.: Aufruf der Methode „umfang()“
Figur f = new Figur();
f.umfang();

Figur.umfang()
Kreis k = new Kreis();
k.umfang();

Kreis.umfang()
Figur f2 = new Kreis();
f2.umfang();
// substitution
 ???
In einem solchen Fall wird immer die Methode des
eigentlichen Typs aufgerufen  „Kreis.umfang()“
Mark Egloff 2006
20
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Der Polymorphismus (4/4) – Überschreibung v. Methoden
>
Das Prinzip des Polymorphismus ist der Schlüssel zu flexiblen
Softwarearchitekturen
>
Die Basisklasse bildet eine grundlegende Schnittstelle, wobei
die abgeleiteten Klassen sich nachher „anstöpseln“ können
>
Man spricht auch von „dynamic“, „late“ oder „runtime binding“
da erst zur Laufzeit entschieden wird welche Funktionalität
aufgerufen wird
PluginA
method()
PluginB
Interface
method()
Application
method()
method()
Mark Egloff 2006
21
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Problem einer Zeichnungsapplikation
Unterschiedliche Figuren mit „gleichen“ Eigenschaften
>
Wir wenden nun das Prinzip des Polymorphismus auf unsere
Zeichnungsapplikation an. Die Methode „draw()“ wird in allen
FigurKlassen implementiert
Kreis
radius
draw()
Quadrat
seite
Figur
mittelPunkt
farbe
draw()
benützt
Zeichnungs
Appl
draw()
draw()
Mark Egloff 2006
22
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Problem einer Zeichnungsapplikation
Unterschiedliche Figuren mit „gleichen“ Eigenschaften
>
Nun können wir jedes Figur-Objekt als Figur handhaben und sich
selber aufzeichnen lassen. Die Zeichnungsapplikation weiss nun
nicht mehr das es spezielle Figurarten gibt
class ZeichnungsAppl extends Frame {
private Figur f;
 nur noch 1 Datentyp
public void paint(Graphics g) {
f.draw(g);
}
 nur noch 1 Methodenaufruf
}
Mark Egloff 2006
23
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Der Polymorphismus – Vorgehen bei der Umsetzung
1. Identifikation eines Musters wo ständig ähnliche Eigenschaften
verschiedener Objekte verwendet werden
2. Gemeinsame Basisklasse schaffen
3. Dieselbe Eigenschaften in allen verwandten Klassen
überschreiben
4. Anstelle der abgeleiteten Klassen nur noch die Basisklasse in
der Applikation verwenden
Mark Egloff 2006
24
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Der Polymorphismus – weitere Beispiele
>
Polymorphismus eignet sich überall dort wo eine gemeinsame
Schnittstelle geschaffen werden muss, jedoch unterschiedliche
Variationen / Ausprägungen existieren
> z.B. Dateisystem: File, Verzeichnis, ZipDatei, TARDatei
> z.B. Eingabeaufforderung: Alle Befehle wie copy, delete, move
> z.B. Verschlüsselung: verschiedene Algorithmen wie DES, RSA
> z.B. Multimedia: Player Applikation für MP3, WMA, MPEG, DIVX
> …
Mark Egloff 2006
25
Java
Programmierung mit
Objektorientierte Programmierung (OOP)
> Vererbung,
Abstrakte Klassen und
Interfaces
Mark Egloff 2006
26
Java
Programmierung mit
Lernziel Heute Abend
>
Sie verstehen die Begriffe wie „abstrakte Klassen“, „abstrakte
Methoden“ und „Interfaces“ und wofür diese eingesetzt werden
>
Sie wissen wie Schnittstellen bei Objekten erzwungen werden
können
>
Sie können eigene Schnittstellen erzeugen und diese für
abgeleitete Klassen vorgeben
Mark Egloff 2006
27
Java
Programmierung mit
Abstrakte Klassen und Interfaces
Warum Schnittstellen ?
>
Dank Schnittstellen sind wir in der Lage Softwareteile
abzuspalten und austauschbar zu halten
>
Man kann eine Schnittstelle als einen „Vertrag“ ansehen der
genau vorgibt was ich erfüllen muss um sie zu nutzen bzw. die
Kompatibilität zu gewährleisten
>
In der OO besteht eine Schnittstelle ebenfalls aus einem
Datentyp z.B. Klasse und deren Methoden. Um den Vertrag zu
erfüllen, muss ich eine Klasse gemäss dessen Aufbau erzeugen
und die Methoden überschreiben
Mark Egloff 2006
28
Java
Programmierung mit
Abstrakte Klassen und Interfaces
Warum Schnittstellen?
>
Problem: Wie weiss das bestehende System meine Klasse zu
nutzen ?
A
funcA()
MyClass
B
funcB()
System
?
myFunc()
C
D
funcC()
funcB()
Mark Egloff 2006
dem System
unbekannt Schicht
29
Java
Programmierung mit
Abstrakte Klassen und Interfaces
Warum Schnittstellen?
>
Lösung: erzwingen von Implementationen mittels der Vorgabe
einer Schnittelle z.B. durch Interfaces oder abstrakte Klassen
A
Interface
funcA()
MyClass
B
funcB()
System
InterfaceD
func1()
func2()
C
myfunc()
func1()
func2()
D
funcC()
funcB()
dem System
bekannt Schicht
Mark Egloff 2006
dem System
unbekannt Schicht
30
Java
Programmierung mit
Abstrakte Klassen und Interfaces
Warum Schnittstellen?
z.B. „Interface“ mittels Vererbung,
das Applet- Framework
Rechteck
Figur
seiteA
seiteB
draw()
draw()
Interface
radius
java.applet.*
draw()
Applet
init()
paint()
Browser
Aufbau interessiert
Programmierer nicht
Kreis
Vertrag
Mark Egloff 2006
FigurenApplet
Init()
paint()
Programmierer
Aufbau interessiert
Browser nicht
31
Java
Programmierung mit
Abstrakte Klassen und Interfaces
„Leere“ Methoden, die die Schnittstelle vorgeben
>
Wenn wir eine Schnittstelle vorgeben wollen, so haben wir bis
jetzt eine leere Methode in der Basisklasse implementiert, die
dann in den abgeleiteten Klassen überschrieben wird. Diese
Vorgabe von Schnittstellen kann man aber nun gezielter lösen.
>
In Java gibt es dazu zwei Konzepte: abstrakte Klassen und
Schnittstellen (engl. interfaces).
z.B.: Beispiel leere „draw()“ Methode
class Figur {
public void draw(Graphics g) {
}
}
Mark Egloff 2006
32
Java
Programmierung mit
Abstrakte Klassen und Interfaces
Modifizierer „abstract“ bei Klassen
>
Mittels dem „abstract“ kann in Java eine Klasse bzw. eine
Methode als abstrakt definiert werden
>
Eine solche definierte Abstrakte Klasse kann nicht mehr
instanziert werden, dient nur noch als Basisklasse.
z.B.: Abstrakte Klasse „Figur“
abstract class Figur {
public void draw(Graphics g) {
}
}
z.B.: Instanzierung einer abstrakten Klasse endet in Compilerfehler
Figur f = new Figur();

Mark Egloff 2006
 Compilerfehler
33
Java
Programmierung mit
Abstrakte Klassen und Interfaces
Modifizierer „abstract“ bei Methoden (1/2)
>
Bei Methoden bedeutet „abstract“ dass diese Methode keine
Implementation besitzt, also leer ist
>
Zusätzlich wird aber nun erzwungen, dass diese Methode in
abgeleiteten Klassen implementiert werden muss
>
Damit erreichen wir die Vorgabe einer „Schnittstelle“. Jeder der
von meiner Klasse erben möchte, muss diese Methode
implementieren
>
Abstrakte Methoden können nur innerhalb von abstrakten
Klassen definiert werden
Mark Egloff 2006
34
Java
Programmierung mit
Abstrakte Klassen und Interfaces
Modifizierer „abstract“ bei Methoden (2/2)
z.B.: abstrakte Methode in Basisklasse erzwingt implementation
abstract class Figur {
abstract public void draw(Graphics g);
}
class Kreis extends Figur {
 Compilerfehler
}
class Kreis extends Figur {
public void draw(Graphics g) { ... }
}
Mark Egloff 2006
35
Java
Programmierung mit
Abstrakte Klassen und Interfaces
Handhabung von abstrakten Methoden
>
Wenn wir von einer Klasse abstrakte Methoden erben, so haben
wir zwei Möglichkeiten
1. Wir überschreiben alle abstrakten Methoden und
implementieren sie.
2. Wir überschreiben die abstrakte Methode nicht. Das bedeutet: Eine
abstrakte Methode bleibt in unserer Klasse, und unsere Klasse
muss wiederum abstrakt sein
Mark Egloff 2006
36
Java
Programmierung mit
Abstrakte Klassen und Interfaces
Interfaces (Schnittstellen) (1/3)
>
Das Konzept der abstrakten Klassen und Methoden wurde weiter
entwickelt, daraus entstand das Konzept der Schnittstellen
>
Eine Schnittstelle (interface) enthält keine Implementierungen, sondern
nur Namen und Signaturen der enthaltenen Methoden.
>
Ein Interface kann wie eine abstrakte Klasse nicht instanziert werden
>
Eine Schnittstelle wird in Java wie eine Klasse implementiert, man
verwendet anstelle von „class“ nun aber „interface“
z.B.: Interface „Drawable“ in Datei „Drawable.java“
interface Drawable {
public void draw(Graphics g);
}
Mark Egloff 2006
37
Java
Programmierung mit
Abstrakte Klassen und Interfaces
Interfaces (Schnittstellen) (2/3)
>
Möchte eine Klasse eine Schnittstelle verwenden, so folgt hinter dem
Klassennamen das Schlüsselwort „implements“ und dann der Name
der Schnittstelle.
>
Die Klasse verpflichtet sich nun alle Methoden der Schnittstelle zu
implementieren. Sie darf aber dafür jederzeit als Instanz der Schnittstelle
angesehen zu werden.
>
Eine Klasse darf mehrere Schnittstellen implementieren
z.B.: Interface „Drawable“ in Klasse Kreis implementieren
class Kreis implements Drawable {
public void draw(Graphics g) { ...}
}
Mark Egloff 2006
38
Java
Programmierung mit
Abstrakte Klassen und Interfaces
Interfaces (Schnittstellen) (3/3)
z.B.: Handhabung eines Kreis-Objektes als Instanz der Schnittstelle
Kreis k = new Kreis();
Drawable d = k;
d.draw(g);
>
Wenn eine Klasse eine Schnittstelle implementiert, redet man oft
dass Sie einen „Service“ unterstützt. Man sieht auch oft direkt im
Code dass eine Instanz geprüft wird ob Sie eine Schnittstelle
bzw. Service unterstützt.
z.B.: Prüfen ob Service unterstützt wird und Aufruf der Funktionalität
Object o = ...;
if ( o instanceof Service) ((Service)o).callService();
Mark Egloff 2006
39
Java
Programmierung mit
Abstrakte Klassen und Interfaces
Problem einer Zeichnungsapplikation
Unterschiedliche Figuren mit „gleichen“ Eigenschaften
>
Wir können nun anstelle der Basisklasse Figur ein Interface
„Drawable“ schaffen, somit trennen wir die „draw()“
Funktionalität von der Basisklasse.
Kreis
Figur
mittelPunkt
farbe
radius
draw()
Quadrat
Drawable
draw()
benützt
Zeichnungs
Appl
draw()
seite
draw()
Mark Egloff 2006
40
Java
Programmierung mit
Vererbung und Austauschbarkeit
Problem einer Zeichnungsapplikation
Unterschiedliche Figuren mit „gleichen“ Eigenschaften
>
Die Zeinungsapplikation prüft ob jede Figurinstanz den Service
„Drawable“ unterstützt und wenn ja ruft sie den Service auf
z.B.: Figuren auf Service-Unterstützung „Drawable“ prüfen
class ZeichnungsAppl extends Frame {
private Figur[] fArray;
public void paint(Graphics g) {
for (int i=0; i<fArray.length; i++)
if ( fArray[i] instanceof Drawable)
((Drawable)fArray[i]).draw(g);
Überprüfen u.
aufrufen
}}
Mark Egloff 2006
41
Java
Programmierung mit
Objektorientierte Programmierung (OOP)
> Vererbung,
„java.lang.Object“
Mark Egloff 2006
42
Java
Programmierung mit
Lernziel Heute Abend
>
Sie lernen die Basisklasse aller Objekte kennen
„java.lang.Object“
>
Sie wissen wie Objekte in Java verglichen und kopiert
werden
>
Sie können eigene Klassen schreiben in denen die
Grundfunktionen genutzt werden
Mark Egloff 2006
43
Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
„Object“ ist die Mutter aller Oberklassen
>
In Java sind alle Klassen implizit von der Klasse
„java.lang.Object“ abgeleitet
>
Somit spielt diese Klasse eine ganz besondere Rolle, da alle
anderen Klassen automatisch Unterklassen sind und die
Methoden erben beziehungsweise überschreiben
>
Diese Klasse bietet einige wichtige Grundfunktionalitäten sowie
Schnittstellen um mit Objekten bzw. deren Referenzen zu
arbeiten
Mark Egloff 2006
44
Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
Methoden der Klasse „java.lang.Object“
Methode
Beschreibung
getClass()
Gibt die Klasse des Objektes zurück
hashCode()
Gibt den Identifikationscode des jeweiligen Objekts zurück
equals(Object)
Vergleicht sich selbst mit einem anderen Objekt und gibt
true oder false zurück
toString()
Gibt eine String Repräsentation des Objekts zurück
notify()
notifyAll()
wait(int)
Sperrt sich selber oder gibt sich selber als Semaphore
wieder frei, benötigt für die Synchronisation mit Threads
clone()
Gibt eine Kopie von sich selber zurück, muss
überschrieben werden
finalize()
Destruktor Methode, wird beim Aufruf des GC ausgeführt
Mark Egloff 2006
45
Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
Alles ist ein „Object“
>
Obwohl „extends java.lang.Object“ nicht explizit bei der
Klassendeklaration aufgeführt ist, werden alle Klassen implizit
von „Object“ vererbt
>
Die meisten Methoden von „Object“ können direkt verwendet
werden. Einige müssen jedoch zuerst überschrieben werden
>
Alle Referenzen können vom Typ „Object“ gehandhabt werden
z.B.: Aufruf der vererbten Methode „toString()“
Kreis k = new Kreis();
System.out.println( k.toString() );

Kreis@67315
z.B.: Kreisobjekt als „java.lang.Object“ handhaben
Object o = new Kreis();
Mark Egloff 2006
46
Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
Überschreiben der Methode „toString()“ (1/2)
>
Die Methode „toString()“ gibt eine String Repräsentation des
Objektes zurück
>
Standardmässig gibt die Methode den Klassennamen sowie den
HashCode des Objektes zurück. Diese beiden Angaben
identifizieren das Objekt
>
Leider helfen diese Angaben wenig um die Objekte selber zu
identifizieren. Diese Methode wird deshalb oft überschrieben
z.B.: Aufruf der herkömmlichen Methode „toString()“
Kreis k = new Kreis();
System.out.println( k.toString() );
Mark Egloff 2006

Kreis@67315

47
Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
Überschreiben der Methode „toString()“ (2/2)
z.B.: Überschreiben der Methode „toString()“
class Kreis {
private float radius;
public Kreis(float radius){
this.radius = radius;
}
public String toString() {
return "Kreis: radius = " + radius;
}
}
z.B.: Aufruf der Methode „toString()“
Kreis k = new Kreis(2.5f);
System.out.println( k.toString() );
Mark Egloff 2006

Kreis: 2.5

48
Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
Aufruf der Methode „toString()“ (1/2)
>
Java ruft bei String Verknüpfungen (mittels „+“) automatisch
selber die „toString()“ Methode der Objekte auf
z.B.: String Verknüpfung ruft „toString()“ auf
Kreis k = new Kreis(2.5f);
String s = "Kreis " + k;
Mark Egloff 2006
 ruft „k.toString()“ auf
49
Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
Aufruf der Methode „toString()“ (2/2)
>
„System.out.println()“ ist eine überladene Methode, sie
akzeptiert auch Referenzen des Typs „java.lang.Object“ als
Parameter. Man kann Ihr daher alles übergeben und sie ruft dann
intern selber die „toString()“ Methode auf.
z.B.: Übergabe als „Object“ und Aufruf der „toString()“ Methode
class PrintStream {
...
public String println(Object obj) {
return obj.toString();
}}
z.B.: Impliziter Aufruf der Methode „toString()“
Kreis k = new Kreis();
System.out.println( k );
 ruft „k.toString()“ auf
Mark Egloff 2006
50
Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
Objekte vergleichen (1/3)
>
Um 2 Objekte miteinander zu vergleichen, wird die Methode
„equals()“ verwendet. Diese Methode muss für seine eigenen
Klassen überschrieben werden.
Die vererbte „equals()“ Methode aus „Object“
vergleicht lediglich die Referenzen und daher nicht
brauchbar!

z.B.: Vergleich 2er String Objekte
String s1 = new String("Hallo");
String s2 = new String("Hallo");
boolean a = s1 == s2;
boolean b = s1.equals(s2);


Mark Egloff 2006
 false !!
 true
51
Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
Objekte vergleichen (2/3)
>
Eine eigene „equals()“ Methode zu schreiben ist nicht ganz
einfach und kann aufwendig werden (Abhängig von der Grösse
und Spezialitäten der jeweiligen Klasse)
Kleines Kochrezept:
1.
Übergebene Referenz darf nicht „null“ sein
2.
Überprüfen ob Referenz auf sich selber zeigt (optional)
3.
Überprüfen ob Referenz vom Typ der Klasse ist
4.
Casting der Referenz auf Typ der Klasse
5.
Überprüfen der einzelnen Attribute. Für jedes Feld gilt
6.
>
falls Attribut vom elementarer Datentyp „==“ verwenden
>
falls komplexes Attribut, „equals()“ Methode des Attributs aufrufen
Falls nötig die „equals()“ Methode der Basisklasse aufrufen
Mark Egloff 2006
52
Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
Objekte vergleichen (3/3)
z.B.: Überschreiben der Methode „equals()“
1.
2.
3.
4.
class Kreis {
private float radius;
...
public boolean equals(Object o) {
if (o == null) return false;
if (o == this) return true;
if (!(o.getClass().equals(this.getClass())))
return false;
5. if (((Kreis)o).radius != this.radius) return false;
return true;
}
}
Mark Egloff 2006
53
Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
Objekte kopieren (1/4)
>
Um Objekte zu kopieren dient die „clone()“ Methode
>
Standardmässig ist die „clone()“ Methode geschützt und kann
nicht für eigene Klassem verwendet werden. Hier müssen wir
erst eine eigene „clone()“ Methode schreiben
z.B.: Falsches und Richtiges Kopieren eines String Objektes
String s1 = new String("Hallo");


 keine Kopie!
String s2 = s1;
String copyOfs1 =(String) s1.clone();
Mark Egloff 2006
 Richtige Kopie
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Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
Objekte kopieren (2/4)
>
Die „clone()“ Methode zu verwenden ist nicht trivial. SUN hat hier ein
Konzept eingebaut welches man befolgen muss
>
Die „java.lang.Object.clone()“ Methode kopiert standardmässig
nur alle Attribute von elementaren Datentypen. Komplexe Attribute
müssen selber kopiert werden
>
Die „clone()“ Methode gibt „Object“ zurück. Man muss danach
jeweils casten
Kleines Kochrezept:
1.
Bei der Klassendeklaration „implements Cloneable“ hinzufügen
2.
Methode „clone()“ überschreiben, mit Rückgabetyp „Object“
3.
Neue Instanz erzeugen mit „super.clone()“ und casten
4.
Falls nötig noch komplexe Attribute kopieren
Mark Egloff 2006
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Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
Objekte kopieren (3/4)
z.B.: Überschreiben der Methode „clone()“
1.
2.
3.
class Kreis implements Cloneable {
private float radius;
...
public Object clone() {
Kreis kClone = (Kreis) super.clone();
return kClone;
}
}
z.B.: Anwenden der Methode „clone()“
Kreis k1 = new Kreis(2.5f);
Kreis k2 = (Kreis) k1.clone();
Mark Egloff 2006
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Java
Programmierung mit
Die Basisklasse „java.lang.Object“
Objekte kopieren (4/4)
>
Mit diesem Konzept haben wir die Wahl was für unsere Objekte
kopiert werden soll. Dies kann die Effizienz stark beeinflussen.
>
Man spricht auch von „Flacher“ oder „Tiefer“ Kopie
>
>
„Flache Kopie“ nur die wesentlichsten Attribute, die zum Objekt
selber gehören, werden kopiert  erste Hierarchie
>
„Tiefe Kopie“ alle Attribute werden kopiert  Alle Hierarchien
Würde die Angabe des Interfaces „Cloneable“ bei der Klassendeklaration weggelassen, wird der Aufruf der Methode „clone()“ in eine
„CloneNotSupportedException“ enden
z.B.: Aufruf der Methode „clone()“ endet in Exception
Kreis k1 = new Kreis(2.5f);
Kreis k2 = (Kreis) k1.clone();  CloneNotSupportedException
Mark Egloff 2006
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