Einführung in die Programmierung Vererbung

Vererbung Folie 1Uwe Lämmel

Einführung in die ProgrammierungVererbung

Uwe Lämmel

Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

www.wi.hs-wismar.de/~laemmel

[email protected]


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


DoME-Objekte


DoME-Klassen

Obere Hälfte:Merkmale

Unterer Teil:Methoden


Klassendiagramm


Das DoME-Objekt-Modell


CD Quelltextpublic 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 ausgabe(){ ... } ...} // CD


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 ausgabe( ) { ... } ...} // DVD


Datenbank-Quelltextclass Database {

private ArrayList<CD> cds; private ArrayList<DVD> dvds; ... public void ausgabe() { LineIO io = new LineIO(); for(CD cd : cds) { cd.ausgabe(); io.writeln(); } // for cd

for(DVD dvd : dvds) { dvd.ausgabe(); io.writeln(); } // for dvd } // list} // Database


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


Vererbung


Vererbung

Definieren einer Oberklasse (superclass) : Medium

Oberklasse verwaltet gemeinsame Merkmale

Definieren von Unterklassen (subclass) für CD und DVD

Unterklasse "erbt" (inherit) Merkmale der Oberklasse

Unterklassen fügen eigene Merkmale hinzu


Vererbung in Java

class Medium{ ...}

class CD extends Medium { ...}

class DVD extends Medium{ ...}

keine Änderung

Änderung


Oberklasse

class Medium {

private String titel; private int spielzeit; private boolean habIch; private String kommentar;

// Konstruktoren und Methoden folgen …} // Medium


Unterklassen

class CD extends Medium {

private String kuenstler; private int titelanzahl;

// Konstruktoren und Methoden folgen ...} // CD

class DVD extends Medium {

private String regisseur;

// Konstruktoren und Methoden folgen ...} // DVD


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

Vererbung und Konstruktoren


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


Konstruktor

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


mehr Hierarchie


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 ...} // Database

neuer Datenbank-Code


/** * Ausgabe alle CDs und DVDs * auf die Konsole */public void auflisten() { for(Medium medium : medien) { medium.ausgabe(); } //for } //auflisten

neuer Datenbank-Code


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

Subklassen-Objekte als Superklassen-Parameter

AnwendungDVD dvd = new DVD(...);CD cd = new CD(...);

database. erfasseMedium(dvd);database. erfasseMedium(cd);


Klassendiagramm


Objekt – Diagramm


Polymorphe Variablen

Objekt-Variablen in Java sind polymorph: können Objekte verschiedener Typen

speichern:– deklarierten Typ– beliebiger Subtyp


Subtypen und Zuweisung

Vehicle v1 = new Vehicle();Vehicle v2 = new Car();Vehicle v3 = new Bicycle();

Subklasse Objekt kann einer Superklassen-Variable zugewiesen werden


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


Die Klasse Objekt

Alle Klassen erben von Object


Klassendiagramm


Probleme mit der Ausgabe

CD: Rites I (49 min)*Jan GarbarekAnzahl Titel: 16Das Beste auf dem Saxophon

DVD: Hair (119 min) Milos Forman

Das Musical!

Titel: Rites I (49 min)* Das Beste auf dem SaxophonTitel: Hair (119 min)

Das Musical!

Was wir wollen:

Wir bekommen:


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

namegetNname()

Franzose

Bayer

getGruss() setLieblingsbier()

lieblingsbier

Deutscher

getGruss()getGruss()


Dynamisches BindenPerson

name

getName()

Deutscher

Bayerlieblingsbier getName()getGruss()

getGruss()

setLieblingsbier()getGruss()


Hierarchie in der Vererbung


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).


Aufgabe

Verwaltung von Hochschulangehörigen– Studenten– Professoren– (Mitarbeiter)

Verwaltung eines Fuhrparks– LKWs– Busse

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