Objektorientierte Programmierung

ObjektorientierteProgrammierung

Bis jetzt in Java:primitiverDatentyp Variable<--->

Klasse <---> Objekt-variable

ist eineVariable

In Java darf man einenDatentyp selbst basteln

Dieser heisst dann:

Es gibt jetzt also zwei verschiedene Typen:1) primitive Datentypen 2) Klassentyp (kurz Klasse)=höherer, selbstgebastelter Datentyp

Eine Klasse ist ein Bauplan (Schablone, Objektfabrik) (anschaulich: Backform) .In diesem Bauplan steht

genau beschrieben, wie ein konkretes Objekt, das nach diesem Bauplan gebastelt

wird, auszusehen hat.

Mit dieser Backform können dann ganz konkret z.B.

Marmorkuchen gebacken werden.

In der Fachsprache sagt man: Ein Objekt ist eine Instanz

einer Klasse.

Beispiel:

BackformMarmor-kuchen

Geburts-tagskuchen von Rolf


Weiteres Beispiel:

FertighausS hausMaier


Herr Maier will ein Fertighaus des Modelltyps FertighausS (S wie super) kaufen.Die Klasse FertighausS stellt einen Bauplan dar (der z.B. von einem Architekten gezeichnet wurde). An Hand dieses Bauplans wird nun an einer bestimmten Stelle der Erde (=Arbeitsspeicher) eine bestimmte Menge Raum (z.B. Bauplatz in Kirchheim Stuttgarterstr. 137) reserviert (dem man z.B. den Namen hausMaier gibt). Dann wird dieses konkrete Stück Raum nach der Vorschrift des Bauplans "formatiert" (bearbeitet), indem dort die Fertigteile des Hauses genau nach dem Bauplan FertighausS zusammengesetzt werden.Der Bauplan verlangt zum Beispiel u.a. , dass sich der Getränkekeller neben dem Schlafzimmer befindet, 10 m breit und 12 m lang ist, also eine zentrale Rolle einnimmt.

Sehr WICHTIG:Man muss unterscheiden zwischen dem Bauplan (nur eine Beschreibung) und dem konkreten Objekt (= Haus), in dem man nachher wohnen und leben kann.Zu einem Bauplan kann es mehrere Objekte geben!!

Eine Klasse enthält Daten und Methoden.

Die Daten heissen Attribute, Der Sammelbegriff für Daten und Methoden ist Member (Mitglieder).

Sinn:Mit Hilfe der Methoden soll

man auf die Attribute zugreifen (lesen bzw. ändern

der Attribute)

Uns bereits bekannt ist die Methode main(...).

Eine Methode kann man als ein Unterprogramm

auffassen, das bestimmte Anweisungen ausführt.

Methoden kann man systemisch als

Black-Boxauffassen

Input-Parameter

Output-Parameter

Black

Box

Input - Schnittstellenkanal

Output - Schnittstellenkanal

Methode:

mini

zahl1

zahl2

Minimum von zahl1 und zahl2

WICHTIG:Die Schnittstellenkanäle bzw. Input und Output

werden hier durch Variablen realisiert.

Wenn man eine Black-Box (wie z.B. einen Fernseher) nutzen will, gibt es eine unausgesprochene Vereinbarung (Vertrag) zwischen dem Auftraggeber (Nutzer) der Black-Box und dem Auftragnehmer (Entwickler) der Black-Box.

Jeder der Vertragsnehmer hat Pflichten und Rechte:

Pflicht des Entwicklers:Der Entwickler der Black-Box trägt zur Nutzung dieser dadurch bei, indem er die Funktionsweise der Black-Box garantiert (insbesondere muss der Nutzer keine Kenntnisse von den "Innereien" der Black-Box haben).

Recht des Entwicklers:Wenn der Vertragspartner (Auftraggeber) seine Pflichten nicht erfüllt, haftet der Entwickler nicht für die sich daraus ergebenden Konsequenzen.

Frage:Durch was trägt der Nutzer der Black-Box zur Nutzung dieser bei?Was muss er machen, wenn er diese nutzen will (z.B. Fernsehapparat)? Konkret: Was sind seine Pflichten?

Er muss ein Fernsehprogramm auswählen.Er muss – ganz allgemein - den Input der Black-Box "füttern".

Was muss er bei der Nutzung der Methode mini also machen?

Er muss den Input-Parametern zahl1 und zahl2 bestimmte Werte zuweisen.

Beispiel einer Methode:

int mini(int zahl1, int zahl2){

}

Hier ist der Aufgabenbereich des Nutzers. Er muss diese sogenannten

formalen Parameter mit Werten bestücken.

Dies ist der Datentyp des Outputs. Den Output garantiert der Entwickler.

// Hier ist der // Aufgabenbereich // des Entwicklers. Er muss // hier die dazu nötigen // Anweisungen schreiben.

Zur besseren Vorstellung kann man sich einen

möglichen Output wie folgt vorstellen:

mini(13,2);

min1

Ein Zapfhahn wird in den Aufruf angebracht.

Die Anzahl der Tropfen (bzw. der Flüssigkeit), d.h. min(13,2) wird ....

in einem Behälter (einer Variablen) mit z.B. dem Namen min1 aufgefangen (abgespeichert).

Beispiel einer Klasse:

Angenommen, wir sind im Jahre 2789. Viele Tierarten sind schon ausgestorben und deshalb

versuchen Gentechniker den Bauplan eines Hundes wieder zu konstruieren und an Hand

dieses Bauplans einzelne dieser Hunde zu produzieren.

class Hund{ private String name; private double gewicht;

public void setName(String pName){ name = pName; } public String getName(){ return(name); } // nächste Folie geht es weiter

Name der Klasse

privater Bereich: Auf die Member des privaten Bereichs kann außerhalb (d.h. von

einer anderen Klasse) nicht direkt, sondern nur indirekt über Methoden des public Bereichs dieser Klasse zugegriffen werden.

Direkter Zugriff ist nur innerhalb der Klasse möglich.öffentlicher Bereich:

Auf die Member dieses Bereichs kann man jederzeit zugreifen.

Attributname vom Typ String

Attributname vom Typ double

Methode setName

Methode getName

public void setGewicht(double pGewicht){ gewicht = pGewicht; }

public double getGewicht(){ return(gewicht); }

public void bellen(){ System.out.println("\u0007"); }}

Methode setGewicht

Methode getGewicht

Methode bellen

Vereinbarung zwischen den Programmierern:

Der erste Buchstabe eines formalen Parameters soll mit p beginnen:

p wie Parameter!



public void bellen(){ System.out.println("\u0007"); }}

Das ASCII-Zeichen mit dem ASCII-Wert 7 bedeutet "normalerweise" einen Alarmton. Wenn dieses Programm allerdings innerhalb der Entwicklungsumgebung Eclipse

ausgeführt wird, schluckt deren Konsole den Ton des Lautsprechers und gibt ein Platzhalterzeichen aus. Deswegen kann man das Programm in der Eingabeaufforderung ("DOS-Fenster")

mit Java aufrufen. Dann wird auch der Ton des Lautsprechers erzeugt.

private und public sind Bezeichner.

Man nennt sie Sichtbarkeits- und Zugriffsmodifizierer

Schauen wir uns ein paar dieser Methoden genauer an:


public void setName(String pName){ name = pName; }

Methode setName liefert KEINEN Output. Dies wird durch den Bezeichner void

realisiert.

Der sogenannte formale Parameter ist ein Input-Parameter, weil er einen reinen Input darstellt. Dies nennt man auch call by value Der Input pName wird dem

Attribut name zugewiesen und dort abgespeichert.

Typ der Methode


public String getName(){ return(name); }

Methode getName liefert einen Output: Wert des Attributs name.Der Output (es gibt nur einen!) wird durch den Bezeichner return

veranlasst.

Typ der Methode

Methode hat keinen formalen Parameter (Input-Parameter). Dies wird durch eine "leere" Klammer realisiert.

return veranlasst, dass der Wert des Attributs name zurückgegeben wird und

danach die Methode sofort verlassen wird. Damit sind also mehrere Rückgaben

nicht möglich.


public void setName(String pName){ name = pName; } public String getName(){ return(name); } // weiter wie vorher

Man kann sich die Attribute einer Klasse als Speicherstellen einer Black-Box vorstellen. In einer Speicherstelle der Black-Box

Fernsehapparat könnte z.B. der Sender stehen, der am Öftesten (seit Erstbenutzung des Apparats) gewählt wurde.

Bis jetzt haben wir nur den Bauplan eines Hundes

gebastelt, aber noch keinen Hund erzeugt (bzw. eine

Zeugung veranlasst). Wie werden ein oder

mehrere Hunde nach dem Bauplan erzeugt?

public class MainKlassen1 { public static void main(String[] args){ double myGewicht; String myName; Hund myh1; myh1=new Hund(); myh1.setName("Goldi"); myh1.setGewicht(12); myName=myh1.getName(); myGewicht=myh1.getGewicht(); System.out.println("Name: "+myName); System.out.println("Gewicht: "+myGewicht); }}

class Hund{ // wie vorher}

Alle Klassen mit Großbuchstaben beginnen!

Zuerst mal etwas formales ...

Übrigens:Der Name der (Haupt)Klasse - wir nennen sie

in Zukunft Startklasse - in der das Hauptprogramm main steht, muss den

gleichen Namen haben wie die Datei, in der diese (Haupt)Klasse steht.

StartklasseFachklasse



Aus Platzgründen wurde die Variable mit myh1 abgekürzt. Bitte nicht nachmachen!!!!!Selbstsprechenden Namen benutzen: myHund1



Genauer:Die Klasse Hund stellt einen Bauplan dar (ähnlich dem Bauplan eines Architekten). An Hand dieses Bauplans wird nun ein konkreter Hund (= ein Objekt) mit dem Namen myh1 erzeugt. Der Bauplan verlangt: 1) dass im Arbeitsspeicher eine bestimmte Menge Bytes für den Hund reserviert werden.2) dass diese Bytes nach der Vorschrift des Bauplans angeordnet, "formatiert", angelegt, werden, d.h. z.B. dass in den ersten 8 Bytes das Gewicht des angelegten Hundes als double-Zahl gespeichert werden und in den nachfolgenden Bytes der Name des angelegten Hundes gespeichert werden.

Die Variable myh1 wird deklariert.

Mit new wird Speicher für das jetzt neu angelegte Objekt reserviert.

public class MainKlassen1 { public static void main(String[] args){ Hund myh1; myh1=new Hund(); myh1.setName("Goldi"); myh1.setGewicht(12); // ... }}

Dem mit myh1 bezeichneten Objekt wird durch den aktuellen Parameter "Goldi" in

der Methode setName der Name zugewiesen, den der Nutzer der Black-Box

laut Vertragsbedingung festlegen muss.

Dem mit myh1 bezeichneten Objekt wird durch den aktuellen Parameter 12 in der Methode setGewicht das Gewicht zugewiesen, das

der Nutzer der Black-Box laut Vertragsbedingung festlegen muss.

Eine Objektvariable und die Methode muss durch einen Punkt

voneinander getrennt werden.

Wie funktioniert dieser Mechanismus der

Parameterübergabe?

Die Methoden setName und setGewicht werden

aufgerufen. Der sogenannte aktuelle

Parameter ist "Goldi" bzw. 12

Was geschieht ganz genau beim Aufruf der Methode

myh1.setName("Goldi");

name = pName;

myh1.setName("Goldi");pName="Gol

di"(Kopie)

Der konkrete Wert des Input-Parameters (nämlich "Goldi") wird in den formalen Parameter pName kopiert.

Kurznotation:

Welchen Wert hat also pName?

"Goldi"

Welchen Wert bekommt dann das Attribut name zugewiesen?

"Goldi"

Diese Beschreibung ist noch nicht ganz richtig (weil pName einen Klassentyp hat). Näheres dazu später.


myh1.setGewicht(12);

gewicht = pGewicht;

myh1.setGewicht(12);pGewicht=1

2(Kopie)

Der konkrete Wert des Input-Parameters (nämlich 12 wird in den formalen Parameter pGewicht kopiert.

Kurznotation:

Welchen Wert hat also pGewicht?

12

Welchen Wert bekommt dann das Attribut gewicht zugewiesen?

12


myName=myh1.getName();

return(name);

myName = myh1.getName();

Es gibt keinen Input-Parameter (also muss auch nichts kopiert werden)

Welchen Wert hat aktuell das Attribut name?

"Goldi"

Auf diesen Wert wurde es vor ein paar Folien gesetzt!

"Goldi"

Welchen Wert hat also myName?

Den Methodenaufruf:myName myh1.getName();

kann man sich als einen Kanal vorstellen, der den Output von rechts nach links transportiert.


myGewicht=myh1.getGewicht();

return(gewicht);

myGewicht = myh1.getGewicht();

Es gibt keinen Input-Parameter (also muss auch nichts kopiert werden)

Welchen Wert hat aktuell das Attribut gewicht?

12

Auf diesen Wert wurde es vor ein paar Folien gesetzt!

12

Welchen Wert hat also myGewicht?

Der durch eine Methode gelieferte (erzeugte)

Output, kann selbst wieder innerhalb einer anderen

Methode verwendet werden, wie z.B:

Der von dieser Methode gelieferte Output kann direkt in der Methode System.out.println(...) verwendet werden. Der Output muss also ...

System.out.println("Gewicht="+ myh1.getGewicht());

System.out.println("Gewicht="+ myGewicht);nicht (kann aber) vorher in einer Variablen gespeichert werden.

Eine Bemerkung zu den Namen von Objekten ...

public class MainKlassen1 { public static void main(String[] args){ // Hund myh1; new Hund(); new Hund().setName("Goldi"); new Hund().setGewicht(12); new Hund().getName(); new Hund().getGewicht(); }}


Das gleiche Programm, wie vorher, außer dass das Objekt keinen Namen bekommt. Was passiert ?

Es werden 5 verschiedene Hunde angelegt. Da jedes Objekt (Hund) nicht mit einer

Variablen bezeichnet wird (wie früher z.B. mit myh1), kann nur einmal auf dieses Objekt

(nämlich wenn es mit new angelegt wird) zugegriffen werden.

public class MainKlassen1 { public static void main(String[] args){ // Hund myh1; new Hund(); new Hund().setName("Goldi"); new Hund().setGewicht(12); new Hund().getName(); new Hund().getGewicht(); }}


Das ist wie, wenn man im Urlaub (kurz vor der Abreise) nachts eine Person zum 1. Mal auf einer Party trifft, sie sympathisch findet und

tiefer kennen lernen will. Man schreibt sich die Telefonnummer von ihr auf, verliert diese aber aus Versehen. Dann ist der "Zugriff" auf diese Person nur einmal (nämlich auf dieser Party) möglich. Danach gibt es aber keinen Zugriff mehr, weil der Link bzw. Verweis nicht mehr

vorhanden ist.

Eine Frage zum Zugriff...

public class MainKlassen1 { public static void main(String[] args){ double myGewicht; String myName; Hund myh1; myh1=new Hund(); // myh1.setName("Goldi"); // myh1.setGewicht(12); myh1.name="Goldi"; myh1.gewicht=12; }}


Warum meldet der Compiler einen Fehler?

name und gewicht sind als private deklarierte Attribute. Deshalb kann auf sie nicht von außerhalb (d.h. von einer anderen Klasse) zugegriffen werden.

Gerade wurden Zugriffe von außerhalb gemacht. Das sind

Zugriffe über eine Objektvariable, die durch einen Punkt von einem Member getrennt sind, wie z.B: myh1.setGewicht(12);

Zur vollständigen Klärung werden jetzt Zugriffe

innerhalb von Klassen (d.h. Methoden) vorgestellt.




public void setGewicht(double pGewicht){ gewicht = pGewicht; } // ...

Wo sind die Zugriffe (Aufruf von Methoden oder Benutzung von Attributen) innerhalb von Methoden?

Ein Aufruf einer Methode (in einer Methode) kommt hier nicht vor (siehe später).

Merke:





privater Bereich: Zugriff von außerhalb der Klasse: neinZugriff innerhalb der Klasse: ja

public (öffentlicher) Bereich : Zugriff von außerhalb der Klasse: jaZugriff innerhalb der Klasse: ja

Zugriff von innerhalb auf das

Objekt selbst

Wie kann man in einer Methode auf das mit new erzeugte Objekt zugreifen (sozusagen von innen)?

Woher weiß die Methode den Namen des Objekts?

Die Methode kann den Namen nicht wissen, weil im Bauplan

nicht schon der Name des Objekts stehen kann, das

irgendein Programmierer später (nach der Erstellung des

Bauplans) dem Objekt beim Anlegen mit new .. vergibt!

Um trotzdem innerhalb eines Objekts auf das Objekt selbst zugreifen zu können, wird in

Java beim Zugriff auf das Objekt selbst der Name this

verwendet.





Wie könnte man dann also noch auf die Attribute name

und gewicht zugreifen?


public void setName(String pName){ this.name = pName; }

public String getName(){ return(this.name); }

public void setGewicht(double pGewicht){ this.gewicht = pGewicht; } // ...

Beispiel (aus dem "Alltag"), um sich public und private

besser vorstellen bzw. merken zu können.

Die Küche einer Gaststätte ist private. Die Bedienungen (Methoden) sind alle public.

Von außerhalb (z.B. telefonische Bestellung) kann nicht direkt auf ein Gericht in der Küche zugegriffen werden, sondern nur indirekt über die Bedienungen (public).Beispiel eines Zugriffs:Bahnhofsgaststätte-Kirchheim.bestellen(Gericht Nr 13)

Von innerhalb (also von allen Bedienungen) kann direkt auf das Gericht in der Küche zugegriffen werden.Beispiel eines Zugriffs:Die Bedienung geht in die Küche und leert – weil sie von dem "Gast" beleidigt wurde - eine hohe Dosis eines Abführmittels auf das von ihm bestellte Gericht.

Unter den Programmierern gibt es folgende stillschweigende Vereinbarung:

Methoden, in denen Attribute auf bestimmte Werte gesetzt werden, mit set zu beginnen und Methoden, in denen die

Werte von Attributen besorgt werden, mit get zu beginnen.

Übung:Am Ende eines jeden Jahres summiert

der Hundehalter alle Ausgaben für seinen Hund und will aus dieser Zahl

die monatlichen Kosten seines Hundes berechnen.

Aufgabe:1) Geben Sie in main(...) die jährlichen Kosten für den Hund über Tastatur ein.2) Implementieren Sie die Methode getMonatlicheKosten(...), in welcher die monatlichen Kosten des Hundes berechnet werden.3) Geben Sie in main(...) das Ergebnis auf dem Bildschirm aus.

Lösung1) Besprechung der Methode

public double getmKosten(double pKosten){ double kosten; kosten=pKosten/12.0; return(kosten);}

formale Parameter pKosten

Der Output liefert die monatliche Kosten des

Hundes

Dies ist eine sogenannte lokale Variable. Sie wird verwendet um Werte innerhalb der Methode zwischenzuspeichern. Diese Variable ist - genauso wie der formale Parameter pKosten - außerhalb der Methode unsichtbar, weil die Black-Box undurchsichtig ist. Genauso wie die Innereien eines Fernsehapparats (Platinen, Widerstände, usw.) außerhalb des Apparats für den Nutzer unsichtbar sind.

Aus Platzgründen wurde die Methode monatlicheKosten mit getmKosten abgekürzt. Bitte nicht nachmachen!!!!!

public double getmKosten(double pKosten){ double kosten; kosten=pKosten/12.0; return(kosten);}

BemerkungDie berechneten monatlichem Kosten werden hier nicht in einem Attribut gespeichert. Man könnte das machen, muss es aber nicht machen. Dies ist eine Sache des sogenannten Designs, das der Entwickler festlegt und zu dem es "eigene Philosophien" gibt.

Erstellen Sie die Methode monatlicheKosten() ohne Verwendung einer lokalen

Variablen.

public double getmKosten(double pKosten){ return(pKosten/12.0);}

Eine lokale Variablen kann man mit einem Zimmer vergleichen, das man (eine kurze Zeit) mietet.Ein Attribut kann man mit einem Zimmer vergleichen, das man längere Zeit mietet oder kauft.

Lösung2) Gesamte Programm

import java.io.*;import java.util.Scanner;public class MainKlassen1 { public static void main(String[] args) throws IOException{ Hund myh1; double jKosten; double mKosten; Scanner scanner; scanner = new Scanner(System.in); System.out.println("Jahreskosten eingeben"); jKosten = scanner.nextDouble(); myh1 = new Hund(); myh1.setName("Goldi"); mKosten = myh1.getmKosten(jKosten); System.out.println("Monatskost.: "+mKosten); }}

Der aktuelle Parameter jKosten muss keine Konstante - wie z.B. 3.0 - sein, er kann auch - wie hier - eine Variable sein!!

Was sind dies für Variablen ?

lokale Variablen!

class Hund{ // Alles wie vorher... private String name; private double gewicht;





public void bellen(){ System.out.println("WauWau"); System.out.println("\u0007"); }

// Die Methode getmKosten kommt jetzt // in der Klasse Hund neu dazu

public double getmKosten(double pKosten){ double kosten; kosten=pKosten/12.0; return(kosten); }}


mKosten=myh1.getmKosten(jKosten);

Wir nehmen dazu an, der Anwender hätte über Tastatur den

Wert 240.0 eingegeben.

double kosten;

kosten=pKosten/12.0;

return(kosten);

mKosten=myh1.getmKosten(jKosten);pKosten=24

0(Kopie)

Der konkrete Wert des Input-Parameters (nämlich 240.0 wird in den formalen Parameter pKosten kopiert.

Kurznotation:

240

double kosten;


return(kosten);


0(Kopie)


Kurznotation: 240

double kosten;


return(kosten);


0(Kopie)


Kurznotation:

240Welchen Wert bekommt

dann kosten?

20

20Welchen Wert hat also mKosten?

20

Überladen von Methoden und

Signatur einer Methode

In Java kann der gleiche Methodenname für unterschiedliche Methoden verwendet werden, vorausgesetzt die Signatur der Methode ist verschieden.

Die Signatur einer Methode ist gekennzeichnet durch die Anzahl und/oder den jeweiligen Datentyp der Parameter der Methode. Der Rückgabetyp der Methode gehört nicht zur Signatur.

Beispiele:

Sind folgende Methoden gleichzeitig innerhalb der gleichen Klasse möglich? Warum ?void drucke(int i, int j){ ... }

void drucke(char c){ ...}

void drucke(int i, char c){ ...}

Ja ! Die Signatur ist jeweils verschieden

Parameterübergabe und Konvertierung

Wenn eine Methode verlangt, dass ein Parameter einen primitiven Datentypen wie z.B. double haben muss, aber beim Methodenaufruf ein integer Wert benutzt wird, dann wird der "kleinere" Datentyp (hier also int) automatisch in den "größeren" Datentyp konvertiert (impliziter cast).

Beispiel (siehe Klasse Hund):Es soll der Hund Bello mit 10.5 Kg

Gewicht erzeugt werden.Anschließend soll dieses Gewicht

auf 15 Kg abgeändert werden (Hund hat zugenommen).

public class MainKlassen1 { public static void main(String[] args){ Hund myh1; myh1=new Hund(); myh1.setName("Goldi"); myh1.setGewicht(10.5); myh1.setGewicht(15); }}


10.5 ist ein Literal und hat den Datentyp double. Laut der Deklaration der Methode setGewicht(...) muß er auch diesen Datentyp haben.

Welchen Datentyp hat dieser aufrufende (aktuelle) Parameter und welchen Datentyp müsste er laut Deklaration der Methode setGewicht(...) haben?

public class MainKlassen1 { public static void main(String[] args){ Hund myh1; myh1=new Hund(); myh1.setName("Goldi"); myh1.setGewicht(10.5); myh1.setGewicht(15); }}


15 ist ein Literal und hat den Datentyp integer. Laut der Deklaration der Methode setGewicht(...) müsste er aber den Datentyp double haben.

Der Compiler müsste also streng genommen eine Fehlermeldung bringen ....

Er macht dies allerdings nicht, sondern wandelt automatisch den „kleineren“ Datentyp integer (also konkret 15) in den „größeren“

Datentyp double (also konkret 15.0) um!

Welchen Datentyp hat dieser aufrufende (aktuelle) Parameter und welchen Datentyp müsste er laut Deklaration der Methode setGewicht (...) haben?

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