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Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Java ist auch eine Sprache
2 Sprachbeschreibung
3 Klassen und Objekte
4 Der Umgang mit Zeichenketten
5 Mathematisches
6 Eigene Klassen schreiben
7 Angewandte Objektorientierung
8 Exceptions
9 Generics, innere Klassen
10 Die Klassenbibliothek
11 Threads und nebenläufige Programmierung
12 Datenstrukturen und Algorithmen
13 Raum und Zeit
14 Dateien und Datenströme
15 Die eXtensible Markup Language (XML)
16 Grafische Oberflächen mit Swing
17 Grafikprogrammierung
18 Netzwerkprogrammierung
19 Verteilte Programmierung mit RMI und Web–Services
20 JavaServer Pages und Servlets
21 Applets
22 Midlets und die Java ME
23 Datenbankmanagement mit JDBC
24 Reflection und Annotationen
25 Logging und Monitoring
26 Sicherheitskonzepte
27 Java Native Interface (JNI)
28 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
Stichwort

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Java ist auch eine Insel (8. Auflage) von Christian Ullenboom
Programmieren mit der Java Standard Edition Version 6
Buch: Java ist auch eine Insel (8. Auflage)

Java ist auch eine Insel (8. Aufl.)
8., aktual. Auflage, geb., mit DVD
1.475 S., 49,90 Euro
Galileo Computing
ISBN 978-3-8362-1371-4
Pfeil 6 Eigene Klassen schreiben
Pfeil 6.1 Eigene Klassen mit Eigenschaften deklarieren
Pfeil 6.1.1 Attribute deklarieren
Pfeil 6.1.2 Methoden deklarieren
Pfeil 6.1.3 Die this-Referenz
Pfeil 6.2 Privatsphäre und Sichtbarkeit
Pfeil 6.2.1 Für die Öffentlichkeit: public
Pfeil 6.2.2 Kein Public Viewing – Passwörter sind privat
Pfeil 6.2.3 Wieso nicht freie Methoden und Variablen für alle?
Pfeil 6.2.4 Privat ist nicht ganz privat: Es kommt darauf an, wer’s sieht
Pfeil 6.2.5 Zugriffsmethoden für Attribute deklarieren
Pfeil 6.2.6 Setter und Getter nach der JavaBeans-Spezifikation
Pfeil 6.2.7 Paketsichtbar
Pfeil 6.2.8 Zusammenfassung zur Sichtbarkeit
Pfeil 6.3 Statische Methoden und statische Attribute
Pfeil 6.3.1 Warum statische Eigenschaften sinnvoll sind
Pfeil 6.3.2 Statische Eigenschaften mit static
Pfeil 6.3.3 Statische Eigenschaften über Referenzen nutzen?
Pfeil 6.3.4 Warum die Groß- und Kleinschreibung wichtig ist
Pfeil 6.3.5 Statische Variablen zum Datenaustausch
Pfeil 6.3.6 Statische Eigenschaften und Objekteigenschaften
Pfeil 6.4 Konstanten und Aufzählungen
Pfeil 6.4.1 Konstanten über öffentliche statische finale Variablen
Pfeil 6.4.2 Eincompilierte Belegungen der Klassenvariablen
Pfeil 6.4.3 Typ(un)sichere Aufzählungen
Pfeil 6.4.4 Aufzählungen mit enum
Pfeil 6.5 Objekte anlegen und zerstören
Pfeil 6.5.1 Konstruktoren schreiben
Pfeil 6.5.2 Der Default-Konstruktor
Pfeil 6.5.3 Parametrisierte und überladene Konstruktoren
Pfeil 6.5.4 Copy-Konstruktor
Pfeil 6.5.5 Einen anderen Konstruktor der gleichen Klasse aufrufen
Pfeil 6.5.6 Ihr fehlt uns nicht – der Garbage-Collector
Pfeil 6.5.7 Private Konstruktoren, Utility-Klassen, Singleton, Fabriken
Pfeil 6.6 Klassen- und Objektinitialisierung
Pfeil 6.6.1 Initialisierung von Objektvariablen
Pfeil 6.6.2 Statische Blöcke als Klasseninitialisierer
Pfeil 6.6.3 Initialisierung von Klassenvariablen
Pfeil 6.6.4 Exemplarinitialisierer (Instanzinitialisierer)
Pfeil 6.6.5 Finale Werte im Konstruktor und in statischen Blöcken setzen
Pfeil 6.7 Assoziationen zwischen Objekten
Pfeil 6.7.1 Unidirektionale 1:1-Beziehung
Pfeil 6.7.2 Bidirektionale 1:1-Beziehungen
Pfeil 6.7.3 Unidirektionale 1:n-Beziehung
Pfeil 6.8 Vererbung
Pfeil 6.8.1 Vererbung in Java
Pfeil 6.8.2 Spielobjekte modelliert
Pfeil 6.8.3 Implizite Basisklasse java.lang.Object
Pfeil 6.8.4 Einfach- und Mehrfachvererbung
Pfeil 6.8.5 Sichtbarkeit protected
Pfeil 6.8.6 Konstruktoren in der Vererbung und super
Pfeil 6.9 Typen in Hierarchien
Pfeil 6.9.1 Automatische und explizite Typanpassung
Pfeil 6.9.2 Das Substitutionsprinzip
Pfeil 6.9.3 Typen mit dem binären Operator instanceof testen
Pfeil 6.10 Methoden überschreiben
Pfeil 6.10.1 Methoden in Unterklassen mit neuem Verhalten ausstatten
Pfeil 6.10.2 Mit super an die Eltern
Pfeil 6.10.3 Finale Klassen und finale Methoden
Pfeil 6.10.4 Kovariante Rückgabetypen
Pfeil 6.10.5 Array-Typen und Kovarianz
Pfeil 6.11 Dynamisches Binden/Polymorphie
Pfeil 6.11.1 Unpolymorph bei privaten, statischen und finalen Methoden
Pfeil 6.11.2 Polymorphie bei Konstruktoraufrufen
Pfeil 6.12 Abstrakte Klassen und abstrakte Methoden
Pfeil 6.12.1 Abstrakte Klassen
Pfeil 6.12.2 Abstrakte Methoden
Pfeil 6.13 Schnittstellen
Pfeil 6.13.1 Deklarieren von Schnittstellen
Pfeil 6.13.2 Implementieren von Schnittstellen
Pfeil 6.13.3 Markierungsschnittstellen
Pfeil 6.13.4 Ein Polymorphie-Beispiel mit Schnittstellen
Pfeil 6.13.5 Die Mehrfachvererbung bei Schnittstellen
Pfeil 6.13.6 Keine Kollisionsgefahr bei Mehrfachvererbung
Pfeil 6.13.7 Erweitern von Interfaces – Subinterfaces
Pfeil 6.13.8 Vererbte Konstanten bei Schnittstellen
Pfeil 6.13.9 Abstrakte Klassen und Schnittstellen im Vergleich
Pfeil 6.14 Dokumentationskommentare mit JavaDoc
Pfeil 6.14.1 Einen Dokumentationskommentar setzen
Pfeil 6.14.2 Mit javadoc eine Dokumentation erstellen
Pfeil 6.14.3 HTML-Tags in Dokumentationskommentaren
Pfeil 6.14.4 Generierte Dateien
Pfeil 6.14.5 Dokumentationskommentare im Überblick
Pfeil 6.14.6 JavaDoc und Doclets
Pfeil 6.14.7 Veraltete (deprecated) Typen und Eigenschaften


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6.12 Abstrakte Klassen und abstrakte Methoden Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Nicht immer soll eine Klasse sofort ausprogrammiert werden. Dies ist der Fall, wenn die Oberklasse lediglich Methoden für die Unterklassen vorgeben möchte, aber nicht weiß, wie sie diese implementieren soll. In Java gibt es dazu zwei Konzepte: abstrakte Klassen und Schnittstellen (engl. interfaces).


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6.12.1 Abstrakte Klassen Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Bisher haben wir Vererbung eingesetzt, und jede Klasse konnte Objekte bilden. Das Bilden von Exemplaren ist allerdings nicht immer sinnvoll, zum Beispiel soll es untersagt werden, wenn eine Klasse nur als Oberklasse in einer Vererbungshierarchie existieren soll. Sie kann dann als Modellierungsklasse eine Ist-eine-Art-von-Beziehung ausdrücken und Signaturen für die Unterklassen vorgeben. Eine Oberklasse besitzt dabei Vorgaben für die Unterklasse, das heißt, alle Unterklassen erben die Methoden. Ein Exemplar der Oberklasse selbst muss nicht existieren.

Um dies in Java auszudrücken, setzen wir den Modifizierer abstract an die Typdeklaration der Oberklasse. Von dieser Klasse können dann keine Exemplare gebildet werden, und der Versuch einer Objekterzeugung führt zu einem Compilerfehler. Ansonsten verhalten sich die abstrakten Klassen wie normale, enthalten die gleichen Eigenschaften und können auch selbst von anderen Klassen erben. Abstrakte Klassen sind das Gegenteil von konkreten Klassen.

Wir wollen die Klasse GameObject als Oberklasse für die Spielgegenstände abstrakt machen, da Exemplare davon nicht existieren müssen.

Listing 6.80 com/tutego/insel/game/vh/GameObject.java, GameObject

public abstract class GameObject 
{ 
  public String name; 
}

Mit dieser abstrakten Klasse GameObject drücken wir aus, dass es eine allgemeine Klasse ist, zu der keine konkreten Objekte existieren. Es gibt in der realen Welt schließlich keine allgemeinen und unspezifizierten Spielgegenstände, sondern nur spezielle Unterarten, zum Beispiel Spieler, Schlüssel, Räume und so weiter. Es ergibt also keinen Sinn, ein Exemplar der Klasse GameObject zu bilden. Die Klasse soll nur in der Hierarchie auftauchen, um alle Spielobjekte zum Typ GameObject zu machen und ihnen einige Eigenschaften zu geben. Dies zeigt, dass Oberklassen allgemeiner gehalten sind und Unterklassen weiter spezialisieren.

Abbildung 6.7 In der UML werden abstrakte Klassennamen kursiv gesetzt.

Die abstrakten Klassen werden normal in der Vererbung eingesetzt. Eine Klasse kann die ab-strakte Klasse erweitern und auch selbst wieder abstrakt sein. Problemlos lässt sich wieder Folgendes schreiben:

GameObject   go1 = new Room(); 
GameObject   go2 = new Player(); 
GameObject[] gos = new GameObject[]{ new Player(), new Room() };

Hinweis Wenn im Programmcode new GameObject[]{...} steht, kennzeichnet das nur den Typ des Feldes. Das ist unabhängig davon, ob die Klasse GameObject abstrakt ist oder nicht.



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6.12.2 Abstrakte Methoden topZur vorigen Überschrift

Der Modifizierer abstract vor dem Schlüsselwort class leitet die Deklaration einer abstrakten Klasse ein. Eine Klasse kann ebenso abstrakt sein wie eine Methode. Eine abstrakte Methode gibt lediglich die Signatur vor, und eine Unterklasse implementiert irgendwann diese Methode. Die Klasse ist somit für den Kopf der Methode zuständig, während die Implementierung an anderer Stelle erfolgt. Abstrakte Methoden drücken aus, dass die Oberklasse keine Ahnung von der Implementierung hat und dass sich die Unterklassen darum kümmern müssen.

Da eine abstrakte Klasse abstrakte Methoden enthalten kann, aber nicht muss, unterscheiden wir:

  • Reine (pure) abstrakte Klassen. Die abstrakte Klasse enthält ausschließlich abstrakte Methoden.
  • Partiell abstrakte Klassen. Die Klasse ist abstrakt, enthält aber auch konkrete Implementierungen, also nicht abstrakte Methoden. Das bietet den Unterklassen ein Gerüst, das sie nutzen können.

Mit Spielobjekten muss sich spielen lassen

Damit sich mit den Spielobjekten wie Tür, Schlüssel, Raum, Spieler wirklich spielen lässt, sollen die Objekte aufeinander angewendet werden können. Ziel unseres Programms ist es, Sätze abzubilden, die aus Subjekt, Verb, Objekt bestehen:

  • Schlüssel öffnet Tür.
  • Spieler nimmt Bier.
  • Pinsel kitzelt Spieler.
  • Radio spielt Musik.

Die Programmversion soll etwas einfacher sein und statt unterschiedlicher Aktionen (öffnen, nehmen, …) nur »nutzen« kennen.

Zur Umsetzung dieser Aufgabe bekommen die Spielklassen wie Schlüssel, Spieler, Pinsel, Radio eine spezielle Methode, die ein anderes Spielobjekt nehmen und testen, dass sie aufeinander angewendet werden können. Ein Schlüssel öffnet insofern eine Tür, aber keine Musik. Ist die Anwendung möglich, kann die Methode weitere Aktionen ausführen, etwa Zustände setzen. Ob eine Operation möglich war oder nicht, soll eine Rückgabe aussagen. Eine Methode in GameObject könnte somit folgende Signatur besitzen:

boolean useOn( GameObject object )

Die Operation useOn() soll auf dem eigenen Objekt das an die Methode übergebene Objekt nutzen. Implementiert die Schlüssel-Klasse useOn(), so kann sie testen, ob das GameObject eine Tür ist, und außerdem prüfen, ob Schlüssel und Tür zusammenpassen. Wenn ja, kann der Schlüssel die Tür öffnen, und die Rückgabe ist true, sonst false.

Da jede Spielobjekt-Klasse die Operation useOn() implementieren muss, soll die Basisklasse sie abstrakt deklarieren, denn eine abstrakte Methode fordert von den Unterklassen eine Implementierung ein, sonst ließen sich keine Exemplare bilden.

Listing 6.81 com/tutego/insel/game/vi/GameObject.java, GameObject

public abstract class GameObject 
{ 
  public abstract boolean useOn( GameObject object ); 
}

Die Klasse GameObject deklariert eine abstrakte Methode, und da sie immer ohne Implementierung ist, steht statt des Methodenrumpfs ein Semikolon. Ist mindestens eine Methode abstrakt, so ist es automatisch die ganze Klasse. Deshalb müssen wir das Schlüsselwort abstract ausdrücklich vor den Klassennamen schreiben. Vergessen wir das Schlüsselwort abstract bei einer solchen Klasse, erhalten wir einen Compilerfehler. Eine Klasse mit einer abstrakten Methode muss abstrakt sein, da sonst irgendjemand ein Exemplar konstruieren und genau diese Methode aufrufen könnte. Versuchen wir, ein Exemplar einer abstrakten Klasse zu erzeugen, so bekommen wir ebenfalls einen Compilerfehler.

Abbildung 6.8 Auch abstrakte Methoden werden in UML kursiv gesetzt.

Vererben 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. Dann muss die Unterklasse nicht mehr abstrakt sein (wobei sie es auch weiterhin sein kann). Von der Unterklasse kann es ganz normale Exemplare geben.
2. Wir überschreiben die abstrakte Methode nicht, sodass sie normal vererbt wird. Das bedeutet: Eine abstrakte Methode bleibt in unserer Klasse, und die Klasse muss wiederum abstrakt sein.

Die Unterklasse Door soll die abstrakte Methode useOn() überschreiben, aber immer false zurückgeben, da sich eine Tür in unserem Szenario auf nichts anwenden lässt. Nach dem Implementieren der abstrakten Methode sind Exemplare von Türen möglich.

Listing 6.82 com/tutego/insel/game/vi/Door.java, Door

public class Door extends GameObject 
{ 
  int     id; 
  boolean isOpen; 
  @Override public boolean useOn( GameObject object ) 
  { 
    return false; 
  } 
}

Eine Tür hat für den Schlüssel eine ID, denn nicht jeder Schlüssel passt auf jedes Schloss. Weiterhin hat die Tür einen Zustand: Sie kann offen oder geschlossen sein.

Die dritte Klasse Key speichert ebenfalls eine ID und implementiert useOn().

Listing 6.83 com/tutego/insel/game/vi/Key.java, Key

public class Key extends GameObject 
{ 
  int id; 
 
  public @Override boolean useOn( GameObject object ) 
  { 
    if ( object instanceof Door ) 
      if ( id == ((Door) object).id ) 
        return ((Door) object).isOpen = true; 
 
    return false; 
  } 
}

Die Realisierung ist etwas komplexer. Als Erstes prüft die Methode mit instanceof, ob der Schlüssel auf eine Tür angewendet wird. Wenn ja, muss die ID von Schlüssel und Tür stimmen. Ist auch dieser Vergleich wahr, kann isOpen wahr werden, und die Methode liefert true.

Im Testprogramm wollen wir zwei Schlüssel auf eine Tür anwenden. Nur der Schlüssel mit der passenden ID öffnet die Tür. Eine Tür kann nicht auf einen Schlüssel angewendet werden, denn die Methoden sind nicht symmetrisch ausgelegt.

Listing 6.84 com/tutego/insel/game/vi/Playground.java, main()

Door door = new Door(); 
door.id = 12; 
 
Key  key1 = new Key(); 
key1.id = 99; 
 
Key  key2 = new Key(); 
key2.id = 12; 
 
System.out.printf( "done=%b%n", key1.useOn(door) ); 
System.out.printf( "done=%b, isOpen=%b%n", key2.useOn(door), door.isOpen ); 
System.out.printf( "done=%b%n", door.useOn(key1) );

Die Ausgaben sind:

done=false 
done=true, isOpen=true 
done=false

Eclipse-Icon Implementiert eine Klasse nicht alle geerbten abstrakten Methoden, so muss die Klasse selbst wieder abstrakt sein. Ist unsere Unterklasse einer abstrakten Basisklasse nicht abstrakt, so bietet Eclipse mit Strg + 1 an, entweder die eigene Klasse abstrakt zu machen oder alle geerbten abstrakten Methoden mit einem Dummy-Rumpf zu implementieren.



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