Galileo Computing < openbook > Galileo Computing - Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger.
Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger.

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

Download:
- ZIP, ca. 14,1 MB
Buch bestellen
Ihre Meinung?

Spacer
<< zurück
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 10 Die Klassenbibliothek
Pfeil 10.1 Die Java-Klassenphilosophie
Pfeil 10.1.1 Übersicht über die Pakete der Standardbibliothek
Pfeil 10.2 Object ist die Mutter aller Klassen
Pfeil 10.2.1 Klassenobjekte
Pfeil 10.2.2 Objektidentifikation mit toString()
Pfeil 10.2.3 Objektgleichheit mit equals() und Identität
Pfeil 10.2.4 Klonen eines Objekts mit clone()
Pfeil 10.2.5 Hashcodes über hashCode() liefern
Pfeil 10.2.6 Aufräumen mit finalize()
Pfeil 10.2.7 Synchronisation
Pfeil 10.3 Die Spezial-Oberklasse Enum
Pfeil 10.3.1 Methoden auf Enum-Objekten
Pfeil 10.3.2 enum mit eigenen Konstruktoren und Methoden
Pfeil 10.4 Klassenlader (Class Loader)
Pfeil 10.4.1 Woher die kleinen Klassen kommen
Pfeil 10.4.2 Setzen des Klassenpfades
Pfeil 10.4.3 Die wichtigsten drei Typen von Klassenladern
Pfeil 10.4.4 Der java.lang.ClassLoader
Pfeil 10.4.5 Hot Deployment mit dem URL-Classloader
Pfeil 10.4.6 Das jre/lib/endorsed-Verzeichnis
Pfeil 10.5 Die Utility-Klasse System und Properties
Pfeil 10.5.1 Systemeigenschaften der Java-Umgebung
Pfeil 10.5.2 line.separator
Pfeil 10.5.3 Property von der Konsole aus setzen
Pfeil 10.5.4 Umgebungsvariablen des Betriebssystems
Pfeil 10.5.5 Einfache Zeitmessung und Profiling
Pfeil 10.6 Ausführen externer Programme und Skripte
Pfeil 10.6.1 ProcessBuilder und Prozesskontrolle mit Process
Pfeil 10.6.2 Einen Browser/E-Mail-Client/Editor aufrufen
Pfeil 10.6.3 Ausführen von Skripten
Pfeil 10.7 Benutzereinstellungen
Pfeil 10.7.1 Benutzereinstellungen speichern
Pfeil 10.7.2 Einträge einfügen, auslesen und löschen
Pfeil 10.7.3 Auslesen der Daten und Schreiben in anderem Format
Pfeil 10.7.4 Auf Ereignisse horchen
Pfeil 10.7.5 Zugriff auf die gesamte Windows-Registry
Pfeil 10.8 Musik abspielen
Pfeil 10.8.1 Die Arbeit mit AudioClip
Pfeil 10.8.2 Java Sound API
Pfeil 10.9 Annotationen
Pfeil 10.9.1 Annotationstypen @Override, @Deprecated, @SuppressWarnings
Pfeil 10.9.2 Annotationen für Web-Services
Pfeil 10.10 Zum Weiterlesen


Galileo Computing - Zum Seitenanfang

10.2 Object ist die Mutter aller Klassen Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

java.lang.Object ist die oberste aller Klassen. Somit spielt diese Klasse eine ganz besondere Rolle, da alle anderen Klassen automatisch Unterklassen sind und die Methoden erben beziehungsweise überschreiben.


Galileo Computing - Zum Seitenanfang

10.2.1 Klassenobjekte Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Zwar ist jedes Objekt ein Exemplar einer Klasse – doch was ist eine Klasse? In einer Sprache wie C++ existieren Klassen nicht zur Laufzeit, und der Compiler übersetzt die Klassenstruktur in ein ausführbares Programm. Im absoluten Gegensatz dazu steht Smalltalk: Diese Laufzeitumgebung verwaltet Klassen selbst als Objekte. Diese Idee, Klassen als Objekte zu repräsentieren, übernimmt auch Java – Klassen sind Objekte vom Typ java.lang.Class.


class java.lang.Object

  • final Class<? extends Object> getClass()
    Liefert die Referenz auf das Klassenobjekt, die das Objekt konstruiert hat.

Beispiel Die Objektmethode getName() eines Class-Objekts liefert den Namen der Klassen:

System.out.println( "Klaviklack".getClass().getName() ); // java.lang.String

Klassen-Literale

Ein Klassen-Literal (engl. class literal) ist ein Ausdruck der Form Datentyp.class, wobei Datentyp entweder eine Klasse, eine Schnittstelle, ein Feld oder ein primitiver Typ ist. Der Ausdruck ist immer vom Typ Class. Beispiele sind Object.class oder int.class.


Galileo Computing - Zum Seitenanfang

10.2.2 Objektidentifikation mit toString() Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Jedes Objekt sollte sich durch die Methode toString() mit einer Zeichenkette identifizieren und den Inhalt der interessanten Attribute als Zeichenkette liefern.


Beispiel Die Klasse Point implementiert toString() so, dass der Rückgabestring die Koordinaten enthält:

System.out.println( new java.awt.Point() );  // java.awt.Point[x=0,y=0]

Das Angenehme ist, dass toString() automatisch aufgerufen wird, wenn die Methoden print() oder println() mit einer Objektreferenz als Argument aufgerufen werden. Ähnliches gilt für den Zeichenkettenoperator + mit einer Objektreferenz als Operand.

Listing 10.2 com/tutego/insel/object/tostring/Player.java, Player

public class Player 
{ 
  String name; 
  int    age; 
 
  @Override 
  public String toString() 
  { 
    return getClass().getName() + 
           "[name=" + name + 
           ",age=" + age + "]"; 
  } 
}

Die Ausgabe mit den Zeilen

Listing 10.3 com/tutego/insel/object/tostring/PlayerToStringDemo.java, main()

Player tinkerbelle = new Player(); 
tinkerbelle.name   = "Tinkerbelle"; 
tinkerbelle.age    = 32; 
System.out.println( tinkerbelle.toString() ); 
System.out.println( tinkerbelle );

ist damit:

com.tutego.insel.object.tostring.Player[name=Tinkerbelle,age=32] 
com.tutego.insel.object.tostring.Player[name=Tinkerbelle,age=32]

Bei einer eigenen Implementierung müssen wir darauf achten, dass die Sichtbarkeit public ist, da toString() in der Oberklasse Object öffentlich vorgegeben ist und wir in der Unterklasse die Sichtbarkeit nicht einschränken können. Zwar bringt die Spezifikation nicht deutlich zum Ausdruck, dass toString() nicht null als Rückgabe liefern darf, doch ist dann der Leerstring "" allemal besser.

Standardimplementierung

Neue Klassen sollten toString() überschreiben. Ist dies nicht der Fall, gelangt das Programm zur Standardimplementierung in Object, wo lediglich der Klassenname und der wenig aussagekräftige Hash-Wert hexadezimal zusammengebunden werden.

public String toString() 
{ 
  return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode()); 
}

class java.lang.Object

  • String toString()
    Liefert eine String-Repräsentation des Objekts aus Klassenname und Hash-Wert.

Zwar sagt der Hash-Wert selbst wenig, allerdings ist er ein erstes Indiz dafür, dass bei Klassen, die keine toString()- und hashCode()-Methode überschreiben, zwei Referenzen nicht identisch sind.


Beispiel Ein Objekt der class A {} wird gebildet, und toString() liefert die ID, die ausgegeben wird:

System.out.println( new A().toString() );  // A@923e30 
System.out.println( new A().toString() );  // A@130c19b

toString() generieren lassen

Die Methode eignet sich gut zum Debugging, doch ist das manuelle Tippen der Methoden lästig. Zwei Lösungen vereinfachen das Implementieren der Methode toString():


Galileo Computing - Zum Seitenanfang

10.2.3 Objektgleichheit mit equals() und Identität Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Ob zwei Referenzen dasselbe Objekt repräsentieren, stellt der Vergleichsoperator == fest. Er testet die Identität, nicht jedoch automatisch die inhaltliche Gleichheit. Am Beispiel mit Zeichenketten ist das gut zu erkennen: Ein Vergleich mit firstname == "Christian" hat im Allgemeinen einen falschen, unbeabsichtigten Effekt, obwohl er syntaktisch korrekt ist. An dieser Stelle sollte der inhaltliche Vergleich stattfinden: Stimmen alle Zeichen der Zeichenkette überein?

Eine equals()-Methode sollte Objekte auf Gleichheit prüfen. So besitzt das String-Objekt eine Implementierung, die jedes Zeichen vergleicht:

String firstname = "Christian"; 
if ( firstname.equals( "Christian" ) ) 
  ...

class java.lang.Object

  • boolean equals( Object o )
    Testet, ob das andere Objekt mit dem eigenen gleich ist. Die Gleichheit definiert jede Klasse für sich anders, doch die Basisklasse vergleicht nur die Referenzen o == this.

Implementierung aus Object und Unterklassen

Die Standardimplementierung aus der absoluten Oberklasse Object kann über die Gleichheit von speziellen Objekten nichts wissen und testet lediglich die Referenzen.

public boolean equals( Object obj ) 
{ 
  return  this == obj; 
}

Überschreibt eine Klasse equals() nicht, ist das Ergebnis von o1.equals(o2) gleichwertig mit o1 == o2. Unterklassen überschreiben diese Methode, um einen inhaltlichen Vergleich mit ihren Zuständen vorzunehmen. Die Methode ist in Unterklassen gut aufgehoben, denn jede Klasse benötigt eine unterschiedliche Logik, um festzulegen, wann ein Objekt mit einem anderen Objekt gleich ist.

Nicht jede Klasse implementiert eine eigene equals()-Methode, sodass die Laufzeitumgebung unter Umständen ungewollt bei Object und seinem Referenzenvergleich landet. Dies hat ungeahnte Folgen, und diese Fehleinschätzung kommt leider bei Exemplaren der Klassen StringBuffer und StringBuilder vor, die kein eigenes equals() implementieren. Wir haben dies bereits in Kapitel 4, »Der Umgang mit Zeichenketten«, erläutert.

Ein eigenes equals()

Bei selbst deklarierten Methoden ist Vorsicht geboten, da wir genau auf die Signatur achten müssen. Die Methode muss ein Object akzeptieren und boolean zurückgeben. Wird diese Signatur falsch verwendet, kommt es statt zu einer Überschreibung der Methode zu einer Überladung und bei einer Rückgabe ungleich boolean zu einer zweiten Methode mit gleicher Signatur, was Java nicht zulässt. (Java erlaubt bisher keine kovarianten Parametertypen.) Um das Problem zu minimieren, sollte die Annotation @Override an equals() angeheftet sein.

Die equals()-Methode stellt einige Anforderungen:

  • Heißt der Vergleich equals(null), so ist das Ergebnis immer false.
  • Kommt ein this hinein, lässt sich eine Abkürzung nehmen und true zurückliefern.
  • Das Argument ist zwar vom Typ Object, aber dennoch vergleichen wir immer konkrete Typen. Eine equals()-Methode einer Klasse X wird sich daher nur mit Objekten vom Typ X vergleichen lassen. Eine spannende Frage ist, ob equals() auch Unterklassen von X beachten soll.

Die beiden ersten Punkte sind leicht erfüllbar, und ein Beispiel für einen Club mit den Attributen numberOfPersons und qm ist schnell implementiert:

@Override 
public boolean equals( Object o ) 
{ 
  if ( o == null ) 
    return false; 
 
  if ( o == this ) 
    return true; 
 
  Club that = (Club) o; 
 
  return    this.numberOfPersons == that.numberOfPersons 
         && this.qm == that.qm; 
}

Diese Lösung erscheint offensichtlich, führt aber spätestens bei einem Nicht-Club-Objekt zu einer ClassCastException. Das Problem scheint schnell behoben:

if ( ! o instanceof Club ) 
  return false;

Jetzt stehen wir uns auf der sicheren Seite, aber das Ziel ist noch nicht ganz erreicht.


Hinweis Die equals() Methode sollte bei nicht passenden Typen immer false zurückgeben und keine Ausnahme auslösen.


Das Problem der Symmetrie

Zwar funktioniert die aufgeführte Implementierung bei finalen Klassen schön, doch bei Unterklassen ist die Symmetrie gebrochen. Warum? Ganz einfach: instanceof testet Typen in der Hierarchie, liefert also auch dann true, wenn das an equals() übergebene Argument eine Unterklasse von Club ist. Diese Unterklasse wird wie die Oberklasse die gleichen Attribute haben, sodass – aus der Sicht von Club – alles in Ordnung ist. Nehmen wir einmal die Variablen club und superClub an, die die Typen Club und SuperClub – die fiktive Unterklasse von Club – besitzen. Sind beide Objekte gleich, so ergibt club.equals(superClub) das Ergebnis true. Drehen wir den Spieß um, und fragen wir, was superClub.equals(club) ergibt. Zwar haben wir SuperClub nicht implementiert, nehmen aber an, dass dort eine equals()-Methode steckt, die nach dem gleichen instanceof-Schema implementiert wurde wie Club. Dann wird dort bei einem Test ausgeführt: club instanceof superClub – und das ist false. Damit wird aber die Fallunterscheidung mit return false beendet. Fassen wir zusammen:

club.equals( superClub ) == true 
superClub.equals( club ) == false

Das darf nicht sein, und zur Lösung dürfen wir nicht instanceof verwenden, sondern müssen fragen, ob der Typ exakt ist. Das geht mit getClass(). Korrekt ist daher Folgendes:

Listing 10.4 com/tutego/insel/object/equals/Club.java

package com.tutego.insel.object.equals; 
 
public class Club 
{ 
  int numberOfPersons; 
  int qm; 
 
  @Override 
  public boolean equals( Object o ) 
  { 
    if ( o == null ) 
      return false; 
 
    if ( o == this ) 
      return true; 
 
    if ( ! o.getClass().equals(getClass()) ) 
      return false; 
 
    Club that = (Club) o; 
 
    return    this.numberOfPersons == that.numberOfPersons 
           && this.qm   == that.qm; 
  } 
}

Es ist günstig, bei erweiterten Klassen ein neues equals() anzugeben, sodass auch die neuen Attribute in den Test einbezogen werden. Bei hashCode()-Methoden müssen wir eine ähnliche Strategie anwenden, was wir hier nicht zeigen wollen.

Einmal gleich, immer gleich

Ein weiterer Aspekt von equals() [Eine korrekte Implementierung der Methode equals() bildet eine Äquivalenzrelation. Lassen wir die null-Referenz außen vor, ist sie reflexiv, symmetrisch und transitiv.] ist der folgende: Das Ergebnis muss während der gesamten Lebensdauer eines Objekts gleich bleiben. Ein kleines Problem steckt dabei in equals() der Klasse URL, die vergleicht, ob zwei URL-Adressen auf die gleiche Ressource zeigen. In der Dokumentation heißt es: »Two URL objects are equal if they have the same protocol, reference equivalent hosts, have the same port number on the host, and the same file and fragment of the file.« Hostnamen gelten als gleich, wenn entweder beide auf dieselbe IP-Adresse zeigen oder – falls eine nicht auflösbar ist – beide Hostnamen gleich (ohne Groß-/Kleinschreibung) oder null sind. Da hinter den URLs http://tutego.de/ und http://java-tutor.com/ aber letztendlich http://www.tutego.com/ steckt, liefert equals() die Rückgabe true.

Listing 10.5 com/tutego/insel/object/equals/UrlEquals.java, main()

URL url1 = new URL( "http://tutego.com/" ); 
URL url2 = new URL( "http://www.tutego.com/" ); 
System.out.println( url1.equals(url2) );               // true

Die dynamische Abbildung der Hostnamen auf die IP-Adresse des Rechners kann aus mehreren Gründen problematisch sein:

  • Der (menschliche) Leser erwartet intuitiv etwas anderes.
  • Wenn keine Netzwerkverbindung besteht, wird keine Namensauflösung durchgeführt, und der Vergleich liefert false. Die Rückgabe sollte jedoch nicht davon abhängig sein, ob eine Netzwerkverbindung besteht.
  • Dass die beiden URLs auf den gleichen Server zeigen, könnte sich zur Laufzeit ändern.

Galileo Computing - Zum Seitenanfang

10.2.4 Klonen eines Objekts mit clone() Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Zum Replizieren eines Objekts gibt es oft zwei Möglichkeiten:

  • einen Konstruktor (auch Copy-Constructor genannt), der ein vorhandenes Objekt als Vorlage nimmt, ein neues Objekt anlegt und die Zustände kopiert
  • eine öffentliche clone()-Methode

Was eine Klasse nun anbietet, ist in der API-Dokumentation zu erfahren.


Beispiel Erzeuge ein Punkt-Objekt, und klone es:

Listing 10.6 com/tutego/insel/object/clone/ClonePoint.java, main()

java.awt.Point p = new java.awt.Point( 12, 23 ); 
java.awt.Point q = (java.awt.Point) p.clone(); 
System.out.println( q );                       // java.awt.Point[x=12,y=23]

Mehr als 300 Klassen der Java-Bibliothek unterstützen ein clone(), das ein neues Exemplar mit dem gleichen Zustand zurückgibt. Eine überschriebene Methode kann den Typ der Rückgabe dank kovarianter Rückgabetypen anpassen. Die clone()-Methode bei java.awt.Point bleibt allerdings bei Object.


Felder erlauben standardmäßig clone(). Speichern die Arrays jedoch nicht-primitive Werte, liefert clone() nur eine flache Kopie, was bedeutet, dass das neue Feldobjekt, der Klon, die exakt gleichen Objekte wie das Original referenziert und die Einträge selbst nicht klont.

clone() aus java.lang.Object

Da clone() nicht automatisch unterstützt wird, stellt sich die Frage, wie wir clone() für unsere Klassen mit geringstem Aufwand umsetzen können. Erster Vorschlag:

Object o = new Object(); 
o.clone();                   // Das geht nicht, da clone() nicht sichtbar ist.

class java.lang.Object

  • protected Object clone() throws CloneNotSupportedException
    Liefert eine Kopie des Objekts.

Eine eigene clone()-Methode

Eigene Klassen überschreiben die protected-Methode clone() aus der Oberklasse java.lang.Object und machen sie public. Für die Implementierung kommen zwei Möglichkeiten in Betracht:

  • Von Hand ein neues Objekt anlegen, alle Attribute kopieren und die Referenz auf das neue Objekt zurückgeben.
  • Das Laufzeitsystem soll selbst eine Kopie anlegen, und diese geben wir zurück. Lösung zwei verkürzt die Entwicklungszeit und ist auch spannender.

Um das System zum Klonen zu bewegen, müssen zwei Dinge getan werden:

  • Der Aufruf super.clone() stößt die Methode clone() aus Object an und veranlasst so die Laufzeitumgebung, ein neues Objekt zu bilden und die nicht-statischen Attribute zu kopieren. Die Methode kopiert elementweise die Daten des aktuellen Objekts in das neue. Die Methode ist in der Oberklasse protected, aber das ist der Trick: Nur Unterklassen können clone() aufrufen, keiner sonst.
  • Die Klasse implementiert die Markierungsschnittstelle Cloneable. Falls von außen ein clone() auf einem Objekt aufgerufen wird, dessen Klasse nicht Cloneable implementiert, ist das Ergebnis eine CloneNotSupportedException. Natürlich implementiert java.lang.Object die Schnittstelle Cloneable nicht selbst, denn sonst hätten ja Klassen schon automatisch diesen Typ, was sinnlos wäre.

clone() gibt eine Referenz auf das neue Objekt zurück, und wenn es keinen freien Speicher mehr gibt, folgt ein OutOfMemoryError.

Nehmen wir an, für ein Spiel sollen Player geklont werden:

Listing 10.7 com/tutego/insel/object/clone/Player.java

package com.tutego.insel.object.clone; 
 
public class Player implements Cloneable 
{ 
  public String name; 
  public int    age; 
 
  @Override 
  public Player clone() 
  { 
    try 
    { 
 
      return (Player) super.clone(); 
    } 
    catch ( CloneNotSupportedException e ) { 
      // this shouldn't happen, since we are Cloneable 
      throw new InternalError(); 
    } 
  } 
}

Da es seit Java 5 kovariante Rückgabetypen gibt, gibt clone() nicht lediglich Object, sondern den Untertyp Player zurück.

Testen wir die Klasse etwa so:

Listing 10.8 com/tutego/insel/object/clone/PlayerCloneDemo.java, main()

Player susi = new Player(); 
susi.age  = 29; 
susi.name = "Susi"; 
Player dolly = susi.clone(); 
System.out.println( dolly.name + " is " + dolly.age ); // Susi is 29

clone() und equals()

Die Methode clone() und die Methode equals() hängen, wie auch equals() und hashCode(), miteinander zusammen. Wenn die clone()-Methode überschrieben wird, sollte auch equals() angepasst werden, denn ohne ein überschriebenes equals() bleibt Folgendes in Object stehen:

public boolean equals( Object obj ) 
{ 
  return (this == obj); 
}

Das bedeutet aber, dass ein geklontes Objekt – das ja im Allgemeinen ein neues Objekt ist – durch seine neue Objektidentität nicht mehr equals()-gleich zu seinem Erzeuger ist. Formal heißt das: o.clone().equals(o) == false. Diese Semantik dürfte nicht erwünscht sein.

Flach oder tief?

Das clone() vom System erzeugt standardmäßig eine flache Kopie (engl. shallow copy). Bei untergeordneten Objekten werden nur die Referenzen kopiert, und das Originalobjekt sowie die Kopie verweisen anschließend auf dieselben untergeordneten Objekte (sie verwenden diese gemeinsam). Wenn zum Beispiel die Bedienung ein Attribut für einen Arbeitgeber besitzt und eine Kopie der Bedienung erzeugt wird, wird der Klon auf den gleichen Arbeitgeber zeigen. Bei einem Arbeitgeber mag das noch stimmig sein, aber bei Datenstrukturen ist mitunter eine tiefe Kopie (engl. deep copy) gewünscht. Bei dieser Variante werden rekursiv alle Unterobjekte ebenfalls geklont. Die Bibliotheksimplementierung hinter Object kann das nicht.

Keine Klone bitte!

Wenn wir weder flach noch tief kopieren wollen, aber zum Beispiel aus der Oberklasse clone() erben, können wir mit einer CloneNotSupportedException anzeigen, dass wir nicht geklont werden wollen.


Hinweis Erben wir von einer Klasse mit implementierter clone()-Methode, die ihrerseits mit super.clone() arbeitet, bekommen wir von oben gleich auch die eigenen Zustände kopiert.



Galileo Computing - Zum Seitenanfang

10.2.5 Hashcodes über hashCode() liefern Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Die Methode hashCode() soll zu jedem Objekt eine möglichst eindeutige Integerzahl (sowohl positiv als auch negativ) liefern, die das Objekt identifiziert. Die Ganzzahl heißt Hashcode beziehungsweise Hash-Wert, und hashCode() ist die Implementierung einer Hash-Funktion. Nötig sind Hashcodes, wenn die Objekte in speziellen Datenstrukturen untergebracht werden, die nach dem Hashing-Verfahren arbeiten. Datenstrukturen mit Hashing-Algorithmen bieten effizienten Zugriff auf ihre Elemente. Die Klassen java.util.HashMap oder java.util.Hashtable implementieren eine solche Datenstruktur.


class java.lang.Object

  • int hashCode()
    Liefert den Hash-Wert eines Objekts. Die Basisklasse Object implementiert die Methode nativ.

Spieler mit Hash-Funktion

Im folgenden Beispiel soll die Klasse Player die Methode hashCode() aus Object überschreiben. Um die Objekte erfolgreich in einem Assoziativspeicher abzulegen, ist gleichfalls equals() nötig, was die Klasse Player ebenfalls implementiert.

Listing 10.9 com/tutego/insel/object/hashcode/Player.java

package com.tutego.insel.object.hashcode; 
 
public class Player 
{ 
  String name; 
  int    age; 
  double weight; 
 
  /** 
   * Returns a hash code value for this {@code Player} object. 
   * 
   * @return A hash code value for this object. 
   * 
   * @see java.lang.Object#equals(java.lang.Object) 
   * @see java.util.HashMap 
   */ 
  @Override public int hashCode() 
  { 
    int result = 31 + age; 
    result = 31 * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode()); 
    long temp = Double.doubleToLongBits( weight ); 
    result = 31 * result + (int) (temp ^ (temp >>> 32)); 
 
    return result; 
  } 
 
  /** 
   * Determines whether or not two players are equal. Two instances of 
   * {@code Player} are equal if the values of their {@code name}, {@code age} 
   * and {@code weight} member fields are the same. 
   * 
   * @param that an object to be compared with this {@code Player} 
   * 
   * @return {@code true} if the object to be compared is an instance of 
   *         {@code Player} and has the same values; {@code false} otherwise. 
   */ 
  @Override public boolean equals( Object that ) 
  { 
    if ( this == that ) 
      return true; 
 
    if ( that == null ) 
      return false; 
    if ( getClass() != that.getClass() ) 
      return false; 
 
    if ( age != ((Player)that).age ) 
      return false; 
 
    if ( name == null ) 
      if ( ((Player)that).name != null ) 
        return false; 
    else if ( !name.equals( ((Player)that).name ) ) 
      return false; 
 
    return !( Double.doubleToLongBits( weight ) !=  
              Double.doubleToLongBits( ((Player)that).weight ) ); 
  } 
}

Testen können wir die Klasse etwa mit den folgenden Zeilen:

Listing 10.10 com/tutego/insel/object/hashcode/PlayerHashcodeDemo.java, main()

Player bruceWants = new Player(); 
bruceWants.name = "Bruce Wants"; 
bruceWants.age = 32; 
bruceWants.weight = 70.3; 
 
Player bruceLii = new Player(); 
bruceLii.name = "Bruce Lii"; 
bruceLii.age = 32; 
bruceLii.weight = 70.3;; 
 
System.out.println( bruceWants.hashCode() );                 // –340931147 
System.out.println( bruceLii.hashCode() );                   // 301931244 
System.out.println( System.identityHashCode( bruceWants ) ); // 1671711 
System.out.println( System.identityHashCode( bruceLii ) );   // 11394033 
System.out.println( bruceLii.equals( bruceWants ) );         // false 
 
bruceWants.name = "Bruce Lii"; 
System.out.println( bruceWants.hashCode() );                 // 301931244 
System.out.println( bruceLii.equals( bruceWants ) );         // true

Die statische Methode System.identityHashCode() liefert für ein Objekt den Hashcode, wie es die Standard-Implementierung von Object liefern würde, wenn wir sie nicht überschrieben hätten.


Hinweis Da der Hashcode negativ sein kann, muss Obacht gegeben werden bei Ausdrücken wie array[o.hashCode() % array.length()]. Ist o.hashCode() negativ, ist auch das Ergebnis vom Restwert negativ und die Folge eine ArrayIndexOutOfBoundsException.


Eclipse-Icon Eclipse kann die Methoden hashCode() und equals() automatisch generieren, wenn wir im Kontextmenü unter SourceGenerate Hashcode and equals() auswählen.

Fließkommazahlen im Hashcode

Abhängig von den Datentypen sehen die Berechnungen immer etwas unterschiedlich aus. Während Ganzzahlen direkt in einen Ganzzahlausdruck für den Hashcode eingebracht werden können, sind im Fall von double die statischen Konvertierungsfunktionen Double.doubleToLongBits() beziehungsweise Float.floatToIntBits() im Einsatz.

Die Datentypen double und float haben eine weitere Spezialität, da NaN und das Vorzeichen der 0 zu beachten sind, wie Kapitel 5, »Mathematisches«, näher ausführt. Fazit: Sind x = +0.0 und y = –0.0, gilt x == y, aber Double.doubleToLongBits(x) != Double.doubleToLongBits(y). Sind x = y = Double.NaN, gilt x != y, aber Double.doubleToLongBits(x) == Double.doubleToLongBits(y). Wollen wir die beiden Nullen nicht unterschiedlich behandeln, sondern als gleich werten, ist ein übliches Idiom:

x == 0.0 ? 0L : Double.doubleToLongBits( x )

Double.doubleToLongBits(0.0) liefert die Rückgabe 0, aber der Aufruf Double.doubleToLongBits(-0.0) gibt –9223372036854775808 zurück.

Equals, die Null und das Hashen

Inhaltlich gleiche Objekte (gemäß der Methode equals()) müssen denselben Wert bekommen.

Die beiden Methoden hashCode() und equals() hängen miteinander zusammen, sodass in der Regel bei der Implementierung einer Methode auch eine Implementierung der anderen notwendig wird. Denn es gilt, dass bei Gleichheit natürlich auch die Hash-Werte übereinstimmen müssen. Formal gesehen heißt das:

x.equals( y ) ⇒ x.hashCode() == y.hashCode()

So berechnet sich der Hashcode bei Point-Objekten aus den Koordinaten. Zwei Punkt-Objekte, die inhaltlich gleich sind, haben die gleichen Koordinaten und damit auch den gleichen Hashcode. Wenn Objekte den gleichen Hashcode aufweisen, aber nicht gleich sind, handelt es sich um eine Kollision und den Fall, dass in der Gleichung nicht die Äquivalenz gilt.


Galileo Computing - Zum Seitenanfang

10.2.6 Aufräumen mit finalize() Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Einen Destruktor, der wie in C++ am Ende eines Gültigkeitsbereiches einer Variablen aufgerufen wird, gibt es in Java nicht. Wohl ist es möglich, eine Methode finalize() für Aufräum-arbeiten zu überschreiben, die Finalizer genannt wird. Der Garbage-Collector ruft die Methode immer dann auf, wenn er ein Objekt entfernen möchte. Es kann allerdings sein, dass finalize() überhaupt nicht aufgerufen wird, und zwar dann, wenn die virtuelle Maschine Fantastillionen Megabyte Speicher hat und dann beendet wird – in dem Fall gibt sie den Heap-Speicher als Ganzes dem Betriebssystem zurück. Ohne Garbage-Collector als Grabträger gibt es auch kein finalize()! Und wann der Garbage-Collector in Aktion tritt, ist auch nicht vorhersehbar, sodass im Gegensatz zu C++ in Java keine Aussage über den Zeitpunkt möglich ist, zu dem das Laufzeitsystem finalize() aufruft. Es ist von der Implementierung des GC abhängig.


class java.lang.Object

  • protected void finalize() throws Throwable
    Wird vom GC aufgerufen, wenn es auf dieses Objekt keinen Verweis mehr gibt. Die Methode ist geschützt, weil sie von uns nicht aufgerufen wird. Auch wenn wir die Methode überschreiben, sollten wir die Sichtbarkeit nicht erhöhen, also public setzen.

Hinweis Klassen sollten finalize() überschreiben, um wichtige Ressourcen zur Not freizugeben, etwa File-Handles via close() oder Grafik-Kontexte des Betriebssystems, wenn der Entwickler das vergessen hat. Alle diese Freigaben müssten eigentlich vom Entwickler angestoßen werden, und finalize() ist nur ein Helfer, der rettend eingreifen kann. Da der GC finalize() nur dann aufruft, wenn er tote Objekte freigeben möchte, dürfen wir uns nicht auf die Ausführung verlassen. Gehen zum Beispiel die File-Handles aus, wird der GC nicht aktiv; es erfolgen keine finalize()-Aufrufe, und nicht mehr erreichbare, aber noch nicht weggeräumte Objekte belegen weiter die knappen File-Handles.


Einmal Finalizer, vielleicht mehrmals der GC

Objekte von Klassen, die eine finalize()-Methode besitzen, kann Suns JVM nicht so schnell erzeugen und entfernen wie Klassen ohne finalize(). Das liegt auch daran, dass der GC vielleicht mehrmals laufen muss, um das Objekt zu löschen. Es gilt zwar, dass der GC aus dem Grund finalize() aufruft, weil das Objekt nicht mehr benötigt wird, es kann aber sein, dass aus der finalize()-Methode die this-Referenz nach außen gegeben wurde, sodass das Objekt wegen einer bestehenden Referenz nicht gelöscht werden kann. Das Objekt wird zwar irgendwann entfernt, aber der Finalizer läuft nur einmal und nicht immer pro GC-Versuch. Einige Hintergründe erfährt der Leser unter http://www.iecc.com/gclist/GC-lang.html#Finalization.

Löst eine Anweisung in finalize() eine Ausnahme aus, so wird diese ignoriert. Das bedeutet aber, dass die Finalisierung des Objekts stehenbleibt. Den GC beeinflusst das in seiner Arbeit aber nicht.

super.finalize()

Überschreiben wir in einer Unterklasse finalize(), dann müssen wir auch gewährleisten, dass die Methode finalize() der Oberklasse aufgerufen wird. So besitzt zum Beispiel die Klasse Font ein finalize(), das durch eine eigene Implementierung nicht verschwinden darf. Wir müssen daher in unserer Implementierung super.finalize() aufrufen. (Es wäre gut, wenn der Compiler das wie beim Konstruktoraufruf immer automatisch machen würde ...) Leere finalize()-Methoden ergeben im Allgemeinen keinen Sinn, es sei denn, das finalize() der Oberklasse soll explizit übergangen werden.

Listing 10.11 com/tutego/insel/object/finalize/SuperFont.java, finalize()

@Override protected void finalize() throws Throwable 
{ 
  try { 
    // ... 
  } 
  finally { 
    super.finalize(); 
  } 
}

Der Block vom finally wird immer ausgeführt, auch wenn es im oberen Teil eine Ausnahme gab.

Die Methode von Hand aufzurufen, ist ebenfalls keine gute Idee, denn das kann zu Problemen führen, wenn der GC-Thread die Methode auch gerade aufruft. Um das Aufrufen von außen einzuschränken, sollte die Sichtbarkeit von protected bleiben und nicht erhöht werden.


Hinweis Da beim Programmende vielleicht nicht alle finalize()-Methoden abgearbeitet wurden, haben die Entwickler schon früh einen Funktionsaufruf System.runFinalizersOnExit(true); vorgesehen. Mittlerweile ist die Funktion veraltet und sollte auf keinen Fall aufgerufen werden. Die API-Dokumentation erklärt: »It may result in finalizers being called on live objects while other threads are concurrently manipulating those objects, resulting in erratic behavior or deadlock.« Dazu auch Joshua Bloch, Autor des ausgezeichneten Buchs »Effective Java Programming Language Guide«: »Never call System.runFinalizersOnExit or Runtime.runFinalizersOnExit for any reason: they are among the most dangerous methods in the Java libraries.«



Galileo Computing - Zum Seitenanfang

10.2.7 Synchronisation topZur vorigen Überschrift

Threads können miteinander kommunizieren und dabei Daten teilen. Sie können außerdem auf das Eintreten bestimmter Bedingungen warten, zum Beispiel auf neue Eingabedaten. Die Klasse Object deklariert insgesamt fünf Versionen der Methoden wait(), notify() und notifyAll() zur Beendigungssynchronisation von Threads. Das Kapitel 11 geht näher auf die Programmierung von Threads ein.



Ihr Kommentar

Wie hat Ihnen das <openbook> gefallen? Wir freuen uns immer über Ihre freundlichen und kritischen Rückmeldungen.






<< zurück
  Zum Katalog
Zum Katalog: Java ist auch eine Insel





Java ist auch eine Insel
Jetzt bestellen


 Ihre Meinung?
Wie hat Ihnen das <openbook> gefallen?
Ihre Meinung

 Tipp
Zum Katalog: Coding for Fun





 Coding for Fun


 Buchempfehlungen
Zum Katalog: Objektorientierte Programmierung





 Objektorientierte
 Programmierung


Zum Katalog: Einstieg in Eclipse 3.4






 Einstieg in
 Eclipse 3.4


Zum Katalog: Java 6 lernen mit Eclipse






 Java 6 lernen
 mit Eclipse


Zum Katalog: NetBeans Platform 6






 NetBeans
 Platform 6


Zum Katalog: Java und XML






 Java und XML


Zum Katalog: Visual C# 2008






 Visual C# 2008


Zum Katalog: IT-Handbuch für Fachinformatiker






 IT-Handbuch für
 Fachinformatiker


Zum Katalog: C++ von A bis Z






 C++ von A bis Z


 Shopping
Versandkostenfrei bestellen in Deutschland und Österreich
InfoInfo




Copyright © Galileo Press 2009
Für Ihren privaten Gebrauch dürfen Sie die Online-Version natürlich ausdrucken. Ansonsten unterliegt das <openbook> denselben Bestimmungen, wie die gebundene Ausgabe: Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte vorbehalten einschließlich der Vervielfältigung, Übersetzung, Mikroverfilmung sowie Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.


[Galileo Computing]

Galileo Press, Rheinwerkallee 4, 53227 Bonn, Tel.: 0228.42150.0, Fax 0228.42150.77, info@galileo-press.de