<?page no="1"?> Eine Arbeitsgemeinschaft der Verlage Böhlau Verlag · Wien · Köln · Weimar Verlag Barbara Budrich · Opladen · Toronto facultas · Wien Wilhelm Fink · Paderborn A. Francke Verlag · Tübingen Haupt Verlag · Bern Verlag Julius Klinkhardt · Bad Heilbrunn Mohr Siebeck · Tübingen Nomos Verlagsgesellschaft · Baden-Baden Ernst Reinhardt Verlag · München · Basel Ferdinand Schöningh · Paderborn Eugen Ulmer Verlag · Stuttgart UVK Verlagsgesellschaft · Konstanz, mit UVK / Lucius · München Vandenhoeck & Ruprecht · Göttingen · Bristol Waxmann · Münster · New York utb 0000 UTB (S) Impressum_15.indd 1 08.12.14 10: 56 utb 4553 <?page no="2"?> Marcus Deininger / Thomas Kessel Brückenkurs Java Was Sie vor Vorlesungsbeginn wissen sollten UVK Verlagsgesellschaft mbH ∙ Konstanz mit UVK/ Lucius ∙ München <?page no="3"?> Autorenangaben Prof. Dr. Marcus Deininger ist Professor für Informatik an der Hochschule für Technik Stuttgart mit dem Schwerpunkt Software Engineering. Prof. Dr. Thomas Kessel lehrt Wirtschaftsinformatik an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg in Stuttgart. Die Deutsche Bibliothek - CIP Einheitsaufnahme Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliographie; detaillierte bibliographische Daten sind im Internet über <http: / / dnb.ddb.de> abrufbar. Das Werk ist einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. © UVK Verlagsgesellschaft mbH, Konstanz und München 2016 Lektorat: Dr. Jürgen Schechler Gestaltung: Claudia Rupp, Stuttgart Illustrationen: © dragonstock - fotolia.com Einbandgestaltung: Atelier Reichert, Stuttgart Druck und Bindung: Memminger MedienCentrum, Memmingen UVK Verlagsgesellschaft mbH Schützenstraße 24 · 78462 Konstanz Tel. 07531-9053-0 · Fax 07531-9053-98 www.uvk.de UTB-Band-Nr.: 4553 ISBN 978-3-8252-4553-5 Lösungen der Verständnisfragen finden Sie online unter www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse.- <?page no="4"?> 5 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java Inhalt 1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Notation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Aufbau, Übersetzung und Ausführung eines Java-Programms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Verständnisfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 Variablen und Datentypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Einfache Datentypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Referenztypen und Felder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Verständnisfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3 Kontrollstrukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Sequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Auswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Schleifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Verständnisfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4 Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Verständnisfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5 Sichtbarkeit / Gültigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Das Geheimnisprinzip und Modifier . . . . . . . . . . . 34 Qualifikation und Import . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Gültige und sichtbare Elemente . . . . . . . . . . . . . . 37 Verständnisfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 6 Objektorientierte Programmierung . . . . . . . . . . . . 41 Klassen und Objekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Erweiterung / Vererbung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Abstrakte Klasse und Methoden . . . . . . . . . . . . . . 48 <?page no="5"?> 6 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Schnittstellen / Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Polymorphismus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Verständnisfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 7 Ausnahmen / Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Verständnisfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 <?page no="6"?> 7 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 1 Einführung Java ist eine typisierte, objektorientierte Programmiersprache , die von einem Compiler in den sogenannten Java-Byte-Code übersetzt wird. Der Java-Byte-Code wird durch eine virtuelle Maschine („JVM“) interpretiert. Dieses Vorgehen erlaubt, dass ein Java-Programm überall dort laufen (und zu den gleichen Ergebnissen kommen) kann, wo eine virtuelle Maschine installiert ist. Java besitzt eine umfangreiche Klassenbibliothek , die Teil der Sprache ist und regelmäßig erweitert wird. Es gibt 3 Ausgaben von Java , die unterschiedliche Ziele verfolgen und sich im Wesentlichen durch die Klassenbibliotheken unterscheiden: JSE JEE JME ƒ ƒ Java Standard Edition (JSE): orientiert sich am PC und bietet grundlegende Funktionalitäten (inkl. Benutzeroberfläche, Datenbank) an. ƒ ƒ Java Enterprise Edition (JEE): ausgelegt für die Entwicklung unternehmenskritischer Anwendungen, es basiert auf der JSE und erweitert diese um weitere Technologien z. B. für verteilte Komponenten, Internet-Programmierung. JSE und JEE nutzen dieselbe JVM. ƒ ƒ Java Micro Edition (JME): entworfen für den Einsatz in mobilen und eingebetteten Systemen - die JME nutzt eine andere JVM, die nicht mit der von JSE kompatibel ist. <?page no="7"?> 8 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Java gehört der Firma Oracle. Das Java Development Kit (JDK), das den Java-Compiler und die virtuelle Maschine enthält, kann für alle üblichen Plattformen kostenlos unter www.oracle.com/ java heruntergeladen und genutzt werden. Notation Die folgenden Abschnitte stellen die wesentlichen Konzepte und die dazugehörige Syntax der Programmiersprache Java zusammen. Zur Beschreibung der Syntax wird die folgende Notation genutzt: ƒ ƒ Programmcode wird in der Schriftart Courier dargestellt. ƒ ƒ Schlüsselwörter werden fett dargestellt. ƒ ƒ Platzhalter für konkrete Namen, Schlüsselwörter oder Codeteile werden kursiv dargestellt. ƒ ƒ Mehrfache Wiederholungen werden durch einen Stern am Ende * dargestellt. ƒ ƒ Optionen werden durch eckige Klammern dargestellt [] . ƒ ƒ Alternativen werden durch einen Strich abgetrennt | . ƒ ƒ Analoge Fortsetzungen werden durch … dargestellt. Aufbau, Übersetzung und Ausführung eines Java-Programms Das zentrale Element von Java ist die Klasse. Eine Klasse hat die Form public class Klassenname { Anweisungen } und muss in einer Datei gleichen Namens mit der Endung java abgelegt sein. Die Methode, mit der ein <?page no="8"?> 9 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java Java-Programm gestartet wird, ist die Methode namens main , die immer die Form public static void main(String[] args) haben muss. Ein einfaches Java-Programm , das einen Text am Bildschirm ausgibt, hat die Form: public class Hello{ public static void main(String[] args){ System.out.println("Hello World"); } } Das Programm wird mit dem Befehl javac Hello.java in die Datei Hello.class übersetzt und mit dem Befehl java Hello ausgeführt. Als Resultat erscheint die Ausgabe Hello World am Bildschirm. Verständnisfragen Haben Sie alles verstanden? Mit den folgenden Fragen können Sie das Gelernte schnell prüfen: 1. Welche Versionen von Java gibt es?  Java Super Edition (JSE)  Java Standard Edition (JSE)  Java Community Edition (JCE)  Java Company Edition (JCE)  Java Enterprise Edition (JEE) <?page no="9"?> 10 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs 2. Was gehört alles zu Java?  Javas Virtuelle Maschine (JVM)  Java Development Kit (JDK)  Java Tutorial Kit (JTK)  Java Virtual Accelerator (JAVA)  Java Deveopment Tools (JDT) 3. Was ist die ausführbare Definition einer Java-Klasse?  public class Klassenname { Anweisungen }  class Klassenname { Anweisungen } ;  class ; class Klassenname { Anweisungen }  Klassenname class { Anweisungen }  class { Anweisungen } 4. Welche der folgenden Klassendefinitionen von Summe ist ausführbar?  public class Summe { int i=4; int j=5; int summe = i + j; }  Summe class { int i=4; int j=5; int summe = i + j; } ;  public class Summe { }  public class { } 5. Unter welchem Dateinamen muss die Klasse Summe abgespeichert werden?  Summe.class  Summe.java  Summe.exe  Summe.txt  Summe.source <?page no="10"?> 11 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 6. Mit welchem Kommando wird die Quelltextdatei mit der Java-Klasse Summe übersetzt?  java Summe.java  java Summe.class  javac Summe.class  java Summe.java  javac Summe.java 7. Wie lautet die Datei der übersetzten Java-Klasse Summe?  Summe.java  Summe  Summe.exe  Summe.binary  Summe.class 8. Wie lautet die Eingabe um das übersetzte Java-Programm Summe auszuführen?  Summe  java Summe.class  java Summe  javac Summe.class  run Summe 9. Wie heißt der Code in den das Java-Programm durch den Compiler übersetzt wird?  Quellcode  Javacode  Java-Byte-Code  Ausführbarer Code  Binary <?page no="11"?> 12 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs 10. Was sind die typischen Merkmale von Java?  objektorientiert  prozedural  logisch  plattformunabhängig  typisiert Die Lösungen finden Sie online unter www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse <?page no="12"?> 13 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 2 Variablen und Datentypen Datentypen beschreiben einen Wertebereich und Operationen , die auf den Daten des Wertebereichs ausgeführt werden können. Java unterscheidet einfache (oder primitive) Typen und Referenztypen. ƒ ƒ Einfache Datentypen, z. B. int , double , sind durch die Programmiersprache vorgegeben. ƒ ƒ Referenztypen sind teilweise vorgegeben, ein Programmierer kann aber auch eigene Referenztypen über die Einführung von Klassen definieren und verwenden. Einfache Datentypen Einfache Datentypen haben einen fest vorgegebenen Speicherplatz. Sie sind in Java vordefiniert und können auch nicht ergänzt werden. Es gibt die folgenden einfachen Typen: Java-Typen Datenart Operationen Anmerkung byte , short , int , long Ganze Zahlen Mathematische Operationen: +, -, *, / , % (Divisionsrest), … Unterschiedliche Zahlenbereiche float , double Fließkommazahlen Mathematische Operationen: +, -, *, / , … Unterschiedliche Genauigkeiten boolean Wahrheitswerte Logische Operationen && (und), || (oder) ! (nicht) Besitzt die beiden Werte true (wahr) oder false (falsch). <?page no="13"?> 14 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Java-Typen Datenart Operationen Anmerkung char Zeichen Mathematische Operationen, da Buchstaben intern als Zahlen codiert werden. Hat den Umfang des Datentyps short Die Datentypen sind in aufsteigender Reihenfolge (gemäß ihren Wertebereichen) wie folgt angeordnet: byte → short → int → long → float → double Dabei kann eine Variable eines Datentyps mit kleinem Wertebereich automatisch in einen Datentyp mit größerem Wertebereich konvertiert wer-den. Das Umgekehrte gilt aber nicht, da hier ggf. Informationen verloren gehen würden. Variablen können Werte eines Typs aufnehmen. Sie werden in der folgenden Form deklariert: Typ Variablenname; z. B. int x; Variablen beginnen üblicherweise mit einem Kleinbuchstaben. Variablen werden mittels des Zuweisungsoperators = mit einem Wert belegt. Eine Zuweisung hat die allgemeine Form Variablenname = Ausdruck; Ein Ausdruck kann dabei ƒ ƒ ein einfacher Wert (z. B. x = 10; ) oder ƒ ƒ ein arithmetischer Ausdruck ƒ ƒ oder logischer Ausdruck mit weiteren Variablen und Methodenaufrufen (z. B. x = 5 + 10 * y; ) sein. <?page no="14"?> 15 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java Variablen können bei der Deklaration bereits mit einem Ausdruck initialisiert werden, z. B. int x = 10; Konstanten stellen eine besondere Kategorie von Variablen dar: Hier wird der Wert bei der ersten Zuweisung festgelegt und kann danach nicht mehr geändert werden. Dies wird durch die Präfix final bei der Deklaration angezeigt. Konstanten werden üblicherweise in Großbuchstaben gesetzt, z. B. final int ANZAHL = 10; Referenztypen und Felder Referenztypen zeichnen sich dadurch aus, dass Variablen dieser Typen nur eine Referenz auf den Wert haben, nicht aber den Wert selbst enthalten. Referenztypen sind einerseits der vordefinierte Feldtyp „Array“ sowie alle in Java definierten Klassen. Mit neuen Klassen definiert ein Programmierer neue Referenztypen. Felder sind ein Referenztyp, der syntaktisch besonders formuliert wird. Felder umfassen eine Reihe von Elementen desselben Datentyps, auf die über einen evtl. mehrdimensionalen Index zugegriffen wird. Beim Feld muss bei der Deklaration festgelegt werden, ƒ ƒ um welchen Datentypen, ƒ ƒ wie viele Dimensionen und ƒ ƒ um wie viele Elemente es sich hierbei handelt. <?page no="15"?> 16 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Die syntaktische Deklaration eines eindimensionalen Feldes erfolgt durch ein dem Typ nachgestelltes „ [] “. Initialisiert wird das Feld mit dem Operator new und der Angabe der Größe in der Form Typ[] Variablenname = new Typ[Größe]; z. B. int[] f = new int[10]; Mehrdimensionale Felder haben entsprechend mehr Klammerpaare. Auf die einzelnen Feldelemente kann über den Index zugegriffen werden. Indizes beginnen bei 0, so liefert z. B. f[0] das erste Element des Felds und f[2] das dritte Element. Die Größe eines Feldes kann mit dem Attribut length ermittelt werden, so liefert z. B. f.length den Wert 10. Verständnisfragen Haben Sie alles verstanden? Mit den folgenden Fragen können Sie das Gelernte schnell prüfen: 1. Welche beiden Kategorien von Datentypen werden unterschieden?  elementare und referenzierte Typen  elementare und komplexe Typen  einfache Typen und Referenztypen  direkte und Referenztypen  einfache und schwierige Typen 2. Welche der aufgeführten Datentypen werden in Java angeboten?  short  integer  complex  long  float <?page no="16"?> 17 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 3. Welche Aufgabe hat eine Variable?  Speicherung eines Wertes  Überprüfung des Wertes  Flexibilität bei der Berechnung  Anzeige des Wertes  Löschung des Wertes 4. Wie erfolgt die Deklaration einer Variablen?  Variablenname;  Variablenname Typ;  Typ Variablenname;  Typ: Variablenname;  Typ; Variablenname; 5. Welche der folgenden Variablendeklarationen und -zuweisungen ist korrekt?  i int ;  int i,j;  int i = 10;  i int = 10;  i: int = 10; 6. Welche der folgenden Konvertierungen kann automatisch vorgenommen werden?  short → int  double → byte  long → double  float → long  int → float <?page no="17"?> 18 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs 7. Welche der folgenden Ausdrucke ist gültig?  i = 10 * j++;  i++;  i = ! (&a);  i = a && b;  +i 8. Was ist eine Konstante?  ein Wert  der Name für eine besondere Variable  eine Kategorie von Datentypen  ein unveränderlicher Wert  eine Zahl 9. Was wird bei der folgenden Deklaration eines Feldes alles festgelegt? int [] feld = new int[4];  die Werte  der Datentyp  die Dimension  die Anzahl der Elemente  die Nutzung 10. Wie kann die Länge eines Feldes festgestellt werden?  Bei der Deklaration des Feldes.  Durch das Attribut length.  Durch die Methode length().  Gar nicht. Die Lösungen finden Sie online unter www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse <?page no="18"?> 19 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 3 Kontrollstrukturen Als Kontrollstrukturen bezeichnet man die Sprachelemente einer Programmiersprache, die den Ablauf eines Programms steuern. Es gibt dabei im Wesentlichen drei Kategorien von Kontrollstrukturen in Java: ƒ ƒ Sequenz ƒ ƒ Auswahl: if-else oder switch-case ƒ ƒ Schleife (Wiederholung, Iteration): for , while oder dowhile Sequenz Eine Sequenz ist eine Gruppe von Anweisungen hinter- oder untereinander geschrieben. Diese Anweisungen werden in dieser Reihenfolge auch ausgeführt. Sequenzen können mit geschweiften Klammern zu einem Block zusammengefasst werden. Z. B. { System.out.println ("Dies ist eine Anweisung"); System.out.println ("Dies ist eine weitere Anweisung"); } <?page no="19"?> 20 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Auswahl Eine Auswahl kann durch zwei Konstrukte realisiert werden: ƒ ƒ zum einen die if-else-Verzweigung und ƒ ƒ zum anderen die switch-Anweisung. Der syntaktische Aufbau der if-Anweisung sieht wie folgt aus: if(Bedingung) Anweisung _ 1; else Anweisung _ 2; Bei der if-else-Abfrage wird geprüft, ob die angegebene Bedingung logisch wahr oder falsch ist. Ist die Bedingung wahr, wird die Anweisung 1 ausgeführt, ansonsten wird die Anweisung 2 ausgeführt. Die Anweisungen sind entweder eine einzelne Anweisung oder ein Block mit mehreren Anweisungen. Der else-Teil mit der zweiten Anweisung ist optional. In diesem Fall wird nur die erste Anweisung ausgeführt, wenn die Bedingung wahr ist. Die Syntax der switch-case-Abfrage ist: switch(Ausdruck){ case Alternative _ 1: Anweisungen _ 11; Anweisungen _ 12; …; case Alternative _ 2: Anweisungen _ 21; Anweisungen _ 22; …; … default: Anweisungen; } <?page no="20"?> 21 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java Die Alternativen des Ausdrucks in switch dürfen lediglich konstante Werte vom Typ ƒ ƒ char , ƒ ƒ byte , ƒ ƒ short , und ƒ ƒ int ƒ ƒ (sowie vom Typ String seit Java 7) sein. Die Anweisungen eines case sollten mit break; beendet werden, da ansonsten die nachfolgenden Anweisungsblöcke ebenfalls ausgeführt werden. Der default-Zweig wird ausgeführt, wenn keine der vorherigen Alternativen ausgeführt wird. Schleifen Bei den Schleifen (Wiederholungen, Iterationen) gibt es 3 Typen: ƒ ƒ for ƒ ƒ while ƒ ƒ do-while Die for-Schleife erlaubt es, die Schleifenparameter, die Abbruchbedingung und Änderung direkt zu definieren. Der prinzipielle Aufbau sieht wie folgt aus: for(Initialisierung; Bedingung; Update) Anweisung Im ersten Teil wird üblicherweise die Schleifenkontrollvariable deklariert und initialisiert und anschließend wird diese auf eine Bedingung hin getestet. <?page no="21"?> 22 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs ƒ ƒ Im positiven Fall werden die Anweisungen des Schleifenrumpfs und ein Update der Schleifenkontrollvariable (typischerweise Erhöhung oder Reduzierung um 1) ausgeführt. ƒ ƒ Im negativen Fall wird die Schleife verlassen. Die Anweisung ist entweder eine einzelne Anweisung oder ein Block mit Anweisungen. Beispiel für eine for-Schleife: for (int i = 1; i < 5; i++) ƒ ƒ Der Schleifenzähler i wird deklariert und mit dem Wert 1 belegt. ƒ ƒ Die Schleife wird fortgeführt, solange i < 5 gilt, ansonsten wird die Schleife gestoppt und verlassen. ƒ ƒ Im positiven Fall wird der Schleifenzähler (bei jedem Durchgang) jeweils um eins erhöht. System.out.println ("Durchlauf: " + i); ƒ ƒ Ausgabe des Texts, inklusive des Werts des Schleifenzählers Eine typische Anwendung der for-Schleife ist die Durchwanderung eines Felds, z. B. eines Felds f: for(int i = 0; i < f.length; i++) System.out.println((i + 1) + " Element: " + f[i]); Die while-Schleife und die do-Schleife bietet im Gegensatz zur for-Schleife nur die Möglichkeit, die Abbruchbedingung zu prüfen. Evtl. Schleifenparameter und deren Änderung muss ein Programmierer an anderer Stelle (vor der Schleife und im Rumpf) vorsehen. <?page no="22"?> 23 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java Der prinzipielle Aufbau der while-Schleife sieht folgendermaßen aus: while(Bedingung) Anweisung Analog zur for-Schleife testet die while-Schleife zuerst, ob die Bedingung erfüllt ist, und erst danach werden die Anweisung(en) des Schleifenrumpfs ausgeführt. Beispiel für eine while-Schleife: int i = 1; Der Schleifenzähler i wird deklariert und mit dem Wert 1 belegt. while (i < 5){ Es wird geprüft, ob die Schleifenbedingung (noch) erfüllt ist. System.out.println ("Durchlauf: " + i); i++ } Ausgabe des Texts, inklusive des Werts des Schleifenzählers. Hochzählen des Schleifenzählers. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Schleifen, testet die dowhile-Schleife erst am Ende, ob die Bedingung zum weiteren Durchlauf der Schleife noch erfüllt ist. Sie ist syntaktisch wie folgt strukturiert: do Anweisung while(Bedingung) Die do-while-Schleife wird mindestens einmal ausgeführt, der Rumpf der while-Schleife wird ggfs. gar nicht ausgeführt. <?page no="23"?> 24 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Beispiel für eine do-while-Schleife: int i = 1; Der Schleifenzähler i wird deklariert und mit dem Wert 0 belegt. do{ Beginn der Schleife System.out.println ("Durchlauf: " + i); i++; Ausgabe des Texts, inklusive des Werts des Schleifenzählers. Hochzählen des Schleifenzählers. }while(i< 5); Es wird geprüft, ob die Schleifenbedingung (noch) erfüllt ist. Verständnisfragen Haben Sie alles verstanden? Mit den folgenden Fragen können Sie das Gelernte schnell prüfen: 1. Was ist eine Sequenz?  eine einzelne Anweisung  arithmetische Anweisungen, die inhaltlich zusammengehören  eine Abfolge von Anweisungen  eine Verzweigung des Programmflusses  eine Schleife 2. Welche der folgenden Konstrukte setzt eine Auswahl um?  if-then-else  if-else  case  switch  switch-case <?page no="24"?> 25 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 3. Welche Schleifen sind in Java vorhanden?  repeat-until  for  while  while-do  do-while 4. Welches der folgenden Code-Beispiele stellt eine ausführbare Sequenz dar?  i = 10; j++; k = 20;  i = 10; if (i < j) { j++; }  for(int i=1; i++);  { i = 10; j++; k = 20; }  i++; ; ++j; 5. Welcher der folgenden Ausdrücke zur Auswahl ist korrekt?  if (true) { i = 1; }  if (true) then { i = 1; }  if (i < j) i = 1;  if (i < j) then { i = 1; }  if (i < j) { i = 1; } else { i=2; } 6. Welcher der folgenden for-Schleifenausdrücke ist ausführbar?  for(; ; );  for(int i=1; i++);  for(i = 1; i++; );  for(i=1; true; ) { j++; }; <?page no="25"?> 26 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs 7. Welcher while-Schleifenausdruck ist korrekt?  while (i > 0) {i++; }  while (i > 0) i++;  while (true) i++;  while (i++) {j++; } 8. Welcher der folgenden for-Schleifenausdrücke führt zu einer Endlosschleife?  for(; true; );  for(int i=-1; true; );  for(int i=-1; i <0; i++);  for(int i=1; i >0; i--);  for(int i=-1; i >0; i--); 9. Weche drei Arten von Kontrollstrukturen gibt es?  Sequenz  Addition  Auswahl  Schleife  Subtraktion 10. Was bedeutet das Update in der for-Scheife?  Eine Änderung der Scheifenkontrollvariable.  Abbruch der Schleife.  Eine Auswertung der Bedingung.  Eine Aktualisierung aller Variablen. Die Lösungen finden Sie online unter www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse <?page no="26"?> 27 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 4 Methoden Grundlagen Methoden werden in der Form definiert: Modifier * (Rückgabetyp | void) Methodenname (Parameterliste){ Methodenkörper } Methoden fassen Anweisungen unter einem symbolischen Methodennamen zusammen. Die Methode kann unter diesem Namen aufgerufen werden und führt dann die enthaltenen Anweisungen aus. Methoden können Werte durch Parameter übergeben bekommen. ƒ ƒ Formale Parameter sind symbolische Namen, die zur Deklaration der Methode genutzt werden. ƒ ƒ Aktuelle Parameter sind die tatsächlichen Werte, die während der Ausführung genutzt werden. Die formalen Parameter werden in der Parameterliste zusammen mit ihrem Typ in der Form Parametertyp Parameter, … deklariert. Die Parameterliste kann auch leer sein. Aktuelle Parameter werden in der Reihenfolge der Deklaration an die formalen Parameter gebunden. Der Methodenkörper ist eine Sequenz von Java-Anweisungen. Methoden können einen Rückgabetyp besitzen. In diesem Fall muss die Methode einen Wert vom entsprechenden Typ zurückgeben. Dem Rückgabewert wird das Schlüsselwort <?page no="27"?> 28 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs return vorangestellt. Mit return wird die Ausführung der Methode beendet und die Kontrolle an den aufrufenden Programmteil zurückgegeben. Gibt die Methode kein Ergebnis zurück, hat sie den Rückgabetyp void . In diesem Fall ist auch return ohne Rückgabewert möglich. Modifier legen die Sichtbarkeit / Gültigkeit der Methode fest ( → Sichtbarkeit / Gültigkeit). Methoden können sich selbst aufrufen - in diesem Fall spricht man von Rekursion. Beispiel: Die folgende Methode schneidet Zahlen oberhalb von 7 ab: Die Methode float hoehenFilter(float x){ ƒ ƒ hat keine Modifier (und hat damit default -Sichtbarkeit, → Sichtbarkeit / Gültigkeit) ƒ ƒ hat den Rückgabetyp float ƒ ƒ hat den Namen hoehen- Filter ƒ ƒ hat einen formalen Parameter x vom Typ float if(x > 7.0f) return 7.0f; else return x; } ƒ ƒ gibt per return 7 oder x (falls x größer als 7 war) zurück Beispiel: Aufruf der Methode in einem anderen Programmteil: Der Aufruf System.out. prinln(hoehenFilter(8)); ƒ ƒ bindet den aktuellen Parameter 8 an den formalen Parameter x ƒ ƒ gibt das Ergebnis 7.0f zurück. <?page no="28"?> 29 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java Signatur und überladen Als Signatur einer Methode werden der Name und die Parametertypen (in der Reihenfolge der Deklaration) bezeichnet. Modifier, Ergebnistyp und Parameternamen gehören nicht zur Signatur. Innerhalb einer Klasse ( → Sichtbarkeit / Gültigkeit) dürfen nur Methoden unterschiedlicher Signatur vorkommen. Die Signatur der Methode hoehenFilter ist hoehenFilter(float). Eine Klasse kann mehrere Methoden mit gleichem Namen und unterschiedlichen Parametertypen besitzen - die Methode ist in diesem Fall überladen. Verständnisfragen Haben Sie alles verstanden? Mit den folgenden Fragen können Sie das Gelernte schnell prüfen: 1. Was ist eine Methode?  eine Reihe von Anweisungen  eine Zusammenfassung von Anweisungen unter einem Methodennamen  eine Anweisung die auf eine andere folgt 2. Welches Element gehört nicht zur Definition einer Methode?  Rückgabetyp  Methodenname  Methodenaufruf  Parameternamen  Parametertypen <?page no="29"?> 30 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs 3. Was ist als Rückgabetyp zu deklarieren, wenn die Methode keinen Rückgabewert liefert?  null  default  nothing  void  Object 4. Aus welchen Elementen setzt sich die Signatur der Methode zusammen?  Modifier  Methodenname  Rückgabetyp  Parametertypen  Parameternamen 5. Gegeben ist der folgende Programmausschnitt public int summe(int a, int b){ return a + b; } public static void main(String[] args){ int c = summe(2, 3); } Welche der folgenden Aussagen ist richtig?  a ist ein formaler Parameter der Methode summe  a ist ein aktueller Parameter der Methode summe  2 ist ein formaler Parameter der Methode summe  2 ist ein aktueller Parameter der Methode summe  c ist ein formaler Parameter der Methode main <?page no="30"?> 31 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 6. Gegeben ist die folgende Methode public int summe(int n){ if(n == 0) return 0; else return summe(n-1) + n; } Welche der folgenden Aussagen ist richtig?  summe ist eine iterative Methode  summe liefert ein Resultat für Werte < 0  summe ist eine rekursive Methode  summe ist nicht lauffähig  summe liefert die Summe von 0 bis n 7. Welches Verhalten hat das return in einer Methode?  Es gibt ein Ergebnis am Bildschirm aus.  Es gibt ein Ergebnis zurück.  Es beendet die Abarbeitung der Methode.  Es beendet die Abarbeitung des Programms.  Es wiederholt die Abarbeitung der Methode. 8. Was regelt der Zugriffsmodifier?  Die Geschwindigkeit der Methode.  Die Zugriffszeit auf die Methode.  Die Sichtbarkeit einer Methode  Den Speicherbedarf einer Methode.  Von welcher Stelle die Methode ausgeführt werden kann. <?page no="31"?> 32 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs 9. Gegeben ist die folgende Methode public int summe(int a, int b){ return a + b; } Welches ist die Signatur der Methode?  public int summe(int a, int b)  int summe(int a, int b)  summe(int a, int b)  int summe(int, int)  summe(int, int) 10. Welche der folgenden Aussagen sind richtig?  Statische Methoden sind der Klasse zugeordnet.  Rekursive Methoden müssen immer public sein.  Abstrakte Methoden haben keinen Methodenkörper.  Private Methoden dürfen keine formalen Parameter besitzen.  Finale Methoden können nur einmal ausgeführt werden. Die Lösungen finden Sie online unter www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse <?page no="32"?> 33 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 5 Sichtbarkeit / Gültigkeit Ein Programmsystem wird in Teile oder Komponenten zerlegt, um diese Komponenten möglichst unabhängig behandeln zu können. In dieser Situation bekommt das Thema „Sichtbarkeit / Gültigkeit“ eine zentrale Rolle. Komponenten in Java sind Methoden, Klassen und Pakete. ƒ ƒ Klassen: Klassen sind die zentrale Komponente in Java (und allen objektorientierten Sprachen). Eine Klasse besteht aus Variablen und Methoden und ggfs. weiteren inneren Klassen. ƒ ƒ Klassen werden in der Form definiert: Modifier* class Klassename { Klassenkörper } Klassennamen beginnen üblicherweise mit einem Großbuchstaben ƒ ƒ Methoden ( → Methoden): die kleinste Einheit, in die ein Programm zerlegt werden kann. Methoden müssen innerhalb einer Klasse definiert werden. Methodennamen beginnen üblicherweise mit einem Kleinbuchstaben. ƒ ƒ Pakete: Pakete enthalten Klassen und ggfs. weitere Pakete. ƒ ƒ Klassen werden mit dem Schlüsselwort package einem Paket zugeordnet. Dies geschieht in der Form: package Paketname.(Paketname)*; am Anfang einer Klassendeklaration, z. B. package aussen.innen; Dabei ist aussen das äußere Paket, das das Paket innen enthält, das wiederum die Klasse enthält. public class Klasse{ … } <?page no="33"?> 34 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Pakete können ein- oder mehrstufig sein. Eine Klasse kann immer nur einem Paket zugeordnet sein. Pakete werden auf Betriebssystemebene als Verzeichnisse umgesetzt - der Paketname muss dabei genau dem Verzeichnisnamen entsprechen. Paketnamen sind üblicherweise in Kleinbuchstaben. Enthält ein Paket ein anderes Paket, so ist es auch im entsprechenden Verzeichnis. Enthält ein Paket eine Klasse, so ist die Klasse auch im entsprechenden Verzeichnis des Pakets. Das Geheimnisprinzip und Modifier Das zentrale Prinzip, um die Unabhängigkeit zwischen Komponenten zu erreichen, ist das Geheimnisprinzip („Information Hiding“), das auf David Parnas (1974) zurückgeht. Dieses Prinzip bezieht sich im Wesentlichen auf die Zerlegung in ƒ ƒ Klassen und ƒ ƒ Pakete. Die zentralen Ideen sind, ƒ ƒ dass Komponenten nur die Informationen, die tatsächlich nötig sind, zur Verfügung stellen - alle übrigen Informationen werden verborgen ƒ ƒ und dass auf diese Informationen von außerhalb nur über Methoden zugegriffen werden darf - der direkte Zugriff auf Variablen von außerhalb ist verboten. Java kontrolliert den Zugriff (und realisiert damit das Geheimnisprinzip) mit Hilfe der Modifier <?page no="34"?> 35 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java ƒ ƒ public , ƒ ƒ private , ƒ ƒ protected und ƒ ƒ default . default ist kein eigenes Schlüsselwort, sondern ist dann festgelegt, wenn keines der anderen drei Schlüsselwörter verwendet wird. Diese Modifier können auf Variablen, Methoden oder (eingeschränkt) auf Klassen angewandt werden. Eine Variable x oder eine Methode m einer Klasse public class A { Modifier EinTyp x; Modifier void m(…){ … } } kann verwendet werden von … public protected - (default) private der Klasse A selbst ja ja ja ja einer Klasse B im gleichen Paket ja ja ja nein einer Unterklasse von A in einem anderen Paket ja ja nein nein einer Klasse B in einem anderen Paket; wobei B keine Unterklasse von A sein muss ja nein nein nein <?page no="35"?> 36 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Die Klasse Modifier class A kann verwendet werden von … public protected - (default) private einer Klasse B im gleichen Paket ja nur für innere Klassen verwendbar ja nur für innere Klassen verwendbar einer Klasse B in einem anderen Paket ja nein Hinweise: ƒ ƒ Üblicherweise sollten Variablen immer private sein. ƒ ƒ Methoden können je nach Verwendung private (Hilfsmethoden), public (öffentliche Methoden) oder protected (auf Pakete oder Unterklassen beschränkte Methoden) sein. ƒ ƒ default wird eher selten eingesetzt. Qualifikation und Import Elemente aus anderen Klassen können nicht direkt verwendet werden - sie müssen über eine Qualifikation identifiziert werden. Eine Qualifikation besteht aus ƒ ƒ den Paketnamen, ƒ ƒ dem Klassennamen und schließlich ƒ ƒ dem Elementnamen, jeweils getrennt durch einen Punkt, also: (Paketname.)*Klassenname.Elementname Die Qualifikation kann durch einen Import ersetzt werden - in diesem Fall werden zu Beginn der Klasse (nach der <?page no="36"?> 37 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java Paketdeklaration) durch den Import die Klassen angegeben, von denen Elemente verwendet werden sollen. In diesem Fall kann die Qualifikation durch die Paketnamen weg gelassen werden, also: import (Paketname.)*Klassenname; Gültige und sichtbare Elemente Informationen, die von einer Komponente verwendet werden können, bezeichnet man als (für diese Komponente) gültig. Wenn Sie darüber hinaus direkt (d. h. ohne Qualifikation) verwendet werden können, bezeichnet man sie als sichtbar. Eine Besonderheit stellen überdeckte Elemente dar: Das sind Elemente, die denselben Namen haben z. B. eine Variable in einer Klasse und in einer Methode (z. B. ein Parameter). In diesem Fall ist in der Methode der Parameter sichtbar, die Variable der Klasse ist aber für die Methode nur gültig, aber nicht sichtbar. Um auf diese Variable zuzugreifen, muss sie über den Klassennamen (bei statischen Elementen, → Objektorientierung) oder this (bei Instanzelementen, → Objektorientierung) qualifiziert werden. Im folgenden Beispiel wird die Variable n durch den Parameter n in der Methode m überdeckt. Die Methode qualifiziert die Variable der Klasse durch this.n . public class A{ private int n; public int m(int n){ this.n = n; } } <?page no="37"?> 38 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Verständnisfragen Haben Sie alles verstanden? Mit den folgenden Fragen können Sie das Gelernte schnell prüfen: 1. Aus welchen Elementen besteht eine Klasse?  Variablen  Methoden  Objekten  Paketen 2. Was ist das Java-Schlüsselwort für ein Paket?  paket  box  package  pack 3. Was ist das Geheimnisprinzip?  Alle Informationen werden vor externen Zugriffen versteckt.  Nur die benötigten Informationen werden sichtbar gemacht.  Der externe Zugriff erfolgt einfach durch die Variablen.  Der externe Zugriff ist in Form spezieller Methoden implementiert. 4. Welches der folgenden Schlüsselwörter bezeichnet keinen Modifier?  public  protected  private  secure  closed <?page no="38"?> 39 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 5. Was wird für den Import von Java-Klassen, der sog. Qualifikation, benötigt?  Verzeichnispfad  Paketnamen  Klassennamen  Methodennamen  Variablennamen 6. Gegeben ist die folgende Klasse public class K{ private int n; public void m(int n){ System.out.println(n); } } Welche der folgenden Aussagen ist richtig?  Die Instanzvariable n ist in der Methode m sichtbar.  Die Instanzvariable n ist in der Methode m gültig.  Die doppelte Verwendung von Variablennamen führt zu einem Fehler.  Die Instanzvariable n ist in der Methode m nicht erreichbar.  Die Instanzvariable n ist in der Methode m überdeckt. 7. Welchen Effekt hat der private-Modifier bei einer Variablen?  Die Variable ist nur innerhalb der Methode sichtbar.  Die Variable ist nur innerhalb des Pakets sichtbar.  Die Variable ist nur innerhalb der Klasse sichtbar.  Die Variable kann nicht verändert werden.  Die Variable verschlüsselt die gespeicherten Daten. <?page no="39"?> 40 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs 8. Welchen Effekt hat der public-Modifier bei einer Methode?  Die Methode kann nur public-Variablen bearbeiten.  Die Methode kann von überall aufgerufen werden.  Die Methode kann nur von außerhalb der Klasse aufgerufen werden.  Die Methode darf nur den Rückgabetyp void haben.  Die Methode muss einen sinnvollen Namen haben. 9. Welchen Effekt hat eine Import-Deklaration?  Die importierende Klasse kann alle privaten Elemente der importierten Klasse verwenden.  Die importierte Klasse wird kopiert.  Die importierte Klasse muss eine export-Deklaration haben.  Die importierende Klasse kann alle öffentlichen Elemente der importierten Klasse ohne Qualifikation verwenden.  Keinen. 10. Sollte ein Import per Wildcard (*) durchgeführt werden?  Ja, da er Schreibarbeit spart.  Nein, da das Geheimnisprinzip verletzt ist.  Ja, da das Programm dadurch schneller wird.  Nein, da die Abhängigkeiten verschleiert werden.  Nein, da das Programm dadurch langsamer wird. Die Lösungen finden Sie online unter www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse <?page no="40"?> 41 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 6 Objektorientierte Programmierung Gegenüber der herkömmlichen, prozeduralen Programmierung, die die Methoden in den Mittelpunkt stellt, stehen bei der objektorientierten Programmierung die Daten (die „Objekte“) im Mittelpunkt. Die objektorientierte Programmierung setzt konsequent auf das Geheimnisprinzip ( → Sichtbarkeit / Gültigkeit). Klassen und Objekte Die Klasse hat zwei Aspekte: ƒ ƒ Sie kann eigene Daten und Methoden zur Verfügung besitzen - dies sind die statischen („static“) Eigenschaften einer Klasse. ƒ ƒ Sie ist ein „Bauplan“ für Objekte (auch „Instanzen“ oder „Exemplare“). Die Klasse beschreibt die Daten und das Verhalten der zukünftigen Objekte - dies sind die nichtstatischen („non-static“) Eigenschaften einer Klasse. Die Daten und Methoden der Klasse selbst werden definiert durch: ƒ ƒ Klassenvariablen in der Form Modifier* static Typ Variablenname . ƒ ƒ Klassenmethoden in der Form Modifier* static (Rückgabetyp | void) Methodenname (Parameterliste) { Methodenkörper } ƒ ƒ Klassenvariablen und -methoden sind für die Klasse selbst und alle ihre Objekte gültig. <?page no="41"?> 42 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Die Daten und das Verhalten der Objekte einer Klasse werden definiert durch: ƒ ƒ Instanzvariablen in der Form Modifier* Typ Variablenname . Instanzvariablen sollten private sein. ƒ ƒ Instanzmethoden in der Form Modifier* (Rückgabetyp | void) Methodenname (Parameterliste){ Methodenkörper } . ƒ ƒ Instanzvariablen und -methoden sind nur für die Objekte der Klasse selbst gültig - nicht aber für die Klasse. Methoden, die ausschließlich zum Lesen oder Schreiben von Variablen dienen, werden Getter oder Setter genannt. Das Objekt kann auf sich selbst (als Ganzes) mit dem Schlüsselwort this zugreifen. Mit this.Elementname kann ein Element des Objekts (z. B. eine Variable oder Methode) durch das Objekt qualifiziert angesprochen werden (z. B. wenn es durch einen Parameter verdeckt ist). Hinweise: ƒ ƒ Klassen und Objekte sollten immer logisch / fachlich zusammengehörige Elemente zusammenfassen. Funktionen sollten immer dort ausgeführt werden, wo sie auch fachlich angesiedelt sind - ggfs. müssen aufrufende Objekte die Aufrufe delegieren. ƒ ƒ Der direkte Zugriff auf Daten sollte auf keinen Fall möglich sein, der Zugriff über Getter und Setter sollten soweit wie möglich vermieden werden - ein Objekt sollte vor allem fachliche Funktionen zur Verfügung stellen. ƒ ƒ Klassen, die nur Getter und Setter zur Verfügung stellen, sind reine Datencontainer ohne fachliche Funktion. <?page no="42"?> 43 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java Eine besondere Instanzmethode (mit abweichender Syntax) ist der Konstruktor: ƒ ƒ Ein Konstruktor kann ausschließlich bei der Erzeugung eines Objekts verwendet werden. ƒ ƒ Der Konstruktor muss denselben Namen wie die zugehörige Klasse haben und besitzt keinen Rückgabetyp, kann aber Parameter besitzen. Der Konstruktor dient zur Initialisierung des gerade erzeugten Objekts. ƒ ƒ Der Konstruktor kann überladen werden: Es kann mehrere Konstruktoren mit unterschiedlichen Parametern geben. ƒ ƒ Java stellt automatisch für jede Klasse einen parameterlosen Standardkonstruktor zur Verfügung - wird ein eigener Konstruktor realisiert, steht der Standardkonstruktor nicht mehr zur Verfügung. Ein neues Objekt wird mit Hilfe des Ausdrucks new Konstruktorname(Parameter) erzeugt. Der new -Operator erzeugt das Objekt, der Konstruktor initialisiert es. Das neu erzeugte Objekt ist vom Typ seiner Klasse. Es kann deshalb einer Variablen vom Typ der Klasse zugewiesen werden. <?page no="43"?> 44 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Beispiel zur Nutzung der Klasse und Erzeugung von Objekten: public class Nutzung{ public static void main (String[] args){ Beispiel b1 = new Beispiel(5); Beispiel b2 = new Beispiel(8); b1.verdoppeln(); System.out.println(b1.getWert()); System.out.println( Beispiel.anzahlObjekte ()); } } Erzeugt zwei neue Objekte vom Typ Beispiel und initialisiert sie. Verdoppelt den Wert des ersten Objekts. Liest den Wert des ersten Objekts und gibt ihn aus (→ 10). Liest die Anzahl der erzeugten Objekte und gibt sie aus (→ 2). Beispiel zur Deklaration einer Klasse: public class Beispiel{ private static int n = 0; private int wert; public Beispiel(int wert){ n++; this.wert = wert; } public static int anzahlObjekte(){ return n; } public int getWert(){ return wert; } public void setWert(int wert){ this.wert = wert; } public void verdoppeln(){ wert = wert * 2; } } Klassenvariable Instanzvariable Konstruktor: zählt die erzeugten Instanzen und initialisiert jedes Objekt mit einem Wert. Klassenmethode: liefert die Anzahl der erzeugten Objekte zurück. Getter-Instanzmethode: liefert den Wert der Variablen wert zurück. Setter-Instanzmethode: setzt den Wert der Variablen wert auf den Wert des übergebenen Parameters. Instanzmethode: verdoppelt den Wert des Objekts. <?page no="44"?> 45 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java Beispiel zur Nutzung der Klasse und Erzeugung von Objekten: public class Nutzung{ public static void main (String[] args){ Beispiel b1 = new Beispiel(5); Beispiel b2 = new Beispiel(8); b1.verdoppeln(); System.out.println(b1.getWert()); System.out.println( Beispiel.anzahlObjekte ()); } } Erzeugt zwei neue Objekte vom Typ Beispiel und initialisiert sie. Verdoppelt den Wert des ersten Objekts. Liest den Wert des ersten Objekts und gibt ihn aus (→ 10). Liest die Anzahl der erzeugten Objekte und gibt sie aus (→ 2). Beispiel zur Deklaration einer Klasse: public class Beispiel{ private static int n = 0; private int wert; public Beispiel(int wert){ n++; this.wert = wert; } public static int anzahlObjekte(){ return n; } public int getWert(){ return wert; } public void setWert(int wert){ this.wert = wert; } public void verdoppeln(){ wert = wert * 2; } } Klassenvariable Instanzvariable Konstruktor: zählt die erzeugten Instanzen und initialisiert jedes Objekt mit einem Wert. Klassenmethode: liefert die Anzahl der erzeugten Objekte zurück. Getter-Instanzmethode: liefert den Wert der Variablen wert zurück. Setter-Instanzmethode: setzt den Wert der Variablen wert auf den Wert des übergebenen Parameters. Instanzmethode: verdoppelt den Wert des Objekts. <?page no="45"?> 46 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Erweiterung / Vererbung Klassen können durch andere Klassen erweitert werden. Dieser Mechanismus wird üblicherweise Vererbung genannt. In Java wird dies durch das Schlüsselwort extends angezeigt. Vererbung wird in der Form definiert: Modifier class Klassenname extends Oberklassenname { Klassenkörper } Die erbende oder erweiternde Klasse wird Unterklasse genannt, die vererbende oder erweiterte Klasse wird Oberklasse genannt. Im Rahmen der Vererbung ist der default -Modifier nicht sinnvoll und wird im Folgenden nicht mehr betrachtet. Eine Unterklasse in Java kann immer nur von einer Klasse erben. Eine Unterklasse erbt alle Instanzvariablen und alle nicht-privaten Instanzmethoden der Oberklasse. Statische Elemente und Konstruktoren werden nicht vererbt. Unterklassen können neue Daten und Methoden hinzufügen oder geerbte Methoden überschreiben oder redefinieren: ƒ ƒ Eine Unterklasse kann neue Daten oder Methoden anlegen. ƒ ƒ Eine Unterklasse kann nur auf public - oder protected - Daten direkt zugreifen. ƒ ƒ private -Daten werden für die Unterklasse zwar angelegt, können aber nicht direkt von der Unterklasse verwendet werden. In diesem Fall benötigt die Unterklasse einen public - / protected -Getter von der Oberklasse. ƒ ƒ public - / protected -Methoden der Oberklasse können durch Methoden mit der gleichen Signatur in der Unterklasse überschrieben werden („Overriding“). Auf die ur- <?page no="46"?> 47 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java sprüngliche Methode der Oberklasse kann mit super. Methodenname(Parameter) zugegriffen werden. ƒ ƒ Konstruktoren werden nicht vererbt, der Konstruktor der Oberklasse kann mit super(Parameter) aufgerufen werden - dieser Aufruf muss als erste Anweisung im Konstruktor der Unterklasse stehen. ƒ ƒ Die oberste Klasse ist Object . Falls extends in der Klassendefinition weg gelassen wird, erbt die Klasse automatisch von Object . Hinweise: ƒ ƒ Unterklassen, die gebildet werden, um auf die Daten oder Methoden der Oberklasse geschickt zuzugreifen, sind technisch möglich, sollten aber vermieden werden. ƒ ƒ Unterklassen sollten immer fachlich / logisch spezieller als ihre Oberklassen sein. Sind Unterklassen eine Spezialisierung der Oberklassen sollte es möglich sein, auf den direkten Zugriff von Daten der Oberklassen zu verzichten - dies sollten die fachlichen Methoden der Oberklasse machen. Unterklassen sollten dann die fachlichen Methoden der Oberklasse redefinieren, die ursprüngliche Methode mit super aufrufen und dann den speziellen Teil anschließen, wie in dem folgenden Beispiel: Oberklasse mit der allgemeinen fachMethode public class AllgemeineKlasse { private int n; … public void fachMethode(){ n = n* 2; } } <?page no="47"?> 48 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Spezielle Unterklasse public class SpezielleKlasse extends AllgemeineKlasse { private float x; … Redefinition der fachMethode . public void fachMethode(){ Aufruf der ursprünglichen Implementierung. super.fachMethode() Zusätzliche, spezielle Aktionen. x = x / 2; } } Abstrakte Klasse und Methoden Abstrakte Klassen sind Klassen, von denen keine Instanzen erzeugt werden können. Abstrakte Klassen werden durch den Modifier abstract gekennzeichnet und werden in der folgenden Form definiert: Modifier abstract class Klassenname { Klassenkörper } . Abstrakte Klassen dienen zur Darstellung allgemeiner Sachverhalte, die z. T. noch unvollständig sein können und die dann durch Unterklassen konkretisiert und vervollständigt werden. Abstrakte Methoden sind Methoden, die keinen Körper haben. <?page no="48"?> 49 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java Abstrakte Methoden werden durch den Modifier abstract gekennzeichnet und werden in der folgenden Form definiert: Modifier abstract (Rückgabetyp | void) Methodenname (Parameterliste); Abstrakte Methoden können nur in abstrakten Klassen definiert werden. Ist die Unterklasse einer solchen Klasse nicht abstrakt, müssen alle in der Oberklasse definierten, abstrakten Methoden in dieser Klasse implementiert werden, d. h. es müssen Methoden mit der durch die abstrakte Klasse vorgegebenen Signatur und Rückgabetyp programmiert werden. Schnittstellen / Interfaces Interfaces sind Komponenten, die ausschließlich abstrakte Methoden definieren. Sie werden durch das Schlüsselwort interface gekennzeichnet und in der folgenden Form definiert Modifier interface Interfacename { Methodendeklarationen } . Das Schlüsselwort abstract für die definierten Methoden ist optional und wird üblicherweise weggelassen. Anders als Klassen können Interfaces von mehreren anderen Interfaces erben. Klassen können ein Interface implementieren. Anders als bei der Vererbung können Klassen auch mehrere Interfaces implementieren. Dies wird durch das Schlüsselwort implements angezeigt. In diesem Fall muss die implementierende Klasse alle Methoden mit der durch das Interface vorgegebenen Signatur und Rückgabetyp programmieren, wie in dem folgenden, allgemeinen <?page no="49"?> 50 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Beispiel : public interface EinInterface { public void fachMethode(); } public class ImplementierendeKlasse implements EinInterface { public void fachMethode(){ … } } Interfaces können, wie Klassen auch, als Typ zur Variablen- oder Parameterdeklaration verwendet werden. Objekte einer Klasse, die ein Interface implementieren, können auch einer Variablen vom Typ des Interfaces zugewiesen werden - in diesem Fall sind für die Variable nur die im Interface definierten Methoden gültig. Interfaces dienen vor allem dazu, auf der einen Seite eine Implementierungsvorgabe zu machen (durch die abstrakten Methoden) und auf der anderen Seite bereits Programmteile zu schreiben, die Objekte von diesem Interface-Typ nutzen. Dieses Vorgehen wird oft „Design by Contract“ (Bertrand Meyer, 1986) genannt: das Interface stellt einen Vertrag dar, gegen den programmiert wird. Polymorphismus Polymorphismus in objektorientierten Programmiersprachen bedeutet, dass ein Objekt nicht unbedingt unter seinem eigenen Typ auftreten muss, sondern auch als ein anderer Typ auftreten kann. <?page no="50"?> 51 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java In Java kann das der Typ eines implementierten Interfaces oder einer Oberklasse sein. In diesen Fällen wird das Objekt einer Variablen zugewiesen oder an einen Parameter gebunden, der nicht gleich dem Objekttyp ist, sondern eine Oberklasse oder ein implementiertes Interface des Objekts ist, wie in dem folgenden Beispiel: public class Klasse implements EinInterface extends EineOberklasse{ …} EinInterface k1 = new Klasse(); Das Objekt vom Typ Klasse tritt als EinInterface auf. EineOberklasse k2 = new Klasse(); Das Objekt vom Typ Klasse tritt als EineOberklasse auf. Polymorphismus erlaubt die Programmierung eines allgemeinen Verhaltens (z. B. auf Basis eines Interfaces), das dann von konkreten oder implementierenden Klassen genutzt wird- - diese Klassen müssen zur Zeit der Formulierung des allgemeinen Verhaltens noch nicht bekannt sein. <?page no="51"?> 52 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Verständnisfragen Haben Sie alles verstanden? Mit den folgenden Fragen können Sie das Gelernte schnell prüfen: 1. Welche der folgenden Variablendeklarationen ist korrekt?  private static zahl int ;  public static int zahl;  protected zahl int ;  private zahl;  int zahl; 2. Welche der folgenden Methodendeklarationen ist korrekt?  private int getNull(){ return 0; )  public getEins(): int { return 1; )  public final int getZwei(){ return 2; )  public private int getDrei(){ return 3; )  static int getVier(){ return 4; ) 3. Was ist ein Getter?  Methode zum Setzen des Wertes einer Variablen  Methode zum Lesen des Wertes einer Variablen  Zugriffsmethode zum Lesen und Setzen einer Variablen 4. Wie lautet das Java-Schlüsselwort für die Deklaration der Vererbung (von einer Klasse)?  inherits  extends  extension  includes  uses <?page no="52"?> 53 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 5. Was ist das Java-Schlüsselwort für die Deklaration einer abstrakten Klasse oder Methode?  abstrakt  abstract  abstraction  abstracted 6. Was sind die Merkmale einer abstrakten Klasse?  Es können keine Instanzen davon erzeugt werden.  Sie muss vollständig implementiert werden.  Sie enthält nur abstrakte Methoden.  Sie enthält nur Klassenvariablen.  Sie enthält nur Instanzvariablen. 7. Welche der folgenden Interfacedeklarationen ist korrekt?  abstract interface I1{ public int m1(); )  public interface I2{ public int m2(); )  public interface class I3{ public int m3(); )  public class as interface I4{ public int m4(); )  public interface I5 extends I2{ public int m5(); ) 8. Wie ist die Beziehung zwischen Klasse und Schnittstelle?  Die Schnittstelle definiert alle Methoden der Klasse.  Die Schnittstelle implementiert die Klasse.  Die Klasse implementiert die Schnittstelle.  Die Klasse definiert alle Methoden der Schnittstelle. <?page no="53"?> 54 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs 9. Was sind Eigenschaften einer statischen Methode?  Sie kann nur von der Klasse ausgeführt werden.  Sie darf nicht private sein.  Sie ist der Klasse zugeordnet.  Sie kann von Klassen und Objekten ausgeführt werden.  Sie kann nicht von Objekten ausgeführt werden. 10. Was ist ein Setter?  Methode zum Setzen des Wertes einer Variablen  Methode zum Lesen des Wertes einer Variablen  Zugriffsmethode zum Lesen und Setzen einer Variablen 11. Welche der folgenden Anweisungen nutzt Polymorphismus?  Integer i = 10;  int i = (int)10.5;  Object o = "abc";  String s = "a".trim();  Collection c = new ArrayList(); 12.Welches sind Best Practices der objektorientierten Programmierung?  Variablen als public deklarieren  Fachlich arbeiten  Speicherbedarf reduzieren.  Verwendung genereller Eigenschaften  Konsequente Delegation <?page no="54"?> 55 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 13.Welche der folgenden Methoden sind korrekte Konstruktoren der folgenden Klasse public class K{ private int n, m; }  public void K(int n){ this.n = n; }  public K(int n){ this.n = n; }  public k(int n){ this.n = n; }  public K new(int n){ this.n = n; }  public K(){ this.n = 10; } 14. Was ist die Aufgabe des Konstruktors?  Speicherung eines neu erzeugten Objekts.  Initialisierung der Klasse.  Bereitstellung von Speicherplatz.  Initialisierung eines neu erzeugten Objekts  Erzeugung eines neuen Objekts. 15. Was ist das Ziel der Delegation?  Die Aufgaben werden von dem Objekt ausgeführt, das als letztes erzeugt wurde.  Die Aufgaben werden von dem Objekt ausgeführt, das die dazu notwendigen Daten besitzt.  Die Aufgaben werden von dem Objekt ausgeführt, das als erstes erzeugt wurde.  Die Aufgaben werden möglichst schnell ausgeführt.  Die Aufgaben werden vom Java-Laufzeitsystem ausgeführt. Die Lösungen finden Sie online unter www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse <?page no="55"?> 56 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs 7 Ausnahmen / Exceptions Die Klasse der Exception ist bereits in Java vordefiniert und sie erlaubt eine integrierte Ausnahmebehandlung für Anwendungen. Es gibt 2 Arten von Fehlerklassen : ƒ ƒ Error: (schwerwiegende) Fehler, die nicht von der Anwendung selbst aufgefangen und behandelt werden können. Das Programm bricht ab, z. B. OutOfMemoryError, tritt auf, falls die JVM nicht mehr über ausreichend Hauptspeicher verfügt. ƒ ƒ Exception: Fehler, die zur Laufzeit des Programms behoben werden können z. B. ein fehlerhafter Zugriff auf die Ein- oder Ausgabe (IOException), die Datenbank oder das Netzwerk. Ein Entwickler kann eine Exception „auffangen“, ggfs. Maßnahmen durchführen und das Programm fortsetzen. Falls eine Exception nicht aufgefangen wird, bricht das Programm ab. Bei den Exceptions gibt es Unterarten: Ausnahmen die behandelt werden müssen (z. B. die IOException) und andere (die sog. RuntimeExceptions), die abgefangen werden können. Exceptions können entweder ƒ ƒ mit einem try-catch-Block abgefangen und bearbeitet werden oder ƒ ƒ mit dem throws-Konstrukt weiter delegiert werden. Mit der Konsequenz, dass sie eventuell nirgendwo aufgefangen wird. In diesem Fall stoppt die Anwendung. Der try-catch-Block besteht aus 3 Teilen, von denen die beiden ersten verpflichtend sind: <?page no="56"?> 57 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java ƒ ƒ try : alle Anweisungen bei denen prinzipiell die Exceptions aufgefangen werden sollen, müssen sich innerhalb der geschweiften Klammern des try-Blocks befinden ƒ ƒ catch : alle Exceptions, die aufgefangen werden sollten, müssen explizit aufgeführt werden ƒ ƒ finally : ist optional, wird aber bei Vorhandensein in jedem Fall ausgeführt, selbst dann wenn keine Exception geworfen wird. Syntaktisch ist das try-catch-Konstrukt folgendermaßen aufgebaut: try{ Anweisungen }catch (Ausnahmeklasse e1){ Anweisungen zur Fehlerbehandlung }catch (Ausnahmeklasse e2){ Anweisungen zur Fehlerbehandlung } … finally{ Anweisungen zur letzten Fehlerbehandlung } Beispiel für eine Fehlerbehandlung: Die Exception-Fehlerbehandlung try { int[] x = new int[1]; x[1] = 10; } Java-Code (..) wird von try-Block eingeschlossen catch (RuntimeException e){ e.printStackTrace(); } Es wird die Ursache des Fehlers ausgegeben, das Programm läuft danach weiter. <?page no="57"?> 58 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs Wird eine Ausnahme nicht behandelt, sondern nur delegiert , so wird das im Kopf einer Methode mit throws Ausnahmeklasse angezeigt, z. B. public void m() throws IOException{ … / / Code, der eine IOException auslösen kann } Verständnisfragen Haben Sie alles verstanden? Mit den folgenden Fragen können Sie das Gelernte schnell prüfen: 1. Warum ist eine Fehlerbehandlung sinnvoll?  Um die Anwendung sofort zu stoppen.  Um den Benutzer zu verunsichern.  Um den Benutzer zu informieren.  Um den Fehler zu berücksichtigen und eventuell korrigieren zu können.  Um den Fehler an andere Programme weiterzuleiten. 2. Was ist ein Error?  ein zu behebender Fehler  ein nicht zu behebender Fehler  eine Fehlernachricht der JVM  eine eigene Fehlerklasse 3. Was ist eine Exception?  ein zu behebender Fehler  ein nicht zu behebender Fehler  eine Fehlernachricht der JVM  eine eigene Fehlerklasse <?page no="58"?> 59 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Java 4. Mit welchen zwei Konstrukten können Exceptions verarbeitet werden?  try  try-catch  catch  throws  ignore 5. Mit welcher Kombination von Schlüsselwortern wird eine Exception aufgefangen?  try throws  try get  throws catch  throws get  try catch 6. Wie lautet das Schüssewort, so dass die Bearbeitung einer Exception an die aufrufende Methode delegiert werden?  try  get  catch  throws  pass 7. Was ist die Aufgabe des try-Blocks?  Die Fallunterscheidung, in Abhängigkeit von den Exceptions, zu treffen.  Den kritischen Java-Code einzuklammern.  Auf die Exception zu zugreifen.  Die Exception anzuzeigen. <?page no="59"?> 60 www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse Brückenkurs 8. Was ist die Aufgabe des catch-Teils?  Die Fallunterscheidung, in Abhängigkeit von den Exceptions, zu treffen.  Den kritischen Java-Code einzuklammern.  Java-Code auszuführen, der auf den Fehler reagiert und ihn eventuell korrigiert.  Die Exception weiterzuleiten. 9. Wo wird die Delegation bzw. Weiterleitung der Exception angezeigt?  Im Paket.  In der Klasse.  In der Methode.  In geschweiften Klammern. 10. Welche Konsequenzen hat das Schlüsselwort finally?  Es ist notwendig und verpflichtend.  Es ist optional.  Der dadurch aufgerufene Java-Code wird als letztes ausgeführt.  Die Exception wird beendet. Die Lösungen finden Sie online unter www.uvk-lucius.de/ brueckenkurse