Transcript Vererbung - Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

Fakultät für
Wirtschaftswissenschaften
Einführung in die Programmierung
Vererbung
Uwe Lämmel
www.wi.hs-wismar.de/~laemmel
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Folie 1
Inhalt




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Subtype
Ersetzung
Polymorphie
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Folie 2
Das Beispiel DoME
"Database of Multimedia Entertainment"
 speichert Informationen über CDs und DVDs
– CD: Titel, Künstler, Anzahl Titel, Spielzeit,
hab-Ich, Kommentar
– DVD: Titel, Regisseur, Spielzeit, hab-Ich, Kommentar
 ermöglicht:
– Suche nach Informationen
– Ausgabe von Informationen / Listen
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Folie 3
DoME-Objekte
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Folie 4
DoME-Klassen
Obere Hälfte:
Merkmale
Unterer Teil:
Methoden
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Folie 5
Klassendiagramm
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Folie 6
Das DoME-Objekt-Modell
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Folie 7
CD Quelltext
public class CD {
private String titel;
private String kuenstler;
private String kommentar;
CD(String derTitel, String derKuenstler){
titel = derTitel;
kuenstler = derKuenstler;
kommentar = " ";
} // Konstruktor
void setKommentar(String kommentar) {
...
} // setzeKommentar
String getKommentar() { ... }
void print(){ ... }
...
} // CD
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Folie 8
DVD Quelltext
public class DVD {
private String titel;
private String regisseur;
private String kommentar;
DVD(String derTitel, String derRegisseur {
titel = derTitel;
regisseur = derRegisseur;
kommentar = " ";
} // Konstruktor
void setKommentar(String kommentar) { ... }
String getKommentar( ) { ... }
void print( ) { ... }
...
} // DVD
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Folie 9
class Database {
DatenbankQuelltext
private ArrayList<CD> cds;
private ArrayList<DVD> dvds;
...
public void list() {
LineIO io = new LineIO();
for(CD cd : cds) {
cd.print();
io.writeln(); // empty line between items
} // for cd
for(DVD dvd : dvds) {
dvd.print();
io.writeln(); // empty line between items
} // for dvd
} // list
} // Database
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Folie 10
Kritik
 doppelter Quelltext
– Klassen CD und DVD sind fast gleich
– Wartung schwierig – Doppelarbeit
– Gefahr von Fehlern in der Wartung
 Doppelter Code auch in der Datenbank-Klasse
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Folie 11
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Folie 12
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 Definieren einer Oberklasse (superclass) : Medium
 Definieren von Unterklassen (subclass) für CD und DVD
 Oberklasse verwaltet gemeinsame Merkmale
 Unterklasse "erbt" (inherit) Merkmale der Oberklasse
 Unterklassen fügen eigene Merkmale hinzu
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Folie 13
Vererbung in Java
class Medium{
...
}
keine Änderung
Änderung
class CD extends Medium {
...
}
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class DVD extends Medium{
...
}
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Folie 14
Oberklasse
class Medium {
private String titel;
private int
private boolean
private String
spielzeit;
habIch;
kommentar;
// Konstruktoren und Methoden folgen …
} // Medium
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Folie 15
Unterklassen
class CD extends Medium {
private String kuenstler;
private int
titelanzahl;
// Konstruktoren und Methoden folgen ...
} // CD
class DVD extends Medium {
private String regisseur;
// Konstruktoren und Methoden folgen ...
} // DVD
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Vererbung und
Konstruktoren
class Medium {
private String titel;
private int
spielzeit;
private boolean habIch;
private String kommentar;
/**
* Initialisieren der Merkmale.
*/
public Medium(String derTitel, int zeit) {
titel
= derTitel;
spielzeit
= zeit;
habIch
= false;
kommentar = "";
} // Konstruktor
// Methoden …
} // Medium
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Folie 17
Vererbung und
Konstruktoren
class CD extends Medium {
private String kuenstler;
private int
titelanzahl;
/**
* Erzeugen einer CD
*/
public CD(String derTitel,
String derKuenstler,
int anzTitel, int zeit) {
super(derTitel, zeit);
kuenstler = derKuenstler;
titelanzahl = anzTitel;
} // Konstructor
// methods omitted
} // CD
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Folie 18
Konstruktor der Oberklasse
 Unterklassen-Konstruktor muss
'super' aufrufen
 falls nicht, fügt Compiler super() ein:
– funktioniert nur, falls Oberklasse Konstruktor ohne
Parameter besitzt!
 super muss erste Anweisung im Konstruktor sein.
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Folie 19
Weitere Medien
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Folie 20
mehr
Hierarchie
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neuer
Datenbank-Code
class Databank {
private ArrayList<Medium> medien;
/**
* Erzeuge eine leere Datenbank
*/
public Databank() {
medien = new ArrayList<Medium>();
} // Konstruktor
/**
* Hinzufügen eines Mediums
*/
public void erfasseMedium(Medium dasMedium) {
medien.add(dasMedium);
} // Database
...
} // Database
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Folie 22
neuer Datenbank-Code
/**
* Ausgabe alle CDs und DVDs
* auf die Konsole
*/
public void auflisten() {
LineIO io = new LineIO();
for(Medium medium : medien) {
medium.print(); io.writeln();
} //for
} //auflisten
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Folie 23
Subklassen und Subtyp
 Klassen (Bauplan-) definieren Typen
 Subklassen definieren Subtypen.
 Objekte der Subklassen benutzbar,
wann immer ein Objekt der Oberklasse
erforderlich (substitution )
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Folie 24
Subtypen und Parameter-Übergabe
class Database {
public void erfasseMedium(Medium medium) {
...
}
} //Database
DVD dvd = new DVD(...);
CD cd = new CD(...);
Subklassen-Objekte als
Superklassen-Parameter
database. erfasseMedium(dvd);
database. erfasseMedium(cd);
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Folie 25
Klassendiagramm
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Folie 26
Objekt – Diagramm
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Folie 27
Polymorphe Variablen
Objekt-Variablen in Java sind polymorph:
 können Objekte verschiedener Typen
speichern:
– deklarierten Typ
– beliebiger Subtyp
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Folie 28
Subtypen und Zuweisung
Subklasse Objekt kann einer
Superklassen-Variable zugewiesen
werden
Vehicle v1 = new Vehicle();
Vehicle v2 = new Car();
Vehicle v3 = new Bicycle();
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Folie 29
Casting (Typ-Angleichung)
S.318 !!
 Subtyp kann Supertyp zugewiesen werden
 ABER: Supertyp kann NICHT Subtyp zugewiesen werden:
Vechicle v;
Car c = new Car();
v = c; // richtig;
c = v; Compiler-Fehler!
 Casting = explizite Typumwandlung
– ermöglicht Zuweisung an Subtyp.
c = (Car) v;
– Nur OK, falls v wirklich ein Auto!
– Verantwortung liegt beim Programmierer
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Folie 30
Die Klasse Objekt
Alle Klassen erben von
Object
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Folie 31
Klassendiagramm
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Folie 32
Probleme mit der Ausgabe
Was wir
wollen:
CD: Rites I (49 min)*
Jan Garbarek
Anzahl Titel: 16
Das Beste auf dem Saxophon
DVD: Hair (119 min)
Milos Forman
Das Musical!
Wir
bekommen:
Uwe Lämmel
Titel: Rites I (49 min)*
Das Beste auf dem Saxophon
Titel: Hair (119 min)
Das Musical!
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Folie 33
Problem
 print-Methode der Klasse Medium
listet nur gemeinsame Merkmale.
 Vererbung nur von oben nach unten
– Subklasse erbt Oberklassen-Merkmale.
– Oberklasse kennt nicht
die Subklassen-Merkmale
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Folie 34
Lösung: Überschreiben
 print in allen Klassen
 jede Unterklasse mit
eigener print Version:
 print in Unterklasse
überschreibt
print der Oberklasse
(Overriding)
print
print
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print
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Folie 35
Überschreiben/Overriding
 Oberklasse und Unterklasse definieren Methoden mit derselben
Signatur (Kopf)
 Jede Methode greift auf Merkmaler ihrer Klasse zu
 Methode in Oberklasse erfüllt statischen Typcheck
 Laufzeit: Unterklassen-Methode wird aktiviert (überschreibt
Oberklassen-Version)
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Methoden-Aufruf
Weder Vererbung noch Polymorphie
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Folie 37
Methoden-Aufruf
Vererbung aber kein
Überschreiben
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Folie 38
Methoden-Aufruf
 Zugriff auf Variable
 in Variable gespeichertes Objekt finden
 Klasse des Objekts finden
 Klasse wird nach Methode durchsucht
 Falls NICHT gefunden: Oberklasse durchsuchen
 wiederholen bis Methode gefunden
 Überschreibende Methoden werden zuerst gefunden
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Folie 39
Beispiel
public class Person {
private String name;
public Person(String name) { this.name = name;}
public String getName( ) { return name; }
} //Person
public class Deutscher extends Person {
public Deutscher(String name) { super(name); }
public String getGruss() { return "Guten Tag"; }
} //Deutscher
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Folie 40
UML-Diagramm
Person
name
getNname()
Deutscher
getGruss()
Franzose
getGruss()
Bayer
lieblingsbier
getGruss()
setLieblingsbier()
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Folie 41
Dynamisches Binden
Person
name
getName()
Deutscher
getGruss()
getGruss()
Bayer
lieblingsbier
getName()
getGruss()
setLieblingsbier()
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Folie 42
Zusammenfassung
 Vererbung erlaubt Definition von Klassen als
Erweiterung von Klassen
 Vererbung
– vermeidet doppelten Code
– ermöglicht Code-Wiederverwendung
– vereinfacht den Quelltext
– vereinfacht Wartung und Erweiterung
 Variablen können auch Subtypen-Objekte speichern
 Subtypen können überall dort eingesetzt werden, wo
Supertyp erwartet (Substitution).
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Hierarchie in der Vererbung
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Folie 44
Ende
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