OOP mit Java: Klassen, Objekte, Referenzen und Konstruktoren

Klassen	Bauplan für strukturierte Datentypen und darauf definierten Operationen.

Bestandteile	von Klassen: Variablen und Methoden

Variablen	Datenkomponenten in einer Klasse

Methoden	Operationen auf diesen Datenkomponenten

Beispiel	class X { int d; public int getD() { return d; } public void setD(int d1) { d = d1; } }

	In Java gilt: Klassen sind etwas Statisches. Die Eingenschaften einer Klasse sind vollständig zur Übersetzungszeit bekannt.
	Aus Sicht der Methoden sind die Variablen in einer Klasse globale Variablen.

Objekt	ein Exemplar, eine Instanz einer Klasse

Erzeugung	mit dem new-Operator
	... new X() ...

Referenz	Verweis, Zeiger auf ein Objekt

new	liefert einen Verweis, eine Referenz auf ein Objekt

	Ein Objekt wird eindeutig durch eine Referenz identifiziert.

	Referenzen können ausschließlich mit dem new-Operator erzeugt werden.

Variablen	mit einem Referenztyp (class, interface, array) enthalten immer eine Referenz auf ein Objekt
	X x1 = new X(); X x2; ... x2 = new X();

	Die Variablen eines Objektes bilden den Zustand des Objekts.
	Die Variablen eines Objektes können von den Methoden des Objekts gelesen und verändert werden.

Initialisierung	von Referenzvariablen mit der ungültigen Referenz null
	X x1; X x1 = null; // gleichwertig

Dereferenzieren	mit `.`-Notation
	X x1; ... x1.d ... ... x1.getD() ...

Überprüfung	immer auf ungültiges Dereferenzieren
	X x1 = null; x1.setD(42); // --> Ausnahme wird ausgelöst
	--> `NullPointerException`

Vergleiche	auf Referenzen
	X x1, x2; ... (x1 == x2) ...
	Die Referenzen werden verglichen, nicht die Zustände der Objekte

Zuweisungen	mit Variablen mit einem Referenz-Typ kopieren immer nur die Referenz auf ein Objekt.
	X x1,x2; x1 = new X(); x2 = x1; x2.setD(42); ... x1.getD() ... // --> 42

	Nur Zeiger werden kopiert, keine Inhalte

Speicherfreigabe	von Objekten implizit, automatisch, wenn keine Referenz mehr existiert.
	x1 = null; x2 = null; // Freigabe wird möglich // keine "Speicherlecks"

`Object`	eine vordefinierte Klasse. Alle Klassen sind Unterklassen der Klasse `Object` Alle Klassen enthalten mindestens die Methoden aus der Klasse `Object`

	Objekte sind etwas Dynamisches. Objekte existieren erst zur Laufzeit.

Klassen

Typ	Klasse
int	`Integer`
byte	`Byte`
short	`Short`
long	`Long`
float	`Float`
double	`Double`
char	`Character`

Methoden

zur Konversion von Werten

public static String toString(int i)
public static int parseInt(String s)
 
public byte   byteValue()
public short  shortValue()
public long   longValue()
public float  floatValue()
public double doubleValue()

Konstanten

public static final int MIN_VALUE
public static final int MAX_VALUE

`String`	vordefiniert im Paket `java.lang`

Eigenschaften	kein char Array nicht 0-terminiert kein explizites Längenfeld eigenständiger abstrakter Datentyp

Erzeugen	String s = "eine Zeichenreihe"; String s = new String("eine Zeichenreihe");

Verkettung	Operator `+` zum Konkatenieren von Zeichenreihen
	"zusammengesetzt aus" + "2 Teilen"

Konvertierung	in der Klasse `String` gibt es für alle einfachen Datentypen Methoden `valueOf` zur Konvertierung in Zeichenreihen.
	Impliziter Aufruf:
	int i = 2, j = 3; String s = i + " + " + j + " = " + (i + j); String t = "2 + 3 = 5";

fix	Strings können nicht verändert werden

`StringBuilder`	ab Java 1.5, können verändert werden
`StringBuffer`	können verändert werden Operationen werden synchronisiert (thread-save) gleiche Schnittstelle wie `StringBuilder`

Objektvariablen	jedes Objekt besitzt sein eigenes Exemplar der in der Klasse deklarierten Variablen
	class X { int i; } X x1 = new X(); X x2 = new X(); x1.i = 5; // x2.i == 0 x2.i = 6; // x1.i == 5

Klassenvariablen (static-Variablen)	alle Objekte arbeiten mit dem gleichen Exemplar der in der Klasse deklarierten Variablen
	class X { static int s; } X x1 = new X(); X x2 = new X(); x1.s = 5; // x2.s == 5 x2.s = 6; // x1.s == 6 // X.s == 6

	Konstantendefinitionen durch Klassenvariablen mit final Attribut, auch in Schnittstellen erlaubt
	class X { final static int THE_ANSWER = 42; final static String THE_QUESTION = "???"; }

Klassenmethoden (static-Methoden)	Methoden, die nicht auf den Daten eines Objekts arbeiten, sondern höchstens auf den Klassenvariablen
	class X { static int i; int j; static void f() { ... i ... // legal ... j ... // nicht zugreifbar } }

	einfache Funktionen, sin, cos, ..., werden als Klassenfunktionen der Klasse `Math` implementiert.
	Klassen als Namensraum verwendet

Erzeugung	von Objekten mit Konstruktor-Funktionen

Namenskonvention	Konstruktorname = Klassenname

Aufgabe	Initialisierung von Datenfeldern bei der Erzeugung von Objekten

Beispiel	class X { private int i; public X() { i = 24; } }

	NIE uninitialisierte Variablen problemspezifische Initialisierung wird erzwungen

default- Konstruktor	Ist kein Konstruktor in einer Klasse angegeben, so wird ein default-Konstruktor vom Java-Compiler generiert. In diesem werden alle Datenkomponenten mit den default-Werten initialisiert.

Beispiel	class X { private int i; }
	ist gleichwertig zu
	class X { private int i; public X() { i = 0; } }

Konstruktoren mit Parameter	erlauben eine flexible Initialisierung

Beispiel	class X { private int i; public X(int i) { this.i = i; } }
	Aufruf
	... new X(13) ...
	hier fehlerhaft
	... new X() ...

Überladen	von Konstruktoren ist möglich
	Die Konstruktoren müssen sich aber in der Anzahl oder der Art der Parameter unterscheiden

Beispiel	class X { private int i; public X() { i = 24; } public X(int i) { this.i = i; } }
	ist o.k.
	Aufrufe
	... new X(13) ... ... new X() ...
	class X { private int i; public X() { i = 24; } public X() { i = 42; } }
	ist fehlerhaft Konstruktoren sind im Aufruf nicht unterscheidbar

Variante	Konstruktoren können andere Konstruktoren aufrufen Vermeidung von Codeverdopplung

Beispiel	class X { private int i; public X() { this(24); } public X(int i) { this.i = i; } }
	ist gleichwertig zu
	class X { private int i; public X() { i = 24; } public X(int i) { this.i = i; } }

	Klassenvariablen werden üblicherweise nicht mittels Konstruktoren initialisiert, können aber referenziert werden

Beispiel	class X { static int numberOfXObjects = 0; private int i; public X() { ++ numberOfXObjects; } }
	zum Zählen der erzeugten Objekte für eine Klasse

Klassen, Objekte, Referenzen und Konstruktoren

Klassen

Objekte

Vordefinierte Klassen für einfache Datentypen

Die `String` Klasse

Objektvariablen und Klassenvariablen

Konstruktoren

Klassen, Objekte, Referenzen und Konstruktoren

Klassen

Objekte

Vordefinierte Klassen für einfache Datentypen

Die String Klasse

Objektvariablen und Klassenvariablen

Konstruktoren

Die `String` Klasse