OOP

Objektorientierte Programmierung (OOP) in Java

Die objektorientierte Programmierung ist ein Paradigma, das Programme auf Basis von Objekten strukturiert. Java ist eine vollständig objektorientierte Sprache (mit Ausnahme der primitiven Datentypen). Ein objektorientiertes Programm ist ein System von Objekten, die miteinander kommunizieren können. Wir haben schon mit Objekten gearbeitet, z. B. Scanner oder ArrayList.

Jetzt geht es darum, eigene Klassen zu definieren.

Klassen und Objekte

• Man kann sich eine Klasse als Fabrik vorstellen, die Objekte produziert
• Hier wird festgelegt, welche Eigenschaften und welches Verhalten ein Objekt hat
• Eine Klasse kann beliebig viele Objekte erzeugen
• Ein Objekt gehört jedoch immer zu genau einer Klasse

Wenn man sich die Klasse als Fabrik vorstellt, so ist das daraus erzeugte Objekt etwas ganz Konkretes. Man nennt Objekte auch Instanzen.
Nehmen wir beispielsweise die Klasse Auto.
Konkrete Auto-Objekte sind: ein bestimmter Mercedes, ein bestimmter BMW.

• Alle diese Objekte haben gewisse gemeinsame Merkmale, z. B. eine Marke, ein Baujahr etc.
• Diese Merkmale nennt man Attribute (Eigenschaften) eines Objekts.
• Ein Attribut besteht aus einem Namen und einem Wert.
• Objekte können außerdem Operationen ausführen. Man nennt diese Operationen Methoden.
• Methoden sind nichts anderes als Funktionen, die innerhalb einer Klasse definiert sind.

Eine Klasse ist eine Vorlage (Bauplan) für Objekte. Ein Objekt ist eine Instanz dieser Klasse.

public class Auto {
    String marke;
    int baujahr;


    public void starten() {
     System.out.println("Motor startet");
    }

}

Objekterzeugung:

Auto meinAuto = new Auto();
meinAuto.marke = "VW";
meinAuto.baujahr = 2022;
meinAuto.starten();

Attribute und Methoden

• Attribute (Eigenschaften, Instanzvariablen): Eigenschaften eines Objekts
• Methoden: Verhalten eines Objekts

Konstruktoren

Ein Konstruktor initialisiert ein Objekt beim Erzeugen. Wird ein neues Objekt mit new erzeugt und kein eigener Konstruktor programmiert, stellt Java Speicherplatz für die Instanzvariablen bereit und initialisiert diese mit 0, false oder null (je nach Datentyp).

• Die Initialisierung der Instanzvariablen übernimmt eine spezielle Methode, nämlich der Konstruktor.
• Programmieren Sie keinen eigenen Konstruktor erzeugt der Java-Compiler einen Defaultkonstruktor.
• Oft ist es aber besser einen eigenen Konstruktor zu programmieren, um die Initialisierung in der "eigenen Hand" zu haben.
• Der Name des Konstruktors muss mit dem Namen der Klasse übereinstimmen
• Der Konstruktor liefert nie ein Ergebnis zurück. Er darf nicht mit void gekennzeichnet werden

public class Auto {
    String marke;

    public Auto(String marke) {
       this.marke = marke;
   }

}

Aufruf:

Auto a = new Auto("BMW");

this-Referenz

this verweist auf das aktuelle Objekt und stellt die Unterscheidung zwischen der Instanzvariable und des Methodenparameters sicher:

this.marke = marke;

Sichtbarkeiten (Access Modifiers) in Java

Modifizierer	Zugriff innerhalb der Klasse	Zugriff im selben Paket	Zugriff in Unterklassen	Zugriff außerhalb (global)
private	Ja	Nein	Nein	Nein
(default) (kein Modifizierer)	Ja	Ja	Nein	Nein
protected	Ja	Ja	Ja	Nein
public	Ja	Ja	Ja	Ja

Hinweise

• Der default-Zugriff gilt, wenn kein Modifizierer angegeben ist.
• protected erlaubt zusätzlich Zugriff in Unterklassen, auch wenn diese in anderen Paketen liegen.
• Die Kombination von private Attributen mit public Getter/Setter ist Teil der Kapselung.

Kapselung (Encapsulation)

Die Kapselung ist eines der zentralen Prinzipien der objektorientierten Programmierung. Dabei werden Daten (Attribute) innerhalb einer Klasse versteckt und der Zugriff nur über Methoden (Getter/Setter) erlaubt.

Ziel der Kapselung

• Schutz der Daten vor unkontrolliertem Zugriff von außen
• Verbesserung der Wartbarkeit und Erweiterbarkeit des Codes
• Klare Trennung zwischen internem Zustand und externer Schnittstelle
• Attribute werden privat gemacht und über Getter/Setter kontrolliert.

public class Kunde {
    private String name;

    public String getName() {
       return name;
    }

    public void setName(String n) {
       name = n;
    }

}

Vererbung (Inheritance)

Eine Klasse kann von einer anderen erben:

public class Fahrzeug {
    int geschwindigkeit;
}

public class Auto extends Fahrzeug {
    int tueranzahl;
}

Polymorphie

Polymorphie bedeutet, dass ein Objekt mehrere Formen annehmen kann – z. B. durch Überschreiben (Overriding) von Methoden:

class Tier {
    public void geraeusch() {
        System.out.println("Ein Tier macht ein Geräusch");
    }
}

class Hund extends Tier {
    public void geraeusch() {
        System.out.println("Wuff!");
    }
}

Abstrakte Klassen

Dienen als Basisklassen mit nicht vollständiger Implementierung:

abstract class Figur {
    abstract double berechneFlaeche();
}

Interfaces

Definieren nur die Methode, aber keine Implementierung:

interface Bewegbar {
    void bewege();
}

Wichtige OOP-Prinzipien

• Kapselung – Daten verbergen
• Vererbung – Wiederverwendbarkeit
• Polymorphie – Einheitliches Ansprechen unterschiedlicher Objekte
• Abstraktion – Komplexität reduzieren