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Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Java ist auch eine Sprache
2 Sprachbeschreibung
3 Klassen und Objekte
4 Der Umgang mit Zeichenketten
5 Eigene Klassen schreiben
6 Exceptions
7 Generics<T>
8 Äußere.innere Klassen
9 Besondere Klassen der Java SE
10 Architektur, Design und angewandte Objektorientierung
11 Die Klassenbibliothek
12 Bits und Bytes und Mathematisches
13 Datenstrukturen und Algorithmen
14 Threads und nebenläufige Programmierung
15 Raum und Zeit
16 Dateien, Verzeichnisse und Dateizugriffe
17 Datenströme
18 Die eXtensible Markup Language (XML)
19 Grafische Oberflächen mit Swing
20 Grafikprogrammierung
21 Netzwerkprogrammierung
22 Verteilte Programmierung mit RMI
23 JavaServer Pages und Servlets
24 Datenbankmanagement mit JDBC
25 Reflection und Annotationen
26 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
A Die Begleit-DVD
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Java ist auch eine Insel von Christian Ullenboom
Das umfassende Handbuch
Buch: Java ist auch eine Insel

Java ist auch eine Insel
geb., mit DVD
1482 S., 49,90 Euro
Rheinwerk Computing
ISBN 978-3-8362-1506-0
Pfeil 3 Klassen und Objekte
  Pfeil 3.1 Objektorientierte Programmierung (OOP)
    Pfeil 3.1.1 Warum überhaupt OOP?
    Pfeil 3.1.2 Denk ich an Java, denk ich an Wiederverwendbarkeit
  Pfeil 3.2 Eigenschaften einer Klasse
    Pfeil 3.2.1 Die Klasse Point
  Pfeil 3.3 Die UML (Unified Modeling Language) *
    Pfeil 3.3.1 Hintergrund und Geschichte zur UML
    Pfeil 3.3.2 Wichtige Diagrammtypen der UML
    Pfeil 3.3.3 UML-Werkzeuge
  Pfeil 3.4 Neue Objekte erzeugen
    Pfeil 3.4.1 Ein Exemplar einer Klasse mit dem new-Operator anlegen
    Pfeil 3.4.2 Garbage-Collector (GC) – Es ist dann mal weg
    Pfeil 3.4.3 Deklarieren von Referenzvariablen
    Pfeil 3.4.4 Zugriff auf Variablen und Methoden mit dem ».«
    Pfeil 3.4.5 Konstruktoren nutzen
  Pfeil 3.5 Mit Referenzen arbeiten, Identität und Gleichheit
    Pfeil 3.5.1 Die null-Referenz
    Pfeil 3.5.2 null-Referenzen testen
    Pfeil 3.5.3 Zuweisungen bei Referenzen
    Pfeil 3.5.4 Methoden mit nicht-primitiven Parametern
    Pfeil 3.5.5 Identität von Objekten
    Pfeil 3.5.6 Gleichheit und die Methode »equals()«
  Pfeil 3.6 Kompilationseinheiten, Imports und Pakete schnüren
    Pfeil 3.6.1 Volle Qualifizierung und import-Deklaration
    Pfeil 3.6.2 Mit import p1.p2.* alle Typen eines Pakets erreichen
    Pfeil 3.6.3 Hierarchische Strukturen über Pakete
    Pfeil 3.6.4 Die package-Deklaration
    Pfeil 3.6.5 Unbenanntes Paket (default package)
    Pfeil 3.6.6 Klassen mit gleichen Namen in unterschiedlichen Paketen *
    Pfeil 3.6.7 Compilationseinheit (Compilation Unit)
    Pfeil 3.6.8 Statischer Import
    Pfeil 3.6.9 Eine Verzeichnisstruktur für eigene Projekte *
  Pfeil 3.7 Arrays
    Pfeil 3.7.1 Deklaration von Arrays
    Pfeil 3.7.2 Arrays mit Inhalt
    Pfeil 3.7.3 Die Länge eines Arrays über das Attribut length auslesen
    Pfeil 3.7.4 Zugriff auf die Elemente über den Index
    Pfeil 3.7.5 Array-Objekte mit new erzeugen
    Pfeil 3.7.6 Fehler bei Arrays
    Pfeil 3.7.7 Die erweiterte for-Schleife
    Pfeil 3.7.8 Arrays mit nicht-primitiven Elementen
    Pfeil 3.7.9 Mehrdimensionale Arrays *
    Pfeil 3.7.10 Vorinitialisierte Arrays *
    Pfeil 3.7.11 Mehrere Rückgabewerte *
    Pfeil 3.7.12 Methode mit variabler Argumentanzahl (Vararg)
    Pfeil 3.7.13 Klonen kann sich lohnen – Arrays vermehren *
    Pfeil 3.7.14 Feldinhalte kopieren *
    Pfeil 3.7.15 Die Klasse Arrays zum Vergleichen, Füllen und Suchen nutzen
  Pfeil 3.8 Der Einstiegspunkt für das Laufzeitsystem: »main()«
    Pfeil 3.8.1 Kommandozeilenargumente verarbeiten
    Pfeil 3.8.2 Der Rückgabewert von »main()« und »System.exit()«
  Pfeil 3.9 Annotationen
    Pfeil 3.9.1 Annotationstypen @Override, @Deprecated, @SuppressWarnings
  Pfeil 3.10 Zum Weiterlesen


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3.4 Neue Objekte erzeugen  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Eine Klasse beschreibt also, wie ein Objekt aussehen soll. In einer Mengen- beziehungsweise Element-Beziehung ausgedrückt, entsprechen Objekte den Elementen und Klassen den Mengen, in denen die Objekte als Elemente enthalten sind. Diese Objekte haben Eigenschaften, die sich nutzen lassen. Wenn ein Punkt Koordinaten repräsentiert, wird es Möglichkeiten geben, diese Zustände zu erfragen und zu ändern.

Im Folgenden wollen wir untersuchen, wie sich von der Klasse Point zur Laufzeit Exemplare erzeugen lassen und wie der Zugriff auf die Eigenschaften der Point-Objekte aussieht.


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3.4.1 Ein Exemplar einer Klasse mit dem new-Operator anlegen  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Objekte müssen in Java immer ausdrücklich erzeugt werden. Dazu definiert die Sprache den new-Operator.


Beispiel Anlegen eines Punkt-Objekts:

new java.awt.Point();

Hinter dem new-Operator folgt der Name der Klasse, von der ein Exemplar erzeugt werden soll. Der Klassenname ist hier voll qualifiziert angegeben, da sich Point in einem Paket java.awt befindet. (Ein Paket ist eine Gruppe zusammengehöriger Klassen. Wir werden später bei den import-Deklarationen sehen, dass Entwickler diese Schreibweise auch abkürzen können.) Hinter dem Klassennamen folgt ein Paar runder Klammern für den Konstruktoraufruf. Dieser ist eine Art Methodenaufruf, über den sich Werte für die Initialisierung des frischen Objekts übergeben lassen.

Konnte die Speicherverwaltung von Java für das anzulegende Objekt freien Speicher reservieren und konnte der Konstruktor gültig durchlaufen werden, gibt der new-Ausdruck anschließend eine Referenz auf das frische Objekt an das Programm zurück.

Der Zusammenhang von new, Heap und Garbage-Collector

Bekommt das Laufzeitsystem die Anfrage, ein Objekt mit new zu erzeugen, so reserviert es so viel Speicher, dass alle Objekteigenschaften und Verwaltungsinformationen dort Platz finden. Ein Point-Objekt speichert die Koordinaten in zwei int-Werte, also sind mindestens 2 mal 4 Byte nötig. Den Speicherplatz nimmt die Laufzeitumgebung vom Heap. Der hat eine vordefinierte Maximalgröße (standardmäßig 64 MiB), damit ein Java-Programm nicht beliebig viel Speicher vom Betriebssystem abgreifen kann, was die Maschine möglicherweise in den Ruin treibt.


Hinweis Es gibt in Java nur wenige Sonderfälle, wann neue Objekte nicht über den new-Operator angelegt werden. So erzeugt die auf nativem Code basierende Methode newInstance() vom Class- oder Constructor-Objekt ein neues Objekt. Auch clone() kann ein neues Objekt als Kopie eines anderen Objekts erzeugen. Bei der String-Konkatenation mit + ist für uns zwar kein new-Operator zu sehen, doch der Compiler wird ein new einsetzen, um das neue String-Objekt anzulegen.[Der Compiler generiert selbstständig zum Beispiel beim Ausdruck s + t einen Ausdruck wie new StringBuilder().append(s).append(t).toString().]


Ist das System nicht in der Lage, genügend Speicher für ein neues Objekt bereitzustellen, versucht der Garbage-Collector in einer letzten Rettungsaktion, alles wegzuräumen. Ist dann immer noch nicht ausreichend Speicher frei, generiert die Laufzeitumgebung einen OutOfMemoryError und bricht die Abarbeitung ab.

Heap und Stack

Die JVM-Spezifikation sieht für Daten fünf verschiedene Speicherbereiche (engl. runtime data area) vor. [§ 3.5 der JVM-Spezifikation, siehe Seite: http://java.sun.com/docs/books/jvms/second_edition/html/Overview.doc.html#1732 ] Neben dem Heap-Speicher wollen wir uns den Stack-Speicher (Stapelspeicher) kurz anschauen. Den nutzt die Java-Laufzeitumgebung zum Beispiel für lokale Variablen. Auch verwendet Java den Stack beim Methodenaufruf mit Parametern. Die Argumente kommen vor dem Methodenaufruf auf den Stapel, und die aufgerufene Methode kann über den Stack auf die Werte lesend oder schreibend zugreifen. Bei endlosen rekursiven Methodenaufrufen ist irgendwann die maximale Stackgröße erreicht, und es kommt zu einer Exception vom Typ java.lang.StackOverflowError. Da mit jedem Thread ein JVM-Stack assoziiert ist, bedeutet das das Ende des Threads.


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3.4.2 Garbage-Collector (GC) – Es ist dann mal weg  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Wird das Objekt nicht mehr vom Programm referenziert, so bemerkt dies der Garbage-Collector (GC) und gibt den reservierten Speicher wieder frei. [Mit dem gesetzten java-Schalter -verbose:gc gibt es immer Konsolenausgaben, wenn der GC nicht mehr referenzierte Objekte erkennt und wegräumt. ] Der GC testet dazu regelmäßig, ob die Objekte auf dem Heap noch benötigt werden. Werden sie nicht benötigt, werden sie gelöscht. Es weht also immer ein Hauch von Friedhof über dem Heap, und nachdem die letzte Referenz vom Objekt genommen wird, ist es auch schon tot.


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3.4.3 Deklarieren von Referenzvariablen  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Das Ergebnis des new-Operators ist eine Referenz auf das neue Objekt. Die Referenz wird in der Regel in einer Referenzvariablen zwischengespeichert, um fortlaufende Eigenschaften vom Objekt nutzen zu können.


Beispiel Deklariere die Variable p vom Typ java.awt.Point. Die Variable p nimmt anschließend die Referenz von dem neuen Objekt auf, das mit new angelegt wurde.

java.awt.Point p;
p = new java.awt.Point();

Die Deklaration und die Initialisierung einer Referenzvariablen lassen sich kombinieren (auch eine lokale Referenzvariable ist zu Beginn uninitialisiert):

java.awt.Point p = new java.awt.Point();

Die Typen müssen natürlich kompatibel sein, und ein Haus-Objekt geht nicht vom Typ einer Socke durch. Der Versuch, ein Punktobjekt einer int- oder String-Variablen zuzuweisen, ergibt somit einen Compilerfehler.

int    p = new java.awt.Point(); // Fehler Type mismatch: cannot convert from Point to int
String s = new java.awt.Point(); // Fehler Type mismatch: cannot convert from Point to String

Damit speichert eine Variable entweder einen einfachen Wert (Variable vom Typ int, boolean, double …) oder einen Verweis auf ein Objekt. Referenztypen gibt es in drei Ausführungen: Klassentypen, Schnittstellentypen (auch Interface-Typen genannt) und Feldtypen (auch Array-Typen genannt). In unserem Fall haben wir ein Beispiel für einen Klassentyp.

Eclipse
Strg + 1 ermöglicht es, entweder eine neue lokale Variable oder eine Objektvariable für den Ausdruck anzulegen.


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3.4.4 Zugriff auf Variablen und Methoden mit dem ».«  Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Die in einer Klasse deklarierten Variablen heißen Objektvariablen beziehungsweise Exemplar-, Instanz- oder Ausprägungsvariablen. Wird ein Objekt geschaffen, dann erhält es seinen eigenen Satz von Objektvariablen. [Es gibt auch den Fall, dass sich mehrere Objekte eine Variable teilen, so genannte statische Variablen. Diesen Fall werden wir später betrachten. ] Sie bilden den Zustand des Objekts.

Der Punkt-Operator ».« erlaubt auf Objekten den Zugriff auf die Methoden oder Variablen. Er steht zwischen einem Ausdruck, der eine Referenz liefert, und der Objekteigenschaft. Welche Möglichkeiten eine Klasse genau bietet, erfahren Sie in der API-Dokumentation.


Beispiel Die Variable p referenziert ein java.awt.Point-Objekt. Die Objektvariablen x und y sollen initialisiert werden:

java.awt.Point p = new java.awt.Point();
p.x = 1;
p.y = 2 + p.x;

Eclipse
Strg + Leertaste zeigt an, welche Eigenschaften eine Referenz ermöglicht. Eine Auswahl mit Enter wählt die Eigenschaft aus und setzt insbesondere bei Methoden den Cursor zwischen das Klammerpaar.

Ein Methodenaufruf gestaltet sich genauso einfach wie ein Variablenzugriff. Hinter dem Ausdruck mit der Referenz folgt nach dem Punkt der Methodenname.

Das folgende Beispiel erzeugt einen Punkt, belegt ihn mit Werten und gibt eine String-Repräsentation des Objekts aus:

Listing 3.1  MyPoint.java

class MyPoint
{
  public static void main( String[] args )
  {
    java.awt.Point p = new java.awt.Point();
    p.x = p.y = 12;
    p.translate( –3, 2 );

    java.awt.Point q = new java.awt.Point();
    q.setLocation( 10, 100 );

    System.out.println( p.toString() );   // java.awt.Point[x=9,y=14]
    System.out.println( q.toString() );   // java.awt.Point[x=10,y=100]
  }
}

Im ersten Fall belegen wir die Variablen x, y explizit und verschieben dann mit translate() die Koordinaten um –3, 2. Die Methode verändert die Zustände, was das spätere toString() anschaulich zeigt. Im zweiten Fall setzen wir nicht direkt die Objektzustände über die Variablen, sondern verändern die Zustände über die Methode setLocation(). Die beiden Objekte besitzen eigene Koordinaten und kommen sich nicht in die Quere.


Tipp Anstatt für die Ausgabe explizit println(obj.toString()) aufzurufen, funktioniert auch ein println(obj). Das liegt daran, dass die Signatur println(Object) jedes beliebige Objekt als Argument akzeptiert und auf diesem Objekt automatisch die toString()-Methode aufruft.


Abbildung 3.2  Die Abhängigkeit, dass MyPoint einen java.awt.Point nutzt, zeigt das UML-Diagramm mit einer gestrichelten Linie an. Parameterliste und Rückgabe sind in UML optional und hier nicht dargestellt.

Eclipse
Strg + Leertaste auf einem Eigenschaftennamen (oder bei einer Methode im Klammerpaar) zeigt die API-Dokumentation in einem kleinen Fenster an.

Nach dem Punkt geht’s weiter

Die Methode toString() liefert als Ergebnis ein String-Objekt, das den Zustand des Punkts preisgibt:

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

Das String-Objekt besitzt selbst wieder Methoden. Eine davon ist length(), die die Länge der Zeichenkette liefert:

System.out.println( s.length() );            // 23

Das Erfragen des String-Objekts und seiner Länge können wir zu einer Anweisung verbinden – p sei wieder unser Point-Objekt:

System.out.println( p.toString().length() ); // 23

Objekterzeugung ohne Variablenzuweisung

Bei der Nutzung von Objekteigenschaften muss der Typ links vom Punkt immer eine Referenz sein:

System.out.println( new Point().toString().length() ); // 23

Im Prinzip funktioniert auch Folgendes:

new java.awt.Point().x = 1;

Dies ist hier allerdings unsinnig, da zwar das Objekt erzeugt und ein Attribut gesetzt wird, anschließend das Objekt aber für den Garbage-Collector wieder Freiwild ist. Interessant ist die Anwendung zum Beispiel bei einem File-Objekt, um etwa herauszufinden, wie groß eine Datei ist:

long size = new java.io.File( "file.txt" ).length();

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3.4.5 Konstruktoren nutzen  topZur vorigen Überschrift

Werden Objekte mit dem new-Operator angelegt, so wird ein Konstruktor aufgerufen, eine Art Methode mit besonderer Signatur. [Ein Konstruktor hat keinen Rückgabetyp und trägt auch denselben Namen wie die Klasse. ] Beim Anlegen eines Objekts sollen in der Regel die Objektvariablen initialisiert werden. Diese Initialisierung wird dazu in den Konstruktor gesetzt, um sicherzustellen, dass das neue Objekt einen sinnvollen Anfangszustand aufweist.

Ein Konstruktor ohne Argumente ist der Standard-Konstruktor (auch Default-Konstruktor, selten auch No-Arg-Konstruktor genannt).


Beispiel Die folgenden Zeilen erzeugen schlussendlich drei Point-Objekte mit denselben Koordinaten. Die Variablen p1, p2 und p3 referenzieren jedoch immer neue Objekte; lediglich die Belegung der x- und y-Koordinaten ist bei den drei Objekten gleich:

java.awt.Point p1 = new java.awt.Point();
p1.setLocation( 10, 10 );
System.out.println( p1 );  // java.awt.Point[x=10,y=10]
java.awt.Point p2 = new java.awt.Point( 10, 10 );
System.out.println( p2 );  // java.awt.Point[x=10,y=10]
java.awt.Point p3 = new java.awt.Point( p2 );
System.out.println( p3 );  // java.awt.Point[x=10,y=10]

Der erste Konstruktor ist der Standard-Konstruktor, der zweite und dritte sind parametrisierte Konstruktoren.




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