Lernpfad:Objektorientierte Programmierung mit Java/Generische Typen

Interfaces

Fehlerbehandlung

Generische Typen und Klassen

Ein Datentyp bestimmt die Art der Informationen, die in einer Variablen gespeichert werden können. Dieser Typ muss bei der Deklaration der Variablen strikt festgelegt werden.

int zahl = 0;
String text = "Hallo, Welt!"

Manchmal weiß man bei der Implementierung einer Klasse aber noch nicht, welchen Datentypen alle Objektvariablen haben sollen, oder es ist wünschenswert, eine Klasse so zu implementieren, dass sie verschiedene Datentypen aufnehmen kann (Datenstrukturen sind ein solches Beispiel).

Um dies zu erlauben, gibt es in Java Generische Klassen, die Generische Datentypen verwenden.

Generische Typen werden erst konkret festgelegt, wenn eine neue Objektinstanz einer Klasse erstellt wird. Bei der Implementierung benutzt man noch einen Platzhalter.

public class Kiste<Inhaltstyp> {
  private Inhaltstyp inhalt;

  public Kiste( Inhaltstyp pInhalt ) {
    inhalt = pInhalt;
  }

  public Inhaltstyp getInhalt() {
    return inhalt;
  }

  public void setInhalt( Inhaltstyp pInhaltNeu ) {
    inhalt = pInhaltNeu;
  }
}

Die Klasse Kiste oben ist eine generische Klasse mit dem generischen Typ Inhaltstyp . Er wird durch die spitzen Klammern (<>) gekennzeichnet. Der generische Typ wird wie jeder andere Typ verwendet (zum Beispiel bei der Deklaration der Objektvariablen inhalt oder im entsprechenden Getter und Setter), ohne das es diesen Typ in Java gibt. Möchte man nun ein Objekt der Klasse Kiste erstellen, dann muss man den konkreten Typ des Inhalts mit angeben:

Kiste<String> eineKisteVollText = new Kiste<String>("Hallo, Welt!");
System.out.println(eineKisteVollText.getInhalt()); // Gibt aus: Hallo, Welt!

Wrapper-Klassen

Eine Einschränkung generischer Typen ist, dass sie konkret nicht mit einem der primitiven Datentypen (int, boolean, ...) belegt werden können. Folgendes geht also nicht:

Kiste<int> zahlA = new Kiste<int>(4); // Fehler !!!
System.out.println(zahlA.getInhalt() + 6);

Die konkreten Typen müssen immer komplexe Datentypen (also Klassen) sein. Um dennoch Zahlen oder Wahrheitswerte benutzen zu können, gibt es in Java Wrapper-Klassen (dt. Hülle) für jeden primitiven Typ. Für den primitiven Typ int ist dies zum Beispiel Integer. Damit kann das Programm oben so umgesetzt werden:

Kiste<Integer> zahlA = new Kiste<Integer>(4);
System.out.println(zahlA.getInhalt() + 6); // Gibt aus: 10

Man würde erwarten, dass der Kiste als Inhalt auch eine Objektinstanz der Klasse Integer übergeben werden müsste. Dies ist auch der Fall, allerdings hilft Java hier aus, indem der Compiler die 4 implizit in ein new Integer(4) umwandelt.

Die Liste der Wrapper-Klassen kann der Tabelle entnommen werden:

Typname	Wrapper-Klasse	Verwendungsbeispiel
boolean	Boolean	Boolean b = new Boolean(true);
char	Character	Character c = new Character('a');
byte	Byte	Byte b = new Byte(4);
short	Short	Short s = new Short(8);
int	Integer	Integer i = new Integer(98271);
long	Long	Long l = new Long(98271L);
float	Float	Float f = new Float(0.1f);
double	Double	Double d = new Double(0.1);

Darstellung im Klassendiagramm

Im Implementierungsklassendiagramm wird eine generische Klasse wie andere Klassen dargestellt. Der generische Typ-Parameter wird wie im Quelltext ergänzt und in den Methoden- und Variablen-Signaturen wie gewohnt verwendet.

Wird eine generische Klasse von anderen Klassen referenziert, um Daten zu speichern, dann wird der konkrete Inhaltstyp als zusätzliche Notiz an die generische Klasse geschrieben. In der Regel werden dann nicht erneut alle Objektmethoden der generischen Klasse aufgelistet. Dies ist insbesondere für die Modellierung mit Datenstrukturen relevant.

Aufgabe

Arbeitsauftrag

Wir implementieren einen Zoo für die Tiere aus dem Schritt Vererbung:

1. Implementiere eine Klasse Käfig<Tierart>, die analog zur Kiste oben eine Tierart aufnehmen kann.
   
2. Implementiere eine Klasse Zoo, die einen Käfig für Bienen und einen für Frösche als Objektvariablen enthält.
   
3. Erweitere das Programm nach eigenem Ermessen um folgende Aspekte:
   • Ein Käfig kann mehrere Tiere derselben Art aufnehmen. Implementiere dies in der Klasse Käfig mit einem generischen Array.
   • Ein Zoo kann mehrere Käfige mit derselben Tierart ausstellen. Implementiere dies in der Klasse Zoo mit einem Array von Käfigen.
   • Der Zoo stellt Käfige ähnlicher Tiere (Amphibien, Reptilien, Vögel, Fische, ...) zusammen in Häusern aus (Reptilienhaus, ...). Erstelle entsprechende Oberklassen für Tiere und eine generische Klasse Tierhaus<Tierklasse>, die mehrere Käfige von Tieren dieser Oberklasse enthalten.

Lösung

1. Quelltext:Käfig.java
2. Quelltext:Zoo.java

Klassen und Objekte | Compiler und Interpreter | BlueJ | Syntax und Semantik | Datentypen und Variablen | Objektvariablen | Methoden | Parameter und Rückgaben | Objekte erstellen | Der Konstruktor | Referenzen | Klassenmethoden | Klassen der Java-Bibliothek | Systematisch Fehler suchen | Arrays | Komplexe Arrays | Vererbung | Abstrakte Klassen | Interfaces | Generische Typen | Fehlerbehandlung