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

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

Darstellung im Klassendiagramm🔖

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

classDiagram
    
class Kiste["Kiste<Inhaltstyp>"] {
    - inhalt: Inhaltstyp

    + Kiste(pInhalt: Inhaltstyp)
    + getInhalt(): Inhaltstyp
    + setInhalt(pInhaltNeu: Inhaltstyp)
}


    classDef default fill:#fff,stroke:#333;

Wird eine generische Klasse von anderen Klassen referenziert, 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.

classDiagram
    
class Kiste["Kiste"] {
    - inhalt: Inhaltstyp

    + Kiste(pInhalt: Inhaltstyp)
    + getInhalt(): Inhaltstyp
    + setInhalt(pInhaltNeu: Inhaltstyp)
}


    classDef default fill:#fff,stroke:#333;

Aufgabe🔖

fff