Klassen in Java: Bauplan für Objekte verstehen

Stell dir ein Spiel mit vielen Spielfiguren vor. Jede Figur hat einen Namen und einen Punktestand. Jede Figur kann einen Punkt sammeln. Diese Gemeinsamkeiten gehören in die Klasse Spielfigur.

Die Klasse ist nicht mit einem einzelnen Objekt zu verwechseln. Aus Spielfigur können zum Beispiel die Objekte „Nova“ und „Pixel“ entstehen. Beide folgen derselben Klassenbeschreibung, können aber unterschiedliche Punktestände besitzen.

Eine Klasse bündelt Zustand und Verhalten. Dadurch liegt zusammen, welche Daten zu einem Objekt gehören und was das Objekt damit tun kann.

Für eine Spielfigur passen beispielsweise:

• Feld name vom Typ String: speichert den Namen des jeweiligen Objekts.
• Feld punkte vom Typ int: speichert dessen aktuellen Punktestand.
• Methode sammlePunkt(): erhöht den Punktestand dieses Objekts.
• Methode gibPunkte(): liefert den Punktestand zurück.

Das Zugriffswort private schützt ein Feld vor einem direkten Zugriff von außen. Öffentliche Methoden mit public können einen kontrollierten Zugang anbieten. Diese Trennung hilft, den Zustand nur auf vorgesehenen Wegen zu verändern.

Beim Erzeugen einer Spielfigur sollen Name und Anfangspunktestand sofort sinnvoll gesetzt werden. Dafür dient in Java ein Konstruktor.

Der Konstruktor public Spielfigur(String name) erhält einen Startnamen. Die Anweisung this.name = name; unterscheidet zwei Dinge:

• this.name ist das Feld des gerade entstehenden Objekts.
• name ist der übergebene Parameter.

Danach setzt punkte = 0; den Startwert. Ein Aufruf wie new Spielfigur("Nova") erzeugt ein Objekt und initialisiert es mit diesem Konstruktor.

Der Name und die Punkte gehören jeweils zu einer bestimmten Spielfigur. Die Zahl aller erzeugten Figuren soll dagegen einmal für die gesamte Klasse geführt werden. Java kennzeichnet solche Klassenelemente mit static.

Im Beispiel ist private static int anzahlFiguren ein Klassenfeld. Der Konstruktor erhöht es bei jeder neuen Figur. Die Instanzmethode wird mit nova.sammlePunkt() aufgerufen; die statische Methode mit Spielfigur.gibAnzahlFiguren().

Eine statische Methode hat kein automatisch ausgewähltes Spielfigur-Objekt. Sie kann daher nicht einfach auf das Instanzfeld punkte zugreifen. Dafür bräuchte sie eine konkrete Objektreferenz. Das Klassenfeld anzahlFiguren kann sie dagegen direkt verwenden.

Hier ist die Klasse Spielfigur zeilenweise dargestellt. Die Inline-Codezeilen ergeben zusammen den Java-Klassenrumpf:

- private String name; - private int punkte; - private static int anzahlFiguren = 0; - public Spielfigur(String name) { - this.name = name; - punkte = 0; - anzahlFiguren = anzahlFiguren + 1; - } - public void sammlePunkt() { - punkte = punkte + 1; - } - public int gibPunkte() { - return punkte; - } - public static int gibAnzahlFiguren() { - return anzahlFiguren; - }

• class Spielfigur {
• }

void bei sammlePunkt() bedeutet, dass die Methode keinen Wert zurückgibt. int bei gibPunkte() bedeutet, dass die Methode eine ganze Zahl zurückgibt. Diese Rückgabetypen gehören zu Methoden, nicht zum Konstruktor.

Bevor du Code schreibst, frage: Welche Objekte braucht das Programm? Welche Daten ändern ihren Zustand? Welche Operationen sollen erlaubt sein? Nicht jedes Hauptwort einer Beschreibung muss automatisch eine Klasse werden. Eine Klasse ist ein zweckgebundenes Modell: Sie enthält nur, was das Programm für seine Aufgaben benötigt.

Angenommen, ein Bibliotheksprogramm soll Bücher mit Titel und Ausleihstatus verwalten. Ein Buch soll ausgeliehen und zurückgegeben werden können.

Eine passende erste Planung ist:

• Klasse: Buch
• Instanzfelder: titel und ausgeliehen
• Konstruktor: erhält den Titel und setzt ausgeliehen auf false
• Instanzmethoden: ausleihen() und zurueckgeben()

In einem einfachen UML-Klassendiagramm steht der Klassenname oben, darunter stehen Attribute und anschließend Methoden. Die Notation - titel: String bezeichnet ein privates Attribut; + ausleihen(): void eine öffentliche Operation. Das Diagramm plant die Struktur, während Java-Code sie für ein Programm umsetzt.

Jetzt planst du selbst

Eine Schul-App verwaltet Aufgaben. Jede Aufgabe hat eine Bezeichnung und kann entweder offen oder erledigt sein. Beim Erzeugen wird die Bezeichnung übergeben; die Aufgabe beginnt offen. Später soll man sie als erledigt markieren und wieder öffnen können.

Notiere zuerst selbst:

1. den Klassennamen,
2. zwei Instanzfelder mit passenden Typen,
3. den Konstruktorparameter und die beiden Initialisierungen,
4. zwei passende Methoden.

Musterlösung zur Planungsaufgabe

Bauplan oder Exemplar? Buch bezeichnet die Klasse; meinBuch kann eine Referenz auf ein konkretes Buchobjekt sein.

Attribut oder aktueller Wert? punkte ist im Modell ein Attribut beziehungsweise im Java-Code ein Feld. Die Zahl 7 ist ein möglicher Wert dieses Felds bei einem bestimmten Objekt.

Methode oder Konstruktor? Beide können Parameter besitzen. Nur der Konstruktor heißt wie die Klasse und hat keinen Rückgabetyp. Eine Methode besitzt einen Rückgabetyp wie int oder void.

Instanz oder Klasse? Ein individueller Zustand gehört zur Instanz. Ein wirklich gemeinsamer Wert oder eine objektunabhängige Operation kann static sein. Verwende static nicht bloß, damit ein Zugriff bequemer wirkt.

Referenz oder Objekt? Bei Spielfigur nova = new Spielfigur("Nova"); ist nova die Referenzvariable. new Spielfigur("Nova") erzeugt das Objekt, auf das sie verweist.