1 Einleitung

1.1 Konzept

Wie oben schon ausgeführt, ist dieser Text ein Begleittext zu [Staud 2025], den man auf dieser Web-Seite in der Zeile darüber ansteuern kann und der wichtige Teile der UML 2.5 beschreibt. Dort sind einige Java-Programme eingefügt, die aufzuzeigen, wie wichtige Elemente der objektorientierten Theorie in einer objektorientierten Programmiersprache umgesetzt sind. Es geht also um die Umsetzung ausgewählter Konstrukte und Konzepte der objektorientierten Theorie in einer objektorientierten Sprache (dafür wurde Java gewählt) und somit um die Frage:

Begleittext zu [Staud 2025] (oben)

Wie sind die objektorientierten Konzepte und Konstrukte der UML 2.5 in Java umgesetzt?

In diesem Begleittext werden genau die Elemente von Java erläutert, die für das Verständnis obiger Programme notwendig sind. So sollte z.B. jemand, der objektorientierte oder prozedurale Programmiererfahrung hat, die Java-Programme in [Staud 2025] nachvollziehen können.

Nicht verwirren lassen: In objektorientierten Programmen (im Gegensatz zu objektorientierten Datenbanken) wird unter Objekten auch die Zusammenstellung von Programmfragmenten für spezifische Aufgaben verstanden. Hier z.B. bei der Klasse File und vielen weiteren (z.B. den sog. Stromklassen, vgl. unten). Es sollten also inhaltlich bedeutsame Objektklassen (Angestellte, ihre Attribute und die mit ihnen zusammenhängenden Methoden) und programmtechnisch notwendige Klassen unterschieden werden. In Java ist dies besonders ausgeprägt. Die gesamte Anwendung besteht aus Klassen, d.h. es müssen auch Vorgänge wie Dateien einrichten/Löschen, in Dateien schreib en, aus Dateien lesen in das Klassen- und Objektkonzept abgebildet werden. Vgl. die Beispiele unten, zu letzterem v.a. die in hsdaten.

Inhaltlich vs. programm-technisch

Dies gilt auch für das Hauptprogramm (main), das aus objektorientierter Sicht eine statische Funktion ist. Auch dieses wird, vgl. die Beispiele unten, in eine eigene Klasse gepackt.

Main

Keine Einführung in Java

Dieser Text ist keine Einführung in Java. Dafür gibt es umfassende Literatur, siehe z.B. die Literaturliste. Eine umfassende Darstellung, auch mit kleinen Beispielen, findet sich in der API-Dokumentation von Oracle:

https://docs.oracle. com/en/java/java se/21/docs/api/java.base/java/util/regex/Pattern.html

Sollte die Suchmaschine mit der langen Adresse nicht klarkommen, einfach mit

https://docs.oracle.com/en/

beginnen und im Oracle-Menü weitergehen.

1.2 Bibliotheken

Wie in den Beispielen zu sehen ist, sind in Java viele der benötigten Programmleistungen in Bibliotheken ausgelagert, die bei Bedarf importiert werden können. Zum Beispiel so:

import javax.swing.JOptionPane;

Die wichtigste ist die Java-Standardbibliothek. Ihre einzelnen Pakete (vgl. unten) sind hierarchisch in einer Baumstruktur angeordnet. Die Wurzel ist java, bzw. javax. Danach folgen z.B.:

• java.awt (Abstract Windowing Toolkit). Klassen zur Arbeit mit grafischen Oberflächen.
• java.math. Paket für mathematische Methoden.
• java.util. "Bietet Typen für Datenstrukturen, Raum und Zeit sowie für Teile der Internationalisierung sowie für Zufallszahlen." [Ullenboom 2024, S. 1579]. In den Beispielen hier wird die Klasse java.util.Scanner sehr oft benötigt.
• java.sql und javax.sql. Zur Arbeit mit relationalen Datenbanksystemen.
• java.io und java.nio. "Möglichkeiten zur Ein- und Ausgabe. Dateien werden als Objekte repräsentiert. Datenströme erlauben den sequentiellen Zugriff auf Dateiinhalte." [Ullenboom 2024, S. 1578].
• java.lang. Dieses Paket ist automatisch eingebunden. Enthält u.a. die String-Klasse, die oft benötigt wird.
• javax.swing. Stellt Komponenten für grafische Oberflächen zur Verfügung. Hier wird javax.swing.JoptionPane oft genutzt.

1.3 Packages

Für die Programmerstellung und -ausführung werden neben dem Java-Compiler eine Vielzahl von Programmbibliotheken benötigt. Diese sind in Paketen organisiert. Pakete bestehen aus inhaltlich zusammenhängenden Klassen für bestimmte Aufgaben, z.B. Bildschirmeingabe, Dateibearbeitung, mathematische Aufgaben. Diese Pakete und/oder Klassen werden mittels Import-Befehlen zum jeweiligen Programm dazugeladen. Vgl. die Programme unten.

Auch die Quellcodedateien eines Projekts werden in Packages zusammengefasst. Entweder durch einen Befehl in der ersten Zeile des Quellprogramms oder, falls dies unterbleibt, in einem default package. Vgl. die Programme unten.

2 Grundlagen

In den Beispielen wird meist der Anwendungsbereich Hochschule gewählt. Abgekürzt mit HS. Klassen sind dann z.B. Studierende (Stud), Attribute sind matrikelNr, name, vName, usw. Siehe die Programmbeispiele unten.

2.1 Datentypen

Die Datentypen in Java können wie folgt unterschieden werden:

• Elementare Typen: Die elementaren (primitiven) Typen sind in Java eingebaute Datentypen für Zahlen, Unicode-Zeichen und Wahrheitswerte.
• Referenztypen: Mit diesen lassen sich Objektverweise etwa auf Zeichenketten, Datenstrukturen, usw. realisieren.

Die hier verwendeten elementaren Datentypen von Java sind die Folgenden:

Ganzzahlen

• Byte (Länge 8 Bit)
• Short (16 Bit)
• Int (32 Bit)
• Long ( 64 Bit)

Fließkommazahlen

• Float (32 Bit)
• Double (64 Bit)

Sonstige Datentypen

• Boolean (1 Bit)
• Char (16 Bit)

Nicht-elementare Datentypen

Strings

Sie spielen eine wichtige Rolle, sind aber keine elementaren Datentypen, sondern Verweise auf Objekte.

Arrays

Ein Array (auf deutsch Feld) ist ein Datentyp, der mehrere gleich definierte Werte (Attributsausprägungen, Objekte, ...) zu einer Einheit zusammenfasst. Z.B. mit elementaren Datentypen, aber auch mit komplexeren. In Projekt HS3 wird ein Array genutzt, um zufällig generierte Objekte zu verwalten. Soll das Array mehrdimensional sein, wird an jeder Position des Array ein weiteres Array gespeichert.

2.2 Attribute

Instanzenattribute

In der objektorientierten Theorie sind Attribute meist mit Objekten (Instanzen) verknüpft. Da bedeutet z.B.

s100.name

s100.vName

s100.anzSem

s100.gebTag

dass es eine Klasse Stud (Studierende) gibt mit einer Studierenden (einem Objekt, einer Instanz) s100 und den Attributen name, vName, anzSem (Anzahl Semester) sowie gebTag (Geburtstag) gibt. Der jeweilige Datentyp wird in der Klassendefinition festgelegt. Vgl. Projekt HS5.

Natürlich kann solch ein Instanzenattribut auch im Programm beschrieben werden. Die Variable ii soll hier die Semesteranzahl darstellen.

S100.anzSem = ii;

Die Bedeutung ist wie folgt: das Attribut anzSem (Anzahl Semester) von Objekt s100 erhält den Wert ii.

Klassenattribute

Wie in der UML vorgesehen, kennt Java auch Klassenattribute. Deren Attributsausprägungen beziehen sich auf die jeweilige Klasse als Ganze. In den Beispielen unten wird das Klassenattribut anzSem (Anzahl Semeseter)sehr oft eingesetzt.

static int anzStud = 0;

Obiges ist dann die Deklaration eines Klassenattributs mit Anfangswert.

Variablen

Der Umgang mit Variablen entspricht weitgehend dem der prozeduralen Programmiersprachen. Die folgenden Situationen kommen in den Beispielprogrammen vor:

int i = 0; //Integer-Variable

short ii = (short) i; //Umwandlung integer in short integer

boolean fertig = false; //boolesche Variable

2.3 Logische Operatoren

In den Beispielen werden vereinzelt auch die logischen Operatoren benötigt. Ihre Notation weicht nicht von der üblichen ab:

• Nicht (!)
• Und (zwei kaufmännische Und)
• Oder (||)
• XOR (^)

3 Konsolenarbeit

3.1 Ausgeben auf Konsole

Die Ausgabe von Daten auf der Konsole erfolgt mit dem Befehl System.out.print in seinen Varianten, z.B.:

System.out.print("Matrikelnummer: "); //ohne Zeilenvorschub

System.out.println(); //mit Zeilenvorschub

System.out.printf("MNr: " + mNr);

Printf bedeutet: als erstes wird ein String verlangt, dann können beliebig viele weitere Übergabewerte folgen. Vgl. [Ullenboom 2024, S. 471].

Die Ausgabe von Objektdaten auf der Konsole erfolgt entsprechend:

System.out.println(stud.matrikelNr);

System.out.println(stud.vName + " " + stud.name);

System.out.println(stud.plz + " " + stud.ort);

System.out.println(stud.strasse + " " + stud.hausnummer);

Oben: Das Objekt stud mit einigen seiner Attribute. Vgl. zur Klasse Stud die Programme unten, z.B. HS1.

3.2 Lesen von der Konsole

Mit java.util.scanner

Für das Lesen von der Konsole (z.B. Benutzerangaben) gibt es unterschiedliche Varianten. Die einfachste ist die mit der Klasse java.util.Scanner. Eine einfache zeilenweise Konsoleneingabe mit Einlesen der Eingabe in eine Variable kann mit ...

java.util.Scanner(System.in)

realisiert werden. Der Quellcode sieht dann z.B. so aus (vgl. HS5):

...

System.out.println("Objekt eingeben (j/n): ");

String s = new java.util.Scanner(System.in).nextLine();

switch(s) {

  case "j":

    System.out.println("Eingabe:");

    System.out.print("Matrikelnummer: ");

    int mNr = new java.util.Scanner(System.in).nextInt();

...

Auf dem Bildschirm ergibt sich das mit Windows 11 wie folgt:

Weitere Beispiele

String e1 = new java.util.Scanner(System.in).nextLine();//String einlesen

int int i = new java.util.Scanner(System.in).nextInt();

double dd = new java.util.Scanner(System.in).nextDouble();//Datentyp double einlesen

Zu beachten ist die zum Datentyp passende Methodenbezeichnung.

Mit dem Swing-Paket

Das Swing-Paket erlaubt grafisch gestaltete Eingabefenster. Im Quellcode muss folgendes eingegeben werden:

import javax.swing.JOptionPane;

...

String eingabe;

eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Ihre Wahl");

Dann sieht das Eingabefenster so aus:

Varianten:

eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Welcher Student (0 / 1)?");

int nr = Integer.parseInt(eingabe);

Dabei liefert parseInt die Umwandlung der Stringvariablen in eine Integervariable.

Anmerkung

Diese Option steht nur zur Verfügung, falls in Eclipse das module-info.java eingerichtet ist:

In der Datei steht, bei diesem Beispiel und im einfachsten Fall:

/**

*

*/

/**

*

*/

module HS1 {

  requires java.desktop;

}

4 Klassen, Objekte, Methoden

Hier nun ein Blick auf das Einrichten von Klassen, das Instanziieren von Objekten und den Einsatz von Methoden.

4.1 Klassen einrichten

4.1.1 Grundlagen

Mit Angabe der Attribute (Instanzvariablen) und dem Standardkonstruktor, einfachste Form (vgl. HS2, Stud.java):

public class Studierende {

  public String matrikelNr;

  public String name;

  public String vName; //Vorname

  public String plz;

  public String ort;

  public String strasse;

  public int hausnummer;

}

Mit Instanzattributen, einem Klassenattribut, einem ausgewiesenen Konstruktor und einer Methode (vgl. HS1, Stud.java):

public class Stud { //Beginn der Klassendefinition

  public int mNr; //Matrikelnummer

  public String name;

  public String vName; //Vorname

  public int anzSem; //Erreichtes Semester

  public String gebTag; //Geburtstag

Klassenattribut/statisches Attribut mit Anfangswert. Static bedeutet: Es ist ein Klassenattribut. D.h. seine Attributsausprägungen beziehen sich auf die Klasse als Ganzes, nicht auf einzelne Objekte. Programmiertechnisch bedeutet dies, dass seine Werte ohne Objektaufruf bearbeitet und aufgerufen werden können.

  static int anzStud = 0

Konstruktor, bei dem das Klassenatttribut für die Anzahl der Objekte der Klasse hochgezählt wird.

  public Stud () {

    anzStud++;

  }

Instanzmethode zum Ausgeben der Daten eines Objekts:

void ausgeben() {

  System.out.println("Matrikelnummer: " + mNr);

  System.out.println("Name: " + name);

  System.out.println("Vorname:" + vName);

  System.out.println("Erreichtes Semester: " + anzSem);

  System.out.println("Geburtstag: " + gebTag);

  }

}

4.1.2 Sichtbarkeit

Wie in der UML vorgesehen, kann auch in Java der Zugriff auf die Attribute und Methoden einer Klasse durch Sichtbarkeitsmodifizierer kontrolliert werden:

Modifier

• Public (öffentliches Attribut, öffentliche Variable, öffentliche Methode) bedeutet, auf die Klasse kann vom Paket aus, von abgeleiteten Klassen und von außerhalb zugegriffen werden.
• Protected (internes Attribut, interne Variable, interne Methode) bedeutet, es kann vom Paket aus und von von abgeleiteten Klassen zugegriffen werden.
• Paketsichtbar (package-private) ist eingestellt, falls kein Modifizierer angegeben wird. Diese Sichtbarket bedeutet, dass nur von anderen Klassen im gleichen Paket auf die Klasse zugegriffen werden kann.
• Private (privates Attribut, private Variable, private Methode) bedeutet, es kann nur innerhalb der Klasse zugegriffen werden.

Damit ist auch ein zentrales Anliegen der objektorientierten Theorie, die Möglichkeit der Methoden- und Datenkapselung, erfüllt. Daten, die auf Attributen/Variablen beruhen, und Methoden sollten nicht unberechtigt geändert bzw. aufgerufen werden können. Die Modifier Protected und Private erlauben dies in adäquater abgestufter Form.

Kapseln

Das Ganze wird noch verfeinert durch die Getter- und Setter-Methoden, die sozusagen trotz Kapselung den Zugriff über definierte Methoden erlauben:

Getter, Setter

• Eine Getter-Methode erlaubt trotz Zugriffsbeschränkungen den Zugriff auf die aktuelle Attributsausprägung eines Objekts.
• Eine Setter-Methode erlaubt trotz Zugriffsbeschränkungen das Beschreiben einer Attributsausprägung eines Objekts.

Beidesmal über Methoden, die bei der Klasse definiert sein müssen. Betrachten wir beispielhaft eine Klasse Stud (Studierende), wie sie unten in den Programmen sehr häufig vorkommt:

Vgl. auch Projekt HS8

public class Stud {

  public String mNr; //Matrikelnummer

  private String name;

...

Hier soll der Namen mit private gekapselt sein. Bei der Klasse werden dann die Getter- und Setter-Methoden in einfachster Form so hinterlegt:

//Getter

public String getName(){

  return name;

}

//Setter

public void setName(String name) {

  this.name = name;

}

Dann kann im Hauptprogramm (also im selben Paket) der Name mit den Methoden getName() bzw. setName() gelesen oder überschrieben werden. Vgl. Projekt HS8.

Pakete: Zusammenfassung der Klassen eines Projekts. Vgl. die Programme unten. Das Schlüsselwort ist package, die Deklaration erfolgt in der ersten Zeile des Programms, z.B. mit package hochschule.

4.2 Objekte einrichten - Konstruktoren

Hier einige Beispiele für Konstruktoren aus den folgenden Programmen.

(1) Der Standardkonstruktor (vgl. HS4), der automatisch aufgerufen wird:

Noten n1 = new Noten();

n1 ist die Bezeichnung des neuen Objekts.

(2) Ein Konstruktor mit einer Klassenvariablen, die bei jeder Objekterzeugung hochgezählt wird (anzStud = Anzahl Studierende):

public Stud () {

  anzStud++;

}

(3) Der Standardkonstruktor mit anschließendem Beschreiben des Objekts:

public class HS2 {

  public static void main(String[] args) {

    Stud s0 = new Stud(); //Aufruf Konstruktor

    s0.mNr = 12345;

    s0.name = "Sauer";

    s0.vName = "Otto";

    s0.anzSem = 5;

    s0.gebTag = "21.09.2002";

(4) Instanziierung mit Beschreiben des Objekts beim Aufruf des Konstruktors (vgl. HS4, HP):

Aufruf im HP:

Stud s0 = new Stud("1111", "Maier", "Klara", 5, "21.09.2002");

Konstruktor in Klasse Stud:

public Stud (String mNr, String name, String vName, int anzSem, String gebTag) {

  this.mNr =mNr;

  this.name =name;

  this.vName = vName;

  this.anzSem = anzSem;

  this.gebTag = gebTag;

  anzStud++;

}

Zu beachten ist das keyword this, das die Zuordnung der Parameterwerte auf die Attribute des Objektes realisiert.

(5) Verschachtelte Konstruktoren:

stud1 = new BufferedReader (new FileReader("C:/Meine Dateien/" + dateiBez + ".txt"));

Der eine Konstruktor ist Parameter im anderen. Näheres dazu in Abschnitt 6.1.

Abschließend noch das Einlesen von Objektdaten von der Konsole:

eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Matrikelnummer:");

stud.matrikelNr = eingabe;

eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Name:");

stud.name = eingabe;

eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Vorname:");

stud.vName = eingabe;

eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Postleitzahl:");

stud.plz = eingabe;

eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Ort:");

stud.ort = eingabe;

eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Straße:");

stud.strasse = eingabe;

eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Hausnummer: ");

stud.hausnummer = Integer.parseInt(eingabe);

Klasse Stud mit Objekt stud (vgl. HS1). Mit Einlesen von Konsole.

4.3 Record-Klassen

Java erlaubt die Anlage von sog. Record-Klassen, die wohl von den Datensätzen (records) relationaler Datenbanken motiviert sind. Sie erlauben (für entsprechende Daten) eine schlankere Programmierung, v.a., weil sie eine schlankere Syntax aufweisen und weil einige Methoden gleich bei der Einrichtung durch den Konstruktor angelegt werden.

Vgl. das Beispiel in Projekt HS6

Die Besonderheiten:

• Record-Klassen verwalten für ihre Objekte nur Attribute (hier auch Record-Komponenten genannt).
• Ihre Objekte sind unveränderlich.
• Die Deklaration erfolgt mit dem Schlüsselwort record. Vgl. für die sonstige Syntax das Beispiel in Projekt HS6.
• Ihr Konstruktor übergibt in einer Parameterliste die Attributsausprägungen.
• Er erzeugt die Methoden equals(), toString() und hashCode(). Falls nötig, können sie verändert werden. Weitere Methoden können hinzugefügt werden.
• Für jedes Attribut wird automatisch eine Abfragemethode erstellt.
• Es gibt Schnittstellen, aber keine Vererbung

Die Methode equals() wird zum Vergleich von records verwendet. Sie sieht zwei records als gleich an, wennn sie vom gleichen Typ sind und falls jede Komponente denselben Wert hat. Dies leistet hier der Gleichheitsoperator nicht.

Der Zugriff auf die Instanzvariablen erfolgt über Methoden mit derselben Bezeichnung wie das jeweilige Attrbut. Gibt es also ein Attribut name, steht die Methode name() zur Verfügung.

Das Beispiel in HS6 stellt dieses Programmierkonstrukt dar.

Vgl. [Ullenboom 2024, S. 897], [Kofler 2023, S. 220f] und [Habelitz 2025, S. 387] für weitergehende Beschreibungen.

4.4 Aufruf von Methoden und Attributen

Hier wird gezeigt, wie der Aufruf von Methoden und Attributen in Java geregelt ist.

(1) Aufruf einer Instanzmethode aus dem HP heraus (HS2):

public class HS2 {

public static void main(String[] args) {

  Stud s0 = new Stud();//Standardkonstruktor

  s0.mNr = 12345;

  s0.name = "Sauer";

  s0.vName = "Otto";

  s0.anzSem = 5;

  s0.gebTag = "21.09.2002";

  System.out.println("\n------\n");

  s0.ausgeben();

In Klasse Stud von HS1 wurde die Methode wie folgt angelegt:

public class Stud {

  .....

  //Methode zum Ausgeben der Daten eines Objekts

  void ausgeben() {

    System.out.println("Matrikelnummer: " + mNr);

    System.out.println("Name: " + name);

    System.out.println("Vorname:" + vName);

    System.out.println("Erreichtes Semester: " + anzSem);

    System.out.println("Geburtstag: " + gebTag);

  }

(2) Aufruf eines Attributs (Variablen) einer anderen Klasse (HS4):

System.out.println("\nAusgabe der Noten in Klasse HS4:");

System.out.println("Matrikelnummer: " + s1.mNr + "\nName: " + s1.name + "\nVorname: " + s1.vName + "\nFach: " + n1.fach + "\nNote: " + n1.note);

Mit Objektbezeichnung und Attributsname, verknüpft durch einen Punkt, wird die jeweilige Attributsausprägung angefordert.

Das führt zu folgender Ausgabe:

5 Prozedurales

Java soll umfassend objektorientert sein. Es gibt nur Klassen, auch das Hauptprogramm ("main") soll in eine Klasse gepackt werden. Aber auch eine solche Programmiersprache benötigt prozedurale Komponenten, wenn es um die Realisierung von Methoden geht, um die dynamischen Aspekte der Anwendung. Es sind die üblichen von C und anderen prozeduralen Sprachen bekannten Konstrukte. Deren Ausprägung in Java wird hier kurz vorgestellt.

5.1 Schleifen und Verzweigungen

Eine While-Schleife mit enthaltener Switch-Verzweigung von Projekt HS2:

boolean fertig = false;

while (!fertig) {

  System.out.println(" ");

  System.out.println("1 = Eingabe");

  System.out.println("2 = Ausgabe");

  System.out.println("3 = StudDaten wechseln");

  System.out.println("4 = Programm beenden");

  eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Ihre Wahl");

  int auswahl = Integer.parseInt(eingabe);

Oben: Menü auf der Konsole. Lesen der Nutzereingabe.

switch(auswahl) {

Beginn der Switch-Verzweigungen, wie man es kennt mit case x und break.

  case 1:

    eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Matrikelnummer:");

    stud.matrikelNr = eingabe;

.....

    break;

  case 2:

    System.out.println(stud.matrikelNr);

    System.out.println(stud.vName + " " + stud.name);

    System.out.println(stud.plz + " " + stud.ort);

    System.out.println(stud.strasse + " " + stud.hausnummer);

    break;

  case 3:

    eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Welcher Student (0 oder 1)?");

    int nr = Integer.parseInt(eingabe);

Verzweigung mit if/else.

    if (nr == 0) {

        stud = stud0;

      }

      else if (nr ==1) {

        stud = stud1;

      } else {

        System.out.println("Eingabefehler!");

      }

    break;

  case 4:

    fertig = true;

  break;

  default:

    System.out.println("Eingabefehler!");

  }

}

Vgl. für weitergehende Informationen die Projektbeschreibung unten (HS2).

5.2 Das Try/Catch-Konstrukt

In Java wird ein Programmierkonstrukt angeboten, das kurz so beschrieben werden kann: Der Konstrollfluss wird unterteilt in einen Abschnitt mit dem gewünschten Ablauf ("try") und einen, der im Fehlerfall bei Laufzeitfehlern aktiv wird ("catch").

Der Try-Block kann unterschiedlich lang sein. Auch sehr kurz, z.B. für einen Einlesevorgang mit While-Schleife (hsdaten/Klasse Lesen) oder eine Arbeit mit dem Dateisystem, wie in hsdaten/Schreiben. Natürlich muss es ein zusammenhängender Abschnitt sein, so dass die Fehlermeldung im Catch-Block aussagekräftig ist.

Vgl. die Beispiele im Projekt hsdaten.

Die folgende Abbildung erläutert die Syntax am Beispiel eines Programmfragments von hsdaten/Erstellen.java. Mit try und catch werden die beiden Abschnitte getrennt. Im Try-Block findet sich ein Programmabschnitt, bei dem eine Datei in einem bestimmten Verzeichnis (hier unter Windows) eingerichtet werden soll. Der Fehler, dass die Datei bereits existiert, wird direkt im Programm abgefangen und dem Nutzer gemeldet. Eventuelle Laufzeitfehlermeldungen werden im Catch-Block ausgeführt. Dies sind erstmal vordefinierte Meldungen, die aber spezifiziert werden können. Vgl. Kapitel 7 und die dort gegebenen Hinweise.

Abbildung 5.2-1: Das Try/Catch-Konstrukt in Java.

Vgl. Kapitel 9 in [Habelitz 2025] für eine weitergehende Beschreibung. Für zahlreiche Beispiele vgl. die Projekte unten, v.a. hsdaten.

6 Textdateien bearbeiten

6.1 Paket java.io

Die gesamte für die Arbeit mit Dateien notwendige Funktionalität ist im Paket java.io vorhanden. Davon werden hier nur die Lese- und Schreibvorgänge mit TXT-Dateien benötigt. Es geht also um Eingabeströme (Eingeben in die Datei) und Ausgabeströme (Lesen aus der Datei). Außerdem um das Einrichten und Arbeiten mit Verzeichnissen und Dateien.

Vgl. die Abbildung unten.

Die benötigten Komponenten von java.io müssen im jeweiligen Programm importiert werden. Entweder als Ganzes mit

Import java.io.*

oder über die Klassen, z.B: so:

import java.io.BufferedReader;

import java.io.FileReader;

import java.io.FileWriter;

Zu den Klassen vgl. unten.

6.2 Zugriffe mit Streams

Bei den Eingabe- und Ausgabeströmen bzgl. Textdateien wird zwischen Character Streams und Byte Streams unterschieden:

• Character Streams bestehen aus 16-Bit-Einheiten mit Char-Zeichen, kodiert nach Unicode.
• Byte Streams bestehen aus 8-Bit-Einheiten mit dem Datentyp Byte.

Die Basisfunktionalität wird durch abstrakte Klassen bereitgestellt. Dies sind Reader und Writer für Character Streams und InputStream sowie ExportStream für Byte Streams. Die eigentliche Arbeit leisten dann davon abgeleitete Klassen, die jeweils in ihrer Bezeichnung die der abstrakten Klasse enthalten. Zum Beispiel:

• BufferedInputStream
• BufferedReader
• BufferedWriter
• FileWriter
• FileReader

6.3 Klasse File

Die abstrakte Klasse File aus dem Paket java.io stellt die für den Umgang mit Dateien und Verzeichnissen benötigte Funktionalität zur Verfügung. Ein Objekt dieser Klasse repräsentiert jeweils ein Verzeichnis oder eine Datei. Im Fall von Dateien enthält das Objekt Daten wie Bezeichnung, Pfad, Größe, usw., nicht aber die Inhalte der Datei.

File

Eine wichtige der Klasse File zugeordnete Methode ist createNewFile(). Vgl. [hsdaten, Erstellen.java]. Mit dem Konstruktor

Public File(String pathname)

wird ein Objekt von File im angegebenen Zugriffspfad eingerichtet.

Die davon abgeleiteten Klassen tragen auch hier in ihrer Bezeichnung die der abstrakten Klasse. Zum Beispiel:

• FileWriter. Richtet ein Objekt ein, mit dem in Dateien geschrieben werden kann. Es stellt die Verbindung her zu einer Datei aus dem Dateisystem des jeweiligen Rechners. Wichtige Methoden dieser Klasse sind write(), close().
• FileReader. (vgl. hsdaten/Lesen.java). Dessen "Objekte" stellen eine Verbindung zu einer Datei her, so dass ein zeilenweiser Lesezugriff ermöglicht wird.
• BufferedReader. Liest mit seiner Methode readLine() zeilenweise aus einer vom FileReader bereitgestellten Datei. Wenn das Ende der Datei erreicht ist, liefert readLine() als Ergebnis null.
• BufferedWriter. Liefert einen Eingabestrom, der "gepuffert" Unicode-Zeichen schreibt.

"Gepuffert" (buffered) meint hier, das der Ein- und Ausgabestrom nicht direkt ausgeführt wird. Die Daten werden also nicht zeitgleich mit der Lese- oder Schreibanweisung ausgeführt, sondern in einen Puffer geschrieben und erst transportiert, wenn der Puffer voll ist oder der Stream geschlossen wird.

Beispiele

hsdaten, Schreiben.java

String dateiBez = "stud003";

stud1 = new FileWriter("C:/Meine Dateien/" + dateiBez + ".txt");

String text = "Sinnspruch Nummer 3\n"

  + "Der Weg ist weit, der Weg ist lang,"

  + " doch uns wird - wie immer - nicht bang";

stud1.write(text);

stud1.close();

Erläuterung:

• Im obigen Beispiel wird zuerst die Dateibezeichnung in eine String-Variable geschrieben.
• In der zweiten Zeile wird ein Objekt der Klasse FileWriter erzeugt mit den Angaben zum Verzeichnis und zur Datei.
• Dann wird die Stringvariable text beschrieben
• Anschließend wird mit der Instanzmethode write() in das Objekt stud1 der Text der String-Variablen geschrieben.
• Abschließend wird das Objekt stud1 wieder geschlossen.

Das Ergebnis (mit Notepad):

hsdaten, Schreiben2.java, EinlesenCSV.java

Hier nun ein Beispiel für den Einsatz der Klasse BufferedWriter bei einem Schreibvorgang. Zuerst wird ein FileWriter-Objekt erzeugt. Durch Verzicht auf Angabe eines Verzeichnissses, wird die Datei im Standardverzeichnis (hier, mit Windows 11: c:/eclipse/hsdaten) angelegt.

Der Schreibvorgang soll mit BufferedWriter realisiert werden (obwohl diese Datenmenge dies nicht nahelegt). Dazu wird ein BufferedWriter-Objekt buwr erzeugt, das als Input das zuvor erstellte FileWriter-Objekt fiwr hat:

FileWriter fiwr = new FileWriter("stud07.txt");

BufferedWriter buwr = new BufferedWriter(fiwr);

Danach kann dann in das Objekt (die Datei) buwr geschrieben werden. In hsdaten/schreiben2 geschieht dies mit den Methoden write() und newLine().

Das Zusammenwirken der beiden Klassen kann auch verschachtelt programmiert werden. Im folgenden Beispiel aus hsdaten/EinlesenCSV geht es um einen Lesevorgang. Gelesen wird aus der Datei mitarbeiter.csv. Die Verschachtelung erfolgt auf Basis der Konstruktoren der beiden Klassen. Der Konstruktor von BufferedReader erhält als Parameter die Instanziierung von FileReader, die als Parameter den Dateinamen über die Variable fileName hat.

String fileName = "mitarbeiter.csv";

stud1 = new BufferedReader(new FileReader(fileName ));

java.util.Formatter

Die unten auch verwendete Klasse java.util.Formatter dient (hier) dazu, die Eingaben in eine Textdatei zu formatieren. Hier ein Beispiel aus hsdaten/Anhaengen.java:

File datei = new File("C:/Meine Dateien/" + fileName + ".txt");

FileWriter writer = new FileWriter(datei, true);

Formatter formatter = new Formatter(writer)) {

Er benötigt ein Objekt der Klasse FileWriter als Parameter und stellt dann die benötigte Programmfunktionalität bereit. Die Methode format erlaubt dann die Spezifizierung:

formatter.format("%s%n", newInput);

Vgl. die weiteren Ausführungen hierzu in hsdaten/Anhaengen.java.

Die folgende Abbildung zeigt die hier verwendeten Klassen im Überblick.

Abbildung 6.3-1: Klassen für Dateibearbeitung

Da die IO-Klassen Systemressourcen benötigen, sollte man die entsprechenden Objekte schließen, wenn sie nicht mehr benötigt werden. Dies geschieht mit der Methode close().

Für weitergehende Beschreibungen vgl. die Literatur, z.B.:

• [Ullenboom 2022, Abschnitt 20.4.4] für eine Beschreibung der Basisklase Writer und Abschnitt 20.4.6 für eine Beschreibung der Basisklasse Reader.
• [Ratz 2018, Kapitel 17] enthält eine verständliche und fundierte Darstellung der "Ein- und Ausgabe über I/O-Streams".

7 Exceptions

Exceptions bedeutet hier Laufzeitfehler. Sie wurden in den unten gezeigten Programmen v.a. mit dem Try/catch-Konstrukt bei Zugriffen auf Dateien eingesetzt (IOExceptions). Exception ist auch eine Klasse, deren Objekte Fehlermeldungen sind. Die allgemeinste Fehlermeldung hat die Bezeichnung e. Sie kann auf den konkreten Fall zugeschnitten werden.

In den jeweiligen Programmen muss diese Klasse mit import java.io.IOException importiert werden. Dies ist unten auch geschehen, v.a. für die Arbeit mit dem Dateisystem:

• Zum Melden des Scheiterns der Methode createNewFile() (hsdaten/Erstellen.java) in einer Try/catch-Situation.
• Falls das Einrichten einer Datei und/oder des Schreibens in die Datei schief geht (hsdaten/Schreiben.java), ebenfalls in einer Try/catch-Situation.
• Beim Start eines Programms mit Dateizugriffen (hsdaten/Schreiben2.java).

Vgl. für eine ausführliche Beschreibung [Habelitz 2025, Kapitel 9].

8 Projekt HS1

HS1 steht für das erste Projekt zum Anwendungsbereich Hochschule.

Aufbau der Beschreibungen

Der Aufbau dieser Projektbeschreibungen ist immer gleich: Zuerst das Hauptprogramm (Klasse HP), dann die inhaltlichen Klassen. Alle Programme werden im Text zum einen ohne Erläuterungen angegeben, zum Kopieren und für den schnellen Überblick. Zum anderen aber auch mit Erläuterungen, für das schnelle Verstehen. Im letzten Abschnitt wird jeweils ein exemplarischer Programmlauf angegeben.

Bei diesen Beispielsprojekten erfasst die Klasse HP den Programmablauf. Dazu wird wie immer in Java ein Hauptprogramm ("main") eingerichtet:

public static void main(String[] args)

Zum Projekt HS1

Hier geht es schlicht darum, eine einfache Klasse Stud (Studierende) anzulegen, Objekte zu erzeugen und mit ihnen zu arbeiten. Die Klasse Stud beschreibt Studierende, ein weiterer Programmteil, sozusagen das Hauptprogramm (HP) beschreibt die dynamischen Aspekte, hier lediglich einige Handlungen mit den Objekten.

Die Java-Erschaffer haben festgelegt, dass alle Programmelemente in Java-Programmen als Klassen angelegt werden müssen. Der gesamte Programmcode einer Anwendung ist also in Klassen gepackt, auch wenn dies manchmal keine Klassen im eigentlichen Sinn sind, wie schon das Beispiel hier mit dem Hauptprogramm ("main") und seinem Ablauf zeigt.

Demonstriert wird in HS1:

• Die Objekterzeugung (new Stud())
• Der Einsatz von Konstruktoren (mehrere Varianten)
• Das direktes Setzen von Attributen
• Der Einsatz eines Klassenattributs (anzStud)

8.1 Klasse HP

Gleich zu Beginn wird ein Objekt erzeugt, s0 ("s" steht für Student/in). Dabei wird der Standardkonstruktorr verwendet. In der Klasse Stud ist zu sehen, dass es möglich ist, dem Standardkonstruktor ein Klassenattribut mit einer Wertezuweisung zuzuordnen.

Nacheinander werden vier unterschiedliche Konstruktoren, die in der Klasse Stud angelegt sind, eingesetzt. Java wählt jeweils den geeigneten aus. D.h.:

Eine Klasse kann verschiedene Konstruktoren besitzen.

Klasse HP mit Erläuterungen

package hochschule;

Auch das jeweilige Hauptprogramm (HP / main) muss in eine Klasse gepackt sein, vgl. die Anmerkung oben.

public class HP {

  public static void main(String[] args) {

Objekt s0 wird mit dem Standardkonstruktor erzeugt (instanziiert), das Klassenattribut anzStud (Anzahl Studierende) wird bearbeitet. Vgl. Klasse Stud.

  Stud s0 = new Stud();

  System.out.println("s0 ohne Daten, nach Instanziierung:\n");

Zur Veranschaulichung die Ausgabe der Objektdaten: Nach der Instanziierung sind die Attribute mit Default-Werten beschrieben. Das Klassenattribut anzStud hat den Wert 1. Unten wird gezeigt, dass der Werte des Klassenattributs bei jeder Instanziierung um 1 erhöht wird.

  s0.ausgeben();

Dasselbe wie oben, jetzt für das zweite Objekt s1. Das Klassenattribut hat jetzt den Wert 2.

  Stud s1 = new Stud();

  System.out.println("");

  System.out.println("s1 ohne Daten, nach Instanziierung:\n");

  s1.ausgeben();

Objekt s0 wird beschrieben. Dies ist einfach. Objekt- und Attributsbezeichnung identifizieren den konkreten Informationsträger, ansonsten Zuweisung wie bei Attributen.

  s0.mNr = 12345;

  s0.name = "Sauer";

  s0.vName = "Otto";

  s0.anzSem = 5;

  s0.gebTag = "21.09.2002";

  System.out.println("");

  System.out.println("s0 beschrieben:\n");

Das Objekt s0 wird mit der Instanzmethode ausgeben() aus der zum Projekt gehörenden Klasse Stud auf der Konsole ausgegeben. Innerhalb desselben Projekts genügt der Aufruf ohne Klassenangabe.
Bei jedem Aufruf der Methode wird der Wert des hochgezählten Attributs anzStud ausgegeben. Siehe Programmlauf.

  s0.ausgeben();

Auch das Objekt s1 wird beschrieben und ausgegeben.

  s1.mNr = 98765;

  s1.name = "Widder";

  s1.vName = "Andrea";

  s1.anzSem = 2;

  s1.gebTag = "2.7.2005";

System.out.println(""); ist in Java plattformunabhängig gültig. Auf allen Plattformen (Windows, Linux, macOS, usw.) wird eine Leerzeile ausgegeben.

  System.out.println("");

  System.out.println("s1 beschrieben:\n");

  s1.ausgeben();

Nun der zweite Konstruktor, siehe Klasse Stud. Hier werden alle Attribute in der Parameterliste beschrieben.

  Stud s2 = new Stud(1111, "Maier", "Klara", 5, "21.09.2002");

  System.out.println("\ns2 mit Daten vom Konstruktoraufruf:\n");

  s2.ausgeben();

Der dritte Konstruktor, siehe Klasse Stud, erhält nur einen Teil der Attributsausprägungen über die Parameterliste: mNr, name, vName. Für die übrigen nimmt er die Standardwerte null bzw. 0.

  Stud s3 = new Stud(1111, "Maier", "Klara");

  System.out.println("\ns3 mit teilweisen Daten vom Konstruktoraufruf:\n");

  s3.ausgeben();

Java entscheidet aufgrund des Konstruktoraufrufs, hier auf Basis der Parameterliste, welcher der Konstruktoren aus der Klasse Stud verwendet wird.

    }

}

Klasse HP ohne Erläuterungen

package hochschule;

public class HP {

  public static void main(String[] args) {

    Stud s0 = new Stud(); //Objekt s0, Standardkonstruktor

    System.out.println("s0 ohne Daten, nach Instanziierung:\n");

    s0.ausgeben();

    Stud s1 = new Stud();

    System.out.println("");

    System.out.println("s1 ohne Daten, nach Instanziierung:\n");

    s1.ausgeben();

    s0.mNr = 12345;

    s0.name = "Sauer";

    s0.vName = "Otto";

    s0.anzSem = 5;

    s0.gebTag = "21.09.2002";

    System.out.println("");

    System.out.println("s0 beschrieben:\n");

    s0.ausgeben();

    s1.mNr = 98765;

    s1.name = "Widder";

    s1.vName = "Andrea";

    s1.anzSem = 2;

    s1.gebTag = "2.7.2005";

    System.out.println("");

    System.out.println("s1 beschrieben:\n");

    s1.ausgeben();

    Stud s2 = new Stud(1111, "Maier", "Klara", 5, "21.09.2002");

    System.out.println("\ns2 mit Daten vom
Konstruktoraufruf:\n");

    s2.ausgeben();

    Stud s3 = new Stud(1111, "Maier", "Klara");

    System.out.println("\ns3 mit teilweisen Daten

      vom Konstruktoraufruf:\n");

    s3.ausgeben();

  }

}

8.2 Klasse Stud

Klasse Stud mit Erläuterungen

package hochschule;

Beginn der Klassendefinition

public class Stud {

Inhaltliche Attribute (Instanzattribute) zur Beschreibung der Objekte (Instanzen).

  public int mNr; //Matrikelnummer

  public String name;

  public String vName; //Vorname

  public int anzSem; //Erreichtes Semester

  public String gebTag; //Geburtstag

Definition eines Klassenattributs (statisches Attribut) mit Anfangswert. Static fixiert die Unveränderlichkeit, int legt den Datentyp fest und anzStud = 0 einen Anfangswert.

  static int anzStud = 0;

Aufruf Konstruktor 1. Der Standardkonstruktor trägt Standardwerte in die Attribute des Objekts ein (o, null). Ergänzt hier durch den Wert des Klassenattributs anzStud.

  public Stud () {

    anzStud++;

  }

Aufruf Konstruktor 2, siehe Klasse Stud. Hier werden alle Attribute in der Parameterliste beschrieben

  public Stud (int mNr, String name, String vName, int anzSem, String gebTag) {

    this.mNr =mNr;

    this.name =name;

    this.vName = vName;

    this.anzSem = anzSem;

    this.gebTag = gebTag;

    anzStud++;

  }

Aufruf Konstruktor 3, siehe Klasse Stud. Dieser legt nur einen Teil der Attributsausprägungen in der Parameterliste fest: mNr, name, vName. Für die übrigen nimmt er die Standardwerte false, null oder 0.

  public Stud (int mNr, String name, String vName) {

    this.mNr =mNr;

    this.name =name;

    this.vName = vName;

    anzStud++;

  }

Instanzmethode zum Ausgeben der Daten eines Objekts. Das Klassenattribut anzStud gibt jeweils an, wieviele Objekte angelegt sind. Vgl. Programmlauf.

  void ausgeben() {

    System.out.println("Matrikelnummer: " + mNr);

    System.out.println("Name: " + name);

    System.out.println("Vorname:" + vName);

    System.out.println("Erreichtes Semester: " + anzSem);

    System.out.println("Geburtstag: " + gebTag);

    System.out.println("Anzahl Studierende: " + anzStud);

    }

  }

}

}

Klasse Stud ohne Erläuterungen

package hochschule;

public class Stud { //Beginn der Klassendefinition

  public int mNr; //Matrikelnummer

  public String name;

  public String vName; //Vorname

  public int anzSem; //Erreichtes Semester

  public String gebTag; //Geburtstag

  static int anzStud = 0;

  public Stud () {

    anzStud++; //Zähler für die Objekte der Klasse

  }

  public Stud (int mNr, String name, String vName, int anzSem, String gebTag) {

    this.mNr =mNr;

    this.name =name;

    this.vName = vName;

    this.anzSem = anzSem;

    this.gebTag = gebTag;

    anzStud++;

  }

  public Stud (int mNr, String name, String vName) {

    this.mNr =mNr;

    this.name =name;

    this.vName = vName;

    anzStud++;

  }

  void ausgeben() {

    System.out.println("Matrikelnummer: " + mNr);

    System.out.println("Name: " + name);

    System.out.println("Vorname:" + vName);

    System.out.println("Erreichtes Semester: " + anzSem);

    System.out.println("Geburtstag: " + gebTag);

    System.out.println("Anzahl Studierende: " + anzStud);

    }

}

8.3 Programmlauf

s0 ohne Daten, nach Instanziierung:

Matrikelnummer: 0

Name: null

Vorname:null

Erreichtes Semester: 0

Geburtstag: null

Anzahl Studierende: 1

s1 ohne Daten, nach Instanziierung:

Matrikelnummer: 0

Name: null

Vorname:null

Erreichtes Semester: 0

Geburtstag: null

Anzahl Studierende: 2

s0 beschrieben:

Matrikelnummer: 12345

Name: Sauer

Vorname:Otto

Erreichtes Semester: 5

Geburtstag: 21.09.2002

Anzahl Studierende: 2

s1 beschrieben:

Matrikelnummer: 98765

Name: Widder

Vorname:Andrea

Erreichtes Semester: 2

Geburtstag: 2.7.2005

Anzahl Studierende: 2

s2 mit Daten vom Konstruktoraufruf:

Matrikelnummer: 1111

Name: Maier

Vorname:Klara

Erreichtes Semester: 5

Geburtstag: 21.09.2002

Anzahl Studierende: 3

s3 mit teilweisen Daten vom Konstruktoraufruf:

Matrikelnummer: 1111

Name: Maier

Vorname:Klara

Erreichtes Semester: 0

Geburtstag: null

Anzahl Studierende: 4

9 Projekt HS2

Hier werden zwei Objekte (stud0 und stud1) eingerichtet und bearbeitet. Es soll deutlich werden, dass bei einer Vorgehensweise wie hier ein Objekt das aktive ist. Um dies zu vereinfachen, werden gleich zwei Objekte angelegt, mit denen dies geprüft werden kann. Es gibt ein Konsolenmenü ...

... mit einer grafischen Eingabe per JOptionPane.showInputDialog (siehe Programmlauf).

Da im Programm schon zwei Objekte angelegt sind, kann der Punkt 3 gleich ausprobiert werden. Dazu wird zuerst 2 angefordert, was zur Anzeige des aktiven Objekts führt. Dann wird mit 3 das Objekt gewechselt und wiederum mit 2 das jetzt aktive Objekt angezeigt.

Mit 1 können neue Objekte eingegeben werden, die dann jeweils das aktive sind. Wie zu sehen ist, werden immer nur zwei Objekte bereitgehalten.

9.1 Klasse HP

Klasse HP mit Erläuterungen

package hochschule;

Anmelden der Klasse javax.swing für die grafische Eingabe.

import javax.swing.JOptionPane;

public class HP {

  public static void main(String[] args) {

    String eingabe;

Erzeugen zweier Objekte mit dem Standardkonstruktor.

    Stud stud0 = new Stud();

    Stud stud1 = new Stud();

Weiteres Objekt, mit Referenzcharakter. Zeigt aktuell auf das "aktive Objekt".

    Stud stud = stud0;

Daten zum Testen. Initialisierung von stud0.

    stud0.matrikelNr = "12345";

    stud0.name = "Erster";

    stud0.vName= "Paul";

    stud0.plz = "7878";

    stud0.ort="Weingarten";

    stud0.strasse="Hinterm Berg";

    stud0.hausnummer=99;

Initialisierung von stud1.

    stud1.matrikelNr = "67890";

    stud1.name = "Zweite";

    stud1.vName= "Viola";

    stud1.plz = "8989";

    stud1.ort="Ravensburg";

    stud1.strasse="Hauptstr.";

    stud1.hausnummer=88;

Damit nicht gleich zum Ausprobieren Daten eingegeben werden müssen, werden stud0 und stud1 mit Daten beschrieben. So ist es möglich, gleich nach dem Start die Ausgabe mit dem aktiven Objekt anzufordern (es kommt stud0), dann mit Punkt 3 das aktive Objekt zu wechseln (auf 1) und dieses wieder auszugeben. Das ist dann stud1.

    boolean fertig = false;

Beginn einer While-Schleife. Ende siehe unten.

  while (!fertig) {

    System.out.println("\nEingabe von Daten \nin die Studierendendatei");

Menüauswahl auf Konsole. Anzeige siehe unten.

    System.out.println("1 = Eingabe");

    System.out.println("2 = Ausgabe");

    System.out.println("3 = Aktives Objekt wechseln");

    System.out.println("4 = Programm beenden");

Eingabe über Dialogfenster in die String-Variable Eingabe.

    eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Ihre Wahl");

Die String-Variable eingabe wird in einen Integer-Wert gewandelt ("parseInt") und in die Integer-Variable auswahl geschrieben.

    int auswahl = Integer.parseInt(eingabe);

    System.out.println("\nEingegeben wurde: " + auswahl + "\n");

Verzweigung mit switch auf Basis der Nutzereingaben, die in Integerwerte gewandeltl wurden.

  switch(auswahl) {

    case 1:

Studierendendaten eingeben. Bespielt wird Objekt stud. Es erfolgt jeweils eine grafische Anzeige der Eingabeaufforderung (vgl. unten) und das Übertragen der Nutzereingabe in die String-Variable eingabe. Diese wird in das entsprechende Objektattribut geschrieben. Für die Hausnummer wurde die Umwandlung des Strings in eine Integerzahl vorgenommen (mit parseInt).

      stud.matrikelNr = JOptionPane.showInputDialog("Matrikelnummer:");

      stud.name = JOptionPane.showInputDialog("Name:");

      stud.vName = JOptionPane.showInputDialog("Vorname:");

      stud.plz = JOptionPane.showInputDialog("PLZ:");

      stud.ort = JOptionPane.showInputDialog("Ort:");

      stud.strasse = JOptionPane.showInputDialog("Straße:");

      stud.hausnummer = Integer.parseInt(

      JOptionPane.showInputDialog("Hausnummer:")

      );

break wird für jede Case-Variante verlangt. Damit wird die Switch-Verzweigung verlassen.

    break;

      case 2:

Diese Wahl führt zur Ausgabe der Studierendendaten des jeweils "aktiven" Objekts.

        System.out.println(stud.matrikelNr);

        System.out.println(stud.vName + " " + stud.name);

        System.out.println(stud.plz + " " + stud.ort);

        System.out.println(stud.strasse + " " + stud.hausnummer);

        break;

      case 3:

Aktives Objekt wechseln

        int nr = Integer.parseInt(

        JOptionPane.showInputDialog("Welcher Student (0 oder 1)?")

        );

        if (nr == 0) {

        stud = stud0; // Referenz zeigt jetzt auf stud0

        System.out.println("Jetzt ist Student 0 aktiv.");

        } else if (nr == 1) {

        stud = stud1; // Referenz zeigt jetzt auf stud1

        System.out.println("Jetzt ist Student 1 aktiv.");

        } else {

        System.out.println("Fehler: Bitte 0 oder 1 eingeben!");

        }

        break;

      case 4:

Programm beenden

        fertig = true;

        break;

      default:

Fehler bei falscher Menüeingabe

        System.out.println("Ungültige Eingabe!");

      }

    }

  }

}

Klasse HP ohne Erläuterungen

package hochschule;

import javax.swing.JOptionPane;

public class HP {

  public static void main(String[] args) {

  String eingabe;

  Stud stud0 = new Stud();

  Stud stud1 = new Stud();

  Stud stud = stud0;

  stud0.matrikelNr = "12345";

  stud0.name = "Erster";

  stud0.vName = "Paul";

  stud0.plz = "7878";

  stud0.ort = "Weingarten";

  stud0.strasse = "Hinterm Berg";

  stud0.hausnummer = 99;

  stud1.matrikelNr = "67890";

  stud1.name = "Zweite";

  stud1.vName = "Viola";

  stud1.plz = "8989";

  stud1.ort = "Ravensburg";

  stud1.strasse = "Hauptstr.";

  stud1.hausnummer = 88;

  boolean fertig = false;

  while (!fertig) {

    System.out.println("\nEingabe von Daten \nin die Studierendendatei");

    System.out.println("\n1 = Eingabe");

    System.out.println("2 = Ausgabe");

    System.out.println("3 = Aktives Objekt wechseln");

    System.out.println("4 = Programm beenden");

    eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Ihre Wahl");

    int auswahl = Integer.parseInt(eingabe);

    System.out.println("\nEingegeben wurde: " + auswahl + "\n");

    switch (auswahl) {

    case 1:

      stud.matrikelNr = JOptionPane.showInputDialog("Matrikelnummer:");

      stud.name = JOptionPane.showInputDialog("Name:");

      stud.vName = JOptionPane.showInputDialog("Vorname:");

      stud.plz = JOptionPane.showInputDialog("PLZ:");

      stud.ort = JOptionPane.showInputDialog("Ort:");

      stud.strasse = JOptionPane.showInputDialog("Straße:");

      stud.hausnummer = Integer.parseInt(

      OptionPane.showInputDialog("Hausnummer:")

      );

      break;

    case 2:

      System.out.println("\n--- Studentendaten ---");

      System.out.println(stud.matrikelNr);

      System.out.println(stud.vName + " " + stud.name);

      System.out.println(stud.plz + " " + stud.ort);

      System.out.println(stud.strasse + " " + stud.hausnummer);

      break;

    case 3:

      int nr = Integer.parseInt(

      JOptionPane.showInputDialog("Welcher Student (0 oder 1)?")

      );

      if (nr == 0) {

      stud = stud0; // Referenz zeigt jetzt auf stud0

      System.out.println("Jetzt ist Student 0 aktiv.");

      } else if (nr == 1) {

      stud = stud1; // Referenz zeigt jetzt auf stud1

      System.out.println("Jetzt ist Student 1 aktiv.");

      } else {

      System.out.println("Fehler: Bitte 0 oder 1 eingeben!");

      }

      break;

    case 4:

      fertig = true;

      break;

    default:

      System.out.println("Ungültige Eingabe!");

      }

    }

  }

}

9.2 Klasse Stud

Diese Klasse besteht nur aus der Klassendefinition.

package hochschule;

public class Stud {

  public String matrikelNr; //Instanzvariablen

  public String name;

  public String vName;

  public String plz;

  public String ort;

  public String strasse;

  public int hausnummer;

}

9.3 Beispielhafter Programmlauf

Nach dem Start des Programms erscheint das Konsolenmenü und die grafische Eingabeaufforderung. Diese wird auch für die Eingabe der Daten genutzt.

Folgende zwei Eingabemasken werden genutzt:

Ein Programmlauf:

Eingabe von Daten

in die Studierendendatei

1 = Eingabe

2 = Ausgabe

3 = Aktives Objekt wechseln

4 = Programm beenden

Eingegeben wurde: 2

--- Studierendendaten ---

12345

Paul Erster

7878 Weingarten

Hinterm Berg 99

Eingabe von Daten

in die Studierendendatei

1 = Eingabe

2 = Ausgabe

3 = Aktives Objekt wechseln

4 = Programm beenden

Eingegeben wurde: 3

Jetzt ist Student 1 aktiv.

Eingabe von Daten

in die Studierendendatei

1 = Eingabe

2 = Ausgabe

3 = Aktives Objekt wechseln

4 = Programm beenden

Eingegeben wurde: 2

--- Studierendendaten ---

67890

Viola Zweite

8989 Ravensburg

Hauptstr. 88

Eingabe von Daten

in die Studierendendatei

1 = Eingabe

2 = Ausgabe

3 = Aktives Objekt wechseln

4 = Programm beenden

Eingegeben wurde: 4

Wird Eingabe gewählt, werden die einzelnen Adresselemente abgefragt (mit JoptionPane.showInputDialog(...)) und die neue Adresse wird zum aktiven Objekt.

9.4 Anmerkungen zum Programm

Objekte und Referenzen

Stud stud = stud0;

"stud" ist kein neues Objekt, sondern zeigt auf stud0. Dies wird hier Referenz genannt. Stud0 ist das aktive Objekt.

Mit

stud = stud1;

zeigt stud auf ein anderes Objekt. Alle Änderungen betreffen dann stud1 statt stud0. Dieses wird zum aktiven Objekt. Der Begriff "aktives Objekt" soll helfen zu verstehen:

• dass mehrere Objekte existieren,
• aber immer nur eines aktuell benutzt wird, weil die Referenzvariable gerade auf dieses Objekt zeigt.

Statt "aktives Objekt" könnte man methodisch genauer sagen: "Das aktuell referenzierte Objekt" oder "Das Objekt, auf das die Referenzvariable stud zeigt".

JoptionPane

JoptionPane ist eine Klasse aus der Java-Bibliothek zur einfachen Erstellung von Dialogfenstern. Sie gehört zum Paket javax.swing. Darum wird in HS2 zu Beginn geschrieben:

import javax.swing.JOptionPane;

Mit JOptionPane können Programme einfach

• Eingaben abfragen
• Meldungen anzeigen
• Warnungen ausgeben
• Auswahlfenster darstellen

ohne selbst grafische Fenster programmieren zu müssen. In HS2 wird JOptionPane zur Eingabe verwendet. Zum Beispiel:

eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Ihre Wahl");

Dadurch erscheint ein kleines Eingabefenster. showInputDialog() liefert immer einen String, auch wenn der Benutzer eine Zahl eingibt. Darum benötigt HS2:

Integer.parseInt(eingabe);

Damit wird ein String in eine Ganzzahl (int) umgewandelt.

Typische Methoden von JOptionPane sind:

• JOptionPane.showInputDialog(...) für Benutzereingaben.
• JOptionPane.showMessageDialog(null, "Hallo") für Meldungsfenster.
• JOptionPane.showConfirmDialog(...) für ein Bestätigungsfenster.

Methodischer Hintergrund

JOptionPane ist eine Klasse der GUI-Bibliothek Swing. GUI bedeutet Graphical User Interface (grafische Benutzeroberfläche).

10 Projekt HS3

Array mit Objekten, zufallsgeneriert

In diesem Projekt werden mehrere Objekte mit zufallsgenerierten fiktiven Daten erzeugt. Damit man nicht die Objekte einzeln im Progamm instanziieren muss, wird ein Array zu Hilfe genommen, in dem die Objekte per Programm angelegt werden. Ein solches Array wird auch komplexes Objekt genannt.

Im Programm HP wird zuerst gefragt, wieviele Objekte generiert werden sollen, dann wird ein Array mit dieser Länge angelegt. In diesem werden dann gleich viele Objekte mit Leereinträgen erstellt. Diese haben die Attributsausprägungen 0 (für numerische Instanzvariablen), null (für Strings) und false (für boolesche Attribute). Damit liegt also ein Array mit Objekten vor. Wie üblich, sind die Positionen des Arrays nummeriert, beginnend mit 0. Wenn es also 50 Objekte sind, haben diese die Nummerierungen 0 bis 49 und die Adressen studiosi[i] für i gleich 0 bis 49. Über diese Array-Adresse können die Objekte angesprochen werden.

studiosi[]

Für die zu generierenden Objekte liegen zwei String-Arrays vor, einer mit 20 Nachnamen, einer mit 20 Vornamen. Auf deren Basis werden mit Hilfe der Methode java.util.Random() zufällige Namen und Vornamen erzeugt. Auch die übrigen Attributsausprägungen werden zufällig generiert.

Wichtige Aspekte sind hier also:

• Erzeugen eines Arrays aus Objekten (komplexes Objekt)
• Nutzung der Methode Random

Außerdem werden mit Hilfe der Klasse javax.swing.JoptionPane grafische Eingabemöglichkeiten genutzt:

In diesem Beispiel wird, wie immer in dieser Lernhilfe, nicht die Nutzereingabe und "Tiefensemantik" kontrolliert. Z.B. könnte das Programm zwei gleiche Namenskombinationen oder Matrikelnummern erzeugen.

10.1 Klasse HP

Klasse HP mit Erläuterungen

package hochschule;

Benötigte Klassen importieren

import java.util.Random;

import javax.swing.JOptionPane;

public class HP {

  public static void main(String[] args) {

Überschrift ausgeben

  System.out.println("--- Objekte mit generierten Daten anlegen ---\n");

1. Benutzer nach Anzahl der Objekte fragen

Eingabefenster anzeigen

  String eingabe =

    JOptionPane.showInputDialog(

      "Wieviele Objekte (maximal 100):");

Texteingabe in eine ganze Zahl umwandeln

  int ianz = Integer.parseInt(eingabe);

Eingabe prüfen

  if (ianz < 1 || ianz > 100) {

    System.out.println(

      "Fehler: Die Anzahl muss zwischen 1 und 100 liegen.");

Programm beenden

    return;

  }

Kontrollausgabe ausgeben

  System.out.println("Anzulegende Objekte: " + ianz);

  System.out.println();

2. Array für Studierende erzeugen

  Stud[] studiosi = new Stud[ianz];

3. Datenfelder vorbereiten

Zur Verfügung gestellte Nachnamen

  String[] namen = {

    "Ritter", "Knecht", "Maier", "Müller",

    "Stauder", "Siskor", "Oduro", "Picarda",

    "Ricker", "Maistro", "Studer", "Saskor",

    "Podur", "Prickel", "Bond", "Jones",

    "Riker", "Nobel"

  };

Zur Verfügung gestellte Vornamen

  String[] vornamen = {

    "Paul", "Frieder", "Angelika", "Karolin",

    "Xian", "Ezri", "Jadzia", "Miriam",

    "Elfriede", "Josef", "Guiseppe", "Angie",

    "Frieda", "Andrea", "Ludwig", "Ricardo",

    "Lisa", "Friedrich"

  };

4. Objekte erzeugen, d.h. für jedes Feld im Array ein Stud-Objekt erzeugen

  for (int i = 0; i < studiosi.length; i++) {

    studiosi[i] = new Stud();

  }

  System.out.println("Inhalte generieren und Objekte ausgeben");

Zufallszahlengenerator erzeugen

  Random r = new Random();

5. Daten generieren

  int nr = 0;

  while (nr < studiosi.length) {

    System.out.println();

    System.out.println("Objekt Nr = " + nr);

Matrikelnummer erzeugen. Zufallszahl zwischen 10000 und 19999

    studiosi[nr].mNr = r.nextInt(10000, 20000);

Nachnamen erzeugen. Zufälligen Namen aus dem Array wählen.

    studiosi[nr].name = namen[r.nextInt(namen.length)];

Vornamen erzeugen.

    studiosi[nr].vName = vornamen[r.nextInt(vornamen.length)];

Anzahl Semester erzeugen. Zufallszahl zwischen 1 und 19.

    studiosi[nr].anzSem = r.nextInt(1, 20);

6. Geburtsdatum erzeugen

Monat zwischen 1 und 12

    int monat = r.nextInt(1, 13);

Variable für den Tag

    int tag;

Prüfen, wie viele Tage der Monat hat

    if (monat == 2) {

    tag = r.nextInt(1, 29);

    }

Monate mit 30 Tagen

    else if (monat == 4 ||

      monat == 6 ||

      monat == 9 ||

      monat == 11) {

Tag 1 bis 30

    tag = r.nextInt(1, 31);

    }

Monate mit 31 Tagen

    else {

    tag = r.nextInt(1, 32);

    }

Jahr zwischen 1995 und 2006

    int jahr =

      r.nextInt(1995, 2007);

Datum als String zusammensetzen

    studiosi[nr].gebTag = tag + "." + monat + "." + jahr;

7. Objekt ausgeben, Methode der Klasse Stud aufrufen

    studiosi[nr].ausgeben();

Zum nächsten Objekt wechseln

    nr++;

  }

8. Gesamtanzahl ausgeben

  System.out.println(

    "\nAnzahl Studierende: " + Stud.anzStud + "\n");

  }

}

Klasse HP ohne Erläuterungen

package hochschule;

import java.util.Random;

import javax.swing.JOptionPane;

public class HP {

  public static void main(String[] args) {

    System.out.println("--- Objekte mit generierten Daten anlegen ---\n");

    String eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Wieviele Objekte (maximal 100):");

    int ianz = Integer.parseInt(eingabe);

    if (ianz < 1 || ianz > 100) {

    System.out.println("Fehler: Die Anzahl muss zwischen 1 und 100 liegen.");

    return;

    }

    System.out.println("Anzulegende Objekte: " + ianz);

    System.out.println();

    Stud[] studiosi = new Stud[ianz];

    String[] namen = {

      "Ritter", "Knecht", "Maier", "Müller", "Stauder",

      "Siskor", "Oduro", "Picarda", "Ricker", "Maistro",

      "Müller", "Studer", "Saskor", "Podur", "Prickel",

      "Ricker", "Bond", "Jones", "Riker", "Nobel"

    };

    String[] vornamen = {

      "Paul", "Frieder", "Angelika", "Karolin", "Xian",

      "Ezri", "Jadzia", "Miriam", "Elfriede", "Josef",

      "Guiseppe", "Angie", "Frieda", "Andrea", "Karolin",

      "Ludwig", "Ricardo", "Andrea", "Lisa", "Friedrich"

    };

    for (int i = 0; i < studiosi.length; i++) {

    studiosi[i] = new Stud();

    }

    System.out.println("Inhalte generieren und Objekte ausgeben");

    Random r = new Random();

    int nr = 0;

    while (nr >= 0 amp;amp; nr < studiosi.length) {

      System.out.println();

      System.out.println("Objekt Nr = " + nr);

      studiosi[nr].mNr = r.nextInt(10000, 20000);

      studiosi[nr].name = namen[r.nextInt(namen.length)];

      studiosi[nr].vName = vornamen[r.nextInt(vornamen.length)];

      studiosi[nr].anzSem = r.nextInt(1, 20);

      int monat = r.nextInt(1, 13);

      int tag;

      if (monat == 2) {

        tag = r.nextInt(1, 29);

      } else if (monat == 4 || monat == 6 || monat == 9 || monat == 11) {

        tag = r.nextInt(1, 31);

      } else {

        tag = r.nextInt(1, 32);

      }

      int jahr = r.nextInt(1995, 2007);

      studiosi[nr].gebTag = tag + "." + monat + "." + jahr;

      studiosi[nr].ausgeben();

      nr++;

  }

  System.out.println("\nAnzahl Studierende: " + Stud.anzStud + "\n");

  }

}

10.2 Klasse Stud

Klasse Stud mit Erläuterungen

package hochschule;

Klassenattribut und statisches Attribut mit Anfangswert.

public class Stud {

  public int mNr; //Matrikelnummer

  public String name;

  public String vName;

  public int anzSem; //Erreichtes Semester

  public String gebTag; //Geburtstag

  static int anzStud = 0;

Konstruktor mit Klassenattribut.

  public Stud () {

  anzStud++;

  }

Methode zum Ausgeben der Daten eines Objekts

  void ausgeben() {

    System.out.println("Matrikelnummer: " + mNr);

    System.out.println("Name: " + name);

    System.out.println("Vorname:" + vName);

    System.out.println("Erreichtes Semester: " + anzSem);

    System.out.println("Geburtstag: " + gebTag);

    }

}

Klasse Stud ohne Erläuterungen

package hochschule;

public class Stud {

  public int mNr;

  public String name;

  public String vName;

  public int anzSem;

  public String gebTag;

  static int anzStud = 0;

  public Stud () {

  anzStud++;

  }

  void ausgeben() {

    System.out.println("Matrikelnummer: " + mNr);

    System.out.println("Name: " + name);

    System.out.println("Vorname:" + vName);

    System.out.println("Erreichtes Semester: " + anzSem);

    System.out.println("Geburtstag: " + gebTag);

    }

}

10.3 Programmlauf

Hier wurden aus Platzgründen nur drei Objekte angefordert.

---Objekte mit generierten Daten anlegen

Anzulegende Objekte: 3

Inhalte generieren und Objekte ausgeben

Objekt Nr = 0

Matrikelnummer: 17591

Name: Saskor

Vorname: Jadzia

Erreichtes Semester: 17

Geburtstag: 27.10.2006

Objekt Nr = 1

Matrikelnummer: 16863

Name: Ricker

Vorname: Miriam

Erreichtes Semester: 14

Geburtstag: 13.3.2005

Objekt Nr = 2

Matrikelnummer: 15464

Name: Oduro

Vorname: Ezri

Erreichtes Semester: 3

Geburtstag: 20.0.2002

Anzahl Studierende: 3

10.4 Beschreibung des Programms

Das Projekt HS3 erweitert das Programm HS2: Statt nur mit zwei Studierenden wird jetzt mit vielen gleichzeitig gearbeitet. Die Daten werden automatisch erzeugt und in einem Array gespeichert.

Zusätzlich gibt es das statische Attribut (Klassenattribut) static int anzStud. Diese Variable zählt, wie viele Studierende insgesamt erzeugt wurden.

Der Konstruktor ist

public Stud() {

  anzStud++;

}

Jedes Mal, wenn ein Objekt erzeugt wird, wird der Zähler erhöht.

Die Methode ausgeben() gibt alle Daten eines Studierenden aus:

studiosi[nr].ausgeben();

Das ist eine typische Objektmethode.

Im Hauptprogramm (HP) passiert die eigentliche Verarbeitung.

Schritt 1: Anzahl der Objekte festlegen

eingabe = JOptionPane.showInputDialog("Wieviele Objekte...");

Der Benutzer gibt ein, wie viele Studierendendaten erzeugt werden sollen.

Schritt 2: Array erzeugen

Stud[] studiosi = new Stud[ianz];

Das ist ein Array (Feld) für mehrere Objekte. Es ist zuerst leer, enthält nur Platz für Objekte.

Schritt 3: Objekte erzeugen

for (int i = 0; i < studiosi.length; i++) {

  studiosi[i] = new Stud();

}

Jetzt werden die Objekte tatsächlich erstellt. Ergebnis: studiosi[0], studiosi[1], ... sind "echte Studierende".

Schritt 4: Zufallsdaten erzeugen

• Mit Random r = new Random() kann man Zufallszahlen erzeugen.
• Matrikelnummern: r.nextInt(10000, 20000) ergibt eine Zahl zwischen 10000 und 19999
• Namen auswählen: namen[r.nextInt(20)]; wählt zufällig den Nachnamen aus einer Liste
• Vornamen auswählen: vornamen[r.nextInt(20)];
• Semester: r.nextInt(1, 20);

Datum erzeugen

• Monat wird zufällig gewählt
• Tag hängt vom Monat ab
• Jahr wird zufällig bestimmt

Daraus wird ein String gebaut wie: 12.5.2001

Schritt 5: Verarbeitungsschleife

while (nr >= 0 amp;amp; nr < studiosi.length){...}

Diese Schleife geht über alle Objekte. Für jedes Objekt geschieht:

• Daten erzeugen
• Daten speichern
• Daten ausgeben

Mit

studiosi[nr].ausgeben();

werden die Daten der Objekte angezeigt. Die Methode ist in der Klasse Stud definiert.

Am Ende erfolgt die Ausgabe der Gesamtanzahl aller erzeugten Objekte:

System.out.println("Anzahl Studierende: " + Stud.anzStud);

Mit der Klasse Random ein Zufallszahlengenerator erzeugt werden. So wie hier:

Random r = new Random();

D.h., das instanziierte Objekt r von Random() ist ein Zufallszahlengenerator. Man kann sich r wie eine kleine Maschine vorstellen, die immer neue Zufallszahlen liefert. Z.B. eine zufällige Matrikelnummer:

studiosi[nr].mNr = r.nextInt(10000, 20000);

Oder, so wie oben, einen zufälligen Namen aus einem Array:

studiosi[nr].name = namen[r.nextInt(namen.length)];

11 Projekt HS4

Hier werden Aufrufe über Klassengrenzen hinweg demonstriert, darunter auch eine, die zur Verknüpfung von Inhalten führt. Neben der Klasse mit dem HP liegen zwei inhaltlich motivierte Klassen vor: Stud (Studierende) und Noten.

11.1 Klasse HP

Zu Beginn werden mittels zweier Konstruktoraufrufe die Objekte (Studierenden) s0 und s1 instanziiert und deren Daten ausgegeben. Anschließend erfolgt der Konstruktoraufruf zur Klasse Noten. Auch hier werden die Daten per Parameteraufruf eingetragen. Abschließend wird die Ausgabe verknüpfter Daten gezeigt. Insgesamt erfolgt hier an folgenden Stellen ein Aufruf einer anderen Klasse:

• s0.ausgeben() ruft im HP eine Methode der Klasse Stud auf.
• s1.name, usw. fordert im HP aus Stud die Daten des Objekts an.
• n1.fach fordert von Noten das Studienfach der Notenvergabe an, usw.

In Stud ist ein Klassenattribut eingefügt: anzStud. Es hält die Anzahl der Studierenden (die Anzahl der Objekte von Stud) fest. Das Hochzählen erfolgt im Konstruktor von Stud.

Klassen-
attribut

Klasse HP mit Erläuterungen

package hochschule;

public class HP {

  public static void main(String[] args) {

Konstruktor für das Objekt s0. Die Attribute des Objekts werden über die Parameterliste des Konstruktors befüllt. Vgl. Stud für den entsprechenden Aufbau des Konstruktors.

    Stud s0 = new Stud("123", "Maier", "Klara", 5, "21.09.2002");

    System.out.println("Ausgabe der Daten in HP mit Methode der Klasse Stud:");

Aufruf der Instanzmethode ausgeben() der Klasse Stud.java.

    s0.ausgeben();

Ein weiteres Objekt von Stud entsteht und wird ausgegeben.

    Stud s1 = new Stud("234", "Müller", "Ulla", 5, "1.1.1999");

    s1.ausgeben();

Konstruktor der Klasse Noten mit Dateneingabe per Parameter,. Es entsteht Objekt n1. EinfWI bedeutet: Einführung in die Wirtschaftsinformatik. Dann erfolgt der Aufruf der Instanzenmethode ausgNote() zur Ausgabe der Noten.

    Noten n1 = new Noten("234", "EinfWI", 1);

    n1.ausgNote();

Mit den folgenden Befehlen werden, von HP aus, verknüpfte Daten von s1 und n1 ausgegeben. Das Beispiel ist aus didaktischen Gründen stark fokussiert auf die Aufruf- und Konstruktorthematik. In Wirklichkeit müssten natürlich die passenden Studierenden und Noten zuerst gesucht werden.

    System.out.println("\nAusgabe der Noten in Klasse HP:");

    System.out.println("Matrikelnummer: " + s1.mNr + "\nName: " + s1.name + "\nVorname: " + s1.vName + "\nFach: " + n1.fach + "\nNote: " + n1.note);

  }

}

Klasse HP ohne Erläuterungen

package hochschule;

public class HP {

  public static void main(String[] args) {

    Stud s0 = new Stud("123", "Maier", "Klara", 5, "21.09.2002");

    System.out.println("Ausgabe der Daten in HP mit Methode der Klasse Stud:");

    s0.ausgeben();

    Stud s1 = new Stud("234", "Müller", "Ulla", 5, "1.1.1999");

    s1.ausgeben();

    Noten n1 = new Noten("123", "EinfWI", 1);

    n1.ausgNote();

    System.out.println("\nAusgabe der Noten in Klasse HP:");

    System.out.println("Matrikelnummer: " + s1.mNr + "\nName: "

    + s1.name + "\nVorname: " + s1.vName + "\nFach: " + n1.fach

    + "\nNote: " + n1.note);

  }

}

11.2 Klasse Noten

Die Klasse Noten erfasst mit den Attributen mNr (Matrikelnummer), fach (Studienfach) und Note (erreichte Note in Klausur, mündlicher Prüfung, Hausarbeit, usw.) die Noten der Studierenden.

Der Konstruktor ist wiederum so angelegt, dass die Attributsausprägungen (Werte) gleich beim Aufruf übergeben werden. Eine Methode ausgNote() erlaubt es, die Noten eines Studierenden bzgl. eines Faches anzeigen zu lassen.

Klasse Noten mit Erläuterungen

package hochschule;

Ein Konstruktor mit Werteübergabe in der Parameterliste. Damit entsteht dann nicht ein unbeschriebenes Objekt mit 0, null und false, sondern gleich eines mit beschriebenen Attributsausprägungen.
Der Aufruf im HP ist wie folgt: Noten n1 = new Noten("12345", "EinfWI", 1). Zu beachten ist die Zuweisung der übergebenen Werte an die Attribute des Objekts mittels this.

public class Noten {

  public String mNr; //Matrikelnummer

  public String fach; //Studienfach

  public int note;

  public Noten(String matrNr, String fach, int note)

  {

    this.mNr = matrNr;

    this.fach = fach;

    this.note = note;

}

Definition der Instanzmethode ausgNote() ("Noten ausgeben") Diese steht dann im gesamten Programm zur Verfügung, dank package hochschule. Aufruf im HP z.B. so: n1.ausgNote().

  void ausgNote() {

    System.out.println("\nAusgabe der Daten in Klasse Noten:");

    System.out.println("Student (Matrikelnummer): " + mNr);

    System.out.println("Fach: " + fach);

    System.out.println("Note: " + note);

  }

}

Klasse Noten ohne Erläuterungen

package hochschule;

public class Noten {

  public String mNr;

  public String fach;

  public int note;

  public Noten(String matrNr, String fach, int note)

  {

    this.mNr = matrNr;

    this.fach = fach;

    this.note = note;

  }

  void ausgNote() {

    System.out.println("\nAusgabe der Daten in Klasse Noten:");

    System.out.println("Student (Matrikelnummer): " + mNr);

    System.out.println("Fach: " + fach);

    System.out.println("Note: " + note);

  }

}

11.3 Klasse Stud

Die Klasse Stud enthält neben den Attributen mNr (Matrikelnummer), name (Name), vName (Vorname), gebTag (Geburtstag) und anzSem (erreichtes Semester) das Klassenattribut anzStud (Anzahl Studierende). Diese wird bei der Einrichtung auf einen Anfangswert gesetzt.

Die hier gewählte Konstruktorvariante zeigt die Erstellung eines Objekts mit Hilfe der Parameterliste. Wie der zugehörige Aufruf aussieht, zeigt die Klasse HP. Die Einträge der im Aufruf übergebenen Werte erfolgt mit Hilfe des Key Words this. Außerdem wird hier wiederum gleich beim Konstruktor das Attribut anzStud um 1 hochgezählt.

Die Klasse hat außerdem die Methode ausgeben(), mit der die Daten des gerade erstellten Objekts auf der Konsole angezeigt werden.

Klasse Stud mit Erläuterungen

package hochschule;

public class Stud {

Instanzenattribute zur Beschreibung der Objekte.

  public String mNr; //Matrikelnummer

  public String name;

  public String vName;

  public int anzSem; //Erreichtes Semester

  public String gebTag; //Geburtstag

Klassenattribut (statisches Attribut) mit Anfangswert:

  static int anzStud = 0;

Konstruktor mit Parameterliste. Zu beachten ist das Eintragen der Parameterwerte mittel this in die Attribute.
Der Aufruf im HP ist hier wie folgt: Stud s0 = new Stud("1111", "Maier", "Klara", 5, "21.09.2002").
Das Klassenattribut anzStud() wird bei jedem Konstruktoraufruf um 1 erhöht.

  public Stud (String mNr, String name, String vName, int anzSem, String gebTag) {

    this.mNr =mNr;

    this.name =name;

    this.vName = vName;

    this.anzSem = anzSem;

    this.gebTag = gebTag;

    anzStud++; //Zähler für Klassenattribut

  }

Methode zum Ausgeben der Daten eines Objekts. Der Aufruf im HP ist z.B. wie folgt: s1.ausgeben();

  void ausgeben() {

    System.out.println("\nMatrikelnummer: " + mNr);

    System.out.println("Name: " + name);

    System.out.println("Vorname:" + vName);

    System.out.println("Erreichtes Semester: " + anzSem);

    System.out.println("Geburtstag: " + gebTag);

  }

}

Klasse Stud ohne Erläuterungen

package hochschule;

public class Stud {

  public String mNr;

  public String name;

  public String vName;

  public int anzSem;

  public String gebTag; //Geburtstag

  static int anzStud = 0;

  public Stud (String mNr, String name, String vName, int anzSem, String gebTag) {

    this.mNr =mNr;

    this.name =name;

    this.vName = vName;

    this.anzSem = anzSem;

    this.gebTag = gebTag;

    anzStud++;

  }

  void ausgeben() {

    System.out.println("\nMatrikelnummer: " + mNr);

    System.out.println("Name: " + name);

    System.out.println("Vorname:" + vName);

    System.out.println("Erreichtes Semester: " + anzSem);

    System.out.println("Geburtstag: " + gebTag);

  }

}

11.4 Programmlauf

Ausgabe der Daten in HP mit Methode der Klasse Stud:

Matrikelnummer: 123

Name: Maier

Vorname:Klara

Erreichtes Semester: 5

Geburtstag: 21.09.2002

Matrikelnummer: 234

Name: Müller

Vorname:Ulla

Erreichtes Semester: 5

Geburtstag: 1.1.1999

Ausgabe der Daten in Klasse Noten:

Student (Matrikelnummer): 123

Fach: EinfWI

Note: 1

Ausgabe der Noten in Klasse HP:

Matrikelnummer: 234

Name: Müller

Vorname: Ulla

Fach: EinfWI

Note: 1

11.5 Beschreibung des Programms

Das Projekt HS4 besteht aus den drei Klassen HP, Stud und Noten. Es zeigt, wie mehrere Klassen in einem Java-Programm zusammenwirken. Außerdem werden Konstruktoraufrufe mittels Parameterübergabe ausführlicher dargestellt.

Das Projekt besteht aus drei Dateien:

• HP.java
• Stud.java
• Noten.java

Im Projekt werden Studierende erzeugt, deren Daten gespeichert, Noten angelegt und alle Informationen ausgegeben. Dabei wird gezeigt, wie mehrere Klassen zusammenarbeiten.

Die Klasse Noten beschreibt eine einzelne Note. Gespeichert werden:

• Matrikelnummer des Studierenden
• Fach
• Note

Wichtig: Die 1:n-Beziehung zwischen Studierenden und Noten existiert natürlich, wird aber zunächst nur vereinfacht über die Matrikelnummer bei den Notenobjekten erfasst. Die Beschreibung der Einrichtung einer objektorientierten 1:n-Beziehung folgt später. Dabei erhält die Klasse Stud eine Notenliste: List<Noten> noten = new ArrayList<>(); Damit können dann einem Studierenden mehrere Notenobjekte direkt zugeordnet werden.

Die Klasse Noten besitzt zwei Konstruktoren:

• einen parameterlosen Konstruktor
• einen Konstruktor mit Parametern

Mit Parametern ergibt sich folgendes:

public Noten(String matrNr, String fach, int note)

Damit werden Werte direkt beim Erzeugen des Objekts übergeben, z.B. so:

Noten n1 = new Noten("123", "EinfWI", 1);

Ohne Parameter ist der Aufruf wie folgt:

public Noten()

Dabei können Standardwerte gesetzt werden, so wie hier:

mNr = "000";

fach = "unbekannt";

note = 0;

Der Aufruf ist:

Noten n2 = new Noten();

Solche Konstruktoren sind nützlich, wenn zunächst ein "leeres" Objekt erzeugt werden soll.

Statische Variable

In der Klasse Stud gibt es eine sog. statische Variable, bzw. ein Klassenattribut:

static int anzStud = 0;

Ein solches bezieht sich nicht auf ein einzelnes Objekt, sondern auf die gesamte Klasse. Hier gibt es an, wie viele Studierenden-Objekte erzeugt wurden. Dafür wird jeweils im Konstruktor um eins erhöht:

anzStud++;

12 Projekt HS5

Hier werden mit java.util.Scanner Konsoleneingaben (Integerwerte und Strings) gelesen. Vgl. Abschnitt 3.1. Dann wird ein Objekt erzeugt und mit den eingelesenen Daten bespielt. Mithilfe der Instanzmethode ausgeben() aus Stud.java wird dann dieses Objekt auf dem Bildschirm angezeigt. Abschließend wird das Hochzählen einer Klassenvariablen demonstriert.

12.1 Klasse HP

Klasse HP mit Erläuterungen

package hochschule;

import java.util.Scanner;

public class HP {

  public static void main(String[] args) {

Scanner-Objekt erzeugen. Mit Scanner können Daten über die Tastatur eingelesen werden.
System.in bedeutet: Eingabe von der Konsole.

  Scanner scanner = new Scanner(System.in);

Benutzer fragen, ob ein Objekt angelegt werden soll.

  System.out.print("Objekt eingeben (j/n): ");

Eingabe als Zeichenkette einlesen.

  String s = scanner.nextLine();

Auswahl abhängig von der Eingabe.
switch überprüft den Inhalt der Variablen s.

  switch (s) {

Falls der Benutzer "j" eingibt:

    case "j":

    System.out.println("Eingabe:");

Matrikelnummer abfragen.
nextLine() liefert zunächst einen String.
Integer.parseInt(...) wandelt den String in eine Ganzzahl um.

    System.out.print("Matrikelnummer: ");

    int mNr = Integer.parseInt(scanner.nextLine());

Namen einlesen.

    System.out.print("Name: ");

    String name = scanner.nextLine();

Vorname einlesen.

    System.out.print("Vorname: ");

    String vName = scanner.nextLine();

Aktuelles Semester einlesen.

    System.out.print("Aktuelles Semester: ");

    int anzSem = Integer.parseInt(scanner.nextLine());

Geburtstag einlesen.

    System.out.print("Geburtstag: ");

    String gebTag = scanner.nextLine();

Neues Objekt der Klasse Stud erzeugen. Der parameterlose Konstruktor wird aufgerufen.

    Stud s100 = new Stud();

Die eingegebenen Werte werden den Attributen zugewiesen. Das Objekt s100 wird dadurch beschrieben.

    s100.mNr = mNr;

    s100.name = name;

    s100.vName = vName;

    s100.anzSem = anzSem;

    s100.gebTag = gebTag;

Ausgabeüberschrift.

    System.out.println("\n-----Objekt mit externer Methode anzeigen:\n");

Methode ausgeben() der Klasse Stud aufrufen. Die Methode gibt die Daten des Objekts aus.

    s100.ausgeben();

    System.out.println();

Ende dieses case-Zweigs.

    break;

Falls nicht "j" eingegeben wurde. Programmabbruch melden.

  default:

    System.out.println("Abbruch");

    break;

  }

Scanner schließen. Dadurch werden Systemressourcen freigegeben.

  scanner.close();

  }

}

Klasse HP ohne Erläuterungen

package hochschule;

import java.util.Scanner;

public class HP {

  public static void main(String[] args) {

    Scanner scanner = new Scanner(System.in);

    System.out.print("Objekt eingeben (j/n): ");

    String s = scanner.nextLine();

    switch (s) {

      case "j":

        System.out.println("Eingabe:");

        System.out.print("Matrikelnummer: ");