1 Einleitung

1.1 Konzept

Wie oben schon ausgeführt, ist dieser Text ein Begleittext zu [Staud 2026a], 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 2026a] (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 [OO2025] 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.

1.4 Formatierung und Schreibweise

Im Text und in den Grafiken wird jeweils ein bestimmtes Schriftformat für Anwendungsbereiche, Objektorientierte Modelle, Klassen, Objekte, Attribute und Methoden verwendet. Außerdem schreibt die UML bei einigen dieser Bezeichner einen bestimmten Aufbau des Wortes bzgl. Kleinschreibung, Großschreibung und Unterstreichung vor. Dieser wird hier schon mal vorgestellt, bei der Einführung des jeweiligen Theorieelements dann erläutert.

Hier die für diesen Text gewählte Formatierung:

• Anwendungsbereiche: Unternehmen (Arial, fett, 11)
• Objektorientierte Modelle: Personalwesen (Arial, fett, Großbuchstaben, 9).
• Klassen: Angestellte (Arial, fett, 9)
• Objekte: Maier:Angestellte (Courier 10, unterstrichen)
• Attribute: datumEinstellung (Arial)
• Methoden/Operationen: einstellen() (Arial 9)
• Programme und Programmfragmente: class Stud {int matrNr; String name; String vName;... (Courier, 10)

Kommentare in den Programmen

Der doppelte Schrägstrich (//) markiert in Java-Programmen einen Kommentar. Diese können bei der Übernahme der Programme belassen werden. Die in einem Kasten gefassten

Texte in den Programmen

wurden bei der Textbearbeitung in die Programme eingefügt und würden bei der Übernahme der Programme eine Fehlermeldung der Entwicklungsumgebung auslösen.

2 Grundlagen

In den Beispielen wird oftmals 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 vielen Programmen müssen Bedingungen überprüft werden. Das Ergebnis einer Bedingung ist immer einer der beiden Wahrheitswerte

• true (wahr)
• false (falsch)

Zur Verknüpfung oder Veränderung solcher Bedingungen verwendet Java logische Operatoren. Sie werden beispielsweise in if-Anweisungen oder while-Schleifen eingesetzt. Die wichtigsten logischen Operatoren sind:

Nicht (!)

Der Operator Nicht kehrt den Wahrheitswert um.

boolean fertig = false;

if (!fertig) {

  System.out.println("Programm läuft weiter.");

}

Da fertig den Wert false besitzt, wird aus !fertig der Wert true.

Und

Der Operator Und liefert nur dann true, wenn beide Bedingungen erfüllt sind.

if (alter >= 18 amp;amp; alter <= 65) {

  System.out.println("Alter liegt im zulässigen Bereich.");

}

Die Bedingung ist also nur wahr, wenn beide Vergleiche gleichzeitig zutreffen.

Oder (||)

Der Operator Oder liefert true, wenn mindestens eine der Bedingungen erfüllt ist.

if (note == 1 || note == 2) {

  System.out.println("Sehr gutes oder gutes Ergebnis.");

}

Hier genügt es, wenn eine der beiden Bedingungen wahr ist.

Exklusives Oder (^)

Der Operator XOR (Exclusive OR) liefert true, wenn genau eine der beiden Bedingungen wahr ist.

boolean a = true;

boolean b = false;

System.out.println(a ^ b);

führt zu folgender Ausgabe:

true

Sind dagegen beide Bedingungen wahr oder beide falsch, liefert ^ den Wert false. Insgesamt gelten folgende Wahrheitswerte:

2.4 Referenzen

In einem Text zur Objektorientierung mit Java ist oftmals von Referenzen die Rede. Deshalb soll der Begriff hier geklärt werden. Grundsätzlich gilt:

Eine Referenz ist immer ein Verweis auf ein Objekt.

Der einfachste Fall

Beispiel mit der Klasse Stud (Studierende), die im Text oftmals verwendet wird:

Stud s1 = new Stud();

Hier ist

Stud s1;

eine Referenzvariable. Sie enthält einen Verweis auf ein Objekt der Klasse Stud.

Referenzen bei Vererbung

Nehmen wir Vererbung hinzu, wieder mit einem Beispiel, das hier im Text öfters vorkommt: Superklasse Fahrzeug, Subklassen PKW und LKW. Jetzt schreibt man

Fahrzeug f;

Die Referenzvariable besitzt den Typ

Fahrzeug

Nun kann sie auf verschiedene Objekte zeigen.

f = new PKW();

oder

f = new LKW();

Die Referenz bleibt dieselbe. Nur das Objekt ändert sich. Dies funktioniert, weil ein PKW ein spezielles Fahrzeug ist, ebenso ein LKW. Deshalb darf eine Fahrzeug-Referenz auf beide zeigen.

Polymorphie

Dies führt zum Konzept der Polymorphie. Wird

f.fahren();

aufgerufen, schaut Java nicht nur auf den Typ der Referenz

Fahrzeug

sondern auf das Objekt. Zeigt

f

auf einen PKW, wird

PKW.fahren()

aufgerufen. Zeigt dieselbe Referenz später auf einen LKW, wird

LKW.fahren()

aufgerufen.

Somit gilt: Bei der Polymorphie unterscheidet man zwischen dem Typ der Referenzvariablen und der Klasse des Objekts. Der Typ der Referenzvariablen wird bereits beim Übersetzen des Programms festgelegt. Die Klasse des Objekts kann sich während des Programmlaufs ändern. Welche überschriebene Methode tatsächlich ausgeführt wird, richtet sich nach der Klasse des Objekts.

Referenztyp und Objekttyp

Dies führt zur Unterscheidung von Referenz- und Objekttyp. Bei

Fahrzeug f = new PKW();

gibt es zwei Typen. Den Referenztyp

Fahrzeug

und den Objekttyp

PKW

Diese beiden müssen nicht identisch sein.

Definition

Damit kann der Begriff Referenz wie folgt definiert werden:

Eine Referenz ist eine Variable, die nicht das Objekt selbst enthält, sondern einen Verweis auf ein Objekt. Mehrere Referenzen können auf dasselbe Objekt zeigen. Bei Vererbung kann eine Referenz der Oberklasse auch auf Objekte ihrer Unterklassen verweisen.

2.5 Der Begriff "Typ" in Java

In diesem Text ist oft von Typ als objektorientiertem Konstrukt die Rede. Deshalb hier eine Klärung.

Ganz allgemein bedeutet Typ in Java folgendes: Ein Typ legt fest, welche Werte eine Variable annehmen darf und welche Operationen auf diesen Werten zulässig sind.

Beispiele:

int alter;

double gehalt;

String name;

Hier sind

• int
• double
• String

jeweils Typen. Sie bestimmen,

• welche Werte gespeichert werden können,
• welche Methoden oder Operationen verwendet werden dürfen.

Das ist sozusagen der einfache Fall, der sich auch in der andernorts üblichen Bezeichnung Datentyp äußert. Interessanter ist der folgende Fall.

Typen bei Objekten

Auch Klassen sind Typen. Betrachten wir:

Stud s;

Hier ist Stud der Typ der Variablen s. Das bedeutet, s darf nur auf Objekte der Klasse Stud (oder einer Unterklasse von Stud) verweisen.

Typen bei Referenzvariablen

In obigem Abschnitt liegt die Referenzvariable Fahrzeug f vor. Dabei ist Fahrzeug der Typ der Referenzvariablen. Der Compiler weiß dadurch:

• f darf auf Fahrzeuge zeigen,
• also auch auf PKW oder LKW,
• und es dürfen nur Methoden aufgerufen werden, die in Fahrzeug bekannt sind.

Nun wird geschrieben: f = new PKW(); Damit gilt: Der Typ der Referenzvariablen Fahrzeug und die Klasse des Objekts von PKWsind zwei verschiedene Dinge.

Definition

Damit kann man den Begriff Typ in Java wie folgt definieren:

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 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. die Beispiele in den Programmen, z.B. 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 ist umfassend objektorientert. Es gibt nur Klassen, auch das Hauptprogramm ("main") wird in eine Klasse gepackt. 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 Einleitung

Für das Lesen aus und das Schreiben in Dateien werden (Daten-)Stromklassen benötigt, mit denen es möglich ist, "die abstrakten Methoden von Reader, Writer, InputStream und OutputStream auf Dateien abzubilden" [Ullenboom 2024, S. 1919]. Solche Stromklassen sind

(Daten-)Strom-klassen

• FileInputStream,
• FileReader und
• FileOutputStream.

Die hier zur Arbeit mit Textdateien benötigten Programme, werden im Projekt hsdaten vorgestellt:

• Erstellen.java zum Erstellen einer TXT-Datei in einem beliebigen Verzeichnis mit der Klasse File.
• Schreiben.java für das Schreiben eines Variablentextes in eine Datei mit der Klasse FileWriter.
• Schreiben2.java für das Schreiben in eine Datei mit den Klassen FileWriter und BufferedWriter.
• Lesen.java für das Lesen einer TXT-datei mit der Klasse BufferedReader.
• ErzeugLoesch.java für das Erzeugen, Beschreiben und Löschen einer TXT-Datei mit den Klassen FileWriter, BufferedWriter und einer grafischen Eingabe mit JOptionPane.showInputDialog.
• Anhaengen.java für das Anhängen von Daten in eine TXT-Datei. Dateneingabe mit Scanner.
• EinlesenCSV.java für das Lesen und Ausgeben einer CSV-Datei. Dateneingabe mit Scanner
• Loeschen.java für das Löschen einer Datei. Dateneingabe mit Scanner.

6.2 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.

6.3 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

6.4 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 6.4-1: 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 - Objekterzeugung

HS1 steht für das erste Projekt zum Anwendungsbereich Hochschule. Die Programme mit den Bezeichnungen HS1-HS9 und hsdaten dienen zur exemplarischen Darstellung wichtiger Theorieelemente. Dabei werden, gemäß dem Konzept dieses Textes, die Ausführungen zur Theorie gleich ergänzt mit aussagekräftigen Programmen.

Aufbau der Beschreibungen

Der Aufbau dieser Projektbeschreibungen ist immer gleich: Zuerst das Hauptprogramm (Klasse HP), dann die inhaltlichen Klassen. Viele 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. In einem abschließenden Abschnitt werden jeweils die betrachteten Themen aufgelisted.

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 (Hauptprogramm; main)

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 Ergebnis 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

8.4 Betrachtete Themen

• Attribut
• Datentypen
• import
• Instanziierung
• Klasse
• main()
• Objekt
• package x
• Referenzvariable

9 Projekt HS2 - Objekte und Referenzen

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 Ergebnis Programmlauf

Nach dem Start des Programms erscheint das Konsolenmenü und die grafische Eingabeaufforderung:

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.

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1 = Eingabe

2 = Ausgabe

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4 = Programm beenden

Eingegeben wurde: 2

--- Studierendendaten ---

67890

Viola Zweite

8989 Ravensburg

Hauptstr. 88

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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