Objektorientiertes Design und Interfaces

Zugriff auf Attribute und statische Typen

• Der Zugriff auf Attribute, die im statischen Typ nicht definiert sind, ist unzulässig, selbst wenn der dynamische Typ dieses Attribut besitzt.
• Diese Regelung ist sinnvoll, da der statische Typ die Schnittstelle vorgibt und nur so zur Compile-Zeit die Existenz eines Attributs garantiert werden kann.

Kernelemente des objektorientierten Designs

• Kernelemente des Designs sind Kapselung, Vererbung, Polymorphie und Abstraktion.
• Interfaces und abstrakte Klassen sind Kernelemente der Abstraktion.

Sichtbarkeit von Interface-Methoden

• Methoden in Interfaces sind automatisch public und abstract.
• Implementierende Klassen müssen diese Methoden als public implementieren.

Namenskonflikte bei Packages

• Namenskonflikte treten auf, wenn mehrere Packages denselben Namen haben.
• Eindeutige Namenskonventionen, wie z.B. de.uni.projekt, können dieses Problem beheben.

Subtypen eines Interfaces

• Alle Klassen und Interfaces, die ein Interface I direkt oder indirekt implementieren oder erweitern, sind Subtypen von I.

Scope (Gültigkeitsbereich)

• Der Scope bezeichnet den Gültigkeitsbereich einer Variable oder Methode.
• Die Sichtbarkeit wird durch Sichtbarkeitsmodifikatoren (private, public, etc.) und den Kontext (Klasse, Paket, etc.) bestimmt.

Finale Methoden in Vererbung

• Wenn eine Methode foo in einer Klasse X als final deklariert ist, darf sie in keiner Subklasse überschrieben werden.

Vorteile von Packages

• Packages bieten eine bessere Strukturierung, vermeiden Namenskonflikte und fördern die Wiederverwendbarkeit von Code.

Verwendung von this in Konstruktoren

• Das Schlüsselwort this wird verwendet, um Namenskonflikte mit Parametern zu vermeiden.
• Beispiel: Ohne this wäre nicht eindeutig, auf welche Variable name verwiesen wird (this.name = name).

Closure Definition

• Eine Closure ist eine Funktion, die auf Variablen aus ihrem Entstehungskontext zugreifen kann.

Statischer vs. dynamischer Typ

• Der statische Typ bestimmt zur Compile-Zeit, welche Methoden und Attribute sichtbar sind.
• Der dynamische Typ bestimmt das tatsächliche Verhalten eines Objekts zur Laufzeit.

Implementierung von Interfaces und Ableitung von Klassen

• In Java kann eine Klasse beliebig viele Interfaces implementieren, aber nur von einer Klasse erben.

Attribute von Klassen vs. Klassenattribute

• Attribute von Klassen gehören zu Instanzen der Klasse.
• Klassenattribute sind static und gehören der Klasse selbst.

protected und Vererbung

• Das Schlüsselwort protected erlaubt den Zugriff auf Member in Subklassen, auch außerhalb des eigenen Pakets, und fördert somit die Vererbung.

Bestandteile der main-Methode

• public: Ermöglicht den Zugriff von außen (JVM).
• static: Es wird kein Objekt benötigt, um die Methode aufzurufen.
• void: Die Methode gibt keinen Wert zurück.

Methoden mit identischer Signatur

• Eine Klasse kann keine zwei Methoden mit identischer Signatur haben.
• Überladen bedeutet gleiche Methode, aber andere Parameter.
• Überschreiben bedeutet gleiche Signatur, aber andere Implementierung.

Funktionale Programmierung

• Zentrale Bausteine der funktionalen Programmierung sind Funktionen und Rekursion.
• Kernelemente sind Funktionen höherer Ordnung und Unveränderlichkeit von Datenstrukturen.

Garbage Collector

• Der Garbage Collector vermeidet Speicherlecks durch automatische Freigabe von nicht mehr erreichbaren Objekten.

Formale vs. Aktuale Parameter

• Formale Parameter sind in der Methodendefinition enthalten.
• Aktuale Parameter sind die konkreten Werte, die beim Aufruf an die Methode übergeben werden.

Exceptions in überschriebenen Methoden

• Wenn eine Klasse X eine Methode m hat, die Exceptions vom Typ Ex1 wirft, kann eine Klasse Y, die von X erbt und m überschreibt, nur die gleiche oder eine spezifischere Exception (d.h. Unterklassen von Ex1) werfen.

Unterschiede zwischen Interfaces und abstrakten Klassen

• Interfaces enthalten nur Methodendeklarationen (seit Java 8 auch default-Implementierungen).
• Abstrakte Klassen können Attribute und Methodendefinitionen enthalten.

Zweck von Exceptions

• Exceptions dienen zur Fehlerbehandlung ohne Programmabbruch.

Eigenschaften von Keys und Values in Map

• Keys dürfen nicht null sein und müssen equals() und hashCode() konsistent überschreiben.
• Values können beliebig sein, auch null.

Referentielle Transparenz

• Referentielle Transparenz bedeutet, dass eine Methode bei gleichen Eingaben immer das gleiche Ergebnis ohne Seiteneffekte liefert.
• In Java bedeutet dies, dass Methoden den Zustand nicht verändern dürfen, wie z.B. String.concat().

Alternativen zum Iterator

• Neben dem Erzeugen eines Iterators kann eine For-each-Schleife verwendet werden, um auf Elemente von Arrays oder Listen zuzugreifen.

Arrays vs. Listen

• Arrays haben eine feste Größe und sind schnell.
• Listen sind dynamisch und flexibel.

Typisierung in Racket und Java

• Java ist statisch typisiert
• Racket ist dynamisch typisiert

Funktionale Methode

• Eine funktionale Methode in Java hat keine Seiteneffekte und hängt nur von der Eingabe ab.

Das Interface Predicate

• Predicate<T> ist ein funktionales Interface mit der Methode test(T t).
• Eine Klasse ist für einfache Funktionen zu schwergewichtig.

Effectively final Variablen

• Eine Variable ist "effectively final", wenn sie nach der Initialisierung nicht mehr verändert wird.
• Lambda-Ausdrücke dürfen nur auf solche Variablen zugreifen.

Rekursion

• Rekursion bedeutet, dass eine Methode sich selbst aufruft.
• Die Terminierung wird durch eine Abbruchbedingung sichergestellt.

Eigenschaften von Klassenmethoden

• Klassenmethoden (statische Methoden) dürfen auf static-Variablen zugreifen, ohne ein Objekt zu benötigen.
• Sie dürfen nicht auf this zugreifen und nicht abstract sein.

Byteweises vs. zeichenweises Einlesen

• Byteweises Einlesen ist sinnvoll bei Binärdaten (z.B. Bildern).
• Zeichenweises Einlesen ist sinnvoll bei Textdaten.

Downcast

• Ein Downcast stellt eine Ausnahme der statischen Typisierung in Java dar, da der Compiler ihn erlaubt, aber zur Laufzeit Fehler auftreten können.

Listen in Java und Racket

• In Java ist List eine Schnittstelle mit konkreten Implementierungen.
• In Racket sind Listen rekursive Datenstrukturen und immutabel.

Typinferenz

• Typinferenz bedeutet, dass der Compiler den Typ ohne explizite Angabe ableitet, z.B. mit var in Java (ab Version 10).

Modifier vs. Identifier

• Modifier steuern das Verhalten (z.B. public, static).
• Identifier sind Bezeichner von Variablen, Klassen und Methoden.

Kontextfreiheit

• Kontextfreiheit ist ein Begriff aus der Grammatiktheorie. Eine Sprache ist kontextfrei, wenn Produktionen unabhängig vom Kontext verwendet werden können.

Regel für die throws-Klausel

• Wenn eine Methode eine geprüfte Exception wirft, muss sie diese entweder in der throws-Klausel deklarieren oder sie behandeln.

Throwable, Error und Exception

• Throwable ist die Oberklasse von Error und Exception.
• Error sind schwere Fehler, z.B. OutOfMemory.
• Exception sind handhabbare Fehler.

add und set in List

• add fügt ein Element hinzu.
• set ersetzt ein Element an einem bestimmten Index.

Typparameter bei Generics

• Typparameter bei Generics werden zur Compile-Zeit festgelegt.
• Laufzeitfehler sind trotzdem durch Typumwandlungen (unchecked casts) möglich.

Wrapper-Klassen

• Wrapper-Klassen umhüllen primitive Typen (z.B. Integer für int).
• Zum Beispiel: Integer x = 5;
• String ist keine Wrapper-Klasse.

Überladene vs. Überschriebene Methode

• Überladen: gleiche Methode, andere Parameter (gleiche Klasse).
• Überschreiben: gleiche Signatur, andere Implementierung (Subklasse).

Darstellungsinvariante und Implementationsinvariante

• Darstellungsinvariante: Bedingungen, die das Objekt immer erfüllen muss (z.B. saldo >= 0).
• Implementationsinvariante: interne, oft nicht sichtbare Strukturbedingungen.