Unterschiede

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--- faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:start [29.11.2021 19:50] – sbel
+++ faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:start [19.03.2024 09:15] (aktuell) – [Lösungsansatz: Überschreiben] Frank Schiebel
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-====== Polymorphismus genauer ======
+====== Methodenpolymorphismus ======
-===== Variablenpolymorphismus =====
+===== Problemstellung =====
-**Polymorphismus** haben wir schon für Variablen kennengelernt: Eine Variable eines Supertyps kann auch Werte aller Subtypen halten - die Variable ist //polymorph//.
+Die Vererbungshierarchie unseres soziales Netzwerk mit Vererbung sieht gerade so aus:
-{{ :faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:fahrzeuge.drawio.png?600 |}}
+{{ :faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:newssystem.drawio.png?600 |}}
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+Man sieht, dass die Methode zum Anzeigen eines Beitrags in der Klasse ''Beitrag'' definiert ist und an die Klassen ''TextBeitrag'' und ''PhotoBeitrag'' vererbt wird. Diese Methode weiß nichts über besondere Eigenschaften der Subklassen - Vererbung ist eine Einbahnstrasse. Das führt zum Problem, dass die Ausgabe aller Beiträge etwas so aussehen:
-{{:aufgabe.png?nolink  |}}
-=== (A1) ===
-Welche Typen können Werte haben, die in den folgenden Variablen gespeichert werden?
+{{ :faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:auswahl_102.png |}}
-<code>
-Fahrzeug f;
-Roller r;
-vierRaedrig v;
-</code>
-===== Methodenpolymorphismus =====
+dabei werden die Besonderheiten der Beitragsarten nicht berücksichtigt - der ''photoBeitrag'' hat keine Bilddatei und keine Caption. Eigentlich sollte das nämlich so aussehen:
-==== Problemstellung ====
+{{ :faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:auswahl_103.png |}}
+Die spontane Lösungsidee verschiebt die ''display''-Methode in die Subklassen, so dass jede Subklasse eine eigene ''display''-Methode hat, welche dann natürlich entsprechend der spezifischen Eigenschaften implementiert sein könnte:
-Die Vererbungshierarchie unseres soziales Netzwerk mit Vererbung sieht gerade so aus:
+{{ :faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:newssystem01.drawio.png?400 |}}
+**Dieser Versuch ist zum Scheitern verurteilt:**
-{{ :faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:newssystem.drawio.png?600 |}}
+  * Zugriff auf die privaten geeerbten Attribute aus Beitrag ist nicht möglich.
+  * Die Klasse ''Newsfeed'' benötigt eine ''display''-Methode in Beitrag.
-Man sieht, dass die Methode zum Anzeigen eines Beitrags in der Klasse ''Beitrag'' definiert ist und an die Klassen ''TextBeitrag'' und ''PhotoBeitrag'' vererbt wird. Diese Methode weiß nichts über besondere Eigenschaften der Subklassen - Vererbung ist eine Einbahnstrasse. Das führt zum Problem, dass die Ausgabe aller Beiträge etwas so aussehen:
-{{ :faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:auswahl_102.png |}}
+===== Lösungsansatz: Überschreiben =====
-dabei werden die Besonderheiten der Beitragsarten nicht berücksichtigt - der ''photoBeitrag'' hat keine Bilddatei und keine Caption. Eigentlich sollte das nämlich so aussehen:
+  * Superklasse und Subklasse definieren  Methoden mit gleicher Signatur.
+  * Jede der Methoden hat Zugriff auf alle Attribute (Felder) ihrer jeweiligen Klasse.
+  * Der Check des statischen Typs der Superklasse ist erfüllt.
+  * Die Methode der Subklasse wird erst zur Laufzeit aufgerufen und überschreibt dabei die Version der Superklasse.
-{{ :faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:auswahl_103.png |}}
+Es gibt also ''display''-Methoden in der Superklasse und in den Subklassen (wenn nötig):
+{{ :faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:newssystem02.drawio.png?400 |}}
+Fragen:
+  * Welche Rolle spielt die Version der Superklasse?
+  * Welche der ''display''-Methoden wird denn zur Laufzeit tatsächlich aufgerufen?
+===== Methodenauswahl zur Laufzeit =====
+==== Ohne Vererbung ====
+Keine Vererbung, kein Polymorphismus, kein Problem -> die offensichtliche Methode wird ausgeführt:
+<code java>
+v1.display()
+</code>
+{{ :faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:poly01.png?400 |}}
+==== Vererbung, kein Überschreiben ====
+<code java>
+v1.display()
+</code>
+{{ :faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:poly02.png?400 |}}
+Bei der Suche nach der Methode wird die Vererbungshierarchie von unten nach oben durchlaufen (beginnend beim dynamischen Typ), bis zum Treffer – diese Methode wird ausgeführt.
+<WRAP center round box 90%>
+Die Methode der Superklasse wird also solange von den Versionen der Subklasse(n) „verdeckt“, solange es in den Subklassen Methoden mit gleicher Signatur gibt.
+</WRAP>
+==== Vererbung und Überschreiben: ====
+<code java>
+v1.display()
+</code>
+{{ :faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:poly03.png?400 |}}
+Bei der Suche nach der auszuführenden Methode wird die Vererbungshierarchie von unten nach oben durchlaufen (beginnend beim dynamischen Typ), **bis der erste Treffer gefunden wird** – diese Methode wird ausgeführt. Im Beispiel also die Methode, die in ''photoBeitrag'' implementiert ist.
+==== Methodenwahl: Zusammenfassung ====
+  - Auf die Variable wird zugegriffen
+  - Das in der Variable gespeicherte Objekt wird aufgesucht
+  - Die Klasse des Objekts wird bestimmt
+  - Implementiert die Klasse die gesuchte Methode?
+  - Wenn nicht, wird die Superklasse untersucht.
+  - Schritte 4) und 5) werden solange wiederholt, bis die Methode gefunden wurde oder die Klassenhierarchie bis ganz nach oben durchlaufen wurde.
+  - Die überschriebenen Methoden verdecken dabei stets die von der Superklasse geerbten Versionen.
+===== Alle Klassen erben von "Object" =====
+Jede Klasse erbt von Java Object, das kann man beispielsweise erkennen, wenn man einfach mal eine "leere" Klasse erstellt:
+<code java>
+class Ball () {
+}
+</code>
+Man kann diesen Ball instanziieren, obwohl er weder Konstruktor noch weitere Methoden enthält:
+<code java>
+Hund ball01 = new Ball();
+</code>
+Er hat sogar schon Methoden, z.B. die Methode ''toString()'':
+<code java>
+ball01.toString();
+</code>
+das Erzeugt eine Ausgabe der folgenden Form:
+<code>
+ball01@af54f432
+</code>
+https://docs.oracle.com/en/java/javase/11/docs/api/java.base/java/lang/Object.html
 ===== Material =====
 {{simplefilelist>:faecher:informatik:oberstufe:modellierung:vererbung:polymorphismus:*}}