Quelltext der Seite Java/Online-Bank

Auf dieser Seite sollen Sie anhand der Simulation eines Online-Kontos selbst Klassen definieren und die grundlegenden Elemente einer (objektorientierten) Programmiersprache
* [[Java/Glossar#Klasse|Klasse]]
* [[Java/Glossar#Attribut|Attribut]]
* Datentypen für Zahlen: <code>double</code>, für Zeichenketten: <code>String</code>
* [[Quelltext]]
* Instanz eines Objektes
* den Objektinspektor von [[BlueJ]]
und deren Umsetzung in Java mit Hilfe von BlueJ kennen lernen.

{{Fortsetzung|
vorher=Einstieg in die OOP|vorherlink=Java/Einstieg in die OOP|
weiter=Beispiel Uhr|weiterlink=Java/Uhr|
übersicht=Einstieg in Java<br>(Übersicht)|übersichtlink=Java#Übersicht|}}

== Einfache Theorie der Objektorientierten Programmierung ==
[[Datei:BlueJ Logo.gif|BlueJ Logo|right|200px]] Zunächst klären wir am Beispiel Vogel, was eine '''Klasse''' ist: Ähnlich wie in der Biologie gruppiert man   in   der   OOP   (Objektorientierten   Programmierung)  Objekte   und  fasst   sie   in   Klassen   zusammen.  Dabei  stellt sich die Frage,  was einen Vogel auszeichnet: 

Ein   Vogel   hat   bestimmte  '''Eigenschaften''' (oder '''Attribute'''). Er hat zum Beispiel eine bestimmte Farbe,   ein   Geschlecht   und  man kann seine Flügelspannweite messen. 

Ein   Vogel   kann   bestimmte   Dinge  tun.  Er   kann etwa  singen  oder ein Ei legen.  Das  sind die sogenannten  '''Methoden (Operationen)'''  des Vogels (<code>singe(...), legeEi(...)</code> ).

Methoden teilt man in zwei Gruppen ein:
* Es   gibt   zum  einen   '''beobachtende'''  oder auch '''sondierende   Methoden'''.   Diese beantworten z.B. die Frage: Welche Farbe hast du?  Im  Programm   werden   sie <code>gibFarbe()</code> oder <code>getFarbe()</code> genannt. 
* Zum  anderen   gibt   es   Methoden,   die Eigenschaften ändern können (verändernde   Methode).   Ein   Beispiel wäre <code>setFarbe(“gruen“)</code>.

Aus   der   Klasse   Vogel   lassen   sich   konkrete Objekte  bilden:   z.B.  vogel1,   vogel2,   vogel3. Jedes Objekt hat einen bestimmten  Zustand. Sokann z.B. vogel1 die Farbe gelb haben, weiblich sein und 40cm Spannweite haben. Der Zustand von vogel2 könnte sein: gelb, 30 cm Spannweite, männlich.  Während die Klasse Vogel etwas abstraktes ist (eine Art Bauplan für Objekte), ist ein Objekt konkret. Was das genau bedeutet, erfahren Sie, wenn   Sie   die   folgenden   Beispiele nachvollziehen.

{{Box|Zusammenfassung|Objekte sind in der objektorientierten Programmierung Daten (Eigenschaften oder auch Atrribute)   und  die   damit   verknüpfte   Programmlogik   (Methoden  oder   auch  Operationen), die zu Einheiten, nämlich eben den Objekten, zusammengefasst sind.

Gleichartige Objekte werden zu Klassen zusammengefasst.

Klassen dienen als Vorlage (wie ein Bauplan) zur Herstellung von Objekten. Von einer Klasse können beliebig viele Objekte hergestellt werden. Die Objekte sind einzigartig, dasie einen unterschiedlichen Namen tragen müssen, obwohl ihr Zustand identisch sein kann.

Der Zustand (oder auch Status) ist die Gesamtheit der Werte der Eigenschaften.|Hervorhebung}}

=== Klassendiagramm und Objektdiagramm ===
[[Datei:Klassendiagramm-Vogel.png|300px|right]]
Im Klassendiagramm (auch UML-Klassendiagramm genannt) hält man die Elemente einer Klasse anschaulich fest: Klassenname, Eigenschaften und Methoden. 
* Im '''Klassendiagramm''' werden Klassenname, Eigenschaften und Methoden festgehalten.
* Alle Methoden, die wir schreiben, sind '''öffentlich''', also <code>public</code>, alle '''Eigenschaften''' sind <code>private</code><br>Im Klassendiagramm bekommen Eigenschaften daher ein vorgestelltes <code> – </code> und Methoden ein <code>+</code>

{{Übung|#Skat
## Was sind Eigenschaften der Klasse Kartenspiel? 
## Was sind die Methoden? 
## Legen Sie ein Klassendiagramm an.
# Nennen Sie Eigenschaften und Methoden des Objektes Kaffeemaschine. 
## Legen Sie einKlassendiagramm an.}}

== Beispiel: Online-Bank ==
Wie sieht ein "Bauplan" zu einem Konto aus (z.B. Girokonto an einer Online-Bank)? Dazu beantworte ich die Frage, was ein Konto auszeichnet.
=== Die Klasse Konto ===
Eine Online-Bank benötigt zumindest den Namen des Besitzers und den aktuell vorhandenen Geldbetrag, um ein Konto anzulegen. 

<code>besitzerName</code> und </code>kontostand</code> sind '''Attribute''' (auch Eigenschaften genannt) der '''Klasse Konto'''. 

{{Definition|
Ein '''Attribut''' ist ein '''strukturelles Merkmal einer Klasse'''. 
* Es hat einen '''Namen''' und einen '''Typ'''. 
* Konvention: Attributsnamen werden klein geschrieben. 
}}

Die Namen von zwei Attributen des Kontos haben wir bereits festgelegt: ''besitzerName'' und ''kontostand''. Nun wird auch ein Typ ([[Java/Glossar#Datentyp|Datentyp]]) für jedes Attribut gefordert.

Java kennt verschiedene Datentypen. Zwei für unseren Zweck geeignete sind <code>String</code> und <code>double</code>.

'''Zeichenketten''', also Aneinanderreihungen von Zeichen, werden in Java mit dem Datentypen '''String''' deklariert. Der Datentyp String eignet sich als Datentyp für <code>besitzerName</code>, da dieser aus beliebigen Zeichen der Tastatur besteht und nicht etwa eine Zahl ist.

Als Typ des Kontostands </code>kontostand</code> bevorzugen wir einen numerischen Datentypen. <code>double</code> kann Zahlen im Bereich von +/-1,7E+308 (also 17 mit 307 Nullen) abspeichern, was für unseren Zweck genügen sollte. 

{{Übung|
* Nennen Sie mögliche Attribute einer Klasse Auto, Uhr und Kaffeemaschine. Wählen Sie entsprechend Datentypen für die Attribute.
* Nennen Sie Fälle, bei denen der Zahlenbereich für double nicht ausreichend sein könnte.
}}

=== Der erste Quelltext der Klasse Konto ===
Nach diesen Einführenden Überlegungen geht es nun daran, den Quelltext zu erarbeiten. Bei jedem Quelltext muss man sich an die Syntax der Programmiersprache richten. In Java beginnen wir damit, eine Klasse zu definieren. Dazu verwenden wir naheliegenderweise das Wort '''class'''.

==== Was bedeuten public und private? ====
[[Datei:LG 드럼세탁기와 식기세척기, 영국서 물사용 효율 최우수 제품 수상.jpg|right|200px|Eine moderne Waschmaschine]]

'''public''' und '''private'''' regeln die Zugriffsrechte (Fachbegriff: Zugriffsmodifizierer). Vergleichbar ist das mit dem Zugriff auf eine Waschmaschine:
* Die Bedienknöpfe sind <code>public</code>, also öffentlich und von jedem bedienbar. 
* Das Innenleben ist <code>private</code>. Hier soll keine Hausfrau und erst Recht kein Hausmann Zugriff haben, da sie bzw. er etwas kaputtmachen könnte. Als erste Faustregel genügt es, sich zumerken, dass Attribute private (Innenleben der Klasse) und Klassen public sind (Jeder soll Klassen ausführen dürfen). Im Klassendiagramm zu Vogel haben   wir   bereits   Zugriffsmodifizierer   gesehen   (siehe  Konvention:Eigenschaften immer private, Klassen immer public)
{{clear}}
==== Schritte zur Eingabe des Quelltexts ====
Nun kommt [[BlueJ]] ins Spiel. Mit "Projekt|neu" wird ein neues Projekt angelegt, das wir "Online-Bank" nennen wollen. Mit "Neue Klasse" legen wir eine Klasse mit dem Namen "Konto" an. Wenn alles richtig geklappt hat, sollte es etwa so aussehen:

[[Bild:Onlinebank1.png|right]]

Mit einem Doppelklick auf das beige Rechteck kommt zum Editor, in dem man den Quelltext eintippen kann und anschließend mit dem Button "Übersetzen" abspeichert und ''"compiliert"''.


[[Bild:Onlinebank2.png|right]]
<source lang="java">
 public class Konto {
 private String besitzerName;
 private double kontostand;
 }
</source>
Unten sollte nun zu sehen sein "Klasse übersetzt - keine Syntaxfehler". Wenn das nicht der Fall ist, beginnt die Suche nach Tippfehlern.

Nun sollten in dem Hauptfenster von BlueJ die Streifen von der Klassendarstellung verschwunden sein. Mit Hilfe der rechten Maustaste kann ich eine "''Instanz des Objektes Konto''" anlegen, indem ich <code>new Konto()</code> wähle.


[[Bild:Onlinebank3.png]]

Ich wähle den vorgegebenen Instanznamen <code>Konto1</code> und schon habe ich mein Objekt, welches BlueJ unten links als rotes Rechteck visualisiert.

[[Bild:Onlinebank4.png]]

==== Objektinspektor ====
Ein Rechtsklick auf das rote Rechteck und dann auf Inspizieren öffnet den '''Objektinspektor'''. Dieser gibt einen Überblick über den '''Zustand''' des Objektes: Unser Besitzer heißt '''null''', ein Wort, das Java verwendet, wenn String-Variablen noch keinen Wert haben. Der Kontostand ist 0, was der Anfangswert für alle numerischen Variablen ist.

[[Bild:Onlinebank5.png]]

Zusammenfassung
* Eine  Klasse  (be-)schreibt man in BlueJ mit Hilfe eines  Quelltextes. Der grundsätzliche minimale Aufbau ist:
<source lang=java">public class Klassenname {
  // Eigenschaften
  private Datentyp eigenschaft1; 
  private Datentyp eigenschaft2;
}</source>
* Die Zugriffsmodifizierer public und private regeln die Zugriffsrechte. Als vorläufige Regel ist die Klasse immer public und die Eigenschaften sind immer private.
* Aus Klassen lassen sich Objekte erzeugen, die einen eindeutigen Namen tragen müssen.
* Die Objekte haben einen Zustand, den man mit Hilfe des Objektinspektors ansehen kann. Anfangszustand von Strings ist das englische Wort <code>null</code> und von Zahlentypen <code>0</code>.
* Ein „Doppelslash“ // am Anfang der Zeile macht aus der Zeile einen Kommentar, den der Computer ignoriert. Ein Kommentar erläutert den Quelltext.

Nun möchten wir natürlich andere Werte setzen, einzahlen, auszahlen usw.. Das wird das Konto auch noch können, allerdings bedarf es dazu eines weiteren Ausbaus.

Zunächst daher noch eine

{{Übung|
# Erweitern Sie die Klasse Konto um die Attribute <code>kreditlimit</code> und <code>telefonnummer</code>. Welche Datentypen würden Sie verwenden?
# Entwerfen Sie das Klassendiagramm zur Klasse Konto. Entwerfen Sie den Quelltext zur Klasse Vogel.
# Profis: Recherchieren Sie zum Thema "Genauigkeit von Fließkommazahlen", nach den Grenzen der Genauigkeit des Typs double. Welche weiteren numerischen Datentypen bietet Java? 
}}

=== Konstruktor – Wie sind die Ausgangswerte? ===
Der  '''Konstruktor'''  ist eine  spezielle  Methode, die  bei der  Erzeugung von Variablen aufgerufen wird. Er wird dazu verwendet, die Variable in einen definierten Anfangszustand zu versetzen.Dieser Vorgang nennt sich auch Initialisierung. 

Wir erweitern die Klasse Konto wie folgt:
<source lang="java">public class Konto {
  // (Instanzvariablen der) Eigenschaften 
  private String besitzerName;
  private double kontostand;
  //Konstruktor
  public Konto (String pBesitzerName){
    besitzerName = pBesitzerName;  
    kontostand = 1.0; 
  }
}</source>

{|class="wikitable"
|-
! Begriff !! Erläuterung
|-
| Konstruktor || legt die Anfangswerte fest. Er erhält den gleichen Namen wie die Klasse selbst: z.B. public Konto<br> Ein Konstruktor ist eine spezielle Methode. Alle Werte, die nicht im Konstruktor festgelegt werden, bekommen einen „default-Wert“. Bei Zahlentypen ist das 0,  bei Strings „null“
|-
|(Übergabe-)parameter || Sind die Werte, die der Methode übergeben werden. Für jeden Parameter muss ein Datentyp festgelegt werden. Der Name des Parameters kann zur besseren Übersicht mit p beginnen: z.B. <code>pBesitzerName</code> 
|-
|null || Ist ein leeres Objekt. Es zeigt an, wenn eine Variable bzw. ein Objekt nicht mit einem Wert belegt wurde. 
|-
|geschweifte Klammern <code>{ }</code> || Tippt man mit Strg + Alt + 7 bzw. 0. Sie werden eingesetzt, um das Programm zu strukturieren.Die gesamte Klasse steht in geschweiften Klammern und auch Methoden wie der Konstruktor. Das Weglassen von Klammern ist eine typische Fehlerquelle.Das letzte Zeichen einer Klasse ist „}“ (vgl. oben)
|-
| amerikanische Notation|| Java ist amerikanisch, daher Punkt statt Komma: 3.141
|-
|Semikolon || Nach (nahezu) jedem Befehl (Anweisung) möchte Java ein Semikolon ;
|}

=== Mehrere Parameter ===
Möchte ich mehrere Parameter übergeben, so trenne ich sie mit einem Komma. Als Beispiel füge ich den Straßennamen hinzu.
{{Box|Hinweis| Im Quelltext meide ich deutsche Umlaute oder Sonderzeichen als Variablennamen.|Hervorhebung2}}

<source lang="java">
public class Konto {
  // Eigenschaften
  private String besitzerName;
  private String strassenName;
  private double kontostand;
  //Konstruktor
  public Konto (String pBesitzerName, String pStrassenName){
    besitzerName = pBesitzerName;
    strassenName = pStrassenName;  
    kontostand = 1.0; 
  }
}</source>

{{Übung|# Vollziehen Sie das angegebene Beispiel nach. Testen Sie Fehleingaben bei BlueJ: Lassen Sie beim Besitzernamen die Anführungstsriche weg, geben Sie eine Zahl, geben Sie nichts ein &hellip;
# Lassen Sie statt des Namens den Kontostand als Parameter übergeben.
# Ergänzen Sie die Eigenschaften <code>vorname</code>, <code>telefonnummer</code>, <code>postleitzahl</code>, <code>geburtsjahr</code>, <code>geschlecht</code> und <code>hausnummer</code>. Begründen Sie dabei, welche Datentypen Sie verwenden.}}

=== Methoden – Was kann meine Klasse? ====
Die Methode <code>einzahlen()</code> als Beispiel für eine verändernde Methode 

Es sind natürlich noch viele weitere Methoden möglich. Ein weiteres Beispiel ist die Methode <code>einzahlen()</code>.

<source lang="java">
public void einzahlen(doublepBtrag){
  kontostand += pBetrag;      
  // oder kontostand = kontostand + pBetrag;
}<</source>
Diese Methode sorgt dafür, dass zu dem bisherigen Kontostand ein bestimmter Betrag hinzugefügt wird. Hervorzuheben ist, dass die folgende Zeile nicht mathematisch zu verstehen ist:

 kontostand = kontostand + pBetrag;

Das bedeutet: <code>kontostand</code> wird die Summe aus dem  bisherigen  Kontostand und einem Parameter <code>pBetrag</code> '''zugewiesen'''.

{{Übung|# Bauen Sie die Methode <code>einzahlen</code> in Ihre Kontoklasse ein. Testen Sie das Einzahlen von negativen Beträgen, großen Beträgen, 0, Wörtern, Rechnungen...
# Entwerfen Sie auf Grundlage von <code>einzahlen</code> die Methode <code>auszahlen()</code>.
# Entwerfen Sie <code>raubeAus()</code>, die den Kontostand auf 0 setzt.}}

{{Box|Zuweisen von Werten bei Variablen|2=* Das '''Gleichheitszeichen''' wird in Java als '''Zuweisungsoperator''' verwendet.
* Zum Erhöhen einer Variable lässt sich += verwenden (analog -=, *=, /=).
* Zum Erhöhen um 1 kann man ++ schreiben (analog --).<br>x = y + 7 bedeutet, dass x den Wert der Rechnung y + 7 bekommt.<br>x = x + 1 bedeutet, dass x um 1 erhöht wird (auch andere Zahlen möglich)<br>x += 1 gleichbedeutend:  x wird um 1 erhöht (auch andere Zahlen möglich)<br>x++ gleichbedeutend:  x wird um 1 erhöht (geht nur bei 1)<br>x = 2 * x bedeutet, dass x verdoppelt wird.
* Auf   der  linken Seite des Gleichheitszeichens steht ausschließlich die Variable, die einen neuen Wert bekommen soll. Auf der rechten Seite steht eine Rechnung, die den neuen Wert ergibt. Dabei darf die Variable links als Wert in der Rechnung rechts vorkommen. Dort wird der alte Variablenwert benutzt.
* Das Gleichheitszeichen hat eine andere Bedeutung als in der Mathematik!|Hervorhebung}}

==== Die set-Methoden als Bspl. für verändernde Methode ohne Rückgabewert ====
Diese einfache Methode verändert den Namen des Kontobesitzers. Eine Methode ohne Rückgabewert wird mit <code>public void</code> (void entspricht im englischen etwa: nichts) eingeleitet.

<source lang="java">
public void setBesitzerName(String pNeuerName){
  besitzerName = pNeuerName; 
}</source>

==== Die get-Methoden als Beispiel für sondierende Methoden ====
Eine ebenso einfache Methode liest den Namen des Kontobesitzers wieder aus:

<source lang="java">
public String getBesitzerName(){
  return besitzerName;
}</source>

{{Merke|Wann schreibe ich void?
* <code>void</code> kommt bei einer Methodendeklaration immer dann vor, wenn es keine Rückgabe gibt.
* <code>return</code> Gibt es eine Rückgabe (return variable), so muss der Datentyp des Rückgabewertes eingetragen werden.}}

{{Übung|# Schreiben Sie die get- und set-Methode zu der Eigenschaft kontostand.
# Schreiben Sie die Methode <code>bucheZinsen (double zinssatz)</code>, die auf den vorliegenden Kontostand <code>zinssatz</code>, Prozent, Zinsen addiert.
# Zeichnen Sie das Klassendiagramm zu der aktuellen Klasse Konto.}}

{{Fortsetzung|
vorher=Einstieg in die OOP|vorherlink=Java/Einstieg in die OOP|
weiter=Beispiel Uhr|weiterlink=Java/Uhr|
übersicht=Einstieg in Java<br>(Übersicht)|übersichtlink=Java#Übersicht|}}

== Weblinks ==
* vgl. {{wpde|Objektorientierte Programmierung#Klassen|Klassen}}
* vgl. {{wpde|Attribut (UML2)|Attribut (UML2)}}
* http://www.informatik.ursulaschule.de/index.php?cid=368

[[Kategorie:Java]]
[[Kategorie:Informatik]]
[[Kategorie:Unterrichtsidee]]