1 Einleitung

15

1.1 Was ist Objektorientierung?

15

1.2 Hallo liebe Zielgruppe

16

1.3 Was bietet dieses Buch (und was nicht)?

18

1.3.1 Bausteine des Buchs

18

1.3.2 Crosscutting Concerns: übergreifende Anliegen

21

1.3.3 Die Rolle von Programmiersprachen

23

1.4 Warum überhaupt Objektorientierung?

24

1.4.1 Gute Software: Was ist das eigentlich?

25

1.4.2 Die Rolle von Prinzipien

26

1.4.3 Viele mögliche Lösungen für ein Problem

27

2 Die Basis der Objektorientierung

29

2.1 Die strukturierte Programmierung als Vorläufer der Objektorientierung

30

2.2 Die Kapselung von Daten

33

2.3 Polymorphie

35

2.4 Die Vererbung

36

2.4.1 Vererbung der Spezifikation

36

2.4.2 Vererbung von Umsetzungen (Implementierungen)

37

3 Die Prinzipien des objektorientierten Entwurfs

41

3.1 Prinzip 1: Prinzip einer einzigen Verantwortung

42

3.2 Prinzip 2: Trennung der Anliegen

47

3.3 Prinzip 3: Wiederholungen vermeiden

49

3.4 Prinzip 4: Offen für Erweiterung, geschlossen für Änderung

52

3.5 Prinzip 5: Trennung der Schnittstelle von der Implementierung

55

3.6 Prinzip 6: Umkehr der Abhängigkeiten

58

3.6.1 Umkehrung des Kontrollflusses

62

3.7 Prinzip 7: Mach es testbar

64

4 Die Struktur objektorientierter Software

67

4.1 Die Basis von allem: das Objekt

67

4.1.1 Eigenschaften von Objekten: Objekte als Datenkapseln

69

4.1.2 Operationen und Methoden von Objekten

76

4.1.3 Kontrakte: Ein Objekt trägt Verantwortung

81

4.1.4 Die Identität von Objekten

83

4.1.5 Objekte haben Beziehungen

85

4.2 Klassen: Objekte haben Gemeinsamkeiten

86

4.2.1 Klassen sind Modellierungsmittel

87

4.2.2 Kontrakte: die Spezifikation einer Klasse

91

4.2.3 Klassen sind Datentypen

94

4.2.4 Klassen sind Module

105

4.2.5 Sichtbarkeit von Daten und Methoden

108

4.2.6 Klassenbezogene Methoden und Attribute

115

4.2.7 Singleton-Methoden: Methoden für einzelne Objekte

119

4.3 Beziehungen zwischen Objekten

121

4.3.1 Rollen und Richtung einer Assoziation

123

4.3.2 Navigierbarkeit

123

4.3.3 Multiplizität

124

4.3.4 Qualifikatoren

128

4.3.5 Beziehungsklassen, Attribute einer Beziehung

129

4.3.6 Implementierung von Beziehungen

131

4.3.7 Komposition und Aggregation

132

4.3.8 Attribute

136

4.3.9 Beziehungen zwischen Objekten in der Übersicht

136

4.4 Klassen von Werten und Klassen von Objekten

137

4.4.1 Werte in den objektorientierten Programmiersprachen

138

4.4.2 Entwurfsmuster «Fliegengewicht»

141

4.4.3 Aufzählungen (Enumerations)

144

4.4.4 Identität von Objekten

147

5 Vererbung und Polymorphie

157

5.1 Die Vererbung der Spezifikation

157

5.1.1 Hierarchien von Klassen und Unterklassen

158

5.1.2 Unterklassen erben die Spezifikation von Oberklassen

159

5.1.3 Das Prinzip der Ersetzbarkeit

163

5.1.4 Abstrakte Klassen, konkrete Klassen und Schnittstellenklassen

169

5.1.5 Vererbung der Spezifikation und das Typsystem

178

5.1.6 Sichtbarkeit im Rahmen der Vererbung

185

5.2 Polymorphie und ihre Anwendungen

196

5.2.1 Dynamische Polymorphie am Beispiel

197

5.2.2 Methoden als Implementierung von Operationen

203

5.2.3 Anonyme Klassen

211

5.2.4 Single und Multiple Dispatch

213

5.2.5 Die Tabelle für virtuelle Methoden

231

5.3 Die Vererbung der Implementierung

242

5.3.1 Überschreiben von Methoden

245

5.3.2 Das Problem der instabilen Basisklassen

253

5.3.3 Problem der Gleichheitsprüfung bei geerbter Implementierung

258

5.4 Mehrfachvererbung

265

5.4.1 Mehrfachvererbung: Möglichkeiten und Probleme

265

5.4.2 Delegation statt Mehrfachvererbung

273

5.4.3 Mixin-Module statt Mehrfachvererbung

275

5.4.4 Die Problemstellungen der Mehrfachvererbung

278

5.5 Statische und dynamische Klassifizierung

294

5.5.1 Entwurfsmuster «Strategie» statt dynamischer Klassifizierung

294

5.5.2 Dynamische Änderung der Klassenzugehörigkeit

299

6 Persistenz

305

6.1 Serialisierung von Objekten

305

6.2 Speicherung in Datenbanken

306

6.2.1 Relationale Datenbanken

306

6.2.2 Struktur der relationalen Datenbanken

307

6.2.3 Begriffsdefinitionen

307

6.3 Abbildung auf relationale Datenbanken

313

6.3.1 Abbildung von Objekten in relationalen Datenbanken

313

6.3.2 Abbildung von Beziehungen in relationalen Datenbanken

317

6.3.3 Abbildung von Vererbungsbeziehungen auf eine relationale Datenbank

321

6.4 Normalisierung und Denormalisierung

326

6.4.1 Die erste Normalform: Es werden einzelne Fakten gespeichert

327

6.4.2 Die zweite Normalform: Alles hängt vom ganzen Schlüssel ab

329

6.4.3 Die dritte Normalform: Keine Abhängigkeiten unter den Nichtschlüsselspalten

332

6.4.4 Die vierte Normalform: Trennen unabhängiger Relationen

336

6.4.5 Die fünfte Normalform: Einfacher geht’s nicht

339

7 Abläufe in einem objektorientierten System

345

7.1 Erzeugung von Objekten mit Konstruktoren und Prototypen

346

7.1.1 Konstruktoren: Klassen als Vorlagen für ihre Exemplare

346

7.1.2 Prototypen als Vorlagen für Objekte

350

7.1.3 Entwurfsmuster «Prototyp»

356

7.2 Fabriken als Abstraktionsebene für die Objekterzeugung

357

7.2.1 Statische Fabriken

361

7.2.2 Abstrakte Fabriken

364

7.2.3 Konfigurierbare Fabriken

369

7.2.4 Registraturen für Objekte

373

7.2.5 Fabrikmethoden

377

7.2.6 Erzeugung von Objekten als Singletons

386

7.2.7 Dependency Injection

395

7.3 Objekte löschen

406

7.3.1 Speicherbereiche für Objekte

406

7.3.2 Was ist eine Garbage Collection?

407

7.3.3 Umsetzung einer Garbage Collection

409

7.4 Objekte in Aktion und in Interaktion

421

7.4.1 UML: Diagramme zur Beschreibung von Abläufen

421

7.4.2 Nachrichten an Objekte

430

7.4.3 Iteratoren und Generatoren

430

7.4.4 Funktionsobjekte und ihr Einsatz als Eventhandler

442

7.4.5 Kopien von Objekten

452

7.4.6 Sortierung von Objekten

462

7.5 Kontrakte: Objekte als Vertragspartner

465

7.5.1 Überprüfung von Kontrakten

465

7.5.2 Übernahme von Verantwortung: Unterklassen in der Pflicht

467

7.5.3 Prüfungen von Kontrakten bei Entwicklung und Betrieb

480

7.6 Exceptions: Wenn der Kontrakt nicht eingehalten werden kann

481

7.6.1 Exceptions in der Übersicht

482

7.6.2 Exceptions und der Kontrollfluss eines Programms

488

7.6.3 Exceptions im Einsatz bei Kontraktverletzungen

495

7.6.4 Exceptions als Teil eines Kontrakts

499

7.6.5 Der Umgang mit Checked Exceptions

504

7.6.6 Exceptions in der Zusammenfassung

511

8 Module und Architektur

513

8.1 Module als konfigurierbare und änderbare Komponenten

513

8.1.1 Relevanz der Objektorientierung für die Softwarearchitektur

513

8.1.2 Erweiterung von Modulen

515

8.2 Die Präsentationsschicht: Model, View, Controller (MVC)

522

8.2.1 Das Beobachter-Muster als Basis von MVC

522

8.2.2 MVC in Smalltalk: Wie es ursprünglich mal war

523

8.2.3 MVC: Klärung der Begriffe

524

8.2.4 MVC in Webapplikationen: genannt «Model 2»

528

8.2.5 MVC mit Fokus auf die Testbarkeit: Model-View-Presenter

531

9 Aspekte und Objektorientierung

535

9.1 Trennung der Anliegen

535

9.1.1 Kapselung von Daten

539

9.1.2 Lösungsansätze zur Trennung von Anliegen

541

9.2 Aspektorientiertes Programmieren

547

9.2.1 Integration von aspektorientierten Verfahren in Frameworks

547

9.2.2 Bestandteile der Aspekte

548

9.2.3 Dynamisches Crosscutting

549

9.2.4 Statisches Crosscutting

556

9.3 Anwendungen der Aspektorientierung

559

9.3.1 Zusätzliche Überprüfungen während der Übersetzung

559

9.3.2 Logging

560

9.3.3 Transaktionen und Profiling

562

9.3.4 Design by Contract

564

9.3.5 Introductions

567

9.3.6 Aspektorientierter Observer

569

9.4 Annotations

572

9.4.1 Zusatzinformation zur Struktur eines Programms

572

9.4.2 Annotations im Einsatz in Java und C#

574

9.4.3 Beispiele für den Einsatz von Annotations

575

10 Objektorientierung am Beispiel: Eine Webapplikation in JavaScript

581

10.1 OOP in JavaScript

583

10.1.1 Objekte in JavaScript

583

10.1.2 Vererbung: JavaScript kennt keine Klassen

584

10.1.3 Datenkapselung durch Closures

585

10.2 Die Anwendung im Überblick

589

10.2.1 Architekturentscheidungen als Basis

589

10.2.2 Die Komponenten der Anwendung

593

10.3 Das Framework

594

10.3.1 Controller: Zentrale Repräsentation von Diensten

595

10.3.2 Aktionen: Operationen auf Datenmodellen

603

10.3.3 Views: Verschiedene Sichten auf die Daten

609

10.4 Die Applikation

612

10.4.1 Anwendungsfälle und das Design der Applikation

612

10.4.2 Eine eigene Ableitung des Controllers – und der Dienst «team_lesen»

614

10.4.3 Modelle zur Datenhaltung

619

10.4.4 Aktionen zur Durchführung von Fachlogik

623

10.4.5 Views für unterschiedliche Repräsentationen der Daten

626

10.5 Ein Fazit – und was noch übrig bleibt

634

Anhang

637

A Verwendete Programmiersprachen

639

B Glossar

659

C Die Autoren

675