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 Buches

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

95

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

120

4.3 Beziehungen zwischen Objekten

121

4.3.1 Rollen und Richtung einer Assoziation

123

4.3.2 Navigierbarkeit

124

4.3.3 Multiplizität

124

4.3.4 Qualifikatoren

129

4.3.5 Beziehungsklassen, Attribute einer Beziehung

130

4.3.6 Implementierung von Beziehungen

132

4.3.7 Komposition und Aggregation

133

4.3.8 Attribute

136

4.3.9 Beziehungen zwischen Objekten in der Übersicht

137

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

202

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

279

5.5 Statische und dynamische Klassifizierung

294

5.5.1 Entwurfsmuster »Strategie« statt dynamischer Klassifizierung

295

5.5.2 Dynamische Änderung der Klassenzugehörigkeit

300

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: Trennung unabhängiger Relationen

336

6.4.5 Die fünfte Normalform: einfacher geht’s nicht

338

7 Abläufe in einem objektorientierten System

343

7.1 Erzeugung von Objekten mit Konstruktoren und Prototypen

344

7.1.1 Konstruktoren: Klassen als Vorlagen für ihre Exemplare

344

7.1.2 Prototypen als Vorlagen für Objekte

348

7.1.3 Entwurfsmuster »Prototyp«

354

7.2 Fabriken als Abstraktionsebene für die Objekterzeugung

355

7.2.1 Statische Fabriken

359

7.2.2 Abstrakte Fabriken

362

7.2.3 Konfigurierbare Fabriken

367

7.2.4 Registraturen für Objekte

371

7.2.5 Fabrikmethoden

375

7.2.6 Erzeugung von Objekten als Singletons

384

7.2.7 Dependency Injection

393

7.3 Objekte löschen

404

7.3.1 Speicherbereiche für Objekte

404

7.3.2 Was ist eine Garbage Collection?

406

7.3.3 Umsetzung einer Garbage Collection

407

7.4 Objekte in Aktion und in Interaktion

419

7.4.1 UML: Diagramme zur Beschreibung von Abläufen

419

7.4.2 Nachrichten an Objekte

428

7.4.3 Iteratoren und Generatoren

428

7.4.4 Funktionsobjekte und ihr Einsatz als Eventhandler

440

7.4.5 Kopien von Objekten

450

7.4.6 Sortierung von Objekten

460

7.5 Kontrakte: Objekte als Vertragspartner

463

7.5.1 Überprüfung von Kontrakten

463

7.5.2 Übernahme von Verantwortung: Unterklassen in der Pflicht

465

7.5.3 Prüfungen von Kontrakten bei Entwicklung und Betrieb

478

7.6 Exceptions: wenn der Kontrakt nicht eingehalten werden kann

479

7.6.1 Exceptions in der Übersicht

480

7.6.2 Exceptions und der Kontrollfluss eines Programms

486

7.6.3 Exceptions im Einsatz bei Kontraktverletzungen

493

7.6.4 Exceptions als Teil eines Kontrakts

497

7.6.5 Der Umgang mit Checked Exceptions

502

7.6.6 Exceptions in der Zusammenfassung

509

8 Module und Architektur

511

8.1 Module als konfigurierbare und änderbare Komponenten

511

8.1.1 Relevanz der Objektorientierung für die Softwarearchitektur

511

8.1.2 Erweiterung von Modulen

513

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

520

8.2.1 Das Beobachter-Muster als Basis von MVC

520

8.2.2 MVC in Smalltalk: Wie es ursprünglich mal war

521

8.2.3 MVC: Klärung der Begriffe

522

8.2.4 MVC in Webapplikationen: genannt »Model 2«

527

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

529

9 Aspekte und Objektorientierung

533

9.1 Trennung der Anliegen

533

9.1.1 Kapselung von Daten

537

9.1.2 Lösungsansätze zur Trennung von Anliegen

538

9.2 Aspektorientiertes Programmieren

545

9.2.1 Integration von aspektorientierten Verfahren in Frameworks

545

9.2.2 Bestandteile der Aspekte

546

9.2.3 Dynamisches Crosscutting

547

9.2.4 Statisches Crosscutting

554

9.3 Anwendungen der Aspektorientierung

556

9.3.1 Zusätzliche Überprüfungen während der Übersetzung

557

9.3.2 Logging

558

9.3.3 Transaktionen und Profiling

559

9.3.4 Design by Contract

562

9.3.5 Introductions

565

9.3.6 Aspektorientierter Observer

566

9.4 Annotations

569

9.4.1 Zusatzinformation zur Struktur eines Programms

569

9.4.2 Annotations im Einsatz in Java und C#

571

9.4.3 Beispiele für den Einsatz von Annotations

573

10 Objektorientierung am Beispiel: eine Webapplikation in JavaScript

579

10.1 OOP in JavaScript

581

10.1.1 Objekte in JavaScript

582

10.1.2 Vererbung: JavaScript kennt keine Klassen

582

10.1.3 Datenkapselung durch Closures

585

10.2 Die Anwendung im Überblick

588

10.2.1 Architekturentscheidungen als Basis

588

10.2.2 Die Komponenten der Anwendung

592

10.3 Das Framework

593

10.3.1 Controller: zentrale Repräsentation von Diensten

595

10.3.2 Aktionen: Operationen auf Datenmodellen

602

10.3.3 Views: verschiedene Sichten auf die Daten

608

10.4 Die Applikation

611

10.4.1 Anwendungsfälle und das Design der Applikation

611

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

613

10.4.3 Modelle zur Datenhaltung

618

10.4.4 Aktionen zur Durchführung von Fachlogik

622

10.4.5 Views für unterschiedliche Repräsentationen der Daten

625

10.5 Ein Fazit – und was noch übrig bleibt

635

Anhang

637

A Verwendete Programmiersprachen

639

B Glossar

659

C Die Autoren

673