1 Einleitung

13

1.1 Was ist Objektorientierung?

13

1.2 Hallo liebe Zielgruppe

14

1.3 Was bietet dieses Buch (und was nicht)?

16

1.3.1 Bausteine des Buches

16

1.3.2 Crosscutting Concerns: übergreifende Anliegen

19

1.3.3 Die Rolle von Programmiersprachen

21

1.4 Warum überhaupt Objektorientierung?

22

1.4.1 Gute Software: Was ist das eigentlich?

23

1.4.2 Die Rolle von Prinzipien

24

1.4.3 Viele mögliche Lösungen für ein Problem

25

2 Die Basis der Objektorientierung

27

2.1 Die strukturierte Programmierung als Vorläufer der Objektorientierung

28

2.2 Die Kapselung von Daten

31

2.3 Polymorphie

33

2.4 Die Vererbung

34

2.4.1 Vererbung der Spezifikation

34

2.4.2 Vererbung von Umsetzungen (Implementierungen)

36

3 Die Prinzipien des objektorientierten Entwurfs

39

3.1 Prinzip 1: Prinzip einer einzigen Verantwortung

40

3.2 Prinzip 2: Trennung der Anliegen

46

3.3 Prinzip 3: Wiederholungen vermeiden

48

3.4 Prinzip 4: offen für Erweiterung, geschlossen für Änderung

51

3.5 Prinzip 5: Trennung der Schnittstelle von der Implementierung

54

3.6 Prinzip 6: Umkehr der Abhängigkeiten

57

3.6.1 Umkehrung des Kontrollflusses

61

3.7 Prinzip 7: mach es testbar

63

4 Die Struktur objektorientierter Software

65

4.1 Die Basis von allem: das Objekt

65

4.1.1 Eigenschaften von Objekten: Objekte als Datenkapseln

67

4.1.2 Operationen und Methoden von Objekten

75

4.1.3 Kontrakte: ein Objekt trägt Verantwortung

80

4.1.4 Die Identität von Objekten

82

4.1.5 Objekte haben Beziehungen

84

4.2 Klassen: Objekte haben Gemeinsamkeiten

85

4.2.1 Klassen sind Modellierungsmittel

86

4.2.2 Kontrakte: die Spezifikation einer Klasse

90

4.2.3 Klassen sind Datentypen

94

4.2.4 Klassen sind Module

104

4.2.5 Sichtbarkeit von Daten und Methoden

107

4.2.6 Klassenbezogene Methoden und Attribute

115

4.2.7 Singleton-Methoden: Methoden für einzelne Objekte

119

4.3 Beziehungen zwischen Objekten

120

4.3.1 Rollen und Richtung einer Assoziation

122

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

155

5.1 Die Vererbung der Spezifikation

155

5.1.1 Hierarchien von Klassen und Unterklassen

156

5.1.2 Unterklassen erben die Spezifikation von Oberklassen

157

5.1.3 Das Prinzip der Ersetzbarkeit

161

5.1.4 Abstrakte Klassen, konkrete Klassen und Schnittstellenklassen

167

5.1.5 Vererbung der Spezifikation und das Typsystem

176

5.1.6 Sichtbarkeit im Rahmen der Vererbung

184

5.2 Polymorphie und ihre Anwendungen

195

5.2.1 Dynamische Polymorphie am Beispiel

196

5.2.2 Methoden als Implementierung von Operationen

202

5.2.3 Anonyme Klassen

210

5.2.4 Single und Multiple Dispatch

212

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

252

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

295

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

429

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

464

7.5.2 Übernahme von Verantwortung: Unterklassen in der Pflicht

465

7.5.3 Prüfungen von Kontrakten bei Entwicklung und Betrieb

479

7.6 Exceptions: wenn der Kontrakt nicht eingehalten werden kann

480

7.6.1 Exceptions in der Übersicht

480

7.6.2 Exceptions und der Kontrollfluss eines Programms

487

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

510

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

523

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

567

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

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

636