Die Klasse Object

Die Klasse java.lang.Object ist die Basisklasse (Elternklasse) aller in Java existierenden Klassen. Object wird häufig auch als die Mutter aller Klassen in Java bezeichnet. Eine Klasse kann entweder explizit von einer anderen Klasse erben (mithilfe von extends) oder sie erbt implizit von der Klasse Object. Das bedeutet, dass jede Klasse von der Klasse Object erbt.

Betrachten wir nochmal zur Wiederholung unsere Vererbungshierarchie aus dem vorherigen Abschnitt Vererbung:

• Dort hatten wir zunächst die Klasse Viereck erstellt, die explizit von keiner Klasse geerbt hat. Viereck erbt somit implizit von Object.
• Die Klasse Rechteck erbt von Viereck und somit auch von Object.
• Die Klasse Quadrat erbt von Rechteck und somit auch von Viereck und somit auch von Object.

Wenn wir uns nun noch daran erinnern, dass wir beim Erstellen der Konstruktoren gesagt haben, dass bei der Objekterzeugung auch immer ein Objekt der Elternklasse erzeugt wird, dann bedeutet das, dass für jedes Objekt auch immer ein Objekt der Klasse Object erzeugt wird.

Wenn wir uns nun auch noch daran erinnern, dass in einer Vererbungshierarchie immer die is-a-Relation (ist ein) gilt (jedes Rechteck ist ein Viereck, jedes Quadrat ist ein Rechteck ist ein Viereck), dann gilt dass jedes Objekt auch ein Objekt vom Typ Object ist. Das bedeutet insbesondere, dass jedes Objekt alle Objekteigenschaften (Objektmethoden) der Klasse Object geerbt hat.

Jedes Objekt (egal von welchem Referenztyp) ist auch ein Objekt vom Typ Object und hat alle Objektmethoden von Object geerbt.

Objektmethoden von Object

Jedes Objekt in Java hat also automatisch die Methoden von Object geerbt. Einige davon betrachten wir nun etwas genauer:

Objektmethode von Object	Bedeutung
getClass()	gibt den Laufzeittyp der Klasse zurück
toString()	gibt einen String zurück → sollte in jeder Klasse überschrieben werden, um eine geeignete textuelle Beschreibung der Objekte zu haben
equals(Object)	für den Vergleich zweier Objekte → sollte in jeder Klasse überschrieben werden, um Gleichheit von Objekten zu beschreiben (default: Referenzvergleich)
hashCode()	gibt einen HashCode (ein int) für ein Objekt zurück, wird benötigt zum Einsortieren in hashbasierten Containern → später in Collections
clone()	gibt eine Kopie (einen Clone) des Objektes zurück
wait(), notify(), notifyAll()	für Threads → machen wir viel später
finalize()	für die Garbage Collection → ist seit Java 9 deprecated

Die Objektmethoden aus den letzten beiden Zeilen der Tabelle betrachten wir hier nicht weiter. Die anderen Objektmethoden werden im Folgenden genauer untersucht. Wir beginnen mit getClass().

Die Objektmethode getClass()

Angenommen, wir haben die Klassen Viereck, Rechteck und Quadrat aus dem vorherigen Kapitel Vererbung gegeben:

Viereck.java

public class Viereck
{
    protected int a,b,c,d;          // Seiten

    public Viereck(int a, int b, int c, int d)
    {
        this.a = a;
        this.b = b;
        this.c = c;
        this.d = d;
    }

    public int umfang()
    {
        return this.a + this.b + this.c + this.d;
    }

    public void print()
    {
        System.out.print("[ a=" + this.a + ", b=" + this.b 
                + ", c=" + this.c + ", d=" + this.d + " ] ");
        System.out.println(" Umfang des Vierecks : " + this.umfang());
    }
}

Rechteck.java

public class Rechteck extends Viereck
{
    public Rechteck(int laenge, int breite)
    {
        super(laenge, breite, laenge, breite);  // Aufruf des Konstruktors von Viereck
    }

    /*
     *  neue Objektmethode
     *  spezielle Eigenschaft fuer Rechteck 
     *  gilt nicht für Viereck
     *  
     */
    public int flaecheninhalt()
    {
        return this.a * this.b;     // Zugriff moeglich wegen protected in Viereck
    }

    @Override
    public void print()
    {
        System.out.print("[ a=" + this.a + ", b=" + this.b 
                + ", c=" + this.c + ", d=" + this.d + " ] ");
        System.out.print(" Umfang des Rechtecks : " + this.umfang());
        System.out.println(" Flaecheninhalt des Rechtecks : " + this.flaecheninhalt());
    }
}

Quadrat.java

public class Quadrat extends Rechteck
{
    Quadrat(int seite)
    {
        super(seite, seite);    // Aufruf des Konstruktors von Rechteck
    }

    @Override
    public void print()
    {
        System.out.print("[ a=" + this.a + ", b=" + this.b 
                + ", c=" + this.c + ", d=" + this.d + " ] ");
        System.out.print(" Umfang des Quadrats : " + this.umfang());
        System.out.println(" Flaecheninhalt des Quadrats : " + this.flaecheninhalt());
    }
}

Wenn wir nun in z.B. einer main()-Methode folgende Anweisungen haben:

Viereck v1 = new Viereck(10,20,30,40);
Rechteck r1 = new Rechteck(10, 20);
Quadrat q1 = new Quadrat(30);

, dann wissen wir, dass v1 vom Typ Viereck ist, r1 vom Typ Rechteck und q1 vom Typ Quadrat. Die Deklarationen dieser Variablen geben den sogenannten Compilertyp an. Und tatsächlich haben wir ja im obigen Fall auch die dazu passenden Objekte erzeugt, die genau dem jeweiligen Typ entsprechen. Wenn wir nun also jeweils die getClass()-Methode aufrufen, dann bekommen wir die jeweiligen Typen zurückgegeben:

Viereck v1 = new Viereck(10,20,30,40);
Rechteck r1 = new Rechteck(10, 20);
Quadrat q1 = new Quadrat(30);
System.out.println(v1.getClass());  // von Object geerbt
System.out.println(r1.getClass());  // von Viereck -> Object geerbt
System.out.println(q1.getClass());  // von Rechteck -> Viereck -> Object geerbt

Die Ausgaben sind:

class Viereck
class Rechteck
class Quadrat

Wichtig: getClass() gibt jedoch nicht den Compilertyp, sondern den Laufzeittyp zurück.

Compilertyp vs. Laufzeittyp

Was sind Compiler- und Laufzeittypen? Compilertyp wissen wir schon. Bei der Deklaration einer Variablen geben wir den Compilertypen der Variablen an. Was wir aber auch wissen, ist, dass jedes Rechteck ist auch ein Viereck. Das erlaubt uns, auch Folgendes zu schreiben:

Viereck v = new Rechteck(10, 20);

Jetzt ist v vom (Compiler-)Typ Viereck, aber vom Laufzeittyp Rechteck. Die Referenzvariable v zeigt auf ein Rechteck-Objekt. Mit getClass() erfragen wir den Laufzeittyp, d.h.

Viereck v = new Rechteck(10, 20);       // Compilertyp von v ist Viereck
System.out.println(v.getClass());       // Laufzeittyp von v ist Rechteck

erzeugt die Ausgabe

class themen.vererbung.Rechteck

Wir können also auch soetwas machen:

Viereck[] va = new Viereck[3];
va[0] = new Viereck(10,20,30,40);       // Compilertyp von va[0] ist Viereck, Laufzeittyp ist Viereck
va[1] = new Rechteck(10, 20);           // Compilertyp von va[1] ist Viereck, Laufzeittyp ist Rechteck
va[2] = new Quadrat(15);                // Compilertyp von va[2] ist Viereck, Laufzeittyp ist Quadrat

System.out.println(va[0].getClass());   // Viereck
System.out.println(va[1].getClass());   // Rechteck
System.out.println(va[2].getClass());   // Quadrat

Das bedeutet auch, dass sogar soetwas möglich ist:

Object o1 = new Viereck(10,20,30,40);   // Compilertyp von o1 ist Object, Laufzeittyp ist Viereck
Object o2 = new Rechteck(10, 20);       // Compilertyp von o2 ist Object, Laufzeittyp ist Rechteck
Object o3 = new Quadrat(15);            // Compilertyp von o3 ist Object, Laufzeittyp ist Quadrat

System.out.println(o1.getClass());      // Viereck
System.out.println(o2.getClass());      // Rechteck
System.out.println(o3.getClass());      // Quadrat

Der Compilertyp einer (Referenz-)Variablen wird durch die Deklaration bestimmt. Der Laufzeittyp wird bestimmt durch das konkrete Objekt, auf das die Referenzvariable zeigt.

Welche Objektmethoden anwendbar? - Typecast

Wenn wir schonmal bei der Unterscheidung zwischen Compilertyp und Laufzeittyp sind, dann können wir gleich der Frage nachgehen, welche Objektmethoden anwendbar sind. Erinnern wir uns dazu nochmal an die Erweiterung der Klasse Rechteck. Dort hatten wir eine Objektmethode flaecheninhalt() definiert, die in der Klasse Viereck nicht existiert.

Wir hatten folgenden Fall:

Viereck v1 = new Viereck(10,20,30,40);
// System.out.println(v1.flaecheninhalt());     // flaecheninhalt() existiert für Viereck nicht
Rechteck r1 = new Rechteck(10, 20);
System.out.println(r1.flaecheninhalt());        // flaecheninhalt() existiert für Rechteck (=200)

Wenn wir nun

Viereck v = new Rechteck(10, 20);

haben, v also den Compilertyp Viereck hat und den Laufzeittyp Rechteck. Können wir dann

System.out.println(v.flaecheninhalt());     // Fehler!

aufrufen? Die Antwort ist nein! Das ist auch insofern logisch, als dass dieser Aufruf ja bereits zum Compilezeit möglich sein muss. Dem Typ Viereck steht diese Methode aber nicht zur Verfügung. Das geht also nicht. Was wir aber in diesem Fall machen können, ist eine explizite Typkonvertierung.

Viereck v = new Rechteck(10, 20);
Rechteck r = (Rechteck)v;           // geht, weil der Laufzeittyp Rechteck ist
System.out.println(r.flaecheninhalt());     // geht, weil der Compilertyp von r Rechteck ist

Nochmal im Detail:

• In Zeile 1 definieren wir eine Referenzvariable v vom Compilertyp Viereck.
• In Zeile 2 definieren wir eine Referenzvariable r vom Compilertyp Rechteck.
• Weil r vom Compilertyp Rechteck ist, können wir für r die Objektmethode flaecheninhalt() aufrufen (für v nicht!).
• Dass die Typkonvertierung in Zeile 2 auch tatsächlich gelingt, liegt (zur Laufzeit) daran, dass der Laufzeittyp von v Rechteck ist. Wäre das nicht der Fall, würde die Typkonvertierung scheitern - aber erst zur Laufzeit (mit einer ClassCastException).

instanceof vs. getClass()

Wie gesagt, ermitteln wir mit getClass() den Laufzeittypen einer Referenzvariablen. Dafür gibt es auch noch ein anderes Schlüsselwort in Java, nämlich instanceof. Das ist ein Operator, mit dessen Hilfe wir einen Vergleich mit Typen anstellen können. Zunächst ein Beispiel:

Viereck v = new Viereck(10,20,30,40);
if(v instanceof Viereck)
{
    System.out.println("v ist vom Typ Viereck");
}

In Zeile 2 sehen wir die Anwendung des instanceof-Operators. Er gibt ein boolean zurück, je nachdem die Variable vom angegebenen Typen ist oder nicht. Der obige Code erzeugt also die Ausgabe

v ist vom Typ Viereck

auf der Konsole. Angenommen, wir haben nun folgendes Beispiel:

Object o = new Quadrat(15); // Compilertyp Object, Laufzeittyp Quadrat
if(o instanceof Object)     // true
{
    System.out.println("o ist vom Typ Object");
}
if(o instanceof Viereck)    // true
{
    System.out.println("o ist vom Typ Viereck");
}
if(o instanceof Rechteck)   // true
{
    System.out.println("o ist vom Typ Rechteck");
}
if(o instanceof Quadrat)    // true
{
    System.out.println("o ist vom Typ Quadrat");
}

, dann sind alle Bedingungen true, d.h. es wird folgende Ausgabe erzeugt:

o ist vom Typ Object
o ist vom Typ Viereck
o ist vom Typ Rechteck
o ist vom Typ Quadrat

instanceof prüft also jeden möglichen Laufzeittyp (wir wissen ja, dass ein Objekt vom Typ Quadrat ist ein Objekt vom Typ Rechteck ist ein Objekt vom Typ Viereck ist ein Objekt vom Typ Object). Das gleiche gilt auch für:

Quadrat q = new Quadrat(15); // Compilertyp Quadrat, Laufzeittyp Quadrat
if(q instanceof Object)     // true
{
    System.out.println("q ist vom Typ Object");
}
if(q instanceof Viereck)    // true
{
    System.out.println("q ist vom Typ Viereck");
}
if(q instanceof Rechteck)   // true
{
    System.out.println("q ist vom Typ Rechteck");
}
if(q instanceof Quadrat)    // true
{
    System.out.println("q ist vom Typ Quadrat");
}

, dann sind alle Bedingungen true, d.h. es wird folgende Ausgabe erzeugt:

q ist vom Typ Object
q ist vom Typ Viereck
q ist vom Typ Rechteck
q ist vom Typ Quadrat

Die Methode getClass() liefert also den konkretesten (speziellsten) Laufzeittypen zurück. Mit instanceof können alle Laufzeittypen abgefragt werden. Für eine beliebige Variable var, egal welchen Referenztyps, gilt immer, dass var instanceof Object true ergibt, d.h. jede Referenzvariable ist immer auch vom (Laufzeit-)Typ Object.

Die Objektmethode toString()

In jeder Klasse, die wir erstellen, erben wir von Object die Objektmethode toString(). Wenden wir diese Methode also einmal für unsere Klasse Viereckan:

Viereck v = new Viereck(10,20,30,40);
System.out.println(v.toString());

Dann erhalten wir eine etwas kryptische Ausgabe:

Viereck@279f2327

wobei Viereck für die Klasse steht und @279f2327 scheint irgendeine Referenzadresse zu sein. Interessant an der toString()-Methode ist, dass wir die gleiche Ausgabe auch dann erzielen, wenn wir nur

Viereck v = new Viereck(10,20,30,40);
System.out.println(v);

aufrufen, also der Methode System.out.println() nur v und nicht v.toString() übergeben. Das liegt daran, dass System.out.println() überladen ist und - unter anderem - die beiden Implementierungen

System.out.println(String s) {}
System.out.println(Object o) {}

existieren. Wenn wir System.out.println(v.toString()); aufrufen, wird die Implementierung von System.out.println(String s) {} verwendet (der String s wird ausgegeben). Wenn wir System.out.println(v); aufrufen, wird die Implementierung von System.out.println(Object o) {} verwendet und dabei wird nämlich System.out.println(o.toString()); aufgerufen.

Wenn wir nun also die Methode toString() überschreiben (ist ja von Object geerbt), dann gewinnen wir zwei Effekte:

1. wir erstellen eine textuelle Reprässentation unserer Objekte und
2. wir müssen System.out.println() nur noch die Referenzvariable ref auf unser Obejkt übergeben (und nicht ref.toString())

Erweitern wir also die Klasse Viereck um eine Implementierung der toString()-Methode:

public class Viereck
{
    protected int a,b,c,d;          // Seiten

    public Viereck(int a, int b, int c, int d)
    {
        this.a = a;
        this.b = b;
        this.c = c;
        this.d = d;
    }

    public int umfang()
    {
        return this.a + this.b + this.c + this.d;
    }

    public void print()
    {
        System.out.print(this.toString());      // siehe unten
        System.out.println(" Umfang des Vierecks : " + this.umfang());
    }

    @Override
    public String toString()
    {
        return "[ a=" + this.a + ", b=" + this.b + ", c=" + this.c + ", d=" + this.d + " ] ";
    }
}

Wir verwenden auch hier die @Override-Annotation, um dem Compiler zu sagen, dass wir die toString()-Methode von Object überschreiben wollen (nicht, dass wir z.B. ausversehen tostring() schreiben und somit eine neue Objektmethode erstellen). In der toString()-Methode implementieren wir eine geeignete Repräsentation des Objektes (hier die Seitenlängen des Vierecks). Nun erzeugen die Anweisungen

Viereck v = new Viereck(10,20,30,40);
System.out.println(v);      // entspricht System.out.println(v.toString());

eine deutlich bessere Ausgabe, nämlich

[ a=10, b=20, c=30, d=40 ]

Wir sollten uns angewöhnen, die toString()-Methode immer, d.h. in allen Klassen, die wir erstellen, zu überschreiben!

Die Objektmethode equals()

Wir wiederholen zunächst nochmal in Kürze den Abschnitt über Referenzvergleiche von Objekten. Angenommen, wir haben folgende Vierecke:

Viereck v3 = new Viereck(10,20,30,40);
Viereck v4 = new Viereck(10,20,30,40);
System.out.println(v3==v4);     // Referenzvergleich!! false - zwei Objekte

Wir könnten auf die Idee kommen, dass v3==v4 true ergibt, weil für uns die beiden Objekte von Viereck gleich sind. Aber woher soll der Compiler oder die Laufzeitumgebung wissen, dass diese Viereck-Objekte gleich sind?

Der Operator == vergleicht nur die Referenzen und ist false, wenn die Referenzen auf zwei verschiedene Objekte zeigen.

Mithilfe der equals()-Methode können wir definieren, wann Objekte der Klasse gleich sein sollen. Wir können aber nicht den Operator == überschreiben. Dieser bleibt für Referenztypen immer ein Referenzvergleich!

Wir wollen unsere Klasse Viereck also um eine equals()-Methode erweitern und in dieser equals()-Methode festlegen, wann zwei Viereck-Objekte gleich sein sollen (wenn ihre Seitenlängen gleich sind). Wir versuchen folgendes:

public class Viereck
{
    protected int a,b,c,d;          // Seiten

    public Viereck(int a, int b, int c, int d)
    {
        this.a = a;
        this.b = b;
        this.c = c;
        this.d = d;
    }

    public int umfang()
    {
        return this.a + this.b + this.c + this.d;
    }

    public void print()
    {
        System.out.print(this.toString());      // siehe unten
        System.out.println(" Umfang des Vierecks : " + this.umfang());
    }

    @Override
    public String toString()
    {
        return "[ a=" + this.a + ", b=" + this.b 
        + ", c=" + this.c + ", d=" + this.d + " ] ";
    }

    @Override
    public boolean equals(Viereck v)
    {
        // Implementierung von equals()
    }
}

Das führt leider zu einem Fehler. Der Compiler beschwert sich darüber, dass wir die geerbte equals()-Methode so gar nicht überschreiben. Tatsächlich erben wir nicht equals(Viereck v), sondern equals(Object o) (woher sollte Object auch Viereck kennen?). Wir müssen also folgende Methode überschreiben:

@Override
public boolean equals(Object o)
{
    // Implementierung von equals()
}

Natürlich erwarten wir, dass sich das aufrufende Viereck mit einem anderen Viereck vergleicht. Die Methode ist aber so implementiert, dass jedes beliebige Objekt als Parameter übergeben werden kann. Theoretisch wäre also z.B. folgender Aufruf möglich:

Viereck v = new Viereck(10,20,30,40);
Point p = new Point(3,4);
Systems.out.println(v.equals(p));

Das soll natürlich false ergeben. Die Implementierung von equals(Object o) muss folgende Bedingungen erfüllen:

1. Null-Akzeptanz: für jede Referenz x ungleich null liefert x.equals(null) den Wert false
2. Reflexivität: für jede Referenz x ungleich null liefert x.equals(x) den Wert true
3. Symmetrie: wenn x.equals(y) true ergibt, dann muss auch y.equals(x) true ergeben (und umgedreht)
4. Transitivität: wenn x.equals(y) und y.equals(z) jeweils true ergeben, dann muss auch x.equals(z) true ergeben
5. Konsistenz: der Aufruf x.equals(y) muss immer den gleichen Wert ergeben

Das hört sich komplizierter an, als es ist. Wir werden sehen, dass wir bei der Implementierung von equals(Object o) immer gleich vorgehen. Wir führen zunächst ein paar Prüfungen durch:

1. prüfen, ob null-Referenzen vorliegen → (wenn ja, dann false)
2. prüfen, ob keine identischen Objekte verglichen werden (dasselbe Objekt vergleicht sich mit sich selbst) → (wenn ja, dann true)
3. prüfen, ob Objekte des gewünschten Typs verglichen werden → (wenn nein, dann false)

@Override
public boolean equals(Object other)
{
    if(other==null) return false;       // Null-Akzeptanz
    if(this==other) return true;        // Reflexivität
    if(this.getClass() != other.getClass()) return false;           // ungleiche Typen

    // wenn wir hier die Methode noch nicht verlassen haben, dann
    // wissen wir, dass other vom Typ Viereck ist und auf ein 
    // Viereck-Objekt zeigt

}

• in Zeile 4 prüfen wir, ob das als Parameter übergebene Objekt überhaupt existiert. Wenn nicht (Referenz null), geben wir false zurück.
• in Zeile 5 prüfen wir, ob das aufrufende Objekt dasselbe ist, wie das als Parameter übergebene Objekt (vergleich mit sich selbst). Wenn ja, geben wir true zurück.
• in Zeile 6 prüfen wir, ob das aufrufende Objekt und das als Parameter übergebene Objekt den gleichen Typ haben (also hier Viereck). Wenn nicht, geben wir false zurück.

Wenn diese Prüfungen alle false waren, dann wissen wir danach, dass other vom (Laufzeit-)Typ Viereck ist und auf ein Viereck-Objekt zeigt. Nun können wir den eigentlichen Objektvergleich durchführen. Dazu müssen wir jedoch other in den Typ Viereck konvertieren:

1. da beide Objekte vom gleichen Typ sind (Viereck), kann das Objekt aus dem Parameter in den vergleichenden Typ umgewandelt werden (z.B. Object nach Viereck)
2. dann können wir die Eigenschaften vergleichen, die für die „Gleichheit“ relevant sind (z.B. radius bei Circle, kontonummer bei Konto, a und b bei Rectangle usw. - hier: die vier Seiten des Vierecks a, b, c und d)

@Override
public boolean equals(Object other)
{
    if(other==null) return false;       // Null-Akzeptanz
    if(this==other) return true;        // Reflexivität
    if(this.getClass() != other.getClass()) return false;           // ungleiche Typen

    // wenn wir hier die Methode noch nicht verlassen haben, dann
    // wissen wir, dass other vom Typ Viereck ist und auf ein 
    // Viereck-Objekt zeigt

    // jetzt kommt der eigentliche Objektvergleich auf Gleichheit
    // damit wir ueberhaupt auf die Objektvariablen a, b, c, d von other
    // zugreifen können, muessen wir es nach Viereck konvertieren
    Viereck otherV = (Viereck)other;
    return this.a==otherV.a && this.b==otherV.b && this.c==otherV.c  && this.d==otherV.d;
}

• in Zeile 15 führen wir eine explizite Typkonvertierung durch. Wir wissen an dieser Stelle ja bereits (aus Zeile 6), dass es sich bei other um den Laufzeittyp Viereck handelt. Die Konvertierung klappt also. Weil other den Compilertyp Object hat, können wir für other nicht auf die Objektvariablen a, b, c, d zugreifen. Wir müssen also konvertieren.
• in Zeile 16 führen wir dann den eigentlichen Vergleich durch. Hier vergleichen wir die Seiten miteinander. Wir berücksichtigen nicht, dass Vierecke auch gedreht gleich sein können. Das ist Auslegungssache und Ihre Entscheidung, wann Objekte tatsächlich gleich sein sollen.

Jetzt können wir die Gleichheit von zwei Viereck-Objekten mithilfe von equals() ermitteln:

Viereck v3 = new Viereck(10,20,30,40);
Viereck v4 = new Viereck(10,20,30,40);
Viereck v5 = new Viereck(11,22,33,44);

System.out.println(v3.equals(v4));  // true
System.out.println(v3.equals(v3));  // true
System.out.println(v4.equals(v3));  // true
System.out.println(v3.equals(v5));      // false
System.out.println(v3.equals(null));    // false

Success

Mithilfe der equals()-Methode haben wir eine einheitliche Möglichkeit, die Gleichheit von Objekten zu definieren. Die Implementierung der equals()-Methode folgt immer dem gleichen Schema. Wir führen zunächst die drei Prüfungen auf Null-Akzeptanz, Reflexivität und ungleiche Typen aus, konvertieren other dann in unseren Klassentyp und führen den eigentlichen Vergleich auf Gleichheit der Objekte durch. Wir sollten equals(), wie auch toString(), von nun an für alle unsere Klassen implmentieren.

Die Objektmethode hashCode()

Die Idee der hashCode()-Methode besteht darin, ein Objekt durch eine ganze Zahl zu repäsentieren. Diese Zahl wird verwendet, um Objekte in sogenannte hashbasierte Container einzusortieren. Das sind Datenstrukturen, in denen viele Objekte gespeichert werden und die Speicherung über einen Hashwert verteilt wird. Wir werden solche hashbasierten Container im 2. Semester kennenlernen, wenn wir uns mit Collections beschäftigen. Zum jetzigen Stand kümmern wir uns um diese Methode nicht weiter, wollen sie aber doch immer genau dann überschreiben, wenn wir die equals()-Methode implementieren. Es soll folgendes gelten:

Wenn zwei Objekte laut equals()-Methode gleich sind, dann erzeugen sie auch den gleichen Hashcode mit der hashCode()-Methode.

Es soll also gelten: wenn x.equals(y)==true, dann x.hashCode()==y.hashCode(). Wenn wir also die equals()-Methode überschreiben, dann überschreiben wir auch die hashCode()-Methode, um die genannte Bedingung zu erfüllen. Da wir für das Viereck die Seitenlängen verwendet haben, um die Gleichheit von zwei Vierecken zu definieren, können wir diese Seitenlängen auch verwenden, um einen HashCode zu erzeugen:

@Override
public int hashCode()
{
    return this.a + this.b + this.c + this.d;
}

Mit dieser Implementierung ist gegeben, dass zwei Vierecke, die laut equals()-Methode gleich sind (haben die gleichen Seitenlängen), auch den gleichen HashCode haben. Es muss (zum Glück) nicht gelten, dass zwei Vierecke, die laut equals()-Methode ungleich sind, einen unterschiedlichen HashCode haben müssen.

Die Objektmethode clone()

Die Objektmethode clone() liefert einen identischen Clone (eine identische Kopie) des aufrufenden Objektes zurück. Wir wollen uns an dieser Stelle gar nicht weiter detailliert um clone() kümmern. Wir kommen darauf zurück, wenn wir im 2. Semester Interfaces kennenlernen. Die Methode clone() ist auch nicht unumstritten - das aber nur zur Information, wie auch ein Beispiel für die folgende mögliche Implementierung der Methode in der Klasse Viereck.

@Override
protected Object clone()
{
    return new Viereck(this.a, this.b, this.c, this.d);
}

Das dient nur zum Verständinis der Idee von clone(). Im Gegensatz zu toString() und equals() (und also auch hashCode()) werden wir clone() nicht so oft überschreiben.

Success

Wir haben mit Object die Mutter aller Klassen in Java kennengelernt. Jede Klasse in Java erbt (implizit) von Object. Jede Referenzvariable ist somit (auch) vom Laufzeittyp Object. Für alle Klassen, die wir in Zukunft schreiben, werden wir die Objektmethoden toString() und equals() (und also auch hashCode()) überschreiben.

Polymorphie

Polymorphie gehört neben der Datenkapselung und der Vererbung zu den wesentlichen Konzepten der objektorientierten Programmierung. Die Grundidee der Polymorphie ist, dass es verschiedene Methoden gibt, die gleich heißen und dass entweder der Compiler (statisch) oder die Laufzeitumgebung (dynamisch) auswählt, welche dieser Methoden ausgeführt wird. Man unterscheidet zwischen statischer und dynamischer Polymorphie.

Statische Polymorphie

Statische Polymorphie haben wir in Verbindung mit dem Überladen von Methoden. Der Compiler kann (an der Methodensignatur) erkennen, welche Methode aufgerufen wird. Angenommen, wir haben folgende Methoden:

public void printArray(int[] arr)
{
    // Ausgabe eines int[]-Arrays
}

public void printArray(char[] arr)
{
    // Ausgabe eines char[]-Arrays
}

public void printArray(double[] arr)
{
    // Ausgabe eines double[]-Arrays
}

public void printArray(String[] arr)
{
    // Ausgabe eines String[]-Arrays
}

public void printArray(Object[] arr)
{
    // Ausgabe eines Object[]-Arrays
}

, dann wird durch den Typs des als Parameter übergebenen Arrays klar, welche dieser Methoden aufgerufen wird. Es wird also unter vielen Implementierungen durch den Compiler die "richtige" ausgewählt.

Dynamische Polymorphie

Dynamische Polymorphie wird durch Vererbung und insbesondere durch das Überschreiben von Methoden ermöglicht. Wir betrachten folgendes Beispiel - gegeben sind drei Klassen Base, Sub und SubSub:

public class Base 
{
    public void methodBase()
    {
        System.out.println("Base");
    }
}

public class Sub extends Base 
{
    @Override
    public void methodBase()
    {
        System.out.println("Sub");
    }
}

public class SubSub extends Sub 
{
    @Override
    public void methodBase()
    {
        System.out.println("SubSub");
    }
}

Die Klasse Sub erbt von Base und die Klasse SubSub erbt von Sub. In beiden Kindklassen wird die Methode methodBase() überschrieben, die in Base erstmalig definiert wird. Angenommen, wir haben nun folgende main()-Methode:

public void main() 
{
    Base[] base = new Base[3];
    base[0] = new Base();       // Compilertyp Base, Laufzeittyp Base
    base[1] = new Sub();        // Compilertyp Base, Laufzeittyp Sub
    base[2] = new SubSub();     // Compilertyp Base, Laufzeittyp SubSub

    base[0].methodBase();       // Base
    base[1].methodBase();       // Sub
    base[2].methodBase();       // SubSub
}   

Wir erstellen uns also ein Array, deren Elemente vom Compilertyp Base sind. Das erste Element ist eine Referenz auf ein Base-Objekt, das zweite Element ist eine Referenz auf ein Sub-Objekt und das dritte zeigt auf ein SubSub-Objekt. Für alle drei Referenzvariablen wird nun die methodBase()-Methode aufgerufen. Es werden folgende Ausgaben erzeugt:

Base
Sub
SubSub

Das bedeutet, dass die Laufzeitumgebung von Java die speziellstmögliche Implementierung der Methode auswählt. Mit speziellstmöglich ist gemeint, dass die Implementierung des speziellsten Laufzeittypen ausgewählt wird. In der Vererbungshierarchie SubSub→ Sub → Base ist SubSub der speziellste Typ, Sub ist spezieller als Base, aber allgemeiner als Sub und Base ist allgemeiner als Sub und erst recht als SubSub.

• Der speziellste Laufzeittyp von base[0] ist Base und somit wird die methodBase()-Implementierung der Klasse Base verwendet.
• Der speziellste Laufzeittyp von base[1] ist Sub und somit wird die methodBase()-Implementierung der Klasse Sub verwendet.
• Der speziellste Laufzeittyp von base[2] ist SubSub und somit wird die methodBase()-Implementierung der Klasse SubSub verwendet.

Success

Polymorphie ist ein tolles Konzept der objektorientierten Programmierung. Der Nutzen von Polymorphie wird uns jetzt noch nicht vollständig deutlich. Wir werden aber immer wieder darauf hinweisen, wenn wir Polymorphie im Einsatz sehen. Vielleicht erkennen Sie ja jetzt besser, warum z.B. die Methode System.out.println(Object o) so funktioniert. Spätestens, wenn wir Interfaces behandeln, kommen wir auf dieses Konzept zurück.