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46
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49
50
51
52
53
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55
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60
61
62
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73
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84
85
86
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88
89
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100
101
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127
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129
130
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133
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135
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140
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142
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146
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161
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164
165
166
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170
171
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335
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341
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347
348
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350
351
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354
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361
362
363
364
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370
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437
|
<html>
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<title>
Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage
</title>
</head>
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<tr bgcolor="#EEFFCC">
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="cover.html"> Titel </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100003.html"> Inhalt </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="search.html"> Suchen </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="index.html"> Index </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="../jdkdocs/index.html" onClick="this.href=getDocIndex()"> DOC </a>
<td align="right">Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage
<tr bgcolor="#EEFFCC">
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100051.html"> << </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100053.html"> < </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100055.html"> > </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100057.html"> >> </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="../jdkdocs/api/index.html" onClick="this.href=getApiIndex()"> API </a>
<td align="right">Kapitel 8 - OOP II: Vererbung, Polymorphismus und statische Elemente
</table>
<hr>
<!-- Section -->
<a name="sectlevel2id008003"></a>
<h2>8.3 Statische Methoden und Membervariablen </h2>
<hr>
<ul>
<li><a href="k100054.html#sectlevel2id008003">8.3 Statische Methoden und Membervariablen</a>
<ul>
<li><a href="k100054.html#sectlevel3id008003001">8.3.1 Klassenvariablen</a>
<li><a href="k100054.html#sectlevel3id008003002">8.3.2 Konstanten</a>
<li><a href="k100054.html#sectlevel3id008003003">8.3.3 Klassenmethoden</a>
<ul>
<li><a href="k100054.html#sectlevel4id008003003001">Die statische Methode main</a>
</ul>
<li><a href="k100054.html#sectlevel3id008003004">8.3.4 Statische Initialisierer</a>
</ul>
</ul>
<hr>
<!-- Section -->
<a name="sectlevel3id008003001"></a>
<h3>8.3.1 <a name="ixa100532">Klassenvariablen</a></h3>
<p>
Java ist eine konsequent objektorientierte Sprache, in der es weder
globale Funktionen noch globale Variablen gibt. Da es aber mitunter
sinnvoll ist, Eigenschaften zu verwenden, die nicht an Instanzen einer
Klasse gebunden sind, haben die Sprachdesigner das Attribut <a name="ixa100533"><a href="index_s.html#ixb100422"><font color=#000080><tt>static</tt></font></a></a>
für Methoden und Variablen eingeführt. Eine Variable, die
innerhalb einer Klasse mit dem Attribut <a href="index_s.html#ixb100422"><font color=#000080><tt>static</tt></font></a>
versehen wurde, nennt man <i>Klassenvariable</i> (oder auch <a name="ixa100534"><i>Statische
Variable</i></a>). Im Gegensatz zu Instanzvariablen,
die immer an ein konkretes Objekt gebunden sind, existieren Klassenvariablen
unabhängig von einem Objekt.
<p>
Jede Klassenvariable wird nur einmal angelegt und kann von allen Methoden
der Klasse aufgerufen werden. Da sich alle Methoden die Variable »teilen«,
sind Veränderungen, die eine Instanz vornimmt, auch in allen
anderen Instanzen sichtbar. Klassenvariablen sind daher vergleichbar
mit globalen Variablen, denn ihre Lebensdauer erstreckt sich auf das
gesamte Programm. Namenskollisionen können allerdings nicht auftreten,
denn der Zugriff von außen erfolgt durch Qualifizierung mit
dem Klassennamen in der Form <font color="#000077"><tt>Klassenname.Variablenname</tt></font>.
<p>
Ein einfaches Beispiel für die Verwendung von Klassenvariablen
besteht darin, einen Instanzenzähler in eine Klasse einzubauen.
Hierzu wird eine beliebige Klassenvariable eingeführt, die beim
Erzeugen eines Objekts hoch- und beim Zerstören heruntergezählt
wird. Das folgende Beispiel demonstriert das für die Klasse <font color="#000077"><tt>Auto</tt></font>:
<a name="listingid008007"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#00AA00">/* Testauto.java */</font>
<font color="#555555">002 </font>
<font color="#555555">003 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">class</font> Testauto
<font color="#555555">004 </font>{
<font color="#555555">005 </font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#0000AA">private</font> <font color="#006699">int</font> objcnt = 0;
<font color="#555555">006 </font>
<font color="#555555">007 </font> <font color="#0000AA">public</font> Testauto()
<font color="#555555">008 </font> {
<font color="#555555">009 </font> ++objcnt;
<font color="#555555">010 </font> }
<font color="#555555">011 </font>
<font color="#555555">012 </font> <font color="#0000AA">public</font> <font color="#006699">void</font> finalize()
<font color="#555555">013 </font> {
<font color="#555555">014 </font> --objcnt;
<font color="#555555">015 </font> }
<font color="#555555">016 </font>
<font color="#555555">017 </font> <font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">void</font> main(String[] args)
<font color="#555555">018 </font> {
<font color="#555555">019 </font> Testauto auto1;
<font color="#555555">020 </font> Testauto auto2 = <font color="#0000AA">new</font> Testauto();
<font color="#555555">021 </font> System.out.println(
<font color="#555555">022 </font> <font color="#0000FF">"Anzahl Testauto-Objekte: "</font> + Testauto.objcnt
<font color="#555555">023 </font> );
<font color="#555555">024 </font> }
<font color="#555555">025 </font>}</pre>
</font>
</td>
<td valign=top align=right>
<a href="../examples/Testauto.java"><font color="#000055" size=-1>Testauto.java</font></a></td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 8.7: Realisierung eines Instanzenzählers mit Klassenvariablen</i></p>
<p>
Die Ausgabe des Programms ist:
<font color="#333300">
<pre>
Anzahl Testauto-Objekte: 1
</pre>
</font>
<p>
Mit <font color="#000077"><tt>auto2</tt></font> wurde eine Instanz
der Klasse erzeugt, <font color="#000077"><tt>auto1</tt></font> ist
dagegen zum Zeitpunkt der Ausgabeanweisung lediglich eine noch nicht
initialisierte Objektreferenz.
<!-- Section -->
<a name="sectlevel3id008003002"></a>
<h3>8.3.2 <a name="ixa100535">Konstanten</a></h3>
<p>
Eine andere Anwendung von Klassenvariablen besteht in der Deklaration
von Konstanten. Dazu wird das <a href="index_s.html#ixb100422"><font color=#000080><tt>static</tt></font></a>-Attribut
mit dem <a name="ixa100536"><a href="index_f.html#ixb100401"><font color=#000080><tt>final</tt></font></a></a>-Attribut
kombiniert, um eine unveränderliche Variable mit unbegrenzter
Lebensdauer zu erzeugen:
<a name="listingid008008"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">class</font> Auto
<font color="#555555">002 </font>{
<font color="#555555">003 </font> <font color="#0000AA">private</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#0000AA">final</font> <font color="#006699">double</font> STEUERSATZ = 18.9;
<font color="#555555">004 </font>}</pre>
</font>
</td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 8.8: Verwendung von Klassenvariablen zur Definition von Konstanten</i></p>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100%>
<tr>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#000077"><img src="trp1_1.gif"></td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top width=1000>
<p>
Durch die Anwendung von <a href="index_f.html#ixb100401"><font color=#000080><tt>final</tt></font></a>
wird verhindert, dass der Konstanten STEUERSATZ während der Ausführung
des Programms ein anderer Wert zugewiesen wird. Da Java keinen Präprozessor
enthält und damit keine <font color="#000077"><tt>#define</tt></font>-Anweisung
kennt, ist die beschriebene Methode das einzige Verfahren zur Deklaration
von Konstanten in Java. Die Konvention, Konstantennamen groß
zu schreiben, wurde dabei von C übernommen.</td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=1 width=100% bgcolor="#000077">
<tr>
<td><font color="#FFFFFF"> Hinweis </font></td>
</tr>
</table>
</td>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#000077"><img src="trp1_1.gif"></td>
</tr>
</table>
<!-- Section -->
<a name="sectlevel3id008003003"></a>
<h3>8.3.3 <a name="ixa100537">Klassenmethoden</a></h3>
<p>
Neben Klassenvariablen gibt es in Java auch <i>Klassenmethoden</i>,
d.h. Methoden, die unabhängig von einer bestimmten Instanz existieren.
Sie werden auch als <a name="ixa100538"><i>statische Methoden</i></a>
bezeichnet. Klassenmethoden werden ebenfalls mit Hilfe des <a name="ixa100539"><a href="index_s.html#ixb100422"><font color=#000080><tt>static</tt></font></a></a>-Attributs
deklariert und - analog zu Klassenvariablen - durch Voranstellen des
Klassennamens aufgerufen.
<p>
Da Klassenmethoden unabhängig von konkreten Instanzen ihrer Klasse
existieren, ist ein Zugriff auf Instanzvariablen nicht möglich.
Diese Trennung äußert sich darin, dass Klassenmethoden
keinen <a href="index_t.html#ixb100273"><font color=#000080><tt>this</tt></font></a>-Zeiger
besitzen. Der Zugriff auf Instanzvariablen und der Aufruf von Instanzmethoden
wird daher schon zur Compile-Zeit als Fehler erkannt.
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100%>
<tr>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#0099CC"><img src="trp1_1.gif"></td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=1></td>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#0099CC"><img src="trp1_1.gif"></td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top width=1000>
<p>
Klassenmethoden werden häufig da eingesetzt, wo Funktionalitäten
zur Verfügung gestellt werden, die nicht datenzentriert arbeiten
oder auf primitiven Datentypen operieren. Beispiele für beide
Arten sind in der Klassenbibliothek zu finden. Zur ersten Gruppe gehören
beispielsweise die Methoden der Klasse <a href="index_s.html#ixb100435"><font color=#000080><tt>System</tt></font></a>.
Die Klasse <a href="index_s.html#ixb100435"><font color=#000080><tt>System</tt></font></a>
ist eine Art Toolbox, die Funktionen wie <i>Aufruf des Garbage Collectors</i>
oder <i>Beenden des Programms</i> zur Verfügung stellt. Zur zweiten
Gruppe gehören beispielsweise die Methoden der Klasse <a href="index_m.html#ixb100436"><font color=#000080><tt>Math</tt></font></a>,
die eine große Anzahl an Funktionen zur Fließkomma-Arithmetik
zur Verfügung stellen. Da die Fließkommatypen primitiv
sind, hätte ein instanzbasiertes Methodendesign an dieser Stelle
wenig Sinn.
<p>
Eine weitere Anwendung für Klassenmethoden liegt in der Instanzierung
von Objekten der eigenen Klasse. Beispiele dafür finden sich
in den Design-Patterns <i>Singleton</i> (siehe <a href="k100068.html#singletonpattern">Abschnitt 10.4.1</a>)
und <i>Factory-Methode</i> (siehe <a href="k100068.html#factorypattern">Abschnitt 10.4.4</a>).</td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=1 width=100% bgcolor="#0099CC">
<tr>
<td><font color="#FFFFFF"> Tipp </font></td>
</tr>
</table>
</td>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#0099CC"><img src="trp1_1.gif"></td>
</tr>
</table>
<p>
Das folgende Listing zeigt die Verwendung der Klassenmethode <a href="index_s.html#ixb100437"><font color=#000080><tt>sqrt</tt></font></a>
der Klasse <a href="index_m.html#ixb100436"><font color=#000080><tt>Math</tt></font></a>
zur Ausgabe einer Tabelle von Quadratwurzeln:
<a name="listingid008009"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#00AA00">/* Listing0809.java */</font>
<font color="#555555">002 </font>
<font color="#555555">003 </font><font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">class</font> Listing0809
<font color="#555555">004 </font>{
<font color="#555555">005 </font> <font color="#0000AA">public</font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">void</font> main(String[] args)
<font color="#555555">006 </font> {
<font color="#555555">007 </font> <font color="#006699">double</font> x, y;
<font color="#555555">008 </font> <font color="#0000AA">for</font> (x = 0.0; x <= 10.0; x = x + 1.0) {
<font color="#555555">009 </font> y = Math.sqrt(x);
<font color="#555555">010 </font> System.out.println(<font color="#0000FF">"sqrt("</font>+x+<font color="#0000FF">") = "</font>+y);
<font color="#555555">011 </font> }
<font color="#555555">012 </font> }
<font color="#555555">013 </font>}</pre>
</font>
</td>
<td valign=top align=right>
<a href="../examples/Listing0809.java"><font color="#000055" size=-1>Listing0809.java</font></a></td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 8.9: Verwendung von Math.sqrt</i></p>
<p>
Die Ausgabe des Programms ist:
<font color="#333300">
<pre>
sqrt(0.0) = 0.0
sqrt(1.0) = 1.0
sqrt(2.0) = 1.4142135623730951
sqrt(3.0) = 1.7320508075688772
sqrt(4.0) = 2.0
sqrt(5.0) = 2.23606797749979
sqrt(6.0) = 2.449489742783178
sqrt(7.0) = 2.6457513110645907
sqrt(8.0) = 2.8284271247461903
sqrt(9.0) = 3.0
sqrt(10.0) = 3.1622776601683795
</pre>
</font>
<!-- Section -->
<a name="sectlevel4id008003003001"></a>
<h4>Die statische Methode main<a name="ixa100540"></a> </h4>
<p>
Ein schon bekanntes Beispiel für eine Klassenmethode ist die
Methode <a href="index_m.html#ixb100150"><font color=#000080><tt>main</tt></font></a>,
die als Startpunkt in Applikationen verwendet wird. Im Gegensatz zu
Applets, bei denen vom Laufzeitsystem eine Instanz der Appletklasse
erzeugt und dann durch Aufruf von Callback-Methoden bedient wird,
erfolgt der Start einer Applikation ohne die Instanzierung einer Klasse.
Der Java-Interpreter lädt lediglich das beim Starten angegebene
Klassenobjekt und sucht nach einer statischen Methode mit der Signatur:
<font color="#000077">
<pre>
public static void main(String[] args)
</pre>
</font>
<p>
Wird diese gefunden, stellt es ein Array mit den Kommandozeilenparametern
zusammen und übergibt es als Argument an <font color="#000077"><tt>main</tt></font>.
Wird keine Methode mit dieser Signatur gefunden, gibt es einen Laufzeitfehler.
<!-- Section -->
<a name="sectlevel3id008003004"></a>
<h3>8.3.4 <a name="ixa100541">Statische Initialisierer</a></h3>
<p>
Bisher haben wir nur die Möglichkeit kennengelernt, statischen
Variablen während der Deklaration einen Wert zuzuweisen. Falls
komplexere Initialisierungen benötigt werden, können zur
Initialisierung von statischen Variablen <i>statische Initialisierer</i>
definiert werden.
<p>
Sie ähneln gewöhnlichen Konstruktoren und dienen wie diese
dazu, Variablen mit einem definierten Startwert zu belegen. Im Gegensatz
zu einem gewöhnlichen Konstruktor erfolgt der Aufruf eines statischen
Initialisierers aber nicht mit jedem neu angelegten Objekt, sondern
nur einmal, wenn die Klasse geladen wird.
<p>
Ein statischer Initialisierer wird als parameterlose Methode mit dem
Namen <a name="ixa100542"><a href="index_s.html#ixb100422"><font color=#000080><tt>static</tt></font></a></a>
definiert:
<a name="listingid008010"></a>
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100% bgcolor="#DDDDDD">
<tr>
<td valign=top>
<font color="#000055">
<pre>
<font color="#555555">001 </font><font color="#0000AA">class</font> Test
<font color="#555555">002 </font>{
<font color="#555555">003 </font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">int</font> i;
<font color="#555555">004 </font> <font color="#0000AA">static</font> <font color="#006699">int</font> j;
<font color="#555555">005 </font>
<font color="#555555">006 </font> <font color="#0000AA">static</font>
<font color="#555555">007 </font> {
<font color="#555555">008 </font> i = 5;
<font color="#555555">009 </font> j = 3 * i;
<font color="#555555">010 </font> }
<font color="#555555">011 </font>}</pre>
</font>
</td>
</tr>
</table>
<i>
Listing 8.10: Definition eines statischen Initialisierers</i></p>
<p>
Da der statische Initialisierer vom Laufzeitsystem aufgerufen wird,
wenn die Klasse geladen wird, ist eine benutzerdefinierte Parametrisierung
nicht möglich.
<p>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=100%>
<tr>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#000077"><img src="trp1_1.gif"></td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top width=1000>
<p>
Es ist erlaubt, mehrere statische Initialisierer innerhalb einer Klasse
zu definieren. Sie werden dann nacheinander in der textuellen Reihenfolge
ihrer Deklaration ausgeführt. Wechseln sich initialisierte statische
Variablen und statische Initialisierer im Quelltext ab, werden beide
gleichwertig behandelt, d.h. die Ausführung erfolgt unabhängig
vom Typ in textueller Reihenfolge. Eine Ausnahme bilden lediglich
die statischen Variablen, denen Konstanten zugewiesen werden, deren
Wert bereits zur Compile-Zeit feststeht. Ihre Initialisierung erfolgt
- unabhängig von ihrer Position im Quellcode - unmittelbar nach
dem Laden der Klasse.</td>
<td><img src="trp1_1.gif" width=2></td>
<td valign=top>
<table border=0 cellspacing=0 cellpadding=1 width=100% bgcolor="#000077">
<tr>
<td><font color="#FFFFFF"> Hinweis </font></td>
</tr>
</table>
</td>
<td width=1 align=left valign=top bgcolor="#000077"><img src="trp1_1.gif"></td>
</tr>
</table>
<hr>
<table border=0 cellpadding=0 cellspacing=1 width="100%">
<tr bgcolor="#EEFFCC">
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="cover.html"> Titel </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100003.html"> Inhalt </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="search.html"> Suchen </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="index.html"> Index </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="../jdkdocs/index.html" onClick="this.href=getDocIndex()"> DOC </a>
<td align="right">Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison
Wesley, Version 5.0.1
<tr bgcolor="#EEFFCC">
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100051.html"> << </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100053.html"> < </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100055.html"> > </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="k100057.html"> >> </a>
<td width="7%" align=center bgcolor="#DDCC99"><a href="../jdkdocs/api/index.html" onClick="this.href=getApiIndex()"> API </a>
<td align="right">© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas
Stark, <a href="http://www.javabuch.de">http://www.javabuch.de</a>
</table>
<a name="endofbody"></a>
</body>
</html>
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