Klassen in Java: Bauplan für Objekte verstehen

Eine Klasse ist in der objektorientierten Programmierung ein abstraktes Modell, ein Bauplan für eine Reihe von ähnlichen Objekten. Sie beschreibt die Attribute (Eigenschaften) und die Methoden (Verhaltensweisen) der Objekte. Man kann auch sagen: Eine Klasse entspricht dem Datentyp eines Objekts.

Ein Objekt wird auch Instanz genannt. Es ist ein bestimmtes Exemplar einer Klasse und wird zur Laufzeit des Programms erzeugt, also während das Programm läuft. Dabei wird für das Objekt Speicher reserviert. Aus einer Klasse können mehrere Objekte gleichzeitig existieren. Jedes Objekt hat eine eigene Identität: Sie unterscheidet es von anderen Objekten, auch wenn diese den gleichen Zustand haben.

Als Beispiel dient eine Lampe. Sie hat Eigenschaften (Attribute) wie Farbe, Gewicht und ob sie leuchtet. Eine sinnvolle Verhaltensweise ist eine Lichtschalter-Methode, die zwischen an und aus umschaltet. Attribute beschreiben also den Zustand, Methoden das Verhalten.

In Java siehst du das im Code. In einer Klasse Beispielklasse speichert die Instanzvariable name einen Namen. Die Methode sagNameUndAnzahl() ist eine Verhaltensweise der Objekte. Schlüsselwörter wie public und private sind Zugriffsmodifizierer (sie legen fest, wie ein Element zugänglich ist). Der Name einer Klasse beginnt in vielen Programmiersprachen, darunter Java, üblicherweise mit einem Großbuchstaben.

Der Konstruktor wird benutzt, um eine Instanz zu erschaffen. Er heißt genauso wie die Klasse. Er sieht aus wie eine Methode, gibt aber keinen Wert zurück, auch kein void. Seine Aufgabe ist, das neue Objekt in einen definierten Anfangszustand zu bringen. Ein Konstruktor kann Parameter haben, zum Beispiel einen Namen, den er in einer Instanzvariable speichert. Hat eine Klasse in Java keinen eigenen Konstruktor, bekommt sie implizit (also ohne dass du ihn schreibst) einen Konstruktor ohne Parameter.

Eine Instanzvariable gehört zu einem Objekt. Jede Instanz hat ihren eigenen Wert, sie wird nicht geteilt. Eine Klassenvariable erkennst du am Schlüsselwort static. Sie hat über alle Instanzen hinweg denselben Wert und kommt in Java nur einmal im laufenden Programm vor. Das Schlüsselwort final bezeichnet dagegen eine Konstante.

Auch Methoden können static sein. Statische Methoden und Variablen brauchen keine Instanz der Klasse, um aufgerufen zu werden. Ein Beispiel ist die Konstante PI in der Klasse java.lang.Math. Auch java.lang.Math.max(3,4) funktioniert, ohne vorher ein Objekt von Math anzulegen. Auch die Methode main, mit der ein Java-Programm startet, ist public static.

Man kann statische Elemente zwar auch über ein Objekt aufrufen. Davon wird aber dringend abgeraten, weil es zu unangenehmen Ergebnissen führt. Rufe sie deshalb über den Klassennamen auf. In einer statischen Methode kannst du außerdem this nicht benutzen. this ist immer an ein Objekt gebunden, und im statischen Fall gibt es keine Objekte.

Mit new wird ein Objekt erzeugt, und dabei läuft der Konstruktor. Betrachte die Klasse Beispielklasse. Sie hat die Klassenvariable anzahl (Startwert 0), die Instanzvariable name und einen Konstruktor, der anzahl um 1 erhöht und den übergebenen Namen in name speichert. Die Methode sagNameUndAnzahl() gibt eine Zeile nach dem Muster „Beispielklasse(Name) hat Zahl Instanz(en)“ aus.

In main steht ein Array klassenRaum mit Platz für zwei Objekte. Zuerst wird die Zeile „Kermit betritt den Raum...“ ausgegeben, ein Objekt mit dem Namen „Kermit“ erzeugt und sagNameUndAnzahl() für Kermit aufgerufen. Dann folgt „Piggy betritt den Raum...“, ein Objekt „Piggy“ wird erzeugt, und sagNameUndAnzahl() wird für Kermit und danach für Piggy aufgerufen. Jedes Objekt hat seinen eigenen Wert für name. Die Variable anzahl gibt es aber nur einmal, alle Objekte sehen denselben Wert.

Wir leiten die Ausgabe selbst aus dem Code her. Nach „Kermit“ ist anzahl 1. Nach „Piggy“ ist anzahl 2. Deshalb meldet danach auch das Objekt „Kermit“ den Wert 2.