Interfaces?

[JuriW]

Hallo zusammen,

ich habe gerade von Interfaces gelesen. In Interfaces sind soweit ich verstehe Methoden, die etwas bestimmes ausführen.
Worin unterscheidet sich dann ein Interface von einer normalen Methode? Wann brauch ich sie zwingend?

Beste Grüße

 

[temi]

Mit einem Interface wird eine Software-Schnittstelle definiert. In einem Interface wird i.d.R. nur definiert, dass bestimmte Methoden vorhanden sein müssen und wie deren Signatur zu sein hat. Implementiert werden diese Methoden dann in einer Klasse, die das Interface, naja, implementiert.

https://de.wikipedia.org/wiki/Schnittstelle_(Objektorientierung)

 

[JuriW]

Das habe ich mir schon angesehen, ich kann auch gerne am Beispiel des WikipediaArtikels erklären, was ich nicht verstehe. Wieso wird dort ein Interface erstellt, damit ich den Kontostand mit getKontostand() aufrufen kann? Wieso reicht es nicht, wenn ich, falls benötigt, den Kontostand einfach mit getKontostand() aufrufe?

 

[temi]

Ein Interface macht unabhängig von der konkreten Implementierung. Nimm z.B. eine Klasse an, die Daten aus einer Datenbank holen soll. Das Interface dazu könnte so aussehen:

interface DBAccess
{
    Data getData();
}

In deinem Code kannst du jetzt eine konkrete Implementierung für den Zugriff auf eine Oracle-DB machen:

class OracleDataAccess implements DBAccess
{
    @override
    Data getData()
    {
        // irgendwelcher Code
    }
}

Und benutzen:

DBAccess db = new OracleDataAccess();
Data data = db.getData();

Solltest du später entscheiden auf MySQL umzusteigen musst du nur eine neue Klasse MyDataAccess implementieren und diese anstelle der ursprünglichen instantiieren:

DBAccess db = new MyDataAccess();
// Der weitere Code, der die Schnittstelle verwendet muss nicht angepasst werden
Data data = db.getData();

 

[temi]

Das habe ich mir schon angesehen, ich kann auch gerne am Beispiel des WikipediaArtikels erklären, was ich nicht verstehe. Wieso wird dort ein Interface erstellt, damit ich den Kontostand mit getKontostand() aufrufen kann? Wieso reicht es nicht, wenn ich, falls benötigt, den Kontostand einfach mit getKontostand() aufrufe?

Bezogen auf diese Frage: Es könnte neben dem Sparkonto auch noch ein TagesgeldKonto oder InvestmentKonto geben. Sofern alle die genannte Schnittstelle implementieren kannst du z.B. alle Kontoarten gemeinsam in einer Liste verwalten List<Konto> und über die Schnittstellenmethode "getKontostand()" den Kontostand abfragen. "List" selbst ist übrigens auch ein Interface:

List<Konto> konten = ArrayList<Konto>;

// oder

List<Konto> konten = LinkedList<Konto>;

 

[JuriW]

Ich glaub jetzt hab ichs verstanden! Super, danke! Man kann also sagen, wenn ich eine Methode brauche, die ich nicht nur für einen speziellen Typ brauche, sondern die ich weitläufig auf mehrere Klassen einsetzen kann benutze ich ein Interface.

 

[temi]

Ein Interface garantiert, dass eine Klasse unabhängig von der konkreten Implementierung, die im Interface verlangten Methoden zur Verfügung stellt.

Egal welches konkrete Konto an die u.g. Methode übergeben wird, es stellt die Methode getKontostand() zur Verfügung:

void doSomething(Konto konto)
{
    // .. irgendwelcher code
   kontostand = konto.getKontostand();
   // ... mehr code
}

Es gibt ein Softwareprinzip

"Programmiere auf eine Schnittstelle hin, nicht auf eine Implementierung." [Deutsch:GOF1996]

 

[Javinner]

Ich poste mal eine Antwort, die ich auf diese Frage erwartet (gerne gewünscht ) hätte

Ein Interface (laut Java eine Spezielle Klasse) bietet eine Schnittstelle und die Spezifikation dieser für alle Klassen, welche dieses implementieren. Dabei dreht es sich um Gemeinsamkeiten verschiedener Klassen.
Was könnte unter Schnittstelle und Spezifikation gemeint sein und um welche Gemeinsamkeiten könnte es sich handeln?

Die Schnittstelle einer Klasse besteht aus allen durch die Klasse definierten Eigenschaften und Operationen.
Dabei ist eins wichtig: jede Operation ist eine Methode, jedoch nicht jede Methode eine Operation.
Wenn eine Klasse Hilfsmethoden hat, welche nur zur Berechnung für Eigenschaften eingesetzt werden, sollten diese als private gekennzeichnet sein, ergo sind diese nicht der Bestandteil der Schnittstelle.

Die Spezifikation sind die Vor- und Nachbedingungen der Operationen der Klasse.
Dabei gilt: ein Aufrufer für die Methode boolean isPosibleToLift(double weight) verpflichtet sich, das passende Objekt für die Operation bereit zu stellen (double weight) und die Operation ist verpflichtet, das Ergebnis zu liefern (true, false). Ein Kontrakt kommt nur zustande, wenn beide ihre Pflichten erfüllen.

Ein Beispiel: ein Kran und ein Hubwagen sind zwei verschiedene Baumaschinen und doch haben beide mehrere Gemeinsamkeiten. Beide können Lasten hochheben und beide haben eine Maximaltraglast als Obergrenze.
Beide müssen diese Eigenschaften durch Operationen zur Verfügung stellen. Nun könnte man sagen, dass all diese Baumaschinen von einer gemeinsamen Oberklasse Maschine hätten abgeleitet werden können, welche als abstract gekennzeichnet ist und die Operationen double getMaxWeight() und boolean isPosibleToLift(double weight) für alle Unterklassen anbietet. Wo ist also die Daseinsberechtigung für ein Interface? Der Punkt ist doch, dass nicht nur Maschinen Gewichte heben können. Ein Mensch kann es auch, ebenso kann jeder Mensch nur ein bestimmtes Gewicht heben. Und irgendwo im Universum gibt es eine hochentwickelte Rasse, welche eine Mischung aus beiden Welten ist: nennen wir es Bionic, ebenso in der Lage, Gewichte zu heben, eventuell um ein Vielfaches, als wir dazu in der Lage sind. Nur ist ein Mensch keine Maschine und Bionic bildet ebenso eine eigene Gattung.

Genau hier hat ein Interface eine Daseinsberechtigung und bietet für alle Klassen, welche die Methoden von diesem implementieren müssen. Ein großer Vorteil dabei ist: Wartbarkeit und Erweiterung des Codes an nur einer Stelle für alle und natürlich die Einzigartigkeit des Codes (kein Doppelcode)

public interface Elevateable
{
    public double getMaxWeight();
    public boolean isPosibleToLift(double weight);
}

public class Crane implements Elevateable
{

    final static double MAX_WEIGHT = 10000;

    @Override
    public double getMaxWeight()
    {
        return Crane.MAX_WEIGHT;
    }

    @Override
    public boolean isPosibleToLift(double weight)
    {
        return this.getMaxWeight() > weight;
    }
}

public class LiftingCart implements Elevateable
{
    final static double MAX_WEIGHT = 1000;
    @Override
    public double getMaxWeight()
    {
        return LiftingCart.MAX_WEIGHT;
    }
    @Override
    public boolean isPosibleToLift(double weight)
    {
        return this.getMaxWeight() > weight;
    }
}

public class Mensch implements Elevateable
{
    private final int maxWeight;
    public Mensch(int maxWeight)
    {
        this.maxWeight = maxWeight;
    }
    @Override
    public double getMaxWeight()
    {
        return this.maxWeight;
    }
    @Override
    public boolean isPosibleToLift(double weight)
    {
        return this.getMaxWeight() > weight;
    }
}

public class Bionic implements Elevateable
{
    private final double maxWeight;
    private final int bodyParts;
    public Bionic(double maxWeight, int bodyParts)
    {
        this.maxWeight = achievement(maxWeight, bodyParts);
        this.bodyParts = bodyParts;
    }
    @Override
    public double getMaxWeight()
    {
        return this.maxWeight;
    }
    @Override
    public boolean isPosibleToLift(double weight)
    {
        return this.getMaxWeight() > weight;
    }
 
    private double achievement(double weight, int parts)
    {
        return weight * parts;
    }
}

 

[JStein52]

Wartbarkeit und Erweiterung des Codes an nur einer Stelle für alle und natürlich die Einzigartigkeit des Codes (kein Doppelcode)

Kannst du das an deinem obigen Codebeispiel erklären ? Was bedeutet dort "Erweiterung des Codes nur an einer Stelle" bzw. inwiefern wird Doppelcode verhindert durch Verwendung eines Interfaces ?

 

[Javinner]

Mal angenommen, es entsteht Bedarf an einer weiteren Methode getLiftHigh(double weight) hier als Wahrheitswert, welche die Maximalhebehöhe zurückliefert. Nun kann diese nur an einer Stelle eingefügt werden (Interface) und jede implementierende Klasse wird es implementieren müssen. Ein Interface bietet ja letztendlich eine bestimmte Anzahl an Methoden und die Klassen implementieren es nur, wie eben es für die Klasse geeignet ist.

 

[mrBrown]

Die Spezifikation sind die Vor- und Nachbedingungen der Operationen der Klasse.

Das sind übrigens leider genau die Dinge, die sich rein durch das Interface nicht formal ausdrücken lassen

(wobei man es mit Annotations zumindest teilweise umsetzen kann.
gibts vllt sogar welche, die zb sowas wie OCL unterstützen?)

 

[Javinner]

@mrBrown
Ja, das gilt für Klassen. Finde jedoch, dass eine Methode, welche Parameter besitzt und etwas liefert, ganz gleich, ob von Interface oder einer normalen Klasse, ebenso Vor- und Nachbedingungen stellt, stellt? finde gerade kein besseren Begriff für. boolean isPosibleToLift(double weight) hat Vor- und Nachbedingungen, oder nicht?

 

[mrBrown]

Ja, das gilt für Klassen. Finde jedoch, dass eine Methode, welche Parameter besitzt und etwas liefert, ganz gleich, ob von Interface oder einer normalen Klasse, ebenso Vor- und Nachbedingungen stellt, stellt? finde gerade kein besseren Begriff für. boolean isPosibleToLift(double weight) hat Vor- und Nachbedingungen, oder nicht?

Ja, es gibt schon Vor/Nachbedingungen, aber man kann sie eben formal nicht alle definieren (abgesehen von den Parameter- und Rückgabe-Typen).

Eine Vorbedingung könnte zB sein, dass das Gewicht größer als 0 sein muss - diese lässt sich aber formal so nicht definieren. (Abgesehen von Annotations wie zB @Min, aber eben nur Begrenzt)

 

[Javinner]

Eine Vorbedingung könnte zB sein, dass das Gewicht größer als 0 sein muss - diese lässt sich aber formal so nicht definieren

Was heißt "formal definieren"? Sorry, zu dieser späten Stunde komm ich nicht ganz mit.

 

[mrBrown]

Was heißt "formal definieren"? Sorry, zu dieser späten Stunde komm ich nicht ganz mit.

In dem Kontext hauptsächlich, dass es maschinenlesbar und automatisiert verarbeitbar ist
In dem Beispiel wäre dies zB @Min(0), ein Javadoc-Kommentar mit "muss mindestens 0 sein" aber nicht

 

[Javinner]

Habe ich es formal definiert? Wenn nicht, bitte um anschauliches Beispiel

/**
* Check for possibility to lift {@code weight}
* {@code weight} has to be at least 0
*
* @param weight The weight to be lift
* @return true, if is posible
*/
public boolean isPosibleToLift(double weight);

 

[mrBrown]

Habe ich es formal definiert? Wenn nicht, bitte um anschauliches Beispiel

/**
* Check for possibility to lift {@code weight}
* {@code weight} has to be at least 0
*
* @param weight The weight to be lift
* @return true, if is posible
*/
public boolean isPosibleToLift(double weight);

Nein, das ganze im Javadoc zu beschreiben ist nicht formal Javadoc ist vor allem nicht mehr im kompilierten Code vorhanden.

In diesem Kontext könnte das mit validem Java zB sein:

public boolean isPosibleToLift(@Min(0) double weight);

Mit anderen Sprachen ist da uU noch mehr möglich, zB: isPosibleToLift(n) impliziert isPosibleToLift(n-1) oder (nicht isPosibleToLift(n)) impliziert (nicht isPosibleToLift(n+1)) (ich hab aber keine Ahnung, ob und wie man das mit zB OCL ausdrücken könnte )

 

[Javinner]

public boolean isPosibleToLift(@Min(0) double weight); bringt eine Fehlermeldung hervor:
cannot find symbol, symbol: class MIn, location: Interface Elevateable

 

[Robat]

@Min ist schätzungsweise eine selbst definierte Annotationen.. Die kannst du nicht finden

 

[mrBrown]

Ist ja auch nur ein Beispiel, ich sagte doch, das geht nicht vernünftig in Java

Min kommt aus javax.validation.constraints, das ließe sich sogar zur Laufzeit prüfen. Wenn ich mich nicht irre macht zB das Spring-Framework sowas

 

[Javinner]

@mrBrown
Du bist ein Tänzer

 

[JStein52]

Was hat das übrigens alles mit Interface zu tun ? Ein Interface definiert wie der Name schon sagt eine Schnittstelle, nicht mehr und nicht weniger.

 

[mrBrown]

Was hat das übrigens alles mit Interface zu tun ? Ein Interface definiert wie der Name schon sagt eine Schnittstelle, nicht mehr und nicht weniger.

Vor- und Nachbedingungen sind (mindestens implizit) Teil eines Interfaces.
Zumindest, wenn man über die rein technische Definition eines Interfaces in Java hinaus geht (was man sinnvoller Weise tut, und auch schon mit dem Wort "Schnittstelle" macht).

 

[JStein52]

Nun kann diese nur an einer Stelle eingefügt werden (Interface) und jede implementierende Klasse wird es implementieren müssen. Ein Interface bietet ja letztendlich eine bestimmte Anzahl an Methoden

Nun ja, diese neue Methode muss genauso in allen Klassen hinzugefügt werden die dieses Interface implementieren wie es auch ohne Interface der Fall wäre. Und ein Interface "bietet" keine Methoden sondern es verlangt sie. Die Vorteile eines Interfaces entstehen dort wo man Objekte verwendet die dieses Interface implementieren. Ist hier ganz gut mit Beispiel erklärt: https://www.java-forum.org/thema/interfaces.117297/

 

[JStein52]

Zumindest, wenn man über die rein technische Definition eines Interfaces in Java hinaus geht

Das ist Haarspalterei und es ging hier um das Java-Sprachelement "Interface". Vor- und Nachbedingungen hast du bei jeder Methode, egal ob über Interface verlangt oder "stinknormale" Methode. Es bringt also für das Verständnis von Interface nichts sich über Vor- und Nachbedingungen zu unterhalten.

 

[JStein52]

Ich finde, man sollte sich in dem oben verlinkten Beitrag mal den Merksatz ganz am Ende verinnerlichen:

Merksatz:
Ein Interface zu implementieren macht nur dann Sinn, wenn an einer
Stelle im Programm dieses Objekt auch nur als Typ des Interfaces angesehen wird.
Also Buyable als Datentyp.

 

[Meniskusschaden]

Das ist Haarspalterei und es ging hier um das Java-Sprachelement "Interface". Vor- und Nachbedingungen hast du bei jeder Methode, egal ob über Interface verlangt oder "stinknormale" Methode. Es bringt also für das Verständnis von Interface nichts sich über Vor- und Nachbedingungen zu unterhalten.

Allerdings wurde durch die folgende Aussage:

Die Spezifikation sind die Vor- und Nachbedingungen der Operationen der Klasse.

suggeriert, das Java-Interfaces eine Spezifikation dafür liefern, was sie aber nicht tun. Insofern finde ich schon, dass man das zumindest klarstellen sollte. Außerdem ist es auch ganz interessant, was man allgemein von Interfaces verlangen könnte und inwieweit Java-Interfaces das leisten. Ich stimme dir aber zu, dass das für den TE inzwischen wahrscheinlich zu weit führt.

 

[mrBrown]

Nun ja, diese neue Methode muss genauso in allen Klassen hinzugefügt werden die dieses Interface implementieren wie es auch ohne Interface der Fall wäre. Und ein Interface "bietet" keine Methoden sondern es verlangt sie.

Mit deinen Worten: Haarspalterei, es ging um das Java-Sprachelement "Interface" und dieses deklariert Methoden, was eher einem "bieten" als einem "verlangen" entspricht
Und mittlerweile enthalten Interfaces auch öffentliche und private Implementierungen.

Das ist Haarspalterei und es ging hier um das Java-Sprachelement "Interface". Vor- und Nachbedingungen hast du bei jeder Methode, egal ob über Interface verlangt oder "stinknormale" Methode. Es bringt also für das Verständnis von Interface nichts sich über Vor- und Nachbedingungen zu unterhalten.

Es wurde angesprochen, also bin ich drauf eingegangen, offensichtlich gab es ja auch Interesse daran ¯\_(ツ)_/¯

 

[Javinner]

Es bringt also für das Verständnis von Interface nichts sich über Vor- und Nachbedingungen zu unterhalten

Da Interface, laut Java, eine Klasse ist, gilt es dennoch. Und weil es für ein Interface, wie für jede andere Klasse gilt, haben auch die Operationen von Interfaces Vor- und Nachbedingungen. Ich finde, es gehörte an der Stelle erwähnt.

Ein Interface ist mMn. eine Ansammlung von Operationen, welche sich auf die Gemeinsamkeiten verschiedener Objekte konzentrieren, das selbe wird auch in dem von dir verlinktem Thread erläutert. Also ein Satz Operationen, jede einzelne von jeweiliger Klasse für die Klasse passend implementiert, nach Außen die Gemeinsamkeit liefernd.
Wie jede einzelne Klasse mittels eigener Methoden und Eigenschaften es implementiert, ist dem Aufrufer egal.
Wichtig ist nur eins: das hinter der Methode double getMaxWeight() verschiedene Klassen die selbe Eigenschaft liefern: maximal mögliches Hebegewicht von einem Exemplar der jeweiligen Klasse.

Ich stimme dir aber zu, dass das für den TE inzwischen wahrscheinlich zu weit führt.

Das wird wohl stimmen Eventuell bringt es diesen weiter?

 

[JStein52]

Da Interface, laut Java, eine Klasse ist, gilt es dennoch.

Echt ? Interface ist eine Klasse ? Steht das irgendwo ? Wie sieht der Konstruktor eines Interfaces aus ? Wie erzeuge ich Instanzen eines Interfaces ?

Ein Interface ist mMn. eine Ansammlung von Operationen, welche sich auf die Gemeinsamkeiten verschiedener Objekte konzentrieren, das selbe wird auch in dem von dir verlinktem Thread erläutert.

Ein Interface ist vor allem ein Datentyp bei dem man weiss dass er bestimmte Methoden zur Verfügung stellt.

Worin unterscheidet sich dann ein Interface von einer normalen Methode? Wann brauch ich sie zwingend?

Zur Erinnerung vielleicht noch mal die ursprüngliche Frage ....

 

[Javinner]

Interface ist eine Klasse? Steht das irgendwo?

Nur um ein paar zu verlinken. Überall steht es, dass Interface als eine spezielle Klasse angesehen werden kann.

Interfaces können als eine besondere Form einer Klasse angesehen werden. Sie enthalten ausschließlich Konstanten und abstrakte Methoden. Die abstrakten Methoden müssen von der Klasse implementiert werden, der das Interface zugewiesen wird.

Ein Interface ist eine besondere Form einer Klasse, die ausschließlich abstrakte Methoden und Konstanten enthält. Anstelle des Schlüsselwortes class wird ein Interface mit dem Bezeichner interface deklariert. Alle Methoden eines Interfaces sind implizit abstrakt und öffentlich. Neben Methoden kann ein Interface auch Konstanten enthalten, die Definition von Konstruktoren ist allerdings nicht erlaubt.

 

[andy82]

Was hat das übrigens alles mit Interface zu tun ? Ein Interface definiert wie der Name schon sagt eine Schnittstelle, nicht mehr und nicht weniger.

Das stimme ich zu, für Anfänger ist aber zu kurz zu kapieren. Ich würde eine Geschichte von der früheren Praxis bei einem Automotiv-Projekt erzählen, vielleicht wird es noch deutlicher. Meine damalige Team machte Frontend, die Daten für Produktion sollen nicht nur auf der Bildschirm, sondern als Excel-Datei exportiert werden. Diese Arbeit übernahm eine Auszubi-Gruppe, was ich zuerst nicht davon wusste. Einmal kam der Auzubi-Frontmann zu mir und fragte, wie heißt die Name der Java-Klasse, die Module seiner Gruppe aufruft. Ich sagte ihm, ich wusste nicht wer es macht, aber wenn Ihr Anwendungen (API) für anderen bereit stellt, dann sind Eure Schnittstellen unabhängig von Anwendern, also sind die Parameter, die Anwender an Euren Klassen (gleich ob Parameter über Konstruktor oder Methoden!) übergeben, sollen als Interface definiert sein. Die Anwender müssen dafür sorgen, dass (Parameter-)Klasse Eure Bedingungen erfüllen (implementiert Eurer API), nicht umgekehrt.
Daher sagte man auch, Interface sind für entferne Anwendungen notwendig. Deutsch ist nicht meine Muttersprache, hoffe Ihr versteht was ich meine.

 

[JStein52]

Überall steht es, dass Interface als eine spezielle Klasse angesehen werden kann

Was hilft diese Wischi-Waschi-Aussgae beim Verständnis von Interfaces ? Im Wikibeitrag ist von Kontoarten die Rede die eine Methode getKontostand() oder so ähnlich implementieren. Das kann man ohne Interface tun ohne eine einzige Codezeile mehr oder weniger oder doppelt zu schreiben. Die Frage des TE war wann sollte man besser ein Interface dafür definieren und was hat das dann für Vorteile ? Man kann ja noch weiter gehen und fragen wann sollte man eine abstrakte Basisklasse dafür definieren, also wann Interface, wann Basisklasse, wann gar nichts von beiden ?
Stell dir vor du hast eine Java-Klausur und du sollst dies erklären. Dann kriegst du für Vor- und Nachbedingungen und auch für die Aussage dass man ansonsten Code doppelt implementieren musst 0 Punkte !