Schnittstellen (Interfaces)

Wird eine Klasse von mehreren Klassen abgeleitet, spricht man von Mehrfachvererbung. Das Prinzip der Mehrfachvererbung wird von vielen Programmiersprachen allerdings nicht (direkt) unterstützt. Der Hauptgrund hier sind mögliche Mehrdeutigkeiten. Erbt eine Klasse über mehrere mögliche Pfade von einer Basisklasse und werden dabei möglicherweise Methoden der Basisklasse unterschiedlich überschrieben, entstehen dadurch nicht eindeutige Varianten. Aufgrund der Rautenform des Klassendiagramms wird dieses Szenario also Diamantenproblem bezeichnet.

Zur Lösung des Diamantenproblems werden Schnittstellen (Interfaces) verwendet. Schnittstellen sind im Prinzip abstrakte Klassen, die ausschließlich abstrakte Methoden besitzen. Durch Schnittstellen wird sichergestellt, dass Klassen bestimmte Methoden bereitstellen und dass verschiedene Klassen miteinander kommunizieren können.

Definition von Schnittstellen

Die Definition einer Schnittstelle erfolgt analog zur Definition von Klassen. Das Schlüsselwort für Schnittstellen lautet interface. Eine Schnittstelle kann nur öffentliche, abstrakte und öffentliche, statische Methoden beinhalten.

MobileDevice.java

public interface MobileDevice {

   int getScreenSizeInInches();

}

Hinweis

Die Angabe von abstract und public bei Methoden ist nicht erforderlich.

Implementieren von Schnittstellen

Schnittstellen werden mit Hilfe des Schlüsselworts implements von einer Klasse implementiert. Durch die Implementierung der Schnittstelle verpflichtet sich die Klasse, alle Methoden der Schnittstelle zu implementieren.

Schnittstelle

MobileDevice.java

public interface MobileDevice {

   int getScreenSizeInInches();

}

Implementierende Klasse

Notebook.java (Auszug)

public class Notebook extends Computer implements MobileDevice {
   ...
   @Override
   public int getScreenSizeInInches() {
      return screenSizeInInches;
   }
   ...
}

Verwenden von Schnittstellen

Schnittstellen können ebenso wie Klassen als Datentypen verwendet werden. Die Typumwandlung von der implementierenden Klasse zur Schnittstelle bezeichnet man als Upcast die Rückumwandlung als Downcast

Schnittstelle

MobileDevice.java

public interface MobileDevice {

   int getScreenSizeInInches();

}

Implementierende Klasse A

Notebook.java (Auszug)

public class Notebook extends Computer implements MobileDevice {
   ...
   @Override
   public int getScreenSizeInInches() {
      return screenSizeInInches;
   }

   @Override
   public ArrayList<String> getSpecification() {
      ArrayList<String> specification = new ArrayList<>();
      specification.add("description: " + description);
      specification.add("cpu: " + cpu);
      specification.add("memoryInGb: " + memoryInGb);
      specification.add("screenSizeInInches: " + screenSizeInInches);
      return specification;
   }
   ...
}

Implementierende Klasse B

Smartphone.java (Auszug)

public class Smartphone implements MobileDevice {
   ...
   private double widthInInches;
   private double heightInInches;

   @Override
   public int getScreenSizeInInches() {
      return Math.sqrt(Math.pow(widthInInches) + Math.pow(heightInInches));
   }
   ...
}

Startklasse

MainClass.java

public class MainClass {

   public static void main(String[] args) {
      ArrayList<MobileDevice> mobileDevices = new ArrayList<>();

      mobileDevices.add(new Notebook("Mein Gaming Laptop", new Cpu(4.7, 8), 32, 16)); // Upcast
      mobileDevices.add(new Smartphone("Google Pixel 9", 2.8, 6)); // Upcast

      for (MobileDevice m : mobileDevices) {
         System.out.println(m.getScreenSizeInInches()); // Polymorphie
         if (m instanceof Notebook n) { // Downcast
            System.out.println(n.getSpecification());
         }
      }
   }

}