Lead: @stan1025 (Andreas Stutz)
Status: ✔️
geplant: KW14
geändert: 11.04.2021
In den letzten beiden Wochen habt ihr euch mit Typen und Variablen sowie Kontrollstrukturen und Funktionen beschäftigt. Diese Woche gibt es den Einstieg in die grundlegenden objekt-orientierten Sprachkonstrukte – Klassen und Schnittstellen.
Hinweis
Bei der Erstellung des Dojos S1D3 ist aufgefallen, dass die Bearbeitung die geplante Wochen-Bearbeitungszeit überschritten werden kann. Aus diesem Grund wird das Dojo in ein Teil A und ein Teil B aufgetrennt. Teil A legt den Schwerpunkt auf die Erstellung und Arbeit mit Klassen. Teil B legt den Schwerpunkt auf die Nutzung von Schnittstellen im Zusammenhang mit Klassen. Teil B wird nächste Woche veröffentlicht, weshalb sich alle anderen Dojos um eine Woche verschieben.
Ein Mensch als Software-Repräsentanz besteht aus der Klasse Mensch, mit dedizierten Eigenschaften und Methoden, die entsprechende menschliche Merkmale und Handlungsmöglichkeiten repräsentieren. Im ersten Schritt legt ihr nun eine leere Klasse mit dem Klassen-Namen 'Mensch' an.
- Erstelle die "most basic" Klasse 'Mensch' (erstmal ohne Eigenschaften und Methoden)
Ein Mensch besitzt unterschiedliche Eigenschaften. In unserem Beispiel beginnen wir im ersten Schritt mit einigen grundlegenden Eigenschaften.
Unser Mensch besitzt ein Geschlecht, einen Vornamen, einen Nachnamen, ein Geburtsdatum.
Lege im folgenden diese drei genannten Eigenschaften in der Klasse 'Mensch' an.
Literatur - Eigenschaften
Literatur - Enumeration
- Erstelle eine Enumeration 'enumGeschlecht' mit den Ausprägungen 'undefined', 'mann', 'frau', 'divers'(*1)
- Erstelle eine Eigenschaft 'Geschlecht' als 'enumGeschlecht' in der Klasse 'Mensch'
- Erstelle eine Eigenschaft 'Vorname' als 'string' in der Klasse 'Mensch'
- Erstelle eine Eigenschaft 'Nachname' als 'string' in der Klasse 'Mensch'
- Erstelle eine Eigenschaft 'Geburstag' als 'Date' in der Klasse 'Mensch'
Hinweis
Zu (*1): Zur Vereinfachung der Programmieraufgabe wurde lediglich zwischen Mann und Frau im Geschlecht differenziert.
Eine Abbildung zur geschlechter-spezifischen Anrede ist bei Mann und Frau klar definiert, bei Divers wird eine vorhergehende
Klärung mit der Person gegenüber empfohlen. Da sich diese Vorab-Konversation in der Programmierüberung nur mit großen Aufwänden umsätzen lässt, wird für die Übung auf das dritte Geschlecht verzichtet. Quelle zur Anrede von Menschen mit dem Geschlecht 'divers'
Das Leben eines Menschen beginnt mit dessen Geburt. In der Programmierung übernimmt ein sogenannter 'Constructor' die Geburt eines neuen Objekts einer Klasse. Hierzu wird das Schlüsselwort 'new' verwendet. Mit der Geburt eines Objektes, wird automatisch sein Geburtstag festgelegt. Im nächsten Schritt sind hierfür zwei Dinge zu erledigen. Zum einen ist ein Constructor anzulegen, mit jeweils einem Parameter für 'Vorname' und 'Nachname' und zum anderen ist der Geburtstag auf den heutigen Tag und die heutige Uhrzeit zu setzen. Lege hierzu einen Constructor an und setze die Eigenschaft des Geburtstags innerhalb des Constructors.
Literatur - Konstruktoren
Literatur - Datentyp Date
Literatur - This-Type Notation
- Erstelle einen Konstruktor mit den Parametern 'Geschlecht', 'Vorname' und 'Nachname'
- Weise die Konstruktor-Parameter den entsprechenden Eigenschaften der Klasse zu. (Beachte die Notation im Konstruktor-Beispiel im angegebenen Link)
Der Geburtstag eines Menschen ist eineindeutig festgelegt und kann faktisch nicht geändert werden. Gleiches gilt auch für die Eigenschaft des Geburtstags unsere Klasse 'Mensch'. Für Informationen die nach dem Aufruf des Konstruktors nicht mehr änderbar sein sollen, bietet die Programmiersprache die Möglichkeit eine Eigenschaft als readonly zu deklarieren. Da der Geburtstag nicht, bzw. noch nicht (Zeitreisen und so) geändert werden kann, ist diese Eigenschaft auf nur lesbar zu setzen, was im nächsten Schritt zu tun ist.
- Deklariere die Eigenschaft 'Geburtstag' als 'readonly', womit diese nur im Konstruktor gesetzt werden kann.
Im nächsten Punkt widmen wir uns dem Thema Privatsphäre. Nicht erst seit Einführung der DSGVO ist das Thema Privatsphäre und Informationssicherheit in Deutschland und Europa großgeschrieben. Jeder Mensch hat somit Eigenschaften, die nicht alle etwas angehen. Mit Vorname, Nachname und Geburtstag haben wir jedoch durchaus Informationen bei denen wir es mit der Informationssicherheit nicht so eng sehen. Aus diesem Grund führen wir eine neue Information ein - die Blutgruppe. Blutgruppen werden in folgende 8 Typen unterschieden: 'NullMinus', 'NullPlus', 'Bminus', 'Bplus', 'Aminus', 'Aplus', 'ABminus' und 'ABplus'. Hierzu legt ihr einen Enumerations-Datentypen an, der die entsprechenden 8 Ausprägungen besitzt. Nach der Definition des Enums ist eine neue Eigenschaft zu erstellen, die nicht öffentlich zugänglich ist (private). Die Blutgruppe ist im Konstruktor zu ergänzen. Eine Blutgruppe ändert sich über die Lebensdauer eines Menschen nicht, daher ist diese als Readonly zu definieren.
Literatur - Enumeration
Literatur - Blutgruppen
Literatur - Sichtbarkeit der Eigenschaften
- Erstelle eine Enumeration 'enumBlutGruppe' mit den genannten 8 Einträgen
- Erstelle eine neue Eigenschaft namens 'Blutgruppe' mit dem Datentyp 'enumBlutGruppe'
- Deklariere die neue Eigenschaft 'Blutgruppe' als private and readonly Information
Aus Gründen der Lesbarkeit schreiben viele Entwickler die Sichtbarkeit von Eigenschaften explizit immer an deren Deklaration. Wenn ihr keine Klassifizierung der Sichtbarkeit ergänzt, wird Typescript jeden Member als 'public/öffentlich' deklarieren. Diese Verhalten ist auf JavaScript zurückzuführen. In anderen Sprachen, z.B. C# oder Java, ist die Standard-Sichtbarkeit 'private'.
Literatur - Sichtbarkeit von Eigenschaften
- Deklariere die Eigenschaften 'Vorname', 'Nachname', 'Geburtstag' explizit als public.
7) Ein Mensch wird mit einigen Fähigkeiten geboren, andere erlernt er erst im Laufe seines Lebens - Methoden 1
Ein Mensch hat von Geburt an einige Basisfähigkeiten wie Atmen, Schlucken, der Herzschlag und viele weitere. Diese Basisfähigkeiten werden wir im Laufe dieser Arbeit nicht näher betrachten. Dafür verleihen wir unserem Menschen durchaus nun einige Fähigkeiten in Form von Methoden. Die Methode, die letztlich die Fähigkeit repräsentiert, soll letztlich einen Text ausgeben auf der Konsole der den Namen und Vornamen und die entsprechende Fähigkeit als verb oder den Satz sprechen ausgeben.
Literatur - Methoden
Literatur - Datentyp Date
Literatur - If-Abfragen
- Implementiere eine public Methode 'Schreien' ohne Rückgabewert, die der Mensch von Geburt an kann.
- Implementiere eine public Methode 'Weinen' ohne Rückgabewert, die der Mensch von Geburt an kann.
- Implementiere eine public Methode 'Sprechen' mit einem String-Parameter 'Satz' ohne Rückgabewert, bis zum 3. Lebensjahr wird 'blabla' ausgegeben, da ein Baby nicht sprechen kann. (If-Abfrage).
Wenn sich zwei Menschen begegnen begrüßen sie sich meistens zu Beginn. Wenn man mit einer Person befreundet ist, begrüßt man eher informell z.B. mit einem "Hey ...", wenn man nicht befreundet ist, nutzt man meist eine formellere Begrüßungsform z.B. mit einem "Hallo Herr / Frau ...".
Literatur - Methoden
Literatur - If-Abfragen
Literatur - Template Literal Types
- Implementiere eine public Methode 'InformellBegrueßen' mit einem Mensch-Parameter 'Freund' ohne Rückgabewert, der die Methode 'Sprechen' mit einer freundschaftlichen Begrüßung eurer Wahl und dem Vornamen des Freundes aufruft. Nutze hierbei sogenannte "Template Literal Types"
- Implementiere eine public Metho 'FormellBegrueßen' mit einem Mensch-Parameter 'Person' ohne Rückgabewert, der die Methode 'Sprechen' mit einer formellen Anrede "Hallo Herr / Frau ..." und dem Nachnamen aufruft. Auch hier sind "Template Literal Types" sowie der "Ternary operator" bei If-Abfragen zu nutzen. Die Auswahl von Herr oder Frau in der Anrede soll durch Prüfung des Geschlechts entschieden werden.
Das Test-Programm ist Online. Für die ein oder andere Teilaufgabe ist hier ein Test implementiert, der eure Implementierung prüft. Es sind keine echten UnitTests, aber für unsere Bedürfnisse reichts erstmal.
Damit das Test-Programm und euer Code korrekt in der Umgebung arbeiten kann, sind einige Ergänzungen in eurem Code zu machen. Diese sind im Folgenden aufgelistet.
- Ergänzen der Nodemon Configuration, damit auch die neuen Code-Bereiche in Section 1 nun überwacht werden. Ergänze in der Datei
nodemon.jsonunter Watch den Ordnersection1
"watch": [
"src",
"section1"
],- Installiere eine neues Paket
colorsmit dem folgenden Befehl im Terminal:
npm install colors- Ergänze in der Datei
app.tsden Import des Test-Programms:
import { S1D3Test } from "./../section1/S1D3/s1d3_test";- Ergänze in der Datei
app.tsden folgenden Aufruf des Test-Programms:
S1D3Test.execute();Dieser Aufruf führt dazu, dass die Execute-Methode des S1D3-Testklasse ausgeführt wird. Das Test-Programm ist in der Datei s1d3_test.ts im Ordner section1/S1D3- bitte an dieser Datei nichts ändern.
Hinweis
Im Normallfall liegt der gesamte Source Code einer Anwendung im Ordner src. Da wir allerdings für die Aufgabe in eurem src Ordner nichts eintragen möchten. Liegen die Source Files für die Aufgaben in den Ordnern der einzelnen Sections. Dies ist lediglich aus organisatorischen Gründen so einfacher.
Stand jetzt wird jeder Mensch beim Aufruf des Constructors mit dem Datum und der Uhrzeit des Aufrufs "geboren". Leider ist dies für den weiteren Verlauf der Übung nicht sinnvoll. Aus diesem Grund benötigen wir eine Art Zeitmaschine, damit wir einen Menschen künstlich altern können.
Literatur - Methoden
Literatur - Datentyp Date
- Implementiere eine public Methode 'TimeWarp' mit einem number-Parameter dessen Zeitwert den Jahren entspricht die von dem Geburtstag abgezogen wird. Somit wird der Geburtstermin um die entsprechenden Jahre in die Vergangenheit verlegt. Die Methode hat kein Rückgabewert.
Hinweis - Security Issue
Die Lösung zeigt uns, dass jeder der Zugriff auf das Date-Objekt hat über die Setter-Methoden der Date Datentyps, den Geburtstag verändern kann.
Aus diesem Grund gilt es dies zu verhindern, in dem niemals der geschützte Zugriff auf das Date-Objekt 'Geburtstag' gegeben wird. Hierzu bedienen wir uns dem Prinzip der Getter/Setter auf private Variablen.
- Implementiere die ReadOnly-Eigenschaft des Geburtstags als private Member mit Getter beachte hierbei nicht das original Date-Objekt zurückzugeben.
Für die weiteren Übungen ist es hilfreich, wenn wir Menschen im Alter eines Erwachsenen oder eines Kindes kreieren können. Hierzu gibt es Factory Software Pattern, die erst im weiteren Verlauf der Übungen kommen. Bis dahin nutzen wir die Möglichkeit von Static Methods.
Literatur - Static Methods
Literatur - Datentyp Date
- [] Implementiere eine statische Methode 'createBaby', in dem ein neues Mensch-Objekt erzeugt wird und mittels TimeWarp sollen 2 Jahre abgezogen werden. Somit wird ein Mensch mit 2 Jahren geschaffen. Alle anderen Parameter sind durch die statische Methode parametrierierbar zu machen.
- [] Implementiere eine statische Methode 'createChild', in dem ein neues Mensch-Objekt erzeugt wird und mittels TimeWarp sollen 8 Jahre abgezogen werden. Somit wird ein Mensch mit 8 Jahren geschaffen. Alle anderen Parameter sind durch die statische Methode parametrierierbar zu machen.
- [] Implementiere eine statische Methode 'createTeenager', in dem ein neues Mensch-Objekt erzeugt wird und mittels TimeWarp sollen 16 Jahre abgezogen werden. Somit wird ein Mensch mit 16 Jahren geschaffen. Alle anderen Parameter sind durch die statische Methode parametrierierbar zu machen.
- [] Implementiere eine statische Methode 'createAdult', in dem ein neues Mensch-Objekt erzeugt wird und mittels TimeWarp sollen 35 Jahre abgezogen werden. Somit wird ein Mensch mit 35 Jahren geschaffen. Alle anderen Parameter sind durch die statische Methode parametrierierbar zu machen.
Hinweis
Nutze in den statischen Methoden diese Objekt-Deklaration
const mensch: Mensch = new Mensch(...)Um die Population der Spezies Mensch in der Software abzubilden, sind alle Menschen die "geboren" werden zu zählen. Hierzu helfen statische Eigenschaften die bei der Erzeugung eines Menschen um eins inkrementiert werden.
- Implementiere eine statische Eigenschaft mit dem Namen 'Population', die durch jeden Aufruf eines 'Mensch'-Constructors um die Zahl 1 erhöht wird.
12) Schnittstellen ('interface') sind quasi Verträge zwischen einem Objekt-Typ und dessen Implementierung
Schnittstellen bilden eine Konvention über die Bestandteile einer Klasse. Mit Blick auf unsere Klasse 'Mensch' gibt es nun zwei Arten von Methoden. Um es plakativ zu sagen, nicht jedem anderen Menschen soll es möglich sein die Methode 'TimeWarp' zu benutzen. Aus diesem Grund werden nun zwei Interfaces angelegt.
-
Lege eine Schnittstelle namens 'IMensch' an und füge ihr folgende Methoden und Eigenschaften hinzu
- Eigenschaft 'Geschlecht'
- Eigenschaft 'Vorname'
- Eigenschaft 'Nachname'
- Getter 'getGeburtstag'
- Methode 'Schreien'
- Methode 'Weinen'
- Methode 'Sprechen'
- Methode 'InformellBegrueßen'
- Methode 'FormelBerueßen'
-
Lege eine Schnittstelle namens 'IEinstein' an und füge ihr folgende Methoden und Eigenschaften hinzu
- Methode 'TimeWarp'
-
Füge der Klasse 'Mensch' die beiden Schnittstellen hinzu.
-
Ändere die Typ-Deklaration des Übergabeparameter von den beiden Methoden 'FormellBegrueßen' und 'InformellBegrueßen' zu 'IMensch'
-
Nutze die neuen Interfaces auch in den Factory Methoden aus Aufgabe 9
- Ändere den Rückgabeparameter aller statischen Methoden zu 'IMensch'
- Ändere die Objekt-Deklaration ebenfalls zu den Interfaces, prüfe hierzu Schnittstelle 'IMensch' falls dies nicht geht, teste 'IEinstein'.
Hinweis
Für den letzten Schritt hilft euch der 'as' mapping operator.
Weitere Infos findet ihr hier Link