In diesem kurzen Artikel sollst du lernen was Objektorientierung ist und was du darüber wissen musst. Jeder Softwareentwickler, der mit dem Programmieren Geld verdient muss wenigstens wissen wie man objektorientiert denkt. Es gibt auch andere Methoden, aber dies ist momentan eine der beliebtesten Methoden wie man Software erstellen kann.
Das Wort Objektorientierung
Wenn man sich das Wort Objektorientierung anschaut, merkt man schnell, dass hier zwei Wörter in einem stecken. Das Wort Objekt und das Wort Orientierung. Übersetzt bedeutet das, dass man sich sich auf Objekte konzentriert. Also alle Überlegungen die der Programmierung dienen orientieren sich an Objekten.
Was ist ein Objekt?
Schau dich mal in deinen Zimmer um.
Alles was um dich herum steht, ist ein Objekt.
Die Tastatur, dein Schreibtisch, die Zimmertür, deine Deckenlampe, dein Bleistift.
Das alles sind Objekte.
Es sind Dinge, die man anfassen und sehen kann. Damit wir Programmierer unsere Software leicht verständlich aufbauen können, versuchen wir diese Objekte auch in unserer Software nachzubilden.
Was genau bedeutet das? Ein Beispiel
Dafür möchte ich ein kleines Beispiel mit dir durchgehen.
Denk mal an das Haus in dem du gerade sitzt. Nimm ein Blatt Papier und versuch eine Skizze von diesem Haus aufzuzeichnen.
Du brauchst die Zeichnung niemanden zeigen, aber zeichne das Haus! (Egal ob Du denkst, dass du nicht gut zeichnen kannst)
Wichtig ist, dass man alle Fenster und Türen einer Hausseite sieht. Ob es aus Stein oder aus Holz ist interessiert in der Zeichnung nicht.
Sobald du das Haus gezeichnet hast, lies weiter...
Und wie sieht dein Haus aus? So wie dieses?
Du hast gerade objektorientiert gearbeitet! Du hast dich auf Objekte aus deiner realen Welt konzentriert und hast ein Modell davon erstellt.
Deine Skizze zeigt nicht alle Details eines echten Hauses aber jeder Mensch würde sofort erkennen, dass es sich um ein Haus handelt.
Von der realen Welt in ein Modell
Das Hausbeispiel zeigt dir, wie du bei der Objektorientierung denken musst. Um das ganze noch ein bisschen zu vertiefen, zeige ich dir noch ein Beispiel. Nehmen wir ein Auto. Nein du musst jetzt kein Auto zeichnen.
Aber denk mal an blaues Auto und versuch mal an alle Details zu denken, die in so einem Auto stecken. Das Aussehen ist noch relativ einfach, Man hat 4 Räder, eine Karosserie ein paar Fenster, Türen, Ausselspiegel sowie Vorder- und Rückleuchten.
Aber das ist ja eigentlich noch nicht alles.
Wenn man genau hinguckt sieht alleine bei einem einzelnen Rad: Reifen, Felge, Radschrauben, Antrieb, Bremsscheibe und einen Bremssattel.
Und schaut man noch genauer hin, also zum Beispiel eine Radschraube, hat man auch hier wieder viele Details wie: Schraubenlänge, Schraubendicke, Gewinde, Mutter und das Material. Und wir reden hier von einer nur von einer Art Schraube am ganzen Auto.
Dabei haben wir noch nichtmal über Hersteller und Modell des Wagens gesprochen!
Puh... ok, worauf will ich hinaus?
Man kann sich bei der Objektorientierung in Details verlieren.
Und würden wir Software so detailliert schreiben, wie wir grade das Auto analysiert haben, dann würden unsere Programme nie fertig werden.
Aus diesem Grund konzentrieren wir uns nur auf die Details die uns in der Software interessieren.
Um auf das Beispiel zurückzukommen, wir erstellen ein kleines Modell von unserem Auto. Und dabei konzentrieren wir uns nur auf die Details die für uns wichtig sind.
Beispiel Nummer 3: Wir nehmen wieder das große Auto aber erstellen nun ein Modell davon. Also stell dir doch mal das große Auto als kleines Spielzeugauto vor.
Schau mal wieviele Details plötzlich verschwinden. Klar wir haben immer noch vier Räder, aber um Schrauben brauchen wir uns jetzt nicht mehr kümmern.
Sehr wahrscheinlich wird in dem kleinen Spielzeug auch kein funktionsfähiger Motor verbaut sein. Beim Spielzeugmodell des Autos geht nur darum dass es so aussieht, wie das Original und dass es 4 drehbare Räder hat, damit man damit spielen kann. Und so macht man es auch in der Software.
Man kümmert sich nur um die Details, die für das Funktionieren deines Programmes wichtig sind.
Tipp: Ein Beispiel einer objektorientierte Programmiersprache ist Python3. Tutorials zu OOP findest du hier. Weitere OOP-Sprachen sind PHP, C, C#, Java und viele mehr.
Nur die Details sind wichtig, die du wirklich brauchst
Halten wir fest: Wir haben Objekte (das Auto) die soviele Details (Räder) haben können, dass die einzelnen Details (das Rad) wiederrum Objekte sein könnten.
Allerdings interessieren uns nicht alle Details. Das ein Rad mit Schrauben(wiederrum Objekte) befestigt wird, ist bei einem Spielzeugauto völlig egal. Also können wir diese Objekte einfach ignorieren. Aber woher weißt du, welches Details für überhaupt wichtig sind?
Wer sagt dir, dass die Radschraube nicht wichtig für dein Programm ist?
Es hängt davon ab, was du später mit diesem Objekt machen möchtest.
Dein großes Auto ist natürlich sehr komplex, denn es muss den täglichen Straßenverkehr meistern. Möchtest du nur ein Spielzeugmodell davon haben, fallen viele Details weg. Selbst wenn man es in der selben Größe bauen würde wie das Original, würde es den Anforderungen der Strasse nicht gerecht werden. Ohne Motor müsstest du es schieben.
Nehmen wir ein anderes Beispiel eines Autos. Dein kleines Spielzeugmodell reicht dir nicht aus. Du möchtest dieses Spielzeugmodell fernsteuern... Und schon kommen neue Details dazu. Du brauchst immer noch vier Räder und das Auto sollte ebenfalls Aussehen wie das Original.
Was brauchst du nun an Details, damit aus deinem Spielzeug ein ferngesteuertes Auto wird?
Übung: Mach dir mal kurz Gedanken über die notwendigeen Details. Lies im Anschluss weiter.
Details von Objekten beschreiben
Um aus deinem Spielzeug ein ferngesteuertes Auto zu machen, brauchst du nicht nur die Fernbedienung: Dein Modell braucht einen Motor, der die 4 Räder drehen kann. Eine Lenkung, damit das Auto nach Links oder Rechts gesteuert werden kann.
Eine Art Funkmodul, welches die Befehle der Fernbedienung annimmt. Grob beschrieben würde dies so passen. Wenn du an eine ähnliche Lösung gedacht hast, bist du goldrichtig. Auch hier kann man sich wieder in Details verlieren.
- Welche Art von Motor und Antrieb wird gebraucht?
- Woher bekommt der Motor seine Energie?
- Akku oder Benzin?
So tief wollen diesmal nicht gehen. Es geht einfach darum, dass du lernst wie man Objekte ansieht und analysiert und zwar immer bis auf die Ebene die notwendig ist. Wenn du nur mit dem Ferngesteuerten Auto rumfahren willst, ist dir nur wichtig, dass der Akku voll ist, dass dass Auto funktioniert und du die Fernbedienung benutzen kannst.
Bist du der Modellbauer, dann interessierst du dich wiederrum für die Details in dem Modell. Wenn du Hersteller für ferngesteuerte Autos bist, dann interessieren dich sogar noch viel mehr Details. Wichtig, ist für dich, dass du lernst Objekte zu analysieren und deren Details herausfinden kannst, bis zu der Ebene die dich interessiert bzw. die notwendig ist.
Wenn es für dich notwendig ist in den Motor deines Motor zugucken, benötigt du dafür viel Detailwissen. Details an Objekten nennt man auch Eigenschaften. Denn nicht immer ist ein Details auch noch ein Objekt.
Dein Auto hat vier Räder. Ein einzelnes Rad ist ein Objekt. Allerdings gibt es vier Räder.
Vier Räder sind eine Eigenschaft deines Autos. Und dies ist eine Eigenschaft die auf alle Autos zutrifft.
Objekte, Eigenschaften und Funktionen
Die Eigenschaft, dass ein Auto vier Räder hat, ist an sich kein Objekt.
Sondern es gibt vier Objekte die zusammen diese Eigenschaft bilden.
Aber es gibt noch eine Besonderheit in den Details deines Autos:
Denn deine Objekte sind zwar keine Lebewesen, aber Sie können etwas tun. Ein Auto kann fahren. Und auch hier gelten wieder die gleichen Regeln für die Details. Ob dich interessiert was alles im Auto passiert damit es fährt, hängt wieder davon ab was dein Objekt letztendlich machen soll.
Ein Spielzeugauto muss angeschoben werden, das kann nicht fahren. Das ferngesteuerte und das echte Auto können aber alleine fahren. Sie können auch beschleunigen, lenken und auch bremsen. Die Türen kann kann man öffnen, schließen. Fenster auf und zu machen usw.
Also auch hier nicht in den Details verlieren.
Das was ein Objekt also machen kann, nennt sich in der Software-Entwicklung, Funktion oder Methode. Denn in deinem Programm würdest du deinem Objekt Befehle geben und damit genau diese Funktionen benutzen. Ich erkläre dir das ganze gleich anhand eines Rennspiels. Dort wirst du auch ein Auto brauchen. Kommt gleich ;-)
Was du dir merkem solltest, ist Folgendes:
Objekte haben Eigenschaften und Methoden. Und Objekte können aus anderen Objekten bestehen.
Die Gedanken, die du dir beim Modell des Auto gemacht hast, wirst du dir in Zukunft immer bei der Programmierung machen. Wir Softwareentwickler denken immer in Objekten, aus diesem Grund heißt es Objektorientierung. Man orientiert sich an Objekten. Alles was irgendwie komplex ist, ist ein Objekt.
Ich hoffe dieser Begriff ist dir spätestens jetzt nicht mehr fremd.
Objekte die man nicht anfassen kann
Also wir Software-Entwickler beschreiben alles gerne in Objekten aus der realen Welt.
Das beste Beispiel dafür ist die E-Mail. Mail ist zu deutsch ein Brief, das "E" steht für "electronic" also elektronisch.
Eine E-Mail ist also nichts anderes als ein elektronischer Brief. Ob hier wohl jemand objektorientiert gedacht hat?
Einen Brief kann man anfassen, eine E-Mail erst wenn man sie ausdruckt. Aber darum geht es hier nicht.
Ich weiß, der Artikel ist bereits komplex genug. Allerdings ist dieser Abschnitt der wichtigste für die Software-Entwicklung.
Nicht alle Objekte, die man in der Software Entwicklung findet kann man auch in der Realwelt anfassen.
Du wirst immer wieder Objekte finden, die etwas komplizierter aufgebaut sind und es etwas dauert bis man Sie versteht. Zum Beispiel ein Mausklick. Ist dies für dich ein Objekt? Eigentlich nicht, es ist eine Art Ereignis und das kann man nicht anfassen, das passiert einfach. Allerdings kann man mit Ereignissen arbeiten.
Wenn dein Wecker morgens klingelt ist das Klingeln zum Beispiel ein Ereignis und jeder weiß er dann tun muss. Man muss aufstehen. Auch wenn man das Ereignis nicht direkt anfassen kann, würde man beim Programmieren dieses als Objekt verwenden. Denn auch dein Ereignis "Wecker klingelt", hat viele Details die man beachten kann. Erstens wäre da die Uhrzeit, wann das Ereignis stattfindet. Und ohne Wecker kein klingeln also auch hier wieder ein Objekt, dieses könnte man wiederrum anfassen.
Wir Software Entwickler nennen alles was irgendwie eine Struktur oder Details aufweist Objekt.
Unabhängig davon ob es sichtbar oder anfassbar ist.
Lass uns anfangen ein Rennspiel objektorientiert zu betrachten.
Wenn du es wirklich lernen willst, überleg dir doch mal welche Objekte in einem Rennen so auftauchen (auch nicht anfassbare). Und versuch dabei natürlich daran zu denken, dass wir hier ein Computerspiel schreiben wollen. Also ist es wichtig an die Objekte zu denken, die du bei einem Computerspiel so brauchst.
Nimm dir am besten mal 10 Minuten Zeit dafür.
Wenn du absolut keine Idee hast, schau dir ein paar Ausschnitte aus Formel1-Rennen an oder versuche ein Rennen auf einem Blatt Papier zu zeichnen. Wie würde dein Spiel auf dem Bildschirm aussehen?
Objektorientiert denken: Wir modellieren ein Rennspiel
Lass uns einmal schauen, wie ein Rennen so aufgebaut ist.
Die Rennstrecke
Ok wir haben eine Rennstrecke und diese hat Geraden und Kurven.
Der Belag der Strecke interessiert uns erstmal nicht. Für jede Gerade und Kurve gibt es aber ein paar Detail die interessant sind, z.B. die Länge der Gerade und der Winkel der Kurve.
Zusammengesetzt ergeben diese die Rennstrecke.
Die Rennautos
Dann haben wir die Autos, jedes Auto muss fahren und lenken können.
Wie das Auto aussieht hängt allerdings davon ab wie das Spiel aufgebaut ist. Haben wir eine Carerrabahn im Spiel, dann sind es kleine Modelle. Wollen wir ein 3D-Spiel machen, dann brauchen wir viele Details über das Aussehen.
Haben wir ein 2D-Rennspiel bei dem wir das Spielfeld von oben sehen, brauchen wir das Aussehen des Autos von oben. Hier hängen die Details wieder mal vom Fall ab wie das Ergebnis aussehen soll.
Sonstige Objekte
Zurück um Rennen, das Rennen läuft über ein paar Runden und die Autos fahren über die Rennstrecke. Das Auto welches zu erst über die Ziellinie fährt hat gewonnen. Auch in diesem Satz verstecken sich Objekte. Die Ziellinie ist definitiv wichtig um herauszufinden wer der Gewinner ist. Dies wäre an sich ja nicht das Auto sondern der Fahrer des Autos. Da wir hier ein Videospiel schreiben wollen, haben wir auch keine echten Fahrer sondern Computerbenutzer.
Hier verschwimmt nun langsam das echte Rennen zum Videospiel.
Immer wieder stoßen wir mit unseren Objekten an Details, die zum Computer gehören. Also fangen wir an auch die Objekte zu finden, die wir in einem Rennspiel erwarten. Das heißt die Rennstrecke muss irgendwie auf dem Bildschirm gezeichnet werden. So auch die Autos.
Die Autos müssen sich über den Bildschirm und die Rennstrecke bewegen. Wie hängt wieder rum davon ab ob es ein 2D oder 3D Rennspiel ist.
Die Autos müssen beschleunigen, bremsen und lenken können. Dafür ist in unseren Computer kein Gaspedal zuständig, sondern die Tastatur oder ein Gamepad. Also überlegen wir weiter, um das Auto zu beschleunigen muss der Nutzer eine Taste auf der Tastatur drücken.
Was würdest Du sagen, ist ein Detail, welches wichtig für dein Computerspiel ist?
Genau.
Du merkst, dass dein Auto-Objekt sich ziemlich von dem echten Auto unterscheidet.
Es ist nicht wichtig, dass es vier Räder hat.
Hier ist wichtig, welche Tasten es beschleunigen lassen.
Was passiert eigentlich bei der Beschleunigung? Die Geschwindigkeit wird erhöht. Diese Information könnte wichtig sein, in einem Rennspiel, zum Beispiel, wenn man sie anzeigen möchte.
Das sind jetzt nur ein paar Details, zum Rennspiel gehören. Ich wollte dir hier zeigen, wieviel dazu gehört, wenn man anfängt ein Computerspiel objektorientiert zu modellieren.
Wichtig in dieser Übung ist, dass du lernst in Beispielen zu denken um deine Objekte, Eigenschaften und Methoden zu erhalten. Erst wenn du ein gutes Beispiel durchdenkst, wirst du sehen welche Objekte es gibt, wie sie zusammenhängen und welche davon du wirklich benötigst.
Mit dem Objekt modellierst du deine Software.
Beim Rennspiel merkst du, dass man sich selbst dort schnell in Detail verlieren kann. Wenn du dich also schonmal gefragt hast, warum man nicht in einem Rennspiel einfach aus dem Auto aussteigen kann, dann versuch doch mal mit Objekten zu modellieren, was du eigentlich alles passieren muss.
Man sollte sich vorher überlegen, was das Programm eigentlich können soll, damit man die Objekte genau darauf ausrichten kann.
Objekte im Computer
Wir haben jetzt über Objekte in der echten Welt gesprochen und schon bereits ein paar Ideen für Objekte in einem Rennspiel gesehen.
Aber wie kommen unsere Objekte jetzt in den Computer?
Dafür gibt es in jeder Programmiersprache bestimmte Sprachelemente.
In Javascript zum Beispiel heißen diese tatsächlich Objekte. Allerdings bestehen Objekte im Programmcode aus Variablen.
Für einfache Objekte kann man Variablen nehmen. Und unser Computer kennt ein paar Variablentypen. Damit kann man Text und Zahlen abbilden.
Wenn wir also unsere Geschwindigkeit im Objekt notieren wollen, nehmen wir eine Zahlvariable mit dem Namen Geschwindigkeit. Wenn wir die Maximalgeschwindigkeit nehmen, ist dies auch eine Zahl.
Wollen wir das Auto aber auf dem Bildschirm darstellen brauchen ein Objekt welches uns hilft, auf den Bildschirm etwas zeichnen zu können. Die kleinste Einheit im Computer ist die Variable. Erst wenn deine Variable zu komplex wird brauchst du mehrere und kannst diese dann zu Objekten zusammenfassen. Wie das funktioniert lernst du in meinen Kursen.
Fazit
In diesem Artikel hast du gelernt was Objektorientierung ist.
Alles was Details hat, und irgendwie strukturiert ist, ist ein Objekt. Egal ob man es anfassen kann oder nicht. Worauf man genau achten muss bei der Programmierung sollte hier nur kurz angerissen werden. Dafür werde ich noch weitere Artikel veröffentlichen.
Mich würde aber interessieren, welche Objekte du deinem Rennspiel so gefunden hast. Schreib es einfach in die Kommetare!
- Programmiere echte Apps als Anfänger
- Keine Installation, sofort loslegen
- Komplett praxisbezogen
- Zugriff auf Online-Editor
