Was ist objektorientierte Programmierung (OOP)?

Klasse und Objekt

Eine Klasse ist der Bauplan, ein Objekt die einzelne Ausprägung davon zur Laufzeit, auch Instanz genannt. Die Klasse Konto beschreibt, dass es einen Saldo und eine Methode abheben gibt, das Objekt kennt den konkreten Saldo dieses einen Kontos. Die Daten eines Objekts heißen Attribute, seine Funktionen Methoden.

Die Idee stammt aus den 1960er-Jahren: Simula aus Norwegen führte Klassen und Objekte ein, Smalltalk machte das Konzept in den 1970er-Jahren bekannt. Heute sind Java, C#, C++, Python, Kotlin und ABAP Objects objektorientiert, und auch JavaScript arbeitet mit Objekten.

Die vier Grundprinzipien

In Lehrbüchern und Bewerbungsgesprächen tauchen fast immer dieselben vier Prinzipien auf, die zusammen beschreiben, was OOP ausmacht.

• Kapselung

  Der Zustand eines Objekts ist nur über seine Methoden erreichbar. So setzt die Klasse ihre Regeln selbst durch, etwa dass eine Abhebung den Kreditrahmen nicht überschreitet.

• Abstraktion

  Nach außen zeigt ein Objekt nur, was es kann, nicht wie es das tut. Wer abheben aufruft, muss nicht wissen, wie der Saldo intern gespeichert ist.

• Vererbung

  Eine Klasse übernimmt Attribute und Methoden einer anderen und erweitert sie. Ein Sparkonto ist ein Konto, also erbt es von Konto. Vererbung bildet eine Ist-ein-Beziehung ab.

• Polymorphie

  Derselbe Methodenaufruf führt je nach Objekt zu unterschiedlichem Verhalten. Der aufrufende Code arbeitet gegen die Basisklasse oder ein Interface, welche Umsetzung greift, entscheidet sich zur Laufzeit.

Ein Beispiel in Python

Alle vier Prinzipien passen in wenige Zeilen. Das Beispiel ist in Python geschrieben, in Java oder C# sieht es bis auf die Syntax genauso aus:

class Konto:
    def __init__(self, saldo: float, rahmen: float = 0):
        self._saldo = saldo      # encapsulated state
        self._rahmen = rahmen

    def abheben(self, betrag: float) -> None:
        if betrag > self._saldo + self._rahmen:
            raise ValueError("Rahmen überschritten")
        self._saldo -= betrag

    def monatsabschluss(self) -> None:
        pass


class Sparkonto(Konto):          # inheritance: a Sparkonto is a Konto
    def monatsabschluss(self) -> None:
        self._saldo *= 1.001     # own behaviour for the same call


for konto in [Konto(100), Sparkonto(500)]:
    konto.monatsabschluss()      # polymorphism: caller does not care which type

Die Schleife am Ende ruft für jedes Konto dieselbe Methode auf, und jedes Objekt reagiert auf seine Weise. Kommt später eine dritte Kontoart dazu, ändert sich an der Schleife nichts.

Unterschiede zwischen den Sprachen

Die Sprachen setzen dasselbe Modell unterschiedlich um. Java und C# kennen nur Einfachvererbung, dafür beliebig viele Interfaces, und ein Garbage Collector räumt Objekte weg. In C++ gibt es Mehrfachvererbung, dafür entscheidest du selbst über Lebensdauer und Besitz, üblicherweise über RAII und Smart Pointer. Python erlaubt Mehrfachvererbung und kennt keine echte Zugriffssperre, der Unterstrich vor _saldo ist nur eine Konvention.

Auch die Polymorphie ist unterschiedlich geregelt: In C++ und C# ist ein Methodenaufruf über eine Basisklasse nur dann dynamisch, wenn die Methode als virtual deklariert ist, sonst wird direkt gebunden. Aufrufe über ein C#-Interface sind immer dynamisch. In Java und Python sind Methoden standardmäßig überschreibbar. Wer aus der einen Sprache in die andere wechselt, stolpert meist genau hier.