Vererbung (Inheritance) in Java

Overview

Vererbung (Inheritance) ist ein zentrales Konzept der Objektorientierten Programmierung (OOP).
Sie ermöglicht es, eine neue Klasse (Unterklasse / Subclass) aus einer bestehenden Klasse (Oberklasse / Superclass) abzuleiten.

Die Unterklasse erbt Attribute und Methoden der Oberklasse und kann:

• neue Eigenschaften hinzufügen
• bestehende Methoden überschreiben
• zusätzliche Funktionalität implementieren

In Java wird Vererbung mit dem Schlüsselwort extends umgesetzt.

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Grundidee der Vererbung

Vererbung beschreibt eine „ist-ein“-Beziehung (is-a relationship).

Beispiel:

Auto ist ein Fahrzeug
Hund ist ein Tier
Student ist eine Person

Daraus ergibt sich eine Klassenhierarchie.

classDiagram

class Fahrzeug {
    +starten()
    +stoppen()
}

class Auto {
    +tanken()
}

class Motorrad {
    +kickStart()
}

Fahrzeug <|-- Auto
Fahrzeug <|-- Motorrad

• Fahrzeug = Oberklasse
• Auto und Motorrad = Unterklassen

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Vererbung in Java

Syntax

class Unterklasse extends Oberklasse {
}

Beispiel:

class Fahrzeug {

    String marke;

    void starten() {
        System.out.println("Fahrzeug startet");
    }
}

Unterklasse:

class Auto extends Fahrzeug {

    int anzahlTueren;

    void hupen() {
        System.out.println("Auto hupt");
    }
}

Hier erbt Auto automatisch:

• das Attribut marke
• die Methode starten()

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Was wird vererbt?

Eine Unterklasse erhält Zugriff auf:

Element	Wird vererbt?
Attribute	Ja
Methoden	Ja
Konstruktoren	Nein
private Mitglieder	Nein

Private Felder sind nicht direkt zugänglich, können aber über Methoden der Oberklasse genutzt werden.

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Methodenüberschreibung (Method Overriding)

Eine Unterklasse kann eine Methode der Oberklasse überschreiben, um ein anderes Verhalten zu implementieren.

Beispiel:

class Fahrzeug {

    void starten() {
        System.out.println("Fahrzeug startet");
    }
}

Unterklasse:

class Auto extends Fahrzeug {

    @Override
    void starten() {
        System.out.println("Auto startet mit Zündschlüssel");
    }
}

Wichtig:

• gleiche Methode
• gleiche Parameter
• gleiche Rückgabe

Das nennt man Method Overriding.

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Zugriff auf Oberklassenmethoden (super)

Mit super kann eine Unterklasse auf Methoden oder Konstruktoren der Oberklasse zugreifen.

Beispiel:

class Auto extends Fahrzeug {

    @Override
    void starten() {
        super.starten();
        System.out.println("Auto ist jetzt bereit zu fahren");
    }
}

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Polymorphismus

Ein wichtiger Vorteil der Vererbung ist Polymorphismus.

Ein Objekt einer Unterklasse kann als Objekt der Oberklasse behandelt werden.

Beispiel:

Fahrzeug meinFahrzeug = new Auto();

Obwohl das Objekt ein Auto ist, wird es als Fahrzeug referenziert.

Das ermöglicht flexible Programme.

flowchart LR

A[Oberklasse: Fahrzeug] --> B[Auto]
A --> C[Motorrad]
A --> D[LKW]

Alle Unterklassen können gleich behandelt werden, solange sie das Verhalten der Oberklasse erfüllen.

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Warum Vererbung wichtig ist

1. Code-Wiederverwendbarkeit

Gemeinsame Funktionen werden nur einmal in der Oberklasse geschrieben.

Beispiel:

starten()
stoppen()
beschleunigen()

Alle Fahrzeugtypen können diese Methoden nutzen.

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2. Bessere Wartbarkeit

Wenn sich eine gemeinsame Funktion ändert, muss sie nur an einer Stelle angepasst werden.

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3. Klare Struktur

Vererbung ermöglicht eine hierarchische Modellierung von Systemen.

Beispiel:

Lebewesen
 ├─ Tier
 │   ├─ Hund
 │   └─ Katze
 └─ Mensch

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4. Grundlage für Polymorphismus

Programme können mit abstrakten Typen arbeiten.

Beispiel:

List<Fahrzeug> fahrzeuge;

Diese Liste kann enthalten:

Auto
Motorrad
LKW

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Einschränkungen in Java

Java erlaubt keine Mehrfachvererbung von Klassen.

Das bedeutet:

class A extends B, C   ❌ nicht erlaubt

Grund:

Mehrfachvererbung kann zu Konflikten führen
(z.B. gleiche Methode in zwei Oberklassen).

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Lösung: Interfaces

Java nutzt Interfaces, um Mehrfachvererbung von Verhalten zu ermöglichen.

Beispiel:

class Auto implements Fahrbar, Wartbar {
}

Eine Klasse kann mehrere Interfaces implementieren.

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Klassenhierarchie Beispiel

classDiagram

class Tier {
    +essen()
    +schlafen()
}

class Hund {
    +bellen()
}

class Katze {
    +miauen()
}

Tier <|-- Hund
Tier <|-- Katze

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Exam Relevance (FIAE)

Wichtige Prüfungsfragen:

• Was ist Vererbung in OOP?
• Unterschied zwischen Oberklasse und Unterklasse
• Bedeutung von extends
• Unterschied zwischen Overriding und Overloading
• Zusammenhang zwischen Vererbung und Polymorphismus
• Warum Java keine Mehrfachvererbung unterstützt

Typische Definition:

Vererbung ist ein Mechanismus der objektorientierten Programmierung, bei dem eine Klasse Eigenschaften und Methoden einer anderen Klasse übernimmt und erweitern oder überschreiben kann.

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Häufige Fehler

Verwechslung von Overriding und Overloading

Konzept	Bedeutung
Overriding	Methode wird in Unterklasse neu implementiert
Overloading	gleiche Methode mit anderen Parametern

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Falsche Modellierung

Nicht jede Beziehung ist Vererbung.

Falsch:

Auto -> Motor

Das ist keine Vererbung, sondern Komposition.

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Zu tiefe Vererbungshierarchien

Sehr tiefe Hierarchien machen Code schwer verständlich.

Best Practice:

maximal wenige Ebenen

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Wichtigste Regeln

1. Vererbung beschreibt eine is-a Beziehung
2. Umsetzung mit extends
3. Unterklassen können Methoden überschreiben
4. Java erlaubt keine Mehrfachvererbung von Klassen
5. Interfaces lösen dieses Problem
6. Vererbung ist Grundlage für Polymorphismus

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