6.6 Assoziationen zwischen Objekten 
Eine wichtige Eigenschaft objektorientierter Systeme ist der Austausch von Nachrichten untereinander. Dazu »kennt« ein Objekt andere und kann Anforderungen weitergeben. Diese Verbindung nennt sich Assoziation und ist das wichtigste Werkzeug bei der Bildung von Objektverbänden.
Assoziationstypen
Bei Assoziationen ist zu unterschieden, ob nur eine Seite die andere kennt, oder ob eine Navigation in beiden Richtungen möglich ist.
- Eine bidirektionale Beziehung geht in beide Richtungen (Raum kennt Spieler und Spieler kennt Raum). Eine bidirektionale Beziehung ist natürlich ein großer Vorteil, da die Anwendung die Assoziation in beliebiger Richtung ablaufen kann.
- Eine unidirektionale Beziehung geht nur in eine Richtung (ein Fan kennt seine Band, aber nicht umgekehrt).
Daneben gibt es bei Beziehungen die Multiplizität – auch Kardinalität genannt. Sie sagt aus, mit wie vielen Objekten eine Seite eine Beziehung haben kann. Übliche Beziehungen sind 1:1 und 1:n.
Assoziationen in der UML
Die UML stellt für Assoziationen durch eine Linie zwischen den beteiligten Klassen dar. Hat eine Assoziation eine Richtung, lässt sich ein Pfeil am Ende der Assoziation anbringen. Die Multiplizität wird angeben als »untere Grenze..obere Grenze«, etwa 1..4. Außerdem lässt sich in UML eine Rolle angeben, welche Aufgabe die Beziehung für eine Seite hat. Die Rollen sind wichtig für reflexive Assoziationen (auch zirkuläre oder rekursive Assoziation genannt), wenn ein Typ auf sich selbst zeigt. Ein beliebtes Beispiel ist der Typ Person mit den Rollen Chef und Mitarbeiter.
6.6.1 Unidirektionale 1:1-Beziehung 
Damit ein Spieler sich in einem Raum befinden kann, lässt sich in Player eine Referenzvariable vom Typ Room anlegen. In Java würde das in etwa so aussehen:
Listing 6.42 com/tutego/insel/game/va/Player.java, Player
class Player
{
Room room;
}Listing 6.43 com/tutego/insel/game/va/Room.java, Room
class Room
{
}Zur Laufzeit müssen natürlich noch die Verweise gesetzt werden:
Listing 6.44 com/tutego/insel/game/va/Playground.java, main()
Player p = new Player();
Room r = new Room();
p.room = r;6.6.2 Bidirektionale 1:1-Beziehungen
Diese gerichteten Assoziationen sind in Java sehr einfach umzusetzen, wie wir im Beispiel gesehen haben. Beidseitige Assoziationen erscheinen auf den ersten Blick auch einfach, da nur die Gegenseite um eine Verweisvariable erweitert werden muss. Beginnen wir mit dem Szenario, dass der Spieler seinen Raum und der Raum seinen Spieler kennen soll.
Listing 6.45 com/tutego/insel/game/vb/Player.java, Player
class Player
{
Room room;
}Listing 6.46 com/tutego/insel/game/vb/Room.java, Room
class Room
{
Player player;
}Verbinden wir das:
Listing 6.47 com/tutego/insel/game/vb/Playground.java, main()
Player p = new Player(); Room r = new Room(); p.room = r; r.player = p;
So einfach ist es aber nicht! Bidirektionale Beziehungen erfordern etwas mehr Programmieraufwand, da sichergestellt sein muss, dass beide Seiten eine gültige Referenz besitzen. Denn wird die Assoziation auf einer Seite aufgekündigt, etwa durch Setzen der Referenz auf null, muss auch die andere Seite die Referenz lösen.
p.room = null; // Spieler will nicht mehr im Raum seinAuch kann es passieren, dass zwei Räume angeben, einen Spieler zu besitzen, doch der Spieler kennt nur genau einen Raum.
Player pl = new Player(); Room r1 = new Room(); pl.room = r1; r1.player = pl; Room r2 = new Room(); r2.player = pl;
Die Wurzel des Übels liegt in den Variablen. Variablen können keine Konsistenzbedingungen aufrechterhalten, Methoden können wie in einer Transaktion aber mehrere Operationen durchführen und von einem korrekten Zustand in den nächsten überführen. Daher erfolgt diese Kontrolle am besten mit Zugriffsmethoden, etwa wie setRoom() und setPlayer().
6.6.3 Unidirektionale 1:n-Beziehung
Immer dann, wenn ein Objekt mehrere andere Objekte referenzieren muss, reicht eine einfache Referenzvariable vom Typ der anderen Seite nicht mehr aus. Dann sind Datenstrukturen gefragt, die mehrere Referenzen aufnehmen können, etwa dann, wenn sich in einem Raum mehrere Spieler befinden können, oder wenn ein Spieler mehrere Gegenstände mit sich trägt. Wir müssen auf der 1-Seite eine Datenstruktur verwenden, die entweder eine feste oder eine dynamische Anzahl anderer Objekte aufnimmt. Eine Handy-Tastatur hat etwa nur eine feste Anzahl Tasten und ein Tisch nur eine feste Anzahl Beine. Bei Sammlungen dieser Art ist ein Array gut geeignet. Bei anderen Beziehungen, wo die Anzahl referenzierter Objekte dynamisch ist, ist ein Array wenig elegant, da die manuellen Vergrößerungen oder Verkleinerungen mühvoll sind.
Dynamische Datenstruktur ArrayList
Wollen wir zum Beispiel erlauben, dass ein Spieler mehrere Gegenstände tragen kann oder eine unbekannte Anzahl Spieler sich in einem Raum befinden können, ist eine dynamische Datenstruktur wie java.util.ArrayList sinnvoller. Genauer wollen wir uns zwar erst im Kapitel 12 mit Datenstrukturen und Algorithmen beschäftigen, doch seien an dieser Stelle schon drei Funktionen der ArrayList vorgestellt, die Elemente in einer Liste (Sequenz) hält:
- boolean add(E o). Fügt ein Objekt vom Typ E der Liste hinzu.
- int size(). Liefert die Anzahl Elemente der Liste
- E get(int index). Liefert das Element an der Stelle index.
Mit diesem Wissen wollen wir dem Raum Methoden geben, sodass er beliebig viele Spieler aufnehmen kann. Für den unidirektionalen Fall ist die Player-Klasse wieder einfach:
Listing 6.48 com/tutego/insel/game/vc/Player.java, Player
class Player
{
String name;
public Player( String name )
{
this.name = name;
}
}Der Raum bekommt ein internes Attribut players, vom Typ der ArrayList:
private ArrayList<Player> players = new ArrayList<Player>();
Dass Angaben in spitzen Klammern hinter dem Typ stehen, liegt an den Java Generics – sie sagen, dass die ArrayList nur Player aufnehmen wird und keine anderen Dinge, wie Geister. Die Raum-Klasse wird dann zu:
Listing 6.49 com/tutego/insel/game/vc/Room.java, Room
import java.util.ArrayList;
class Room
{
private ArrayList<Player> players = new ArrayList<Player>();
void addPlayer( Player p )
{
players.add( p );
}
void listPlayers()
{
for ( Player player : players )
System.out.println( player.name );
}
}Die Datenstruktur selbst ist privat, und die addPlayer()-Methode fügt einen Spieler in die ArrayList ein. Eine Besonderheit bietet die Methode listPlayers(), denn sie nutzt das erweiterte for zum Durchlaufen aller Spieler. Beim erweiterten for ist rechts vom Doppelpunkt nicht nur ein Array erlaubt, sondern auch eine Datenstruktur wie die Liste. Nachdem also zwei Spieler mit addPlayer() hinzugefügt wurden, wird listPlayers() die beiden Spielernamen ausgeben:
Listing 6.50 com/tutego/insel/game/vc/Playground.java, main()
Room room = new Room(); room.addPlayer( new Player( "Tim" ) ); room.addPlayer( new Player( "Jorry" ) ); room.listPlayers(); // Tim Jorry