SubtypPolymorphie

SubtypPolymorphie ist eine Form der Polymorphie in objektorientierten Programmiersprachen, die es ermöglicht, Objekte unterschiedlicher Unterklassen durch Referenzen auf ihre Oberklasse zu behandeln. Dadurch kann ein Programmteil mit einer allgemeinen Schnittstelle arbeiten, während die konkrete Implementierung zur Laufzeit durch die jeweilige Unterklasse bestimmt wird.

Der Mechanismus beruht auf der Subtypbeziehung und der dynamischen Dispatch- oder virtuellen Methodenauflösung. Wenn eine Methode, die in der Oberklasse definiert ist, von Unterklassen überschrieben wird, bestimmt der Laufzeittyp des Objekts, welche Implementierung ausgeführt wird. Dadurch lassen sich allgemeine Algorithmen schreiben, die mit beliebigen Subtypen funktionieren, ohne ihren konkreten Typ kennen zu müssen.

Beispielhaft lässt sich das Muster in einer Basisklasse Shape mit einer Methode area() sehen, deren Unterklassen Circle und Rectangle jeweils eigene Implementierungen bereitstellen. Ein Array oder eine Liste von Shape-Referenzen kann Objekte von Circle, Rectangle oder anderen Subtypen enthalten und area() aufrufen, wobei die passende Implementierung je nach tatsächlichem Objekttyp ausgeführt wird.

Die SubtypPolymorphie bietet Vorteile wie erhöhte Abstraktion, bessere Wiederverwendbarkeit und die einfache Erweiterbarkeit von Systemen. Sie unterstützt das Prinzip des Austauschs von Komponenten, da neue Unterklassen sich in bestehende Strukturen integrieren lassen, ohne den entsprechenden Code zu ändern.

Zu beachten sind Design- und Sicherheitsaspekte, insbesondere das Liskovsche Substitutionsprinzip, das besagt, dass Unterklassen ohne Weiteres dort verwendbar sein müssen, wo Oberklassen erwartet werden. Zudem können dynamische Dispatch-Mechanismen zusätzliche Laufzeitkosten verursachen und komplexere Fehlerquellen schaffen, wenn Subtypen unerwartete Verhalten zeigen.