„Objektorientierte Programmierung ist eine Implementierungsmethode, bei der Programme als kooperierende Ansammlungen von Objekten angeordnet sind. Jedes dieser Objekte stellt eine Instanz einer Klasse dar, und alle Klassen sind Elemente einer Klassenhierarchie, die durch Vererbungsbeziehungen gekennzeichnet ist."

Eine Programmiersprache, die als objektorientiert klassifiziert werden soll, muss die in dieser Definition enthaltenen Bedingungen erfüllen. Betrachtet man als Beispiel für eine objektorientierte Programmiersprache Java, so stellt man fest, dass die Bedingungen erfüllt sind.

Objekt und Klasse

Der Grundbegriff der Objektorientierung ist das Objekt. Ein Objekt ist ein abgeschlossenes Element eines Programms, das darauf ausgelegt ist, bestimmte Aufgaben zu erfüllen. Ein Objekt hat eine eindeutige Identität, die es von allen anderen Objekten unterscheidet, und ein bestimmtes Verhalten, das vom Zustand des Objekts abhängen kann. Objekte mit gleichem Verhalten werden in Klassen gruppiert. Eine Klasse beschreibt also statisch das Verhalten und die Struktur von Objekten. Klassen werden dazu verwendet, Objekte (Instanzen) zu erzeugen (diese zu instantiieren). Klassen werden in Java durch das Schlüsselwort class beschrieben.

Attribute und Verhaltensweisen

Im Allgemeinen besteht jede Klasse aus zwei Komponenten: Attributen und Verhaltensweisen, die durch Methoden definiert werden. Attribute, die durch Variablen definiert werden, legen die Erscheinung, den Zustand und andere Merkmale der Klasse fest. Das Verhalten einer Klasse wird durch Methoden definiert.

Objekte kommunizieren miteinander, indem sie Nachrichten an andere Objekte senden. Empfängt ein Objekt eine Nachricht, so führt es daraufhin eine entsprechende Methode aus, die angibt, wie auf das Empfangen der Nachricht reagiert werden soll. Das Senden von Nachrichten kann mit dem Funktions- oder Prozeduraufruf in funktionalen bzw. prozeduralen Sprachen verglichen werden.

Aggregation

Wenn Objekte unter Verwendung anderer Objekte aufgebaut sind, nennt man dies Aggregation. Über Aggregation lässt sich also eine „Ist-Teil-von-Beziehung" zwischen Objekten beschreiben. Ein Beispiel hierfür wäre ein Auto, das (u. a.) vier Räder besitzt. Der durch die Aggregation beschriebene interne statische Aufbau von Objekten einer Klasse ist normalerweise nicht in der Schnittstelle einer Klasse sichtbar, sondern wird in der Implementierung dieser Klasse spezifiziert.

Vererbung

Vererbung ist ein Mechanismus, der es einer Klasse ermöglicht, ihre gesamten Eigenschaften von einer anderen Klasse zu erben. Vererbung wird in der OOP benutzt, um zwei Konzepte zu beschreiben, die häufig zusammen verwendet werden: die Spezialisierung von Klassenschnittstellen und den Import von Implementierungen.

Spezialisierung dient dazu, ein System von Klassen nach einer Teilmengenbeziehung zu strukturieren. Eine Klasse A ist dann eine Spezialisierung einer anderen Klasse B, wenn alle Objekte von A die von B definierte Schnittstelle ebenfalls erfüllen, A also die Schnittstelle von B erweitert (extends). Zu beachten ist, dass eine Klasse mit erweiterter Schnittstelle jedoch eine Untermenge von Objekten beschreibt, da die erweiterte Beschreibung spezieller ist. Dies darf nicht verwechselt werden.

Import beschreibt hingegen die Wiederverwendung existierender Implementierungen (oder Teile davon). Wenn eine Klasse A eine Klasse B erweitert, so kann sich dies also nicht nur auf deren Schnittstelle beziehen, sondern auch auf deren Implementierung, zu der weitere Funktionen hinzugefügt oder vorhandene an den neuen Kontext angepasst werden können.

Diese beiden Konzepte werden in der Regel zusammen verwendet, da im Allgemeinen auch die Implementierung einer Klasse weiter verwendet werden soll, wenn diese spezialisiert wird. Genauso wird die Implementierung auch dann importiert, wenn ebenfalls eine Spezialisierung vorliegt. Da dies aber nicht in jedem Spezialfall garantiert werden kann, unterstützen moderne objektorientierte Programmiersprachen auch die Möglichkeit, beide Konzepte getrennt voneinander benutzen zu können. Bei der Programmierung von Benutzeroberflächen in Java wird z. B. die Klassenbibliothek Abstract Windowing Toolkit (AWT) importiert.

Polymorphie

Der Begriff Polymorphie (griech. Vielgestaltigkeit) besagt, dass eine Variable eines bestimmten Typs in die eines abgeleiteten Untertyps umgewandelt werden kann. Eine Variable vom (allgemeineren) Typ Fahrzeug könnte bspw. in den (spezielleren) Typ Auto umgewandelt werden, da sie dadurch lediglich um einige Eigenschaften erweitert (Konzept der Vererbung) wird. Objektorientierte Programmiersprachen unterstützen gewöhnlich das Konzept der Polymorphie.

Dynamisches Binden

Die durch die Polymorphie eingeführten Möglichkeiten der Wiederverwendung und Erweiterbarkeit werden erst dann richtig ausgenutzt, wenn das Binden von den Methoden einer Klasse an die verschickten Nachrichten dynamisch zur Laufzeit erfolgt – im Unterschied zur statischen Bindung, die schon bei der Übersetzungszeit des Programms vorgenommen wird und die immer noch in vielen Programmiersprachen eingesetzt wird.

Im Zusammenhang mit Komponenten, die eigenständige Programmteile sind, spricht man auch von Late Linking, da die Komponente nicht eingebunden, sondern nur benutzt wird. Dieses Konzept ist für ein erweiterbares System, worum es sich im Falle der Komponenten-Software handelt, eine Grundvoraussetzung.

Eigenschaften des Objektmodells

Aus den oben erwähnten Elementen des Objektmodells lassen sich folgende Eigenschaften ableiten, die ein Objektmodell aufweisen muss:

• Abstraktion
• Kapselung
• Modularität
• Hierarchie
• Nebenläufigkeit
• Verteilung und
• Persistenz.

Abstraktion

Abstraktion dient allgemein zur strukturierten Erfassung von komplexen Zusammenhängen. Im täglichen Leben macht man von Abstraktionen Gebrauch, indem komplizierte Sachverhalte auf das Wesentliche beschränkt werden. So kann ein Baum einfach durch Wurzeln, Stamm, Äste und Blätter beschrieben werden, wobei Details, wie z. B. die Zellstruktur der Blätter, vernachlässigt werden. Ob diese Abstraktion brauchbar ist, hängt jeweils vom Anwendungszweck ab. Der Begriff Abstraktion ist also subjektiv und zweckorientiert. Für den Programmierer bedeutet dies, selbst entscheiden zu müssen, ob ein Detail zur Objektmodellierung wichtig ist oder vernachlässigt werden kann.

Kapselung

„Die Kapselung dient dazu, die Schnittstelle einer Abstraktion und ihre Implementierung voneinander zu trennen."

Modularität

Hierarchie

Auch das Konzept der Hierarchie ist lediglich eine Nachbildung der realen Welt. Objekte in der realen Welt sind häufig hierarchisch angeordnet. So ist z. B. ein Baum eine Pflanze und ein Auto ein Fahrzeug. Das Gegenstück hierzu in der OOP heißt Vererbung. Eigenschaften der Klasse Pflanze würden an die Klasse Baum, die eine Subklasse von Pflanze ist, vererbt werden. Diese Eigenart der Hierarchie nennt man auch „is a"-Hierarchie (ein Baum ist eine Pflanze).

Verbundbeziehungen werden hingegen als sog. „part of"-Hierarchien bezeichnet. Ist bspw. die Wagenfarbe lediglich ein Attribut eines Autos, so ist der Motor sicherlich ein komplexer Bestandteil, der in einer eigenen Klasse beschrieben werden sollte.

Nebenläufigkeit

Nebenläufigkeit (Multithreading) bezeichnet die Eigenschaft einen Systems, mehrere Kontrollflüsse (Prozesse) gleichzeitig (oder quasi-gleichzeitig) ausführen zu können. In einem Objektmodell ist Nebenläufigkeit gut zu modellieren, indem verschiedenen Objekten parallele Kontrollflüsse zugeordnet werden. Diese Objekte nennt man in diesem Zusammenhang auch aktive Objekte.

Verteilung

Von Verteilung spricht man, wenn Objekte eines Systems auf verschiedene Rechner verteilt sind. Da Objekte in sich geschlossene Einheiten bilden (Modularität), eignen sie sich gut zur Verteilung. Weil die Kommunikation zwischen Objekten über einen Nachrichtenaustausch stattfindet, ist es leicht möglich, diese Nachrichten nicht nur innerhalb eines Rechners, sondern auch über ein Netzwerk zu verschicken. Verteilung ist in Java einer der wichtigsten Aspekte, der sowohl direkt mittels Java-RMI (Remote Method Invocation) realisierbar ist oder indirekt durch die Unterstützung von CORBA.

Persistenz