WERA AG Javaseminar 2001 Einführung in Java Revision Revision : 1.4 Date : 2001/10/1123 : 31 : 54

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1 WERA AG Javaseminar 2001 Einführung in Java Revision Revision : 1.4 Date : 2001/10/1123 : 31 : 54 c 2001 Markus Knauer 12. Oktober 2001 Zusammenfassung Skript zum Javaseminar zur Einführung in die Programmiersprache Java und über die Anwendung des SDK/JDK. Inhaltsverzeichnis 1 Das Seminar Zur Person Kursüberblick und Ablauf Kurzer Abriß von Java Warum Java? Eigenschaften von Java Kurze Geschichte von Java Informationsquellen Planung der Themen Weitere Begriffe First Steps Java-Byte-Code und die Virtuelle Maschine Software Development Kit Das erste Programm Format und Zeichensatz 9 1

2 1 DAS SEMINAR 2 1 Das Seminar 1.1 Zur Person Name: Markus Knauer adresse: Im Web: knma0020 erste Programmiererfahrungen in der 80er Jahren mit BASIC später Pascal Visualisierungsprojekt am Institut für theoretische Astrophysik in Heidelberg - erste Projekterfahrung mit C und Fortran Arbeit im wissenschaftlichen Zentrum der IBM in Heidelberg - viel Systemadministration und Programmierung, u.a. auch in Scriptsprachen wie Perl, AWK, bash,... verschiedene Projekte in C++ und Java 2000/2001 Arbeit im Java Technology Center der IBM in Hursley/England 1.2 Kursüberblick und Ablauf Zur Verfügung: 8 halbe Tage, je 2 pro Woche: Freitag am Nachmittag und Samstag morgens WANN? Uhrzeit... Mischung aus Theorie und Praxis Pro Woche ein bis zwei Programmieraufgaben eine leichte, eine schwere dafür: 15 oder 25 Punkte, also maximal 100 Punkte ab 60 Punkten gibt es eine Urkunde

3 2 KURZER ABRISS VON JAVA 3 2 Kurzer Abriß von Java 2.1 Warum Java? Weil der Arbeitgeber es so will? Weil es Spaß macht? Vor allem an Samstagen gibt es nichts schöneres! Weil Java einfach ist? Weil es alle machen??? Java als moderne, vollständige Programmiersprache, für viele Einsatzzwecke tauglich, sehr gut standardisiert, auf allen wichtigen Plattformen umsonst verfügbar, objektorientiert, universell, schnell einsetzbar, von Haus aus geeignet für Programmierung im Netzwerkumfeld Eigenschaften von Java einfach Sprachelemente aus C++ und Smalltalk, keine Pointer objektorientiert Klassen sind zwingend vorgeschrieben, Java ist vollständig objektorientiert (bis auf die Grunddatentypen), keine Unterprogramme oder Prozeduren, nur noch Methoden verteilt Kommunikation über Internet einfach realisierbar, Schnittstellen, Client- Server-Anwendungen, RMI (Remote Method Invocation), Corba interpretiert Compiler erzeugt systemunabhängigen Byte-Code, der von einer virtuellen Maschine (Java-Interpreter) interpretiert wird. Nachteil: Systemspezifische Vorteile sind nicht nutzbar. robust Begrenzung der Fehlermöglichkeiten C-/C++-Programmierer könnten sagen: Alle trickreichen Programmierungen sind in Java verboten. Keine Zeiger! sicher Sicherheitskonzepte wie Sandboxmodell für Anwendungen im Internet. Heute: Signierte Applets, Security Manager architekturneutral Sowohl Java-Programme als auch der Byte-Code sollen z.b. unter Windows geschrieben auch unter Solaris, Linux, OS/390 usw. laufen. portabel Keinerlei systemabhängige Elemente! (Sind Integer jetzt 16, 32 oder gar 64 Bit Werte?)

4 2 KURZER ABRISS VON JAVA 4 performant Wie war das mit Textverarbeitung unter Java? nebenläufig Multithreading-Fähigkeiten werden direkt unterstützt. dynamisch Anpassung von Programmen während der Laufzeit. Dynamischen Binden von Klassen während der Laufzeit 2.3 Kurze Geschichte von Java Java ist nach Sumatra zweitgrößte Insel Indonesiens. In den USA steht Java für eine Tasse Kaffee und diese ist offizielles Java- Logo der Firma Sun Microsystems. Seit 1994 ist Java Bezeichnung für neue Programmiersprache der Firma Sun Microsystems, wobei die Entwicklung schon 1991 begonnen hatte. Ursprüngliches Ziel: Einfache Programmiersprache mit grafischer Benutzeroberfläche für Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik Durch Internetentwicklung Änderung der Zielrichtung: Interaktive und grafikfähige WWW-Seiten Sun-eigener WWW-Browser HotJava vollständig in Java geschrieben kann Applets ausführen. Netscape-Navigator 2.0 unterstützt 1995 erstmalig Java Java-Version 1.0, Weiterentwicklung durch JavaSoft 2.4 Informationsquellen Sun Microsystems Javainformationen von Sun oder Java für Linux IBM

5 2 KURZER ABRISS VON JAVA Planung der Themen 1. Einführung in Development Kits SDK/JDK 2. erste Anwendungen, selbst programmieren 3. Syntax von Java Programmen 4. Grundelemente der Programmiersprache 5. Vektoren, Hashtabellen, Strings und anderes Interessantes aus den Libraries 6. Objektorientierung, Klassen, Objekte, Kapselung, Schnittstellen 7. Applets, grafische Benutzeroberflächen, AWT-Komponenten, Swing 8. Streams, Filehandling, Exceptions 9. weiterführende Themen: Threads, Synchronisation, Netzwerkprogrammierung Aus Zeitmangel leider nicht möglich: JDBC Datenbankanbindung, XML, RMI und Themen wie Application Server (z.b. Websphere) oder Entwicklungsumgebungen (z.b. Visual Age for Java, JavaBuilder und andere) 2.6 Weitere Begriffe Software Development Kit (SDK), Java Development Kit (JDK) Java-Versionen 1.0.2, 1.1.8, Java 2 (1.2, 1.3, 1.4) Applets Anwendungen, die über das Internet geladen werden J2SE Java 2 Standard Edition JEE Java Enterprise Edition (erweiterte Server-Applicationen) JDBC Datenbankzugriffe per Java Personal Java, Embedded Java, Card Java Java 2D, Java 3D, Java Sound Java Servlets und Java Server Pages (JSP) JNI Java Nativ Interface: Zugriff auf andere Programmiersprachen

6 3 FIRST STEPS 6??? JavaScript??? Bohnen - Java Beans, Enterprise Java Beans JIT Just In Time Compiler RMI Remote Method Invocation, Netzwerkkommunikation JFC Java Foundation Classes, ab Version 1.1, Bibliothek Swing grafische Benutzeroberflächen, Ergänzung zu AWT (Abstract Window Toolkit) 3 First Steps 3.1 Java-Byte-Code und die Virtuelle Maschine Java wird oftmals mit den Worten write once run everywhere vermarktet. Einmal geschriebene Programme sind überall ausführbar. Realisiert wird dieser Anspruch mit Einführung des Byte-Code-Konzeptes und einer virtuellen Java-Maschine (JVM), die diesen Byte-Code interpretiert. 1. Der Programmierer erstellt den Programmtext und speichert ihn Klasse für Klasse in einer eigenen Datei mit der Endung.class. 2. Mit dem Java-Compiler javac wird der Byte-Code erstellt und vom Compiler in eine Datei mit der Endung.class geschrieben. 3. Mit der Java Virtual Machine java wird dieser Byte-Code zunächst geladen, anschließend verifiziert und danach interpretiert und als maschinenspezifischer Code auf dem System ausgeführt. (Zum Teil gibt es heute auch sogenannte Just-in-Time-Compiler, die den Code zur Laufzeit für das entsprechende System kompilieren er wird dann also nicht mehr interpretiert.) Dazu ein Beispiel: Es soll eine Datei/Klasse namens datei.java übersetzt und ausgeführt werden. javac datei.java java datei Zunächst wird der in der Datei datei.java enthaltene Quelltext übersetzt und in die Datei datei.class geschrieben. Mit dem letzten Befehl wird die JVM gestartet und die Klasse datei.class ausgeführt.

7 3 FIRST STEPS Software Development Kit Download und Installation eines SDKs. PATH Wo sind die ausführbaren Programme? CLASSPATH Wo sind weitere Bibliotheken? Erläuterung der wichtigsten Programmierwerkzeuge in einem Java Development Kit: javac ist das Kommando zum Aufruf des Java-Compilers. Er übersetzt den Java-Quellcode und erzeugt daraus den Java-Byte-Code. java startet den Byte-Code-Interpreter und dient zur Auführung von Java Applikationen. appletviewer zeigt Applets innerhalb von HTML-Dateien an und dient zum Testen dieser. jdb ist ein (wenig komfortabler) Debugger für Java-Programme und dient zum Aufspüren von Laufzeitfehlern in Programmen. javadoc erzeugt aus speziellen Kommentaren im Java-Quellcode direkt eine HTML-Dokumentation. jar archiviert und komprimiert Java-Dateien und Verzeichnisse. 3.3 Das erste Programm Zumindest seit der Referenz zur Programmiersprache C existiert ein nicht tot zu kriegendes Programm, das in jeder Einführung zu Beginn dargestellt wird: Das HelloWorld-Programm, das nichts anderes macht, als ebendiese Buchtstaben Hello World! auf dem Bildschirm auszugeben. Geben Sie also folgende Programmzeilen mit einem beliebigen Editor ein und speichern Sie es unter dem Namen HelloWorld.java ab. Zu achten ist hier auf die genaue Schreibung mit GROSSEN und kleinen Buchstaben, denn Java ist nicht nur beim Dateinamen case-sensitive, beachtet also die Schreibung. public class HelloWorld { public static void main( String[] args ) { System.out.println( "Hello World!" ); } }

8 3 FIRST STEPS 8 Nachdem dies hoffentlich fehlerfrei in der richtigen Datei zu finden ist, begeben Sie sich in die Kommandozeile, dort in das Verzeichnis, in dem Sie die Datei abgespeichert haben und kompilieren das fertige Java-Programm mit dem Befehl javac HelloWorld.java. Wenn Sie nun alles richtig gemacht haben und sich den Inhalt des Verzeichnisses anzeigen lassen, so entdecken Sie die kompilierte Byte-Code-Datei HelloWorld.class, die Sie nun mit dem Befehl java HelloWorld ausführen können. Eine andere Version dieses kleinen Programms ist schon etwas umfangreicher; es soll ein sogenanntes Applet werden also ein Programm mit Grafikausgabe, das in jedem Webbrowser laufen kann. Hierzu benötigt man schon zwei Dateien: Zum einen den Java-Source-Code, zum anderen die HTML-Datei, die ein Browser zum Laden und Anzeigen des Applets benötigt. Tippen Sie also wieder mit Ihrem Editor folgende Zeilen ab und speichern Sie diese unter dem Namen HelloWorldApplet.java. import java.applet.*; import java.awt.*; public class HelloWorldApplet extends Applet { public void paint( Graphics g ) { g.drawstring( "Hello World!", 20, 20 ); } } Die zweite Datei ist die HTML-Datei, die den Ort des Java-Applets enthält. Dieser Name ist bis auf die Endung.html frei wählbar und ich benutze HelloWorldApplet.html: <html> <head> <title>helloworld Java Applet</title> </head> <body> <h2>helloworld Java Applet</h2> <hr> <applet code=helloworldapplet width=100 height=100></applet> <hr> </body> </html>

9 4 FORMAT UND ZEICHENSATZ 9 Mit dem applet-tag wird dem Browser das Kommando gegeben, ein Applet mit dem Namen HelloWorldApplet auszuführen und in einem Fenster mit der Größe von 100 auf 100 Pixeln darzustellen. Doch zunächst muß noch das Applet wie oben kompiliert werden mit javac HelloWorldApplet.java; es wird wieder eine Datei namens HelloWorldApplet.class geschrieben, welche jetzt ausgeführt werden kann. Um Applets auszuführen und zu testen, kann man sie mit dem Appletviewer laden; das Kommando hierzu: appletviewer HelloWorldApplet.html. Zu beachten ist, dass hier die HTML-Datei geladen wird! Es öffnet sich ein AppletViewerWindow und der erwartete Text wird ausgegeben. Als einen weiteren Test kann man diese HTML-Datei auch mit einem Webbrowser öffnen und sich zum Beispiel im Internet-Explorer oder mit Netscape anzeigen lassen. Doch hier kann es im Verlauf des Kurses Probleme geben, da es hier um Java2 gehen wird und die Browser in der Regel auf einem Stand von Java 1.1 sind. 4 Format und Zeichensatz Leerzeichen, Zeilenumbrüche, Tabulatoren und Kommentare sind Trennzeichen Anweisungen werden durch ; abgeschlossen Blöcke von Anweisungen werden mit geschweiften Klammern gebildet. Groß-/Kleinschreibung ist relevant! Java verwendet allgemein Unicode-Zeichen mit 16 Bit länge; im Prinzip sind damit auch Umlaute im Programm erlaubt. Escape-Sequenzen für Unicode-Zeichen aus 2-Byte Hexadezimal-Codierung Weitere Steuer- und Sonderzeichen: \n neue Zeile; \uxxxx Unicode-Zeichen; \" doppelte Anführungszeichen; \ einfache Anführungszeichen; \\ für den Backslash selbst Kommentare: Standard-Kommentar eingeleitet mit /* und mit */ beendet; Zeilenkommentare mit // bis zum Ende der Zeile (beide wie in C++); Dokumenationskommentar von /** bis */. Bezeichner

10 4 FORMAT UND ZEICHENSATZ 10 Bezeichner können mit Buchstaben, Unterstrich _ oder $ beginnen, dahinter sind Buchstaben und Zahlen zulässig. Java-Schlüsselwörter wie if, int, return,... sind nicht zulässig. Groß- und Kleinschreibung ist relevant. Daneben hat sich noch durchgesetzt, dass Klassennamen (also auch Dateinamen) mit Großbuchstaben beginnen, Methoden- und Variablen mit einem Kleinbuchstaben beginnen, Konstanten nur aus Großbuchstaben bestehen.

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