Handbuch der Java-Programmierung

Transkript

1 Guido Krüger Handbuch der Java-Programmierung 3. Auflage ADDISON-WESLEY An imprint of Pearson Education München Boston San Francisco Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexico City Madrid Amsterdam ^

2 Vorwort 25 Die Icons in diesem Buch 28 Teil I Einleitung 29 1 Was ist Java? Historie Eigenschaften von Java Sprachmerkmale Applets: Eine neue Klasse von Programmen Crafikprogrammierung Umfangreiche Klassenbibliothek Bewertung Einige weitverbreitete Mißverständnisse Ausblick Zusammenfassung 48 2 Schnelleinstieg Installation des JDK Hardware-Voraussetzungen Installation Erste Gehversuche Quelltext erstellen, übersetzen und ausführen Die Beispielprogramme Tips für eigene Experimente Der Entwicklungszyklus in Kurzform Einfache Ausgaben Einfache Eingaben Formatierung der Quelltexte Namenskonventionen Aufruf von Java-Programmen unter Windows Troubleshooting Zusammenfassung 68 3 Wie geht es weiter? Wie sollte man dieses Buch lesen? Zu welchem Typ Leser gehören Sie? Was ist der Inhalt der einzelnen Kapitel? Wie geht es nun weiter? Weiterführende Informationen 73

3 3.2.1 Die Dokumentation des JDK Informationen im Internet Die HTML-Ausgabe Die im Buch verwendete UML-Notation Zusammenfassung 84 Teil II Grundlagen der Sprache 85 4 Datentypen Lexikalische Elemente eines Java-Programms Eingabezeichen Kommentare Bezeichner Weitere Unterschiede zu C Primitive Datentypen Der logische Typ Der Zeichentyp Die integralen Typen Die Fließkommazahlen Variablen Grundeigenschaften Deklaration von Variablen Lebensdauer/Sichtbarkeit Arrays Deklaration und Initialisierung Zugriff auf Array-Elemente Mehrdimensionale Arrays Referenztypen 100 i Beschreibung Speichermanagement Typkonvertierungen Standardkonvertierungen Vorzeichenlose Bytes Zusammenfassung Ausdrücke Eigenschaften von Ausdrücken Arithmetische Operatoren Relationale Operatoren Logische Operatoren Bitweise Operatoren Zuweisungsoperatoren Sonstige Operatoren Weitere Operatoren für primitive Typen Operatoren für Objekte Welche Operatoren es nicht gibt 118

4 5.8 Operator-Vorrangregeln Zusammenfassung Anweisungen Elementare Anweisungen Die leere Anweisung Der Block Variablendeklarationen Ausdrucksanweisungen Verzweigungen Die if-anweisung Die switch-anweisung Schleifen Die while-schleife Die do-schleife Die for-schleife Sonstige Anweisungen Die assert-anweisung Zusammenfassung 140 Teil III Objektorientierte Programmierung OOP I: Grundlagen Konzepte objektorientierter Programmiersprachen Einführung Abstraktion Kapselung Wiederverwendung Beziehungen Polymorphismus Fazit Klassen Klasserl und Objekte in Java Klassen Objekte Methoden Definition Aufruf Parameter Rückgabewert Überladen von Methoden Konstruktoren Destruktoren Zusammenfassung 161

5 8 OOP II: Vererbung, Polymorphismus und statische Elemente Vererbung Ableiten einer Klasse Die Klasse Object Überlagern von Methoden Vererbung von Konstruktoren Modifier Sichtbarkeit Die Attribute im Überblick Statische Methoden und Membervariablen Klassenvariablen Konstanten Klassenmethoden Statische Konstruktoren Abstrakte Klassen und Polymorphismus Abstrakte Klassen Ein Beispiel für Polymorphismus Polymorphe Methodenaufrufe in Konstruktoren Zusammenfassung OOP III: Interfaces Grundlagen Definition eines Interfaces Implementierung eines Interfaces Verwenden eines Interfaces Das Interface Comparable Mehrfachimplementierung und Vererbung Mehrfachimplementierung Vererbung von Interfaces Ableiten von Interfaces Weitere Anwendungen von Interfaces Konstanten in Interfaces Implementierung von Flags Nachbildung von Funktionszeigern Interfaces und Hilfskiassen Die Default-Implementierung Delegation an die Default-Implementierung Die leere Implementierung Zusammenfassung OOP IV: Verschiedenes Lokale und anonyme Klassen Grundlagen Nicht-statische lokale Klassen Anonyme Klassen Statische lokale Klassen 208 8

6 10.2 Wrapper-Klassen Vordefinierte Wrapper-Klassen Call by Reference Design-Patterns Singleton Immutable Interface Factory Iterator Delegate Composite Visitor Observer Zusammenfassung 242 Teil IV Weiterführende Spracheigenschaften Strings Grundlegende Eigenschaften Methoden der Klasse String Konstruktoren Zeichenextraktion Die Länge der Zeichenkette Vergleichen von Zeichenketten Suchen in Zeichenketten Ersetzen von Zeichenketten Konvertierungsfunktionen ' Weitere Eigenschaften Die Klasse String ist final Was ist ein String für den Compiler? String-Objekte sind nicht dynamisch Die Klasse StringBuffer Konstruktoren Einfügen von Elementen Löschen von Elementen Verändern von Elementen Längeninformationen Konvertierung in einen String Zusammenfassung Exceptions Grundlagen und Begriffe Behandlung von Exceptions Die try-catch-anweisung Das Fehlerobjekt 260

7 Die Fehlerklassen von Java Fortfahren nach Fehlern Mehr als eine catch-klausel Die finally-klausel 12.3 Weitergabe von Exceptions Die catch-or-throw-regel Weitergabe einer Exception Auslösen von Ausnahmen 12.4 Zusammenfassung 13 Strukturierung von Java-Programmen Programmelemente Anweisungen Blöcke Methoden Klassen Pakete Applikationen Applets Pakete Verwendung von Paketen Die Bedeutung der Paketnamen Einbinden zusätzlicher Pakete Erstellen eigener Pakete Der Entwicklungszyklus Schematische Darstellung Projektverwaltung Auslieferung von Java-Programmen Weitergabe des Bytecodes Einbinden von Ressourcen-Dateien Java Web Start Einleitung und Funktionsweise Erstellen einer WebStart-Applikation Dasjnlp-API Zusammenfassung , Collections I 14.1 Grundlagen und Konzepte 14.2 Die Klasse Vector Einfügen von Elementen Zugriff auf Elemente Der Vektor als Iterator 14.3 Die Klasse Stack 14.4 Die Klasse Hashtable Einfügen von Elementen Zugriff auf Elemente

8 Hashtable als Iterator Die Klasse Properties Die Klasse BitSet Elementweise Operationen Mengenorientierte Operationen Zusammenfassung Collections II Grundlagen und Konzepte Die Collection des Typs List Abstrakte Eigenschaften Implementierungen Iteratoren Das Interface Iterator Das Interface Listlterator Eine eigene Queue-Klasse Anforderungen Implementierung Die Collection des Typs Set Abstrakte Eigenschaften Implementierungen Die Collection des Typs Map Abstrakte Eigenschaften Implementierungen Sortierte Collections Comparable. und Comparator SortedSet und TreeSet % SortedMap und TreeMap : Die Klasse Collections Sortieren und Suchen Synchronisieren von Collections Erzeugen unveränderlicher Collections Zusammenfassung Utility-Klassen I Die Klasse Random Initialisierung des Zufallszahlengenerators Erzeugen von Zufallszahlen Die Klassen Date, Calendar und GregorianCalendar Konstruktoren Abfragen und Setzen von Datumsbestandteilen Vergleiche und Datums-/Zeitarithmetik Umwandlung zwischen Date und Calendar Die Klasse System System-Properties in, errund out

9 exit gc currenttimemillis arraycopy Die Klasse RunTime Grundlagen Interaktion mit dem externen Programm Die Klasse Arrays Zusammenfassung Utility-Klassen II Die Klasse StringTokenizer Anlegen eines StringTokenizers Zugriff auf Tokens Die Klasse Math Winkelfunktionen " Minimum und Maximum ' Arithmetik Runden und Abschneiden Die Klassen Biginteger und BigDecimal Die Klasse Biginteger. ' Die Klasse BigDecimal Internationalisierung und Lokalisierung Die Klasse Locale Zahlen formatieren Datum und Uhrzeit formatieren Laden von Ressourcen Zusammenfassung Character-Streams Allgemeine Konzepte Ausgabe-Streams Die abstrakte Klasse Writer Auswahl des Ausgabegerätes Schachteln von Ausgabe-Streams Eingabe-Streams Die abstrakte Klasse Reader Auswahl des Eingabegerätes Schachteln von Eingabe-Streams Zusammenfassung Byte-Streams Architektur und Vergleich mit Character-Streams Ausgabe-Streams Die Basisklasse OutputStream Aus OutputStream direkt abgeleitete Klassen Aus FilterOutputStream abgeleitete Klassen

10 19.3 Eingabe-Streams Die Basisklasse InputStream Aus InputStream direkt abgeleitete Klassen Aus FilterfnputStream abgeleitete Klassen Zusammenfassung, Random-Access-I/O Grundlegende Operationen Navigation in der Datei Positionierung des Dateizeigers Die Länge der Datei Lesezugriffe Schreibzugriffe Zusammenfassung Datei-und Verzeichnis-Handling Konstruktion eines File-Objekts Zugriff auf Teile des Pfadnamens Informationen über die Datei Zugriff auf Verzeichniseinträge Lesen von Verzeichniseinträgen Ändern von Verzeichniseinträgen Temporäre Dateien und Lockdateien Temporäre Dateien Lockdateien Zusammenfassung Multithreading Grundlagen und Begriffe Die Klasse Thread, Erzeugen eines neuen Threads Abbrechen eines Threads Anhalten eines Threads Weitere Methoden Das Interface Runnable Implementieren von Runnable Multithreading durch-wrapper-klassen Synchronisation Synchronisationsprobleme Monitore wait und notify PipedlnputStream und PipedOutputStream Verwalten von Threads Priorität und Name Thread-Gruppen Zusammenfassung

11 Teil V Grafikprogrammierung mit dem AWT Grafikausgabe Das Abstract Windowing Toolkit Grundlegende Eigenschaften Von AWT nach Swing Grundlagen der Grafikausgabe Anlegen eines Fensters Die Methode paint Das grafische Koordinatensystem Schließen eines Fensters Elementare Grafikroutinen Linie Rechteck Polygon Kreis Kreisbogen Weiterführende Funktionen Linien-oder Füllmodus Kopieren und Löschen von Flächen Die Clipping-Region Zusammenfassung Textausgabe Ausgabefunktionen Unterschiedliche Schriftarten Font-Objekte Standardschriftarten Eigenschaften von Schriftarten ' Font-Informationen Font-Metriken Zusammenfassung ' Farben Das Java-Farbmodell Erzeugen von Farben - * Verwenden von Farben Systemfarben Zusammenfassung Drucken Einleitung Drucken mit dem JDK Grundlagen Seitenweise Ausgabe Plazierung des Codes zur Druckausgabe

12 26.3 Drucken seit dem JDK 1.2 ~ Überblick Zusammenspiel der Klassen Ausdrucken einer Textdatei Zugriff auf serielle und parallele Schnittstellen Das Java Communications API Ein einfaches Beispielprogramm Zusammenfassung Fenster Die verschiedenen Fensterklassen Aufrufen und Schließen eines Fensters Visuelle Eigenschaften Anzeigezustand Fensterelemente Der Fenstertitel Das Icon des Fensters Der Mauscursor Die Vorder- und Hintergrundfarbe Der Standard-Font Zusammenfassung Event-Handling Das Event-Handling im JDK Grundlagen Ereignistypen Ereignisempfänger Ereignisquellen Adapterklassen Zusammenfassung Entwurfsmuster für den Nachrichtenverkehr Variante 1: Implementierung eines EventListener-Interfaces Variante 2: Lokale und anonyme Klassen Variante 3: Trennung von GUI- und Anwendungscode Variante 4: Überlagern der Event-Handler in den Komponenten Ausblick Zusammenfassung -' Low-Level-Events Window-Events Component-Events Mouse-Events MouseMotion-Events Focus-Events Key-Events Zusammenfassung

13 30 Menü: GUI-Dialoge Grundlagen Menüleiste Menüs Menüeinträge Einfache Menüeinträge CheckboxMenultem Beschleunigertasten Untermenüs Action-Events Kontextmenüs Datenaustausch mit der Zwischenablage Überblick Kommunikation mit der Zwischenablage Zusammenfassung Erstellen eines Dialogs Anlegen eines Dialogfensters Zuordnen eines Layoutmanagers Einfügen von Dialogelementen Anzeigen des Dialogfensters Die Layoutmanager FlowLayout GridLayout BorderLayout GridBagLayout NULL-Layout Schachteln von Layoutmanagern Modale Dialoge Zusammenfassung - 32 AWT-Dialogelemente Rahmenprogramm Label Button Checkbox CheckboxGroup TextField TextArea Choice List Scrollbar ScrollPane Zusammenfassung

14 33 Eigene Dialogelemente ' Die Klasse Canvas Entwicklung einer 7-Segment-Anzeige Anforderungen Bildschirmanzeige Ereignisbehandlung Einbinden der Komponente Zusammenfassung Bitmaps und Animationen Bitmaps Laden und Anzeigen einer Bitmap Entwicklung einer eigenen Bitmap-Komponente Animation Prinzipielle Vorgehensweise Abspielen einer Folge von Bitmaps Animation mit Grafikprimitiven Reduktion des Bildschirmflackerns Zusammenfassung 745 Teil VI Grafikprogrammierung mit Swing Swing: Grundlagen Eigenschaften und Architektur von Swing Einleitung Eigenschaften von Swing Wie geht es weiter? Ein einführendes Beispiel Das Beispielprogramm Beschreibung des Beispielprogramms Zusammenfassung Swing: Container und Menüs Hauptfenster J Frame JWindow (Dialog JOptionPane JApplet JlnternalFrame Menüs Einfache Menüs Grundlagen von Swing-Menüs Weitere Möglichkeiten Kontextmenüs

15 36.3 Weitere Swing-Container JComponent JPanel und JLayeredPane Zusammenfassung Swing: Komponenten I Label und Textfelder JLabel JTextField JPasswordField JTextArea JSpinner Buttons J Button JCheckBox JRadioButton Listen und Comboboxen JList JComboBox Quasi-analoqe Quasi-analoge Komponenten JScrollBar JSIider JProgressBar Zusammenfassung Swing: Komponenten II Spezielle Panels JScrollPane JSplitPane JTabbedPane ITable JTable Erzeugen von Tabellen Konfiguration der Tabelle Selektieren von Elementen Zugriff auf den Inhalt der Tabelle Das Tabellenmodell Das Spaltenmodell Rendering der Zellen Reaktion auf Ereignisse JTree Erzeugen eines Baums Selektieren von Knoten Öffnen und Schließen der Knoten Verändern der Baumstruktur Zusammenfassung

16 Teil VII Applets Applets I, Die Architektur eines Applets Grundlagen Die Klasse java.awt.applet Initialisierung und Endebehandlung Weitere Methoden der Klasse Applet Einbinden eines Applets Das APPLET-Tag Die Parameter des Applet-Tags ' Parameterübergabe an Applets Die Ausgabe von Sound Soundausgabe in Applets Soundausgabe in Applikationen Animation in Applets Zusammenfassung Applets II Verweise auf andere Seiten Die Klasse URL Der Applet-Kontext Die Methode showdocument Kommunikation zwischen Applets Umwandlung einer Applikation in ein Applet Die Beispiel-Applikation Variante 1: Das Programm als Popup-Fenster Variante 2: Erstellen eines gleichwertigen Applets Das Java-Plugin Funktionsweise Verwendung des Plugins Zusammenfassung 925 Teil VIII Spezielle APIs Serialisierung Grundlagen ' Begriffsbestimmung Schreiben von Objekten Lesen von Objekten Weitere Aspekte der Serialisierung Versionierung Nicht-serialisierte Membervariablen Objektreferenzen Serialisieren von Collections

17 41.3 Anwendungen Ein einfacher Objektspeicher Kopieren von Objekten Zusammenfassung Datenbankzugriffe mit JDBC Einleitung Grundsätzliche Arbeitsweise Die Architektur von JDBC Grundlagen von JDBC Öffnen einer Verbindung Erzeugen von Anweisungsobjekten Datenbankabfragen Datenbankänderungen Die Klasse SQLException Die DirDB-Beispieldatenbank Anforderungen und Design Das Rahmenprogramm Die Verbindung zur Datenbank herstellen Anlegen und Füllen der Tabellen Zählen der Verzeichnisse und Dateien Suchen von Dateien und Verzeichnissen Die zehn größten Dateien Speicherverschwendung durch Clustering Weiterführende Themen Metadaten Escape-Kommandos Transaktionen JDBC-Datentypen Umgang mit JDBC-Objekten Prepared Statements SQL-Kurzreferenz Zusammenfassung Reflection Einleitung Die Klassen Obiect und Class Die Klasse Object Die Klasse Class Methoden- und Konstruktorenaufrufe Parameterlose Methoden Parametrisierte Methoden Parametrisierte Konstruktoren Zugriff auf Membervariablen

18 43.5 Arrays Erzeugen von Arrays r Zugriff auf Array-Elemente Zusammenfassung Beans Grundlagen und Begriffe Entwurf einer einfachen Bean Grundsätzliche Architektur Grafische Darstellung Eigenschaften Implementierung Verwendung der Bean Die Beanbox Beschreibung und Installation Grundlagen der Bedienung Integration eigener Beans Serialisierte Beans Bean-Ereignisse Bound Properties Constrained Properties, Anwendungsbeispiel Panel-Beans Beanlnfo-Klassen und Property-Editoren Beanlnfo-Klassen Property-Editoren Zusammenfassung Netzwerkprogrammierung Grundlagen der Netzwerkprogrammierung Was ist ein Netzwerk? Protokolle Adressierung von Daten Ports und Applikationen Request for Comments: Firewalls und Proxys Client-Sockets -' Adressierung Aufbau einer einfachen Socket-Verbindung Lesen und Schreiben von Daten Zugriff auf einen Web-Server Server-Sockets Die Klasse ServerSocket Verbindungen zu mehreren Clients Entwicklung eines einfachen Web-Servers

19 45.4 Daten mit Hilfe der Klasse URL lesen Zusammenfassung Remote Method Invocation Einleitung Prinzipielle Arbeitsweise Einzelheiten der Kommunikation Aufbau eines einfachen Uhrzeit-Services Vorgehensweise Das Remote-Interface Implementierung des Remote-Interfaces Registrieren der Objekte Zugriff auf den Uhrzeit-Service Ausblick Zusammenfassung ~ Sicherheit und Kryptographie Kryptographische Grundlagen Wichtige Begriffe Einfache Verschlüsselungen Message Digests Kryptographische Zufallszahlen Public-Key-Verschlüsselung Digitale Unterschriften Zertifikate Sicherheitsmechanismen in Java Sprachsicherheit Das Sandbox-Konzept Veränderungen im )DK 1.1 und Signierte Applets Ein»unerlaubtes«Applet Signieren des Applets Ex-und Import von Zertifikaten Anpassen der Policy-Datei Die Klasse SecurityManager Zusammenfassung - " Sound Grundlagen und Konzepte Gesampelter Sound Was ist Sampling? Das Sampling-API Abspielen einer Sample-Datei Midi Was ist Midi? Grundlegende Klassen des Midi-APIs

20 Alle meine Entchen - Erster Versuch Alle meine Entchen mit dem Sequenzer Zugriff auf Midi-Dateien Zusammenfassung 1161 Teil IX Verschiedenes Performance-Tuning Einleitung ' Tuning-Tips String und StringBuffer Methodenaufrufe Vektoren und Listen Dateizugriffe Speicher-Optimierung Einsatz eines Profilers Grundlagen Eine Beispielsitzung mit dem Profiler Ausblick Zusammenfassung Hilfsprogramme des JDK javac - Der Compiler Aufruf Beschreibung Optionen java - Der Interpreter Aufruf Beschreibung Optionen appletviewer-der Appletviewer Aufruf Beschreibung Optionen jdb-der Debugger Aufruf Beschreibung" Vorbereitungen javadoc - Der Dokumentationsgenerator Aufruf Beschreibung Dokumentationskommentare Aufruf von javadoc Optionen

21 50.6 jar - Das Archivierungswerkzeug Aufruf Beschreibung Kommandos Verwendung von jar-dateien in Applets javap - Der Disassembler Aufruf Beschreibung Optionen serialver - Zugriff auf die serialversionuid Aufruf Beschreibung Optionen keytool - Verwaltung von kryptografischen Schlüsseln Aufruf Beschreibung policytool-bearbeiten von Policy-Dateien Aufruf Beschreibung jarsigner - Signieren von Archiven Aufruf Beschreibung ' " Optionen rmic - Erzeugen von RMI-Stubs und -Skeletons Aufruf Beschreibung Optionen rmiregistry- Der RMI-Namensservice Aufruf Beschreibung Zusammenfassung 1206 Stichwortverzeichnis 1207 Sun Microsystems, Inc. Binary Code License Agreement