Handbuchd Java-Prograr

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1 Guido Krüger Thomas Stark Handbuchd Java-Prograr Standard Edition Version 6 5. Auflage yy ADDISON-WESLEY An imprint of Pearson Education München Boston San Francisco Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexico City Madrid Amsterdam

2 :hnis Vorwort 25 Die Icons in diesem Buch 31 Teil I Einleitung 33 i Was ist Java? Historie Eigenschaften von Java Sprachmerkmale Applets: eine neue Klasse von Programmen Grafikprogrammierung Umfangreiche Klassenbibliothek Bewertung Einige weitverbreitete Missverständnisse Ausblick Zusammenfassung 54 2 Schnelleinstieg Installation des JDK Hardware-Voraussetzungen Installation Erste Gehversuche Quelltext erstellen, übersetzen und ausführen Die Beispielprogramme Tipps für eigene Experimente Der Entwicklungszyklus in Kurzform Einfache Ausgaben Einfache Eingaben Formatierung der Quelltexte Namenskonventionen Aufruf von Java-Programmen unter Windows Troubleshooting Zusammenfassung 75

3 Inhaltsverzeichnis 3 Wie geht es weiter? 3.1 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 Die Dokumentation des JDK Informationen im Internet Die HTML-Ausgabe Die im Buch verwendete UML-Notation Zusammenfassung 91 Teil II Grundlagen der Sprache 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 Beschreibung Speichermanagement Typkonvertierungen Standardkonvertierungen Vorzeichenlose Bytes Zusammenfassung Ausdrücke Eigenschaften von Ausdrücken Arithmetische Operatoren Relationale Operatoren Logische Operatoren Bitweise Operatoren Zuweisungsoperatoren Sonstige Operatoren 122 6

4 5.7.1 Weitere Operatoren für primitive Typen Operatoren für Objekte Welche Operatoren es nicht gibt 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 151 Teil III Objektorientierte Programmierung OOP I: Grundlagen Konzepte objektorientierter Programmiersprachen Einführung Abstraktion Kapselung Wiederverwendung Beziehungen Polymorphismus Fazit Klassen und Objekte in Java Klassen Objekte Methoden Definition Aufruf Parameter Variable Parameterlisten Rückgabewert Überladen von Methoden Konstruktoren Destruktoren Zusammenfassung 175

5 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 Initialisierer Abstrakte Klassen und Polymorphismus Abstrakte Klassen Ein Beispiel für Polymorphismus Polymorphe Methodenaufrufe in Konstruktoren Zusammenfassung 196 OOP III: Interfaces Grundlagen Definition eines Interface Implementierung eines Interface Verwenden eines Interface 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 Hilfsklassen Die Default-Implementierung Delegation an die Default-Implementierung Die leere Implementierung Zusammenfassung Lokale und anonyme Klassen Grundlagen Nichtstatische lokale Klassen Anonyme Klassen Statische lokale Klassen 222

6 Inhaltsverzeichnis 10.2 Wrapper-Klassen Vordefinierte Wrapper-Klassen Call by Reference Autoboxing und Autounboxing Aufzählungstypen Grundlagen Erweiterung der Aufzählungsklasse Design Patterns Singleton Immutable Interface Factory Iterator Delegate Composite Visitor Observer Zusammenfassung 261 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 Zerlegen von Zeichenketten Konvertierungsfunktionen Weitere Eigenschaften Die Klasse String ist final Was ist ein String für den Compiler? String-Objekte sind nicht dynamisch Die Klasse StringBuilder Konstruktoren Einfügen von Elementen Löschen von Elementen Verändern von Elementen Längeninformationen Konvertierung in einen String Das Interface CharSequence Parameterübergabe von beliebigen Zeichenketten Ausgabeformatierung Grundlagen Die Formatangaben Zusammenfassung 283 9

7 2 Exceptions Grundlagen und Begriffe Behandlung von Exceptions Die try-catch-anweisung Das Fehlerobjekt Die Fehlerklassen von Java Fortfahren nach Fehlern Mehr als eine catch-klausel Die finally-klausel Weitergabe von Exceptions Die catch-or-throw-regel Weitergabe einer Exception Auslösen von Ausnahmen Zusammenfassung 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 313' 13.4 Auslieferung von Java-Programmen Weitergabe des Bytecodes Einbinden von Ressourcen-Dateien Java Web Start Einleitung und Funktionsweise Erstellen einer WebStart-Applikation Das jnlp-api Zusammenfassung Collections I Grundlagen und Konzepte Die Klasse Vector Einfügen von Elementen Zugriff auf Elemente Der Vektor als Iterator Die Klasse Stack Die Klasse Hashtable 341

8 Inhaltsverzeichnis Einfügen von Elementen Zugriff auf Elemente Hashtable als Iterator Die Klasse Properties Die Klasse BitSet Elementweise Operationen Mengenorientierte Operationen Zusammenfassung CoUections II 15.1 Grundlagen und Konzepte Die Collection des Typs List Abstrakte Eigenschaften Implementierungen Iteratoren Das Interface Iterator Das Interface Listlterator Die Collection des Typs Set Abstrakte Eigenschaften Implementierungen Die Collection des Typs Map Abstrakte Eigenschaften Implementierungen Sortierte CoUections Comparable und Comparator SortedSet und TreeSet SortedMap und TreeMap Die Klasse CoUections Sortieren und Suchen Synchronisieren von CoUections Erzeugen unveränderlicher CoUections Typisierte Klassen und generische CoUections Grundlagen CoUections mit mehreren Typparametern Eine eigene typisierte Listenklasse Typkompatibilität Sonstiges 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

9 16.3 Die Klasse System System-Properties in, err und out exit gc currenttimemillis arraycopy Die Klasse RunTime Grundlagen Interaktion mit dem externen Programm Die Klasse Arrays Zusammenfassung Reguläre Ausdrücke Die Klasse Pattern Die Klasse Matcher Vergleich einer Zeichenkette mit einem regulären Ausdruck Teilen einer Zeichenkette mit einem regulären Ausdruck 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 Allgemeine Konzepte Ausgabe-Streams Die abstrakte Klasse Writer Auswahl des Ausgabegeräts Schachteln von Ausgabe-Streams Eingabe-Streams Die abstrakte Klasse Reader Auswahl des Eingabegeräts Schachteln von Eingabe-Streams Zusammenfassung 460

10 19.1 Architektur und Vergleich mit Character-Streams Ausgabe-Streams Die Basisklasse OutputStream Aus OutputStream direkt abgeleitete Klassen Aus FilterOutputStream abgeleitete Klassen Eingabe-Streams Die Basisklasse InputStream Aus InputStream direkt abgeleitete Klassen Aus FilterlnputStream abgeleitete Klassen Zusammenfassung 478 Random-Access-I/O 20.1 Grundlegende Operationen Navigation in der Datei Positionierung des Dateizeigers Die Länge der Datei Lesezugriffe Schreibzugriffe Zusammenfassung g 21.1 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 498 Multithreading 22.1 Grundlagen und Begriffe Die Klasse Thread Erzeugen eines neuen Thread Abbrechen eines Thread Anhalten eines Thread Weitere Methoden Das Interface Runnable Implementieren von Runnable Multithreading durch Wrapper-Klassen Synchronisation Synchronisationsprobleme Monitore wait und notify PipedlnputStream und PipedOutputStream g

11 22.5 Verwalten von Threads Priorität und Name Thread-Gruppen Zusammenfassung 527 Grafikprogrammierung mit dem AWT 529 ausgäbe 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 550 sgabe Ausgabefunktionen Unterschiedliche Schriftarten Font-Objekte Standardschriftarten Eigenschaften von Schriftarten Font-Informationen Font-Metriken Zusammenfassung Das Java-Farbmodell Erzeugen von Farben Verwenden von Farben Systemfarben Zusammenfassung Einleitung Drucken mit dem JDK Grundlagen 572

12 Seitenweise Ausgabe Platzierung des Codes zur Druckausgabe Drucken seit dem JDK Überblick Zusammenspiel der Klassen Ausdrucken einer Textdatei Zugriff auf serielle und parallele Schnittstellen Das Java Communications API Ein einfaches Beispielprogramm Zusammenfassung Fenster 27.1 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 28.1 Das Event-Handling im JDK Grundlagen Ereignistypen Ereignisempfänger Ereignisquellen Adapterklassen Zusammenfassung Entwurfsmuster für den Nachrichtenverkehr Variante 1: Implementierung eines EventListener-Interface 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 29.1 Window-Events Component-Events Mouse-Events MouseMotion-Events Focus-Events Key-Events Zusammenfassung 655

13 Inhaltsverzeichnis 30 Menüs Grundlagen Menüleiste Menüs Menüeinträge Einfache Menüeinträge CheckboxMenuItem Beschleunigertasten Untermenüs Action-Events Kontextmenüs Datenaustausch mit der Zwischenablage Überblick Kommunikation mit der Zwischenablage Zusammenfassung ialoge 68i 31.1 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 710 vvt-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 781 Teil VI Grafikprogrammierung mit Swing 35 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 JFrame JWindow JDialog JOptionPane JApplet JInternalFrame Menüs Einfache Menüs Grundlagen von Swing-Menüs Weitere Möglichkeiten Kontextmenüs Weitere Swing-Container JComponent JPanel und JLayeredPane Zusammenfassung 840

15 Inhaltsverzeichnis 37 Swing: Komponenten I Label und Textfelder JLabel JTextField JPasswordField JTextArea JSpinner Buttons JButton JCheckBox JRadioButton Listen und Comboboxen JList JComboBox Quasi-analoge Komponenten JScrollBar JSlider JProgressBar Zusammenfassung 875 Komponenten II Spezielle Panels JScrollPane JSplitPane JTabbedPane TTable 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 919 VII Applets 921 J9 Applets I Die Architektur eines Applets Grundlagen Die Klasse java.applet.applet Initialisierung und Endebehandlung Weitere Methoden der Klasse Applet

16 Inhaltsverzeichnis 39.2 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 Verweise auf andere Seiten Die Klasse URL Der Applet-Kontext Die Methode showdocument Kommunikation zwischen Applets Umwandlung einer Applikation in ein Applet Die Beispielapplikation Variante 1: Das Programm als Popup-Fenster Variante 2: Erstellen eines gleichwertigen Applets Das Java-Plug-in Funktionsweise Verwendung des Plug-in Zusammenfassung 959 I VIII Spezielle APIs Serialisierung ;, 41.1 Grundlagen Begriffsbestimmung Schreiben von Objekten Lesen von Objekten Weitere Aspekte der Serialisierung Versionierung Nichtserialisierte Membervariablen Objektreferenzen Serialisieren von Collections Anwendungen Ein einfacher Objektspeicher Kopieren von Objekten Zusammenfassung 986 Datenbankzugriffe mit JDBC 42.1 Einleitung Grundsätzliche Arbeitsweise Die Architektur von JDBC Grundlagen von JDBC Öffnen einer Verbindung Erzeugen von Anweisungsobjekten

17 Datenbankabfragen Datenbankänderungen Die Klasse SQLException Die Klasse SQLWarning 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 1022 tic Einleitung Die Klassen Object und Class Die Klasse Object Die Klasse Class Methoden- und Konstruktorenaufrufe Parameterlose Methoden Parametrisierte Methoden Parametrisierte Konstruktoren Zugriff auf Membervariablen Arrays Erzeugen von Arrays Zugriff auf Array-Elemente Annotationen oder Metainformationen im Javacode Metainformationen Eine einfache Annotation Annotationen mit einem Wert Beliebige Schlüssel-Wert-Paare in Annotationen Standardwerte für Attribute Einschränken von Annotationen Auslesen von Annotationen Zusammenfassung 1055

18 44.1 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 Objektorientierte Persistenz 45.1 Einleitung Bezug und Installation Datenbank-Tabellen und Javaobjekte Eine einfache Javaklasse für Tabellen Verknüpfen der Java-Klasse mit der Datenbank Konfiguration des Datenbankzugriffs Verwendung des Java Persistenz API Der EntityManager Transaktionen mit dem EntityManager Anlegen eines neuen Datensatzes Laden eines Datensatzes Löschen eines Datensatzes 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 1130

19 Lesen und Schreiben von Daten Zugriff auf einen Web-Server Server-Sockets Die Klasse ServerSocket Verbindungen zu mehreren Clients Entwicklung eines einfachen Web-Servers Daten mit Hilfe der Klasse URL lesen Zusammenfassung 1152 te Method Invocation Einleitung Prinzipielle Arbeitsweise Einzelheiten der Kommunikation Aufbau eines einfachen Uhrzeit-Services Vorgehensweise Das Remote-Interface Implementierung des Remote-Interface Registrieren der Objekte Zugriff auf den Uhrzeit-Service Ausblick Zusammenfassung Kryptografische Grundlagen Wichtige Begriffe Einfache Verschlüsselungen Message Digests Kryptographische Zufallszahlen Public-Key-Verschlüsselung Digitale Unterschriften Zertifikate Sicherheitsmechanismen in Java Sprachsicherheit Das Sandbox-Konzept Veränderungen im JDK 1.1 und Signierte Applets Ein unerlaubtes Applet Signieren des Applets Ex- und Import von Zertifikaten Anpassen der Policy-Datei Die Klasse SecurityManager Zusammenfassung Grundlagen und Konzepte Gesampelter Sound Was ist Sampling? Das Sampling-API Abspielen einer Sample-Datei

20 49.3 Midi Was ist Midi? Grundlegende Klassen des Midi-API Alle meine Entchen - erster Versuch Alle meine Entchen mit dem Sequencer Zugriff auf Midi-Dateien Zusammenfassung 1223 Teil IX Verschiedenes 50 Performance-Tuning 50.1 Einleitung Tuning-Tipps String und StringBuilder Methodenaufrufe Vektoren und Listen Dateizugriffe Speicheroptimierung Einsatz eines Profilers Grundlagen Eine Beispielsitzung mit dem Profiler Ausblick Zusammenfassung Hilfsprogramme des JDK 51.1 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 1262

21 51.6 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 1269 J2SE Software License 1271 Abbildungsverzeichnis 1277 Tabellenverzeichnis 1283 Listingverzeichnis 1287 Stichwortverzeichnis 1299