Java EINE EINFÜHRUNG IN DIE PROGRAMMIERUNG

Transkript

1 dirk LOUIS peter MÜLLER L AKTUEL ZU JAVA 8 Java EINE EINFÜHRUNG IN DIE PROGRAMMIERUNG Auf DVD: Alle Beispiele und SetupDateien für Java 8

2 Louis/Müller Android Hinweis: Zu diesem Buch gehört eine DVD. Sollte diese DVD nicht beiliegen, können Sie sie unter kostenlos anfordern. Bleiben Sie auf dem Laufenden! Unser Computerbuch-Newsletter informiert Sie monatlich über neue Bücher und Termine. Profitieren Sie auch von Gewinnspielen und exklusiven Leseproben. Gleich anmelden unter Hanser Update ist der IT-Blog des Hanser Verlags mit Beiträgen und Praxistipps von unseren Autoren rund um die Themen Online Marketing, Webentwicklung, Programmierung, Softwareentwicklung sowie IT- und Projekt management. Lesen Sie mit und abonnieren Sie unsere News unter

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4 Dirk Louis Peter Müller Java Das komplette Starterkit für den erfolgreichen Einstieg in die Programmierung

5 Die Autoren: Dirk Louis, Saarbrücken, Peter Müller, Saarbrücken, Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen, Verfahren und Darstellungen wurden nach bestem Wissen zusammengestellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sind die im vorliegenden Buch enthaltenen Informatio nen mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autoren und Verlag übernehmen infolgedessen keine juristische Verantwortung und werden keine daraus fol gende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieser Informationen oder Teilen davon entsteht. Ebenso übernehmen Autoren und Verlag keine Gewähr dafür, dass beschriebene Verfahren usw. frei von Schutzrechten Dritter sind. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handels namen, Waren be zeich nungen usw. in diesem Buch berechtigt deshalb auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbiblio grafie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdruckes und der Vervielfältigung des Buches, oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung reproduziert oder unter Verwendung elektroni scher Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden Carl Hanser Verlag München, Lektorat: Brigitte Bauer-Schiewek Copy editing: Petra Kienle, Fürstenfeldbruck Herstellung: Irene Weilhart Umschlagdesign: Marc Müller-Bremer, München Umschlagrealisation: Stephan Rönigk Gesamtherstellung: Kösel, Krugzell Ausstattung patentrechtlilch geschützt. Kösel FD 351, Patent-Nr Printed in Germany Print-ISBN: E-Book-ISBN:

6 »Der Weltuntergang steht bevor, aber nicht so, wie Sie denken. Dieser Krieg jagt nicht alles in die Luft, sondern schaltet alles ab.«tom DeMarco Als auf der Welt das Licht ausging ca. 560 Seiten. Hardcover ca. 19,99 [D]/ 20,60 [A]/ sfr 28,90 ISBN Erscheint im November 2014 Hier klicken zur Leseprobe Sie möchten mehr über Tom DeMarco und seine Bücher erfahren. Einfach reinklicken unter

7 Inhalt Vorwort Bevor es losgeht XIII Was ist Java? Teil I Was ist ein Programm? Wie werden Programme erstellt? Von Compilern und Interpretern Was ist Java? Teil II Vorbereitung zum Programmieren Der erste Kontakt Die erste Java-Anwendung Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen Von Daten, Operatoren und Objekten Variablen und Anweisungen Operatoren Typumwandlung Objekte und Klassen Arrays Vordefinierte Klassen und Pakete Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen

8 VI Inhalt 4 Programmfluss und Fehlererkennung mit Exceptions Die Axiomatik des Programmablaufs Modularisierung durch Klassen und Methoden Kontrollstrukturen Fehlerbehandlung durch Exceptions Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen Objektorientierte Programmierung mit Java Vererbung Methoden (Klassenfunktionen) Variablen- und Methodensichtbarkeit Innere Klassen Mehrfachvererbung und Schnittstellen Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen Ein- und Ausgabe Streams Ausgaben auf den Bildschirm Ausgabe in Dateien Eingaben von Tastatur Aus Dateien lesen Ein wichtiger Punkt: korrekte Exception-Behandlung Rund um Strings Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen Collections und weitere nützliche Klassen Zufallszahlen erzeugen Zeit- und Datumsangaben Zeichenfolgen zerlegen Komplexe Datenstrukturen (Collections) Algorithmen

9 Inhalt 7.6 Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen Grundlagen der GUI-Programmierung Der GUI-Reiseführer Aufbau einer GUI-Anwendung Das Ereignis-Modell des AWT java.awt.event importieren Ereignislauscher definieren Lauscher für Quelle registrieren Adapter Einige abschließende Anmerkungen Chamäleon sein mit UIManager und Look&Feel Ein umfangreicheres Beispiel Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen Grafik, Grafik, Grafik Das Arbeitsmaterial des Künstlers Erweitertes Layout mit P anel-containern Kreise, Rechtecke und Scheiben Freihandlinien Noch mehr Grafik mit Java2D Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen Bilder, Bilder, Bilder Der Bildbetrachter Dateien öffnen und speichern: die Klasse JFileChooser Laden und Anzeigen von Bildern Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen VII

10 VIII Inhalt 11 Text, Text, Text Ein Texteditor Umgang mit Text: JTextField, JTextArea und JTextPane Kombinationsfelder Eigene Dialoge Nach Textstellen suchen Unterstützung der Zwischenablage Drucken Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen Menüs und andere Oberflächenelemente Die Komponentenhierarchie Die Basisklasse Component Statische Textfelder (JLabel) Schaltflächen (JButton) Eingabefelder (JTextField und JTextArea) Optionen (JCheckBox, JRadioButton) Listen- und Kombinationsfelder (JList und JComboBox) Bildlaufleisten (JScrollBar) Menüleisten (JMenubar) Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen Threads und Animation Multithreading mit Java Eigene Threads erzeugen: die Klasse Thread Eigene Threads erzeugen: die Runnable-Schnittstelle Wissenswertes rund um Threads Threads und Animation I Threads und Animation II SwingWorker Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen

11 Inhalt 14 Sound Was ist eine URL? Sounddateien abspielen Wiedergabe von MP Tonerzeugung mit MIDI Abspielen einer MIDI-Datei Selber Musik machen Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen Die Datenbank schnittstelle JDBC Datenbanken-ABC Die JDBC-Schnittstelle Vorbereitung für JavaDB Zugriff auf eine Datenbank Verbindungsaufbau Lese- und Schreiboperationen durchführen Verbindung schließen Zusammenfassung Fragen und Antworten Übungen Was wir noch erwähnen wollten Aufzählungen (enum) Definition Variablen definieren Aufzählungskonstanten vergleichen Aufzählungen und switch Aufzählungen und for Lambda-Ausdrücke Java Generics Einleitung Syntax Eingeschränkte Platzhalter Parameter und Variablen von g enerischen Typen IX

12 X Inhalt 16.4 Debuggen Grundsätzliches Vorgehen Der Debugger JDB Anwendungen weitergeben Ohne JRE geht es nicht Java-Anwendungen ausführen: von.class bis.exe Anhang A: Lösungen Anhang B: Installation des JDK B.1 Installation B.2 Anpassen des Systems B.2.1 Erweiterung des Systempfads B.2.2 Installation testen B.2.3 Setzen des Klassenpfads B.3 Die Java-Dokumentation B.4 Wo Sie weitere Hilfe finden Anhang C: Schlüsselwörter Anhang D: Syntaxreferenz D.1 Grundgerüste D.2 Datentypen D.3 Konstanten D.4 Variablen D.5 Operatoren D.5.1 Arithmetische Operatoren D.5.2 In- und Dekrement D.5.3 Relationale Operatoren D.5.4 Logische Operatoren D.5.5 Bitweise Operatoren D.5.6 Typumwandlung (Cast) D.5.7 instanceof D.5.8 Der Bedingungsoperator D.5.9 Reihenfolge der Operatorenauswertung D.6 Strings

13 Inhalt D.7 Ablaufsteuerung D.7.1 Einfache Verzweigung D.7.2 if-else-verzweigung D.7.3 switch-verzweigung D.7.4 while-schleifen D.7.5 do-while-schleifen D.7.6 for-schleife D.7.7 Abbruchbefehle D.8 Aufzählungen D.9 Arrays D.9.1 Einfache Arrays D.9.2 Mehrdimensionale Arrays D.10 Klassen D.10.1 Definition D.10.2 Felder D.10.3 Methoden D.10.4 Konstruktoren D.10.5 Instanzbildung D.11 Vererbung D.12 Abstrakte Klassen D.13 Schnittstellen D.14 Lambda-Ausdrücke D.15 Generika D.15.1 Generische Klassen D.15.2 Generische Schnittstellen D.15.3 Generische Methoden D.15.4 Eingeschränkte Platzhalter D.15.5 Arrays von generischen Typen D.15.6 Vererbung D.16 Ausnahmebehandlung D.16.1 Grundmodell D.16.2 Fehlerbehandlung mit mehreren catch-blöcken D.16.3 Fehlerbehandlung mit finally-block D.16.4 Exceptions auslösen D.17 Stilkonventionen für Bezeichner XI

14 XII Inhalt Anhang E: Java-Klassenübersicht E.1 java.io E.2 java.lang E.3 java.applet E.4 java.awt E.5 java.awt.event E.6 java.awt.geom E.7 java.net E.8 java.sql E.9 javax.sound.midi E.10 javax.swing E.11 java.util Anhang F: Literatur und Adressen F.1 Bücher F.2 Zeitschriften F.3 Ressourcen im Internet Anhang G: Die DVD zum Buch Index

15 Vorwort Dieses Buch soll Sie auf leicht verständliche und gleichsam unterhaltsame Weise in die Programmierung mit Java einführen. Vorhandene Programmierkenntnisse kön nen von Vorteil sein, werden aber nicht vorausgesetzt. Schritt für Schritt werden Sie sich in Java ein arbeiten und erfahren, wie Sie die Mächtigkeit der Sprache für Ihre Zwecke nutzen können. Sie werden Ihre ersten Java-Anwendungen schreiben, sich mit der objektorientier ten Programmierung vertraut machen und erfahren, wie man in Java Anwendun gen mit grafischen Benutzeroberflächen programmiert. In den letzten Kapiteln des Buchs wenden wir uns dann noch diversen Fortgeschrittenenthemen zu, wie der Implementierung von Threads und Animationen oder der Datenbankunterstützung. Am Ende eines jeden Kapitels finden Sie eine Reihe von Testfragen und eine Zusam menfassung des behandelten Stoffs sowie einige Übungsaufgaben, die zur Vertie fung und Wiederholung des Stoffs dienen, vor allem aber auch die Lust am Pro grammieren anregen sollen. Programmierkenntnisse sind wie erwähnt nicht erforderlich, aber Sie sollten auch nicht zu den Zeitgenossen gehören, die bisher noch jedem Computer erfolgreich aus dem Weg gegangen sind. Spaß am Programmieren können wir Ihnen nur dann vermitteln, wenn Sie selbst ein wenig guten Willen und Ausdauer mitbringen. Gute Laune, eine Portion Neugier, dieses Buch was brauchen Sie noch? Um mit Java programmieren zu können, benötigen Sie ein entsprechendes Ent wicklungspaket, das sogenannte JDK (Java Development Kit). Optional können Sie zusätzlich zu dem JDK eine integrierte Entwicklungsumgebung wie z. B. NetBeans oder die Open-Source-Software Eclipse verwenden. Für Java-Einsteiger ist der Einsatz einer integrierten Entwicklungsumgebung aller dings häufig recht verwirrend und lenkt vom eigentlichen Primärziel, die Program miersprache Java zu lernen, unnötig ab. Schlimmer noch: Die meisten Entwicklungs

16 XIV Vorwort umgebungen sind für fortgeschrittene Programmierer konzipiert und erleichtern deren tägliche Programmierarbeit, indem sie komplexe Arbeitsschritte automatisie ren, vordefinierte Codegerüste anbieten, eigenständig Code erzeugen. Für Anfänger ist dies ein Desaster! Nehmen wir nur einmal das Codegerüst einer einfachen Konso lenanwendung, das in Java aus ungefähr vier bis sieben Zeilen Code besteht. Wenn Ihnen dieses Codegerüst stets von Ihrer Entwicklungs umgebung fertig vorgelegt wird, werden Sie sich kaum die Mühe machen, es je selbst einmal abzutippen. Sie werden es sich vielleicht anschauen und versuchen, es zu verstehen, aber Sie wer den es nie wirklich verinnerlichen. Wenn Sie dann später einmal an einem Rechner arbeiten müssen, auf dem keine Entwicklungsumgebung installiert ist, werden Sie mit Schrecken feststellen, dass es Ihnen unmöglich ist, das Grundgerüst aus dem Kopf nachzustellen. Nun, ganz so schlimm wird es vielleicht nicht kommen, aber der Punkt ist, dass die Annehmlichkeiten der Entwicklungsumgebungen den Anfänger schnell dazu verführen, sich mit zentralen Techniken und Prinzipien der Java-Pro grammierung nur oberflächlich auseinanderzusetzen. Aus diesem Grund legen wir in diesem Buch Wert auf Handarbeit mit elementars ten Mitteln: Wir setzen unsere Quelltexte in einem einfachen Texteditor auf, wan deln die Quelltexte mithilfe des Java-Compilers javac aus dem JDK in ausführbare Programme um und führen diese dann mit dem Java-Interpreter java (ebenfalls im JDK enthalten) aus. Wie Sie dabei im Einzelnen vorgehen und was Sie beachten müssen, erfahren Sie in den einleitenden Kapiteln und im Anhang dieses Buchs. Falls Sie während der Buchlektüre auf Probleme oder gar auf inhaltliche Fehler stoßen, sollten Sie nicht zögern, uns eine unter Angabe von Buchtitel und Auflage zu senden. Allerdings schauen Sie bitte zuerst auf unserer Buchseite www. carpelibrum.de nach, ob sich nicht dort schon eine Antwort findet. Neben Aktualisie rungen, Fehlerkorrekturen und Antworten auf typische Fragen finden Sie dort auch Hinweise auf weitere Bücher rund ums Thema Programmieren. Viel Erfolg mit Java wünschen Ihnen Dirk Louis Peter Müller Saarbrücken, im Sommer 2014