JAVA - Einführung

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1 Übungen Informatik I JAVA - Einführung Übungen Informatik 1 Folie 1

2 Warum Java? Java ist derzeit die Programmiersprache für das Internet. Java ist ein Programmierkonzept der Zukunft. Objekt-orientierte Programmierung ist für komplexe und umfangreiche Aufgaben unerlässlich. Plattformunabhängigkeit und Netzwerkfähigkeit sind Voraussetzungen für eine weltweite Verfügbarkeit einer Anwendung. Java verzichtet auf prozedurale Elemente (gute Lehrsprache für die objekt-orientierte Programmierung). Sehr umfangreiche und gute Klassenbibliothek als Standard vorhanden. Java macht Spaß. Übungen Informatik 1 Folie 2

3 Einsatzmöglichkeiten von Java Java-Einsatzgebiete Geeignet für prinzipiell alle programmierbaren Anwendungen: Beispiele: Benutzeroberflächen Grafik und Animation verteilte Anwendungen Information, Animation, Kunst, Unterhaltung im WWW Intelligente Information mit Multimedia und Interaktion in Wissenschaft und Ausbildung. Benutzeroberflächen für Datenbankzugriffe Kommunikations- und Büroanwendungen Java ist ungeeignet für Hardware-nahe Anwendungen (Treiber), da das Sicherheitskonzept einen Hardwarezugriff verbietet. Ausweg: Java Native Interface (Kombination aus Java und C/C++/Assembler). Übungen Informatik 1 Folie 3

4 Java ist interpretierte Sprache Compiler Code import java.text.*; class Test { void print(){ Compiler (Win32) Compiler (Sparc) Ausführbare Datei (Win32) Ausführbare Datei (Sparc) Compiler (PowerPC) Ausführbare Datei (PowerPC) Interpreter Code Interpreter (Win32) import java.text.*; class Test { void print(){ Compiler Java Bytecode (plattformunabhängig) Interpreter (Sparc) Interpreter (PowerPC) Übungen Informatik 1 Folie 4

5 Java-Byte-Code und die Java Virtuelle Machine (JVM) o.g. Eigenschaften write once <-> run everywhere Quelldatei x.java (Applet od. Applikation) Java-Compiler javac x.java Der Java-Compiler erzeugt Java-Bytecode. Der Java-Bytecode ist - plattformunabhängig, - im Internet verteilbar und - auf jedem Rechner mit einer JVM lauffähig. Java-Byte-Code x.class JVM Die Java Virtual Machine besteht aus: - Bytecode-Lader (läd den Byte-Code inkl. der benötigten Bibliotheken) - Bytecode-Verifizierer (überprüft die Sicherheitsregeln und den Bytecode) - Bytecode-Interpreter (interpretiert den Byte-Code und führt ihn als machinenspez. Code aus) - eventuell Hotspot-Compiler oder JIT: Übersetzung des Bytecodes in Maschinencode zur Laufzeit! Übungen Informatik 1 Folie 5

6 Werkzeuge Editor: z.b. Notepad, Textpad, Eclipse, joe,... Schreiben des Java-Quellcodes und Speichern unter einem Namen mit der Endung.java. Der Dateiname muß gleich dem Klassennamen in der Datei sein. DOS-Fenster Verzeichnis wechseln mit cd \Java\Arbeitsverzeichnis doskey ermöglicht Rückgriff auf vorhergehende Befehle über Richtungstasten. Mit Strg + c kann ein laufendes Java-Programm abgebrochen werden. javac Java-Compiler Erzeugt Java-Bytecode aus Java-Quellcode Aufruf: javac BspKlasse.java Es wird eine neue Datei BspKlasse.class erzeugt java: Java-Interpreter für Bytecode (Zum Ausführen von Java-Programmen) (enthält ab JDK einen Just-In-Time-Compiler und ab JDK einen Hotspot-Compiler) Aufruf: java BspKlasse (Achtung: Die Endung.class wird nicht angegeben) Übungen Informatik 1 Folie 6

7 Im JDK verfügbare Tools (Auszug) appletviewer: Java Applet-Viewer Einfacher Browser zum Testen von Java-Applets Internet-Browser Zum Nachschlagen in der API-Spezifikation (=~ Bibliotheken) jdb: Java Debugger Notwendig, um Fehler in Java-Programmen zu finden javap: Class-File Disassembler Disassembliert compilierte Dateien javadoc: Java Documentation Generator Parst Deklarationen und Dokumentationskommentare in einer Menge von Quelldateien und erzeugt eine HTML-Dokumentation (Vorraussetzung: Kommentare in der Klasse) Aufruf: javadoc BspKlasse.java jar: Java Archive Tool Viele der Werkzeuge sind in einer IDE eingebettet. Übungen Informatik 1 Folie 7

8 Installation des JDK unter Windows Doppelklick auf das ausführbare JDK-Archiv. (Zielverzeichnis z. B. C:\ Programme\Sun\JDK1.4.0) Installation der JDK-Dokumentation Benötigt wird ein Entpackungs-Programm (z. B. WinZip). Die Dokumentation sollte in das Verzeichnis der JDK-Software entpackt werden (also z. B. C:\ Programme\Sun\JDK1.4.0 ), damit die HTML- Links der JDK-Dokumentation und JDK-Demodateien korrekt funktionieren. Verzeichnisstruktur: C:\Programme\Sun\JDK1.4.0\bin \demo \docs \include \lib \src Übungen Informatik 1 Folie 8

9 Installation des JDK unter Windows Wenn das Verzeichnis der ausführbaren Programme (hier: C:\Programme\Sun\JDK1.4.0\bin) nicht im Suchpfad liegt, sollte das Verzeichnis in die PATH-Variable aufgenommen werden. Systemvariable PATH erweitern: Unter Windows XP: set path=%path%; C:\Programme\Sun\JDK1.4.0\bin Unter Windows NT: set path=.;c:\programme\sun\jdk1.4.0\bin Die Programme können dann von der Kommandozeile aus aufgerufen werden, z.b. die Abfrage der JDK-Versionsnummer mit java version: Übungen Informatik 1 Folie 9

10 Java Code Convention public class HalloJava { public static void main ( String [] args ) { System.out.println ("Hallo Java"); oder so public class HalloJava {public static void main ( String [] args ) { System.out.println ("Hallo Java"); Anweisungen müssen mit ; abgeschlossen werden Anweisungsblöcke müssen in { eingeschlossen werden ( Erste Form wird dringend empfohlen) Groß-/Kleinschreibung relevant!! Schlüsselwörter hier: public, class, static, void Namen der Methoden hier: (nicht als Variablennamen verwenden) main() System.out.println() Übungen Informatik 1 Folie 10

11 Java Code Convention Klammerung Klammern wie im Beispielprogramm. public class ErsteKlasse { public static void main (String [] args ) { for (int i = 0; i <args.length ; i++) { System.out.println (args [i] ); Abschluss durch Semikolon, Ausnahme: bei Schleifen kommt nach der Klammer kein ; Übungen Informatik 1 Folie 11

12 Java Code Convention Groß-/Kleinschreibweise Mit kleinem Buchstaben beginnen Variable int meinezahl String s Paketnamen import java.io *************************************************************************** Mit großem Buchstaben beginnen: Klassennamen BspKlasse, Vector System Übungen Informatik 1 Folie 12

13 Java Code Convention Bezeichner Regeln Bezeichner beginnen mit Buchstaben, Unterstrich_ oder Dollarzeichen $, dahinter Buchstaben und Ziffern; Bezeichner sind case-sensitiv Groß-/Kleinschreibung beachten Schlüsselwörter dürfen nicht für Bezeichner verwendet werden Konventionen Klassen sollen mit einem Großbuchstaben beginnen Methoden und Variablen sollen mit einem Kleinbuchstaben beginnen Konstanten sollen nur aus Großbuchstaben bestehen. public class BeispielBezeichner { public static void main ( String [] args ) { String ga; int r; ga = "Asterix"; r = 3; final float PI = 3.14; System.out.println (ga + " sieht Roemer."); Übungen Informatik 1 Folie 13

14 Java-Programmkomponenten Quelltext-Dateien in Java bestehen aus einer Folge von Klassen- Deklarationen class... {... (Außerhalb von Klassendeklarationen sind im Java-Quelltext nur die Anweisungen import und package sowie Kommentare zulässig) Wird im Quelltext eine Klasse public deklariert, muss der Name der Quelltext-Datei mit dem Namen der public-klasse übereinstimmen. Eine Quelltextdatei darf maximal eine Klasse vom Typ public enthalten. public class Hallo {... Hallo.java Üblicherweise wird der Quelltext jeder Klasse in einer eigenen Datei gespeichert. Übungen Informatik 1 Folie 14

15 Java-Programmkomponenten Hierarchie Package Klasse Klasse Methoden Variablen Methoden Variablen Übungen Informatik 1 Folie 15

16 Java-Programmkomponenten import java.lang; public class HalloAsterix { public static void main ( String [] args ) { String asterix = Hallo, Asterix ; System.out.println (asterix); Das Programm besteht aus folgenden Bausteinen: package java.lang; Klasse HalloAsterix Methode main() Variable asterix vom Typ String Ausgabeanweisung System.out.println () Übungen Informatik 1 Folie 16

17 Java-Programmkomponenten Klassen Jedes Java-Programm besteht aus mindestens einer Klasse: Klasse wird gebildet: Modifikator(en) Typ Name public class HalloAsterix Modifikatoren: legen die Eigenschaften (Sichtbarkeitsbereich und Lebensdauer) des Typs fest. public nach außen sichtbar Typ: wird durch Schlüsselwort festgelegt: class Klasse Name: Bezeichner der Klasse HalloAsterix Übungen Informatik 1 Folie 17

18 Java-Programmkomponenten Klasse HalloAsterix public class HalloAsterix { public static void main ( String [] args ) { String asterix = Hallo, Asterix ; System.out.println (asterix); - Der Klassenrumpf wird durch { gebildet. - Im Klassenrumpf stehen die weiteren Programmteile - Klassen, die als Applikation ausgeführt werden, müssen public ( öffentlich ) sein, damit die Java-VM auf die Klasse zugreifen kann. wesentliches Merkmal einer Klassse aus Klassen können Objekte, bzw. Instanzen gebildet werden. API (Application Programming Interface) ist eine Sammlung von Klassen für bestimmte Programmieraufgaben Übungen Informatik 1 Folie 18

19 Java-Programmkomponenten Die main-methode Jedes Java-Programm besteht aus maximal einer main-methode. Die main-methode ist der Startpunkt einer Anwendung, d.h. sie wird ausgeführt. Modifikator(en) Typ Name public static void main (String[] args) Modifikatoren: Sichtbarkeitsbereich und Lebensdauer, hier: public static Klasse kann als Applikation ablaufen. Typ: wird durch Schlüsselwort festgelegt: void main-methode liefert keinen Rückgabewert Name: main: Bezeichner der Methode String[] args : Feld für Kommandozeilenparameter. public class HalloAsterix { public static void main (String[] args) {... Übungen Informatik 1 Folie 19

20 Objekte, Methoden public class HalloAsterix { public void hallo() { System.out.println( Hallo, Asterix ); public static void main ( String [] args ) { HalloAsterix asterix = new HalloAsterix(); asterix.hallo(); - Objekt vom Typ HalloAsterix wird durch new HalloAsterix() erzeugt - asterix ist die Variable über die auf das Objekt zugegriffen wird (Stack/Heap) - Variable asterix ruft die Methode hallo() auf - public void hallo() ist eine Objekt-Methode (deshalb ohne static) (void weil die Methode kein Rückgabewert hat, kommt später) Übungen Informatik 1 Folie 20

21 Objekte, Eigenschaften public class HalloAsterix { public String text = Hallo, Asterix ; public void hallo() { System.out.println( text ); public static void main ( String [] args ) { HalloAsterix asterix = new HalloAsterix(); asterix.hallo(); asterix.text = Hallo, Obelix ; asterix.hallo(); - text ist Eigenschaft (Attribut, Feld) eines Objektes - text ist selbst wieder ein Objekt (Typ String) - Zugriff auf Objekt-Methoden und -Eigenschaft über Variable. Übungen Informatik 1 Folie 21

22 Aufbau des Quelltextes Kommentare Kommentare Kommentare werden vom Compiler ignoriert. Es gibt drei Arten von Kommentaren: /* Kommentar */ Alle Zeichen zwischen Anfang und Ende des Kommentars werden ignoriert. Standardkommentar // Kommentar Alle Zeichen vom Anfang des Kommentars bis zum Zeilenende werden ignoriert. Zeilenkommentar /** Kommentar */ Kommentar, der durch das Werkzeug javadoc ausgewertet werden kann. Dazu müssen spezielle Schlüsselwörter in den Kommentar eingefügt werden. javadoc kann daraus beispielsweise HTML-Dokumente erstellen. text,... (Tags für Dokumentation von beschreibung,... Dokumentations-Kommentar (Tags für die Dokumentation von Methoden) Übungen Informatik 1 Folie 22

23 Aufbau des Quelltextes Schlüsselwörter Schlüsselwörter sind in Java reservierte Wörter. Sie dürfen beispielsweise nicht als Variablennamen verwendet werden. Namen wie String, Button, Point, System, println() sind keine Schlüsselwörter, aber aus der API - Bibliothek, deshalb nicht verwenden. Ebenso null, true, false (vorbelegt) Die Schlüsselwörter sind: boolean do implements protected throws break double import public transient byte else instanceof return try case extends int short void catch final interface static volatile char finally long super while class float native switch const for new synchronized continue goto package weitere Schlüsselwörter sind: abstract, assert, default, if, this, throw,... Übungen Informatik 1 Folie 23

24 Java-API java.applet java.awt java.awt.image java.io java.lang java.net java.util Applets Abstract Windowing Toolkit AWT-Bildverarbeitung Bildschirm- und Datei-I/O Elementare Sprachunterstützung Netzwerkunterstützung Div. Utilities und Datenstrukturen weitere Packages unter Übungen Informatik 1 Folie 24

25 Java-API Übungen Informatik 1 Folie 25

26 Code-Konvention Dokumentationskommentare Für Klassen, Interfaces, Methoden und deren Parameter. Die Dokumentationskommentare werden durch /** eingeleitet: /** * The example class provides... */ public class Example { /** * comment */ public void test (int times) { Die Kommentare sollten zusätzliche Tags erhalten, die durch das Programm javadoc ausgewertet werden können. Damit kann beispielsweise eine komplette HTML-Dokumentation aller öffentlichen Methoden generiert werden. Die Java-API-Dokumentation wird so erstellt. Übungen Informatik 1 Folie 26

27 Code-Konvention Dokumentationstags: Klassen und 1.0, 20 Sep. JDK Konstruktoren und Name classname Beispiel: /** * Sorts an array of integer values. values Unsorted array of values. Sorted array of values. NullPointerException Thrown, if values is null. java.util.arrays.sort (int[] a) */ int[] sort (int[] values) throws NullPointerException Übungen Informatik 1 Folie 27

28 Literatur Bruce Eckel, Thinking in Java, second Edition, Prentice Hall, (Kostenlos unter als PDF-Datei) Christian Ullenboom, Java ist auch eine Insel (Kostenlos unter als PDF-Datei) Guido Krüger, GoTo Java 2 - Handbuch der Java-Programmierung, Addison-Wesley (Kostenlos unter als HTML-Dateien) Java-Tutorial (java.sun.com/docs/books/tutorial/index.html) Java JDK-Referenz (java.sun.com/products/jdk/1.4/index.html) Helmut Balzert, Lehrbuch Grundlagen der Informatik, Spektrum Akademischer Verlag, 1999 Steve Wilson, Java Platform Performance Strategies and Tactics, Sun Microsystems, Übungen Informatik 1 Folie 28

29 Interessante Links Online-Kurse von Sun Go To Java 2 (G. Krüger) der Uni Hannover der Uni Wien (H. Partl) Download-Seiten Java-API Java-Zertifizierung Übungen Informatik 1 Folie 29

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