Funktionale und Objekt-Orientierte Programmierkonzepte

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1 Funktionale und Objekt-Orientierte Programmierkonzepte Prof. Marc Fischlin, Wintersemester 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 13. Oktober 2010 Dr.Marc Fischlin Kryptosicherheit 1

2 17.1 Graphical User Interfaces (GUI) Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 2

3 Grundlagen AWT = Abstract Window Toolkit Package java.awt Benutzt Steuerelemente des darunterliegenden Betriebssystems Aussehen (Look) hängt vom System ab: unterschiedliche Schriften, Swing Package javax.swing Swing-Klassen beginnen mit J : JButton,... vollständig in Java programmiert, eigener Look baut auf AWT auf Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 3

4 Einfaches Fenster import javax.swing.*; import java.awt.* public class GUITest extends JFrame { public static final int WIDTH = 400; public static final int HEIGHT = 300; // Constructs a new window with a given title public GUITest(String title) { super(title); // Start test application. Creates a new window and displays it public static void main(string args[]) { GUITest thewindow = new GUITest("My first GUI Application"); thewindow.setsize(width, HEIGHT); thewindow.setvisible(true); System.out.println("Exiting main..."); Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 4

5 Elemente Einfügen: JLabel // Start test application. Creates a new window and displays it public static void main(string args[]) { GUITest thewindow = new GUITest("My first GUI Application"); thewindow.setsize(width, HEIGHT); thewindow.setvisible(true); // Retrieve area for adding elements Container pane = thewindow.getcontentpane(); JLabel label = new JLabel( "Press the [X] in the top right corner to exit"); pane.add(label); JButton button = new JButton("Exit"); pane.add(button); System.out.println("Exiting main..."); Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 5

6 Elemente Einfügen: JButton // Start test application. Creates a new window and displays it public static void main(string args[]) { GUITest thewindow = new GUITest("My first GUI Application"); thewindow.setsize(width, HEIGHT); thewindow.setvisible(true); // Retrieve area for adding elements Container pane = thewindow.getcontentpane(); JLabel label = new JLabel( "Press the [X] in the top right corner to exit"); pane.add(label); JButton button = new JButton("Exit"); pane.add(button); System.out.println("Exiting main..."); Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 6

7 Elemente Einfügen: Anordnen // Start test application. Creates a new window and displays it public static void main(string args[]) { GUITest thewindow = new GUITest("My first GUI Application"); thewindow.setsize(width, HEIGHT); thewindow.setvisible(true); // Retrieve area for adding elements Container pane = thewindow.getcontentpane(); // set Grid Layout (3 rows, 1 column) pane.setlayout(new GridLayout(3, 1)); JLabel label = new JLabel( "Press the [X] in the top right corner to exit"); pane.add(label); JButton button = new JButton("Exit"); pane.add(button); System.out.println("Exiting main..."); Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 7

8 Swing-Komponenten (I) JLabel JButton JMenu JMenuItem Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 8

9 Swing-Komponenten (II) JTextField JCheckBox JRadioButton JList JComboBox Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 9

10 Haben Sie etwas gemerkt? main() wird verlassen, aber das Programm (Fenster!) läuft weiter Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 10

11 17.2 Threads Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 11

12 Multithreading Sequentielle Programme Run Multithreading Run Prozess Ausführungsumgebung Prozess Threads teilen sich Ressourcen des Prozesses Thread Thread #1 Thread #2 sequentielle Ausführung der Schritte main Fenster laufen nebeneinander Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 12

13 Threading in Java Threading im Fenster -Beispiel implizit Java-Sprache unterstützt Threading <<interface>> Runnable Thread Object (auch Verwaltung von Threads) Executors java.util.concurrent Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 13

14 Beispiel Threads class CountDown implements Runnable { //Initialisiere jedes Objekt/Thread mit Wert 10 protected int counter = 10; //setze id des Objekts/Threads auf nächsten freien Wert private static int idcount=0; private final int id = idcount++; public void run() { //Interface-Methode implementieren while (counter >= 0) { System.out.println("id="+id+ count="+counter--); public class MyThread { public static void main(string[] args) { for (int i=0; i<3; i++) { Thread t = new Thread(new CountDown()); t.start(); Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 14

15 Beispiel Threads: Ausgabe Ausgabe id=0 id=1 id=2 id=0, count=10 id=2, count=10 id=1, count=10 id=0, count=9 id=2, count=9 id=0, count=0 id=2, count=0 id=1, count=9 id=1, count=8.. Thread Scheduler des Prozesses entscheidet über Reihenfolge; Reihenfolge kann sich von Aufruf zu Aufruf ändern // faireres Scheduling while (counter >= 0) { System.out.println(); //Hinweis an Scheduler: //jetzt andere Threads Thread.yield(); Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 15

16 Ausblick: Deadlocks, Livelocks, Starvation Deadlock: Mehrere Threads warten aufeinander Livelock: kein Fortschritt durch schlechte Synchronisation Starvation: Thread bekommt nicht genügend Ressourcen Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 16

17 17.3 Verschachtelte Klassen Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 17

18 Event Dispatching GUI hat neben Haupt-Thread noch Event-Dispatching-Thread Ereignisse durch Objekte, Klassen für GUI in java.awt.awtevent ruft Methoden der Anwendung auf, wenn bestimmte Ereignisse auftreten Typen: ActionEvent: Benutzer klickt einen Button,... WindowEvent: Benutzer schließt Fenster, mehr Informationen per Attribute Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 18

19 Listener GUI Listener: hat neben Haupt-Thread noch Event-Dispatching-Thread implementiert Interface für entsprechendes Ereignis z.b. Interface ActionListener für ActionEvents Klient registriert Empfänger-Objekt bei Ereignis-Quelle z.b. mittels addactionlistener(listener) Ereignisse durch Objekte, Klassen für GUI in java.awt.awtevent ruft Methoden der Anwendung auf, wenn bestimmte Ereignisse auftreten Typen: ActionEvent: Benutzer klickt einen Button,... WindowEvent: Benutzer schließt Fenster, mehr Informationen per Attribute Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 19

20 Unser Fenster -Beispiel import java.awt.event.actionevent; import java.awt.event.actionlistener; // Start test application. Creates a new window and displays it public static void main(string args[]) { JButton button = new JButton( Exit ); //what to do if button is pressed button.addactionlistener(new ChangeButtonListener()); pane.add(button); private class ChangeButtonListener implements ActionListener { public void actionperformed(actionevent event) { System.out.println( Exit Button was clicked!"); nested class: neue (private) Klasse innerhalb unserer Fensterklasse Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 20

21 Warum als verschachtelte Klasse? Zwei mögliche Alternativen: Als Methode in der Klasse Als externe Klasse Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 21

22 Alternative 1: Als Methode der Klasse (I) //what to do if button is pressed button.addactionlistener(new ChangeButtonListener()); pane.add(button); private class ChangeButtonListener implements ActionListener { public void actionperformed(actionevent event) { System.out.println( Exit Button was clicked!"); //what to do if button is pressed button.addactionlistener(this); pane.add(button); public void actionperformed(actionevent event) { System.out.println( Exit Button was clicked! ); Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 22

23 Alternative 1: Als Methode der Klasse (II) wird öffentliche Methode unserer Klasse und somit ansprechbar keine Unterscheidung nach Buttons möglich! würde auch für andere Typen wie Menüs gelten //what to do if button is pressed button.addactionlistener(this); pane.add(button); public void actionperformed(actionevent event) { System.out.println( Exit Button was clicked! ); Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 23

24 Warum als verschachtelte Klasse? Zwei mögliche Alternativen: Als Methode in der Klasse Als externe Klasse Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 24

25 Alternative 2: Als externe Klasse (I) //what to do if button is pressed button.addactionlistener(new ChangeButtonListener()); pane.add(button); private class ChangeButtonListener implements ActionListener { public void actionperformed(actionevent event) { System.out.println( Exit Button was clicked!"); //what to do if button is pressed button.addactionlistener(new ChangeButtonListener()); pane.add(button); // Ende unserer Fenster -Klasse class ChangeButtonListener implements ActionListener { public void actionperformed(actionevent event) { System.out.println( Exit Button was clicked!"); Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 25

26 Alternative 2: Als externe Klasse (II) + Unterschiedliche Aktionen für Button-Typen möglich für jeden Listener eine Klasse im Package Zugriff auf Methoden der ursprünglichen Klasse umständlich //what to do if button is pressed button.addactionlistener(new ChangeButtonListener()); pane.add(button); // Ende unserer Fenster -Klasse class ChangeButtonListener implements ActionListener { public void actionperformed(actionevent event) { System.out.println( Exit Button was clicked!"); Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 26

27 Verschachtelte Klassen und Zugriff kann private sein, da nur innerhalb der umschließenden Klasse sichtbar hat Zugriff auf alle (privaten) Methoden und Attribute der umschließenden Klasse auch als anonyme Klasse möglich: //what to do if button is pressed button.addactionlistener(new ActionListener() { public void actionperformed(actionevent event) { System.out.println( Exit Button was clicked!"););? Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 27

28 Verschachtelte Klassen im Compiler Compiler legt.class-file namens OuterClass$InnerClass.class an bzw. OuterClass$n.class für anonyme Klassen auf JVM-Ebene keine verschachtelten Klassen Compiler transformiert intern den Code legt jeweils Top-Level Klasse an, die alle benötigten Argumente im Konstruktor übergeben bekommt Marc Fischlin FOP WS 15/16 Kapitel 17: GUI, Threads und verschachtelte Klassen 28

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