Übung Softwareentwicklung 1, WS1112 Gemeinsame Einführung

Transkript

1 Übung Softwareentwicklung 1, WS1112 Gemeinsame Einführung Informatik, Informationselektronik, Wirtschaftsinformatik, Lehramt Informatik, Chemie, etc. Dipl.-Ing. Institute for Pervasive Computing Johannes Kepler University Linz

2 Softwareentwicklung 1: Übungsbetrieb Allgemeines Informationen zu VO+UE (Termine, Räume, Inhalte, Prüfungen, etc.) Danach Teaching Softwareentwicklung 1 Übungsbetrieb wöchentlich (Mittwoch, 5 Gruppen Uhr) Start des regulären Übungsbetriebes am Mi, 12. Oktober, Übungszeiten/-räume für Informatik: Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 2

3 Softwareentwicklung 1: Übungsbetrieb 1. Übungsstunde Vorbesprechung, Inhaltsblock I (Mi, ) Zuteilungsfragen (Anrechnungen bitte indiv. in der Sprechstunde!) Übungsmodus Inhaltlich: Algorithmus, Algorithmendarstellung; Übung 1! Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 3

4 Softwareentwicklung 1: Übungsbetrieb Ausgabe der Übungsblätter Ausschließlich online Immer Dienstags vor der Übungsstunde, ca. 12 Uhr Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 4

5 Softwareentwicklung 1: Übungsbetrieb Members Forum Mitreden! Registrieren & Mitreden! Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 5

6 JAVA: Eine (Kurz-)Einführung Inhalt Java Laufzeitumgebung Java Entwicklungswerkzeuge Installation des JDK Das erste Java-Programm Entwicklungsumgebungen Meine erste Übung Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 6

7 JAVA: Was ist das? JAVA-Technologie Durch ihre Vielseitigkeit, Effizienz, Plattform-Mobilität und Sicherheit ist Java die ideale Technologie (Programmiersprache) für die Network-Computing-Branche Einsatzgebiet: Angefangen bei Laptops bis hin zu Rechenzentren, Spielekonsolen, wissenschaftlichen Supercomputern, Mobiltelefonen und dem Internet Java wird mittlerweile überall verwendet! Java unterstützt/läuft auf mehr als 4,5 Milliarden Geräte (Stand 2010), einschließlich mehr als 800 Millionen Computer 2,1 Milliarden Mobiltelefone sowie weitere Handheld-Geräte 3,5 Milliarden Smart Cards Set-Top-Boxen, Drucker, Web-Kameras, Spiele, Navigationssysteme, Lotterie-Terminals, medizinische Geräte, Parkgebührautomaten usw. Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 7

8 JAVA: Was ist das? Warum JAVA? Durch ihre Eigenschaften (siehe vorige Folie) ist Java zu einem unverzichtbaren Bestandteil für SW-Entwickler geworden Mehr als 6,5 Millionen Entwickler verwenden Java; damit ist es die meist genutzte und populärste Programmiersprache weltweit Java ermöglicht u.a. Schreiben von Software auf einer Plattform, Ausführung auf beinahe jeder anderen Plattform Erstellen von Programmen, die dann in einem Webbrowser oder in Web-Services ausgeführt werden Entwickeln von serverseitigen Anwendungen für Online-Foren, Web- Stores, Umfragen, HTML-Formularbearbeitung, etc. (Android) Smartphone Apps Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 8

9 JAVA: SE/EE/ME/JRE/JDK Was heißt das wieder? JAVA Editionen und Download Editions Java SE (Standard Edition): Typisch benötigter Funktionsumfang Java EE (Enterprise Edition): Zusätzliche Funktionalität für Serveranwendungen Java ME (Micro Edition): Eingeschränkte Funkt. für Mobile Geräte Java FX: Framework für plattformübergreifende Rich Internet Applications ; Konkurrent zu Adobe Flash/Flex, MS Silverlight; benötigt Java SE als Basissystem und weitere... SE Downloads: < JRE (Java Runtime Environment): Nur die Laufzeitumgebung JDK (Java Development Kit): JRE + Entwicklungswerkzeuge (Compiler javac, javadoc, jar, jarsigner und Werkzeuge für Applets) - aktuelle Version: JDK 6 Update 25 (~77MB, Windows, 32bit) - auch im Bereich "Begleitmaterial" zu Softwareentwicklung 1 Java SE Documentation: Dokumentation (insbesondere API) Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 9

10 JAVA: Die JAVA Laufzeitumgebung Java Runtime Environment (JRE) = JVM + API Java Virtual Machine (JVM) Kommando "java" Teil von JRE; für die Ausführung von Java-Bytecode verantwortlich System-/Plattformunabhängigkeit Programm wird in eigener VM ausgeführt Schnittstelle zwischen Maschine (Hardware) und Betriebssystem (Software) - Für die meisten Plattformen verfügbar (Linux, Mac, Palm OS, Solaris, Windows, Google Android, usw.) Die JVM selbst ist in C/C++ geschrieben (Ausführungseffizienz!) Die Bestandteile der JVM sind - Klassenlader (classloader, resolver) - Speicherverwaltung (garbage collector) - Ausführungseinheit (execution engine) Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 10

11 JAVA: Die JAVA Laufzeitumgebung Java Runtime Environment (JRE) = JVM + API Java Virtual Machine (JVM) java Interpreter - Interpretiertes Ausführen eines Java-Programms - langsam Just-In-Time (JIT) Compiler - Übersetzt das Java-Programm (den Bytecode) während des Programmablaufs Just-In-Time (gerade rechtzeitig) in den jeweiligen Maschinencode der realen Plattform - Kompiliertes Java-Programm läuft native auf der Plattform - wesentlich schneller (ähnlich C/C++ Programm), allerdings hoher Speicherbedarf Dynamische Optimierung JVM-Implementierung in Hardware Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 11

12 JAVA: Die JAVA Laufzeitumgebung Java Runtime Environment (JRE) = JVM + API Java Core API "java.*.class" Bibliotheken ( System Libraries ) die die Standardklassen (mit ihren Methoden) der Programmiersprache JAVA bereitstellen Nützliche Algorithmen und Funktionen - Stringmanipulation (java.lang.string), - mathematische Algorithmen (java.lang.math); Methoden a=sqrt(b), c=sin(d), e=min(f,g) - Dateiein-/ausgabe (java.io.file), Dateioperationen (java.util.zip, java.nio, java.io.fileinputstream), - Netzwerkfunktionalitäten (java.net.socket), - etc. Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 12

13 JAVA: Die JAVA Laufzeitumgebung JAVA API (Application Programming Interface) Ein- und Ausgabe von Daten über Tastatur, Bildschirm, Dateisystem, etc. Klassen für Netzwerkapplikationen (URL- Handling, Datagrams, Socket- Connections, etc.) Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 13

14 JAVA: Die JAVA Laufzeitumgebung Zusammenfassung: Java Runtime Environment (JRE) Die virtuelle Maschine (JVM) und die API müssen aufeinander abgestimmt sein und werden deshalb zur JRE zusammengefasst Die JRE kann als virtueller Computer betrachtet werden, welcher in einer virtuellen Maschine einige Prozessoren und eine API, als oberste Bibliotheksschicht, zur Verfügung stellt Das Java Runtime Environment (JRE) enthält keine Entwicklungswerkzeuge (Compiler, Debugger, etc.) Für die Programmierung mit Java wird das Java Development Kit (JDK) oder eine andere Programmierumgebung, welche ebenfalls Java-Bytecode erzeugt, benötigt Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 14

15 JAVA: JAVA Entwicklungswerkzeuge Java Development Kit (JDK) Java Compiler javac - übersetzt den Quellcode in Java Byte-Code Java Debugger jdb - Tool zur Fehlersuche Java Disassembler javap - erzeugt aus Byte-Code lesbare JVM-Instruktionen Java Doc javadoc - Dokumentation Java Packaging jar - erzeugt gepackte Pakete Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 15

16 JAVA: JAVA Development Kit Wo bekommt man das JDK? Direkt von Sun (bis 2010) / Oracle (hat Sun gekauft) downloads/index.html Von der Homepage des Institutes für Pervasive Computing Danach Teaching Softwareentwicklung 1 Begleitmaterial Die aktuelle Version (6 Update 25) ist ca. 77MB groß JDK JRE? Das JDK enthält auch das JRE Das Java Runtime Environment (JRE) wird zur Ausführung von Java-Programmen benötigt, das JDK zum Kompilieren, Debuggen, etc. Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 16

17 JAVA: JAVA Development Kit Wie installiert man das JDK (unter Windows XP)? Installationsanleitung von SUN/ORACLE Online verfügbar, index html Kurzübersicht What to do Download Installation im gewünschten Verzeichnis Pfad zu den JDK-Programmen registrieren Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 17

18 JAVA: JAVA Development Kit Wie installiert man das JDK (unter Windows XP)? Pfad registrieren (1) Systemsteuerung (2) System öffnen (3) Register Erweitert öffnen (4) Umgebungsvariablen öffnen Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 18

19 JAVA: JAVA Development Kit Wie installiert man das JDK (unter Windows XP)? Pfad registrieren (5) Pfad bearbeiten Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 19

20 JAVA: JAVA Development Kit Wie installiert man das JDK (unter Windows XP)? Pfad registrieren (6) Pfad eintragen Das "bin"-verzeichnis der JDK-Installation angeben Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 20

21 JAVA: JAVA Development Kit Installation überprüfen Kommandozeile öffnen (Start Ausführen "cmd") und die folgenden (fett geschriebenen) Befehle eingeben C:\>java version Ausgabe (abhängig von der installierten Version): java version "1.6.0_25" Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.6.0_25-b07) Java HotSpot(TM) Client VM (build 17.0-b17, mixed mode, sharing) C:\>javac version Ausgabe (abhängig von der installierten Version): javac 1.6.0_25 Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 21

22 JAVA: Online-Literatur Web-Referenzen zu JAVA Java Home (seit Aufkauf durch Oracle) Sprachspezifikation (nach wie vor bei SUN abrufbar) API Dokumentation Vollständige Dokumentation aller Pakete, Klassen, Methoden, Konstanten, etc. bzw. (seit Oracle-Aufkauf) Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 22

23 JAVA: Mein erstes JAVA-Programm Hello World 1 Programm schreiben Beliebiger Editor (oder Entwicklungsumgebung) Wordpad/ Notepad 2 Programm übersetzen javac HelloWorld.java (oder Entwicklungsumgebung) 3 Programm starten java HelloWorld ohne Erweiterung.class (oder Entwicklungsumgebung) Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 23

24 JAVA: Das erste JAVA-Programm Hello World 1 Programm schreiben Texteditor Wordpad oder Editor auf CMD-line Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 24

25 JAVA: Das erste JAVA-Programm Hello World 2 Programm übersetzen Kommandozeile, Programm javac Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 25

26 JAVA: Das erste JAVA-Programm Hello World 3 Programm starten Kommandozeile, Programm java Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 26

27 JAVA: Zur Programmierung Entwicklungsumgebung Softwareentwicklung 1 dient dem Erlernen der Programmiersprache JAVA Ein schlankes Entwicklungswerkzeug (Editor) ist ausreichend bzw. empfohlen Konzentration auf das Wesentliche (nämlich das Erlernen der Programmiersprache!) Umfangreiche Entwicklungsumgebungen (Eclipse, JBuilder, NetBeans, etc.) erschweren die Fehlersuche und erfordern zunächst einmal Zeit zum Erlernen der Bedienung, zum Suchen der Funktionen, für die Konfiguration, etc. Wir (Übungsleiter) können hierbei keine Unterstützung bieten! Bei größeren Programmieraufgaben am Ende des Semesters, Projekten in späteren LVAs, etc. können Sie immer noch auf eine komfortable Entwicklungsumgebung umsteigen! Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 27

28 JAVA: Entwicklungsumgebungen Eine kleine Auswahl an bevorzugten Editoren Notepad, Wordpad, CMD-line Editor Windows sehr rudimentär, nur für sehr kleine Aufgabenstellungen geeignet kein Syntax-Highlighting, etc. TextPad Windows, Download unter schlanke Entwicklungsumgebung kommerziell (Euro 18,10; kostenlose Testversion verfügbar) UltraEdit Windows, Download unter schlanke Entwicklungsumgebung Kommerziell (ab Euro 59,94) Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 28

29 JAVA: Entwicklungsumgebungen Eine kleine Auswahl an bevorzugten Editoren (2) Notepad++ Windows implementiert und optimiert in C/C++ (klein, aber schnell!) frei verfügbar (GPL-Lizenz) Quellcodeeditor mit vielen Funktionen (Syntax-Highlighting, etc.) Download unter JEdit in Java geschrieben Download unter schlanke Entwicklungsumgebung Unterstützt viele Plattformen (Windows, Mac, Unix Debian/Slack) Open Source (kostenlos) Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 29

30 JAVA: Entwicklungsumgebungen Eine kleine Auswahl an bevorzugten Editoren (3) Eclipse unter verschiedensten Plattformen verfügbar (Windows, Linux, Solaris, AIX, HP-UX, Mac OS X) Download unter Sehr mächtig und umfangreich Open Source dh. kostenlos sehr gut geeignet für größere Projekte geeignet viele Erweiterungen (Versionierung, UMF-Modellierung, etc.) NetBeans IDE Entwicklungsumgebung die komplett in JAVA geschrieben ist unterstützt (neben Java) C, C++ und andere dynamische Sprachen Umfangreiche Erweiterungsmöglichkeiten Open-source; mittlerweile eine der führenden Entwicklungsumgebungen Download unter Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 30

31 JAVA: Erleichterung bei der Ein/Ausgabe Die Klasse "Input.java" Was ist das? Eigenentwicklung Institut für Pervasive Computing Tool das die (Benutzer-)Eingaben in Programmen erleichtern soll Ersatz für System.in.* (Standard Inputstream) Warum? In Java ist die E/A sehr mächtig dadurch auch nicht so leicht zu verstehen, zb. Ausnahmebehandlung ( Exception Handling ), Probleme mit Tastaturpuffer, etc. Einfachere Handhabung und Erlernung mit diesem Paket Für Ausgaben ist nachwievor System.out.* zu verwenden! Woher? Institutswebseite Danach Teaching Softwareentwicklung 1 Begleitmaterial Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 31 input.java, Dokumentation input.html

32 JAVA: Erleichterung bei der Ein/Ausgabe Die Klasse "Input.java" Wie? Am einfachsten Input.java in das gleiche Verzeichnis wie die eigenen Quelldateien der Übungen kopieren Input.java wird dann (bei Verwendung) automatisch mitkompiliert Alternative: CLASSPATH setzen, nur 1x zentral ablegen Hinweis für die Übungen FÜR DIE ÜBUNGSBLÄTTER 1-5 IST ZWINGEND DIE KLASSE INPUT ZU VERWENDEN (auch wenn Sie JAVA bereits beherrschen!!!) Beispiele - airtemp = Input.readInt(); anstatt System.in.read(); - pressure = Input.readDouble(); Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 32

33 JAVA: Meine erste Übung Übung 0 Wo? Institutswebseite Danach Teaching Softwareentwicklung 1 Begleitmaterial Wozu? Dient zum Kennenlernen des JDK's und zum Überprüfen der Funktion der JDK-Installation Ist nicht abzugeben, wird auch nicht bewertet Softwareentwicklung1 UE // WS1112 // Einführung // Folie 33