Java - Einführung in die Programmiersprache. Leibniz Universität IT Services Anja Aue

Transkript

1 Java - Einführung in die Programmiersprache Leibniz Universität Anja Aue

2 Handbücher am RRZN Programmierung. Java: Grundlagen und Einführung Java: Fortgeschrittene Techniken und APIs Java und XML Java - Einführung Seite 2

3 Bücher Dirk Louis & Peter Müller: Java. Der umfassende Programmierkurs. Michael Kofler: Java. Der Grundkurs Hans-Peter Habelitz: Programmieren lernen mit Java Ratz, Scheffler, Seese, Wiesenberger: Grundkurs Programmieren in Java Hölzel, Raed, Wirsing: Java kompakt Java - Einführung Seite 3

4 Bücher im Internet Krüger, Hansen: Handbuch der Java-Programmierung. Download der 7. Auflage unter Christian Ullenboom: Java ist auch eine Insel. Im Internet: Christian Ullenboom: Java 7 - Mehr als eine Insel. Im Internet: Im Internet: Java - Einführung Seite 4

5 Tutorials im Web Java - Einführung Seite 5

6 Code-Beispiele / Übungen im Web %20-%20Leitprogramm.pdf Java - Einführung Seite 6

7 Java Objektorientierte Programmiersprache. Laufzeitumgebung. Eine Plattform für Programmiersprachen. Java - Einführung Seite 7

8 Programmiersprache Anlehnung der Syntax an C++. Objektorientiert Sprache. Erzeugung von Programmcode für eine virtuelle Maschine. Abfangen von Laufzeitfehlern. Keine Implementierung von Zeigern und Referenzen. Nutzung einer Garbage Collectors für die Entfernung von Objekten. Unabhängig von dem Betriebssystem. Überprüfung auf Typsicherheit und Korrektheit. Java - Einführung Seite 8

9 Anwendungsgebiete Entwicklung von Applikation auf dem Server oder Plugins. Web-Entwicklungen. Apps für Android. Java - Einführung Seite 9

10 Architektur Texteditor / IDE Quellcode Compiler javac (Java Development Kit ) Bytecode Java Virtual Machine (Java Runtime Environment ) Maschinencode Windows; Linux Java - Einführung Seite 10

11 Java Runtime Environment (JRE) Java-Laufzeitumgebung. Ausführung von Java-Programmiercode. besteht aus der Java Virtual Machine (JVM), der Java-Standardbibliothek (Runtime Classes), dem Plug-in zum Ausführen von Applets im Browser, Hilfsprogramme zum Starten und Ausführen. Java - Einführung Seite 11

12 Java Development Kit (JDK) Java-Programmierumgebung. Ausführung von Java-Programmiercode. Enthält die JRE. Bietet Tools zur Kompilierung und dem Debuggen von Java- Programmen. Java - Einführung Seite 12

13 Download Oracle JDK: javase/ downloads/index.html in der Version 8. OpenJDK: in der Version 7. Java - Einführung Seite 13

14 Entwicklungsumgebungen (IDE) Grafische Oberfläche zur Entwicklung eines Programms. Bündlung von verschiedenen Programmen und Bibliotheken. Hilfe für den Software-Entwickler. Java - Einführung Seite 14

15 Bestandteile Texteditor zur Eingabe des Programmcodes. Compiler zum Übersetzen des Quellcodes in Maschinencode. Debugger zum Suchen von Fehlern. Java - Einführung Seite 15

16 BlueJ Entwicklung für den Anfänger in der Programmierung. Start an der Monash University in Melbourne, Australien. Freie Software. Download unter Java - Einführung Seite 16

17 IntelliJ IDEA Entwicklung des tschechischen Softwarehauses JetBrains. Kostenfreie Basisversion und eine kostenpflichtige Version für Java Enterprise-Entwickler. Download unter Java - Einführung Seite 17

18 Eclipse Entwicklung von IBM seit Ende Seit Ende 2003 Entwicklung durch Eclipse Foundation. Werkzeuge für Java oder andere Programmiersprachen werden als PlugIn integriert. Open Source. Download unter Java - Einführung Seite 18

19 NetBeans entwickelt von Studenten aus der Tschechischen Republik Übernahme von Sun Microsystems Übernahme von Oracle. Download unter Java - Einführung Seite 19

20 Start von NetBeans Klick auf das Icon auf dem Desktop. Start Alle Programme NetBeans NetBeans IDE. Java - Einführung Seite 20

21 Startseite Java - Einführung Seite 21

22 Projekt anlegen File New Project. Java - Einführung Seite 22

23 1. Schritt Categories Java. Projects Java Application. Alle Informationen für ein Grundgerüst werden automatisiert erstellt. Java - Einführung Seite 23

24 2. Schritt Java - Einführung Seite 24

25 Projekt schließen File Close Project (ProjectName). Java - Einführung Seite 25

26 Benutzeroberfläche Java - Einführung Seite 26

27 Projekt-Explorer Die Registerkarte Projects zeigt alle Projekte und Bibliotheken an. Die Registerkarte Files bildet die Ordner-Struktur des Projekts ab. Dateien mit der Endung.java befinden sich im Ordner src unterhalb des Ordners des zugeordneten Packages. Java - Einführung Seite 27

28 Navigator Strukturierte Darstellung des Codes. Auflistung von Methoden in dem Quellcode. Java - Einführung Seite 28

29 Codefenster Java - Einführung Seite 29

30 Programme starten <F6>. Run Project (grüner Pfeil) in der Symbolleiste. Run Run Project. Java - Einführung Seite 30

31 Ausgabe Ausgabe von Text. Am linken Rand befinden sich Schaltflächen zum Neustarten und Stoppen des Programms. Java - Einführung Seite 31

32 Konsolenanwendung Keine grafische Oberfläche. Arbeiten mit der Konsole (unter Windows: Ausführen. Eingabe des Befehls cmd zum Starten der Konsole). Nutzung für Webserver-Software. Tools für die Administration von Systemen. Java - Einführung Seite 32

33 Beispiel für eine Konsolenanwendung package helloworld; /** * Entwickler */ public class HelloWorld { public static void main(string[] args) { System.out.println("Hello World"); } } Java - Einführung Seite 33

34 Anweisungen in Java System.out.println("Hello World"); Beendigung durch das Semikolon. Beschreibung eines Arbeitsschrittes. In diesem Beispiel: Ausgabe von Hello World in der Konsole. Pro Zeile sollte eine Anweisung stehen. Java - Einführung Seite 34

35 Befehle in Java System.out.println("Hello World"); println ist eine Methode. Eine Methode beschreibt eine Aktion. In diesem Beispiel die Ausgabe. Das Objekt out beschreibt die Ausgabe auf die Konsole und ist in der Klasse System definiert. Die Klasse System stellt eine Blaupause dar. Mit Hilfe der Punkte werden die verschiedenen Elemente verbunden. Beachtung von Groß- und Kleinschreibung. Java - Einführung Seite 35

36 Was wird ausgegeben? System.out.println("Hello World"); Der Methode println wird ein String (eine Zeichenkette) für die Ausgabe übergeben. Die Übergabe-Parameter an eine Methode werden mit Hilfe der runden Klammern begrenzt. In diesem Beispiel wird der Methode ein String übergeben. Der String wird durch Anführungszeichen begrenzt. Java - Einführung Seite 36

37 Methode main public static void main(string[] args) { System.out.println("Hello World"); } Beginn der Programmausführung. Jedes Java-Programm enthält exakt ein main-programm. Java - Einführung Seite 37

38 Methodenrumpf public static void main(string[] args) { System.out.println("Hello World"); } Kennzeichnung von Beginn und Ende mit Hilfe der geschweiften Klammern. Innerhalb der geschweiften Klammern können beliebig viele Anweisungen stehen. Java - Einführung Seite 38

39 Methodenkopf public static void main(string[] args) { System.out.println("Hello World"); } Wie heißt die Methode? main. Der Name ist einzigartig in einer Klasse. Methoden beginnen meist mit einem Kleinbuchstaben. Wer darf die Methode aufrufen? Die Methode ist public (öffentlich). Jeder darf die Methode aufrufen Gibt die Methode einen Wert an den Aufrufer zurück? Nein (void). Welche Parameter werden der Methode übergeben? Ein Feld von beliebig vielen Zeichen (String[] args). Java - Einführung Seite 39

40 Statische Methoden (static) public static void main(string[] args) { System.out.println("Hello World"); } Die Methode kann direkt aus der Klasse heraus gestartet werden. Es muss kein konkretes Objekt von der Blaupause erzeugt werden. Java - Einführung Seite 40

41 Klassen public class HelloWorld { } Ein Java-Programm besteht aus mindestens einer Klasse. Eine Klasse wird durch das Schlüsselwort class gekennzeichnet. Die Klasse ist öffentlich (public). Eine Klasse beginnt und endet mit den geschweiften Klammern. Java - Einführung Seite 41

42 Klassenname public class HelloWorld { } Der Klassenname ist frei wählbar. Der Klassenname besteht aus den Groß- und Kleinbuchstaben a..z, den Zahlen 0..9 und dem Unterstrich. Der Klassenname ist eindeutig in einem Java-Programm. Klassennamen beginnen mit einem Großbuchstaben. Der Klassenname entspricht dem Dateinamen der Datei mit der Endung.java. Java - Einführung Seite 42

43 Package package helloworld; Klassen werden in Paketen zusammengefasst. Zugriff auf Klassen. Ordnung der Klassen nach Funktionalität. Vermeidung von Namenskonflikten. In einem Programm dürfen keine zwei Klassen mit einem gleichlautenden Namen vorkommen. Paketnamen beginnen meist mit einem Kleinbuchstaben. Java - Einführung Seite 43

44 Dokumentationskommentar /** * Entwickler */ Wer hat das Programm geschrieben? Hilfe für den Entwickler. Java - Einführung Seite 44

45 Kompilierung Quellcode (*.java) Compiler Bytecode (*.class / *.jar) Java - Einführung Seite 45

46 Compiler (javac) Überprüfung des Codes auf Korrektheit. Übersetzung von lesbaren Code in ein ausführbares Format. Syntaxprüfung. Java - Einführung Seite 46

47 Syntaxfehler in NetBeans Java - Einführung Seite 47

48 Ausführung Bytecode (*.class /.jar) Virtuelle Java Machine (Java VM) Garbage Collection Class Loader Bytecode Verifier Interpreter / JIT-Compiler Java API Betriebssystem Java - Einführung Seite 48

49 Java Virtual Machine (JVM) Simulation eines bestimmten Betriebssystem. Schnittstelle zwischen dem Java-Bytecode und dem ausführenden Rechner. Interpretiert den Bytecode und führt das Java-Programm aus. Auslösung von Exceptions bei Laufzeitfehlern. Java - Einführung Seite 49

50 Garbage Collection Verwaltung von Objekten. In Java wird jedes Objekt referenziert. Falls auf ein Objekt keine Referenz mehr vorhanden ist, wird das Objekt automatisch entfernt. Java - Einführung Seite 50

51 Class Loader und Verifier Der Class Loader lädt den Bytecode sowie die benötigten Klassen von überall her. Der Verifier liest den Code und überprüft diesen auf Typsicherheit und Korrektheit. Beim Auftreten von Fehlern wird der Code nicht ausgeführt. Java - Einführung Seite 51

52 JIT-Compiler Übersetzung von Bytecode in Maschinencode des jeweiligen Betriebssystems zur Laufzeit. Vorteil: Beschleunigung von Programmen bei der Ausführung. Java - Einführung Seite 52