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

Transkript

1 Java - Einführung in die Programmiersprache Leibniz Universität IT Services 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 Michael Kofler: Java. Der Grundkurs Hans-Peter Habelitz: Programmieren lernen mit Java Gregor Kuhlmann: Programmieren mit Java: Eine strukturierte Einführung. Kai Günster; Einführung in Java: Ideal für Studium und Ausbildung Java - Einführung Seite 3

4 Bücher zu Java 7 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 C++ versus Java +_node99.html Java_to_C++_A6.pdf Java - Einführung Seite 7

8 JavaScript versus Java mannheim.de/pi4.data/content/courses/1997- ws/seminarvs/thema9/kapitel4.html Java - Einführung Seite 8

9 Java-Technologie Programmiersprache Java. Java-Plattform bestehend aus einer Laufzeitumgebung (Java Runtime Environment) und den Standard-Klassenbibliotheken. Java - Einführung Seite 9

10 Programmiersprache Java Anlehnung an die Syntax der Programmiersprache C++. Objektorientierte Programmiersprache. Daten und die dazugehörigen Aktionen werden in ein Objekt zusammengefasst. Datenkapselung. Ein direkter Zugriff auf die Daten von außen ist nicht möglich. Speichervergabe und -freigabe erfolgt über das Laufzeitsystem. Implementierung einer Fehlerbehandlung (Expection-Handling). Java - Einführung Seite 10

11 Java-Plattform Plattformunabhängig. Eine Ausführung auf den unterschiedlichsten Betriebssystemen ist möglich. Java Runtime Environment. Laufzeitumgebung für Java- Programme. Java - Einführung Seite 11

12 Anwendungsgebiete Internet-Applikationen für den Server. Java-Applet. Entwicklung von Apps für Android. Java - Einführung Seite 12

13 Architektur Texteditor / IDE Quellcode Compiler javac (Java Development Kit ) Bytecode Java Virtual Machine (Java Runtime Environment ) Maschinencode Windows; Linux Java - Einführung Seite 13

14 Java Runtime Environment (JRE) Java API. Standard-Klassenbibliotheken. Java Virtual Machine (JVM). Interpreter in der Laufzeitumgebung für den Java-Bytecode. Java-Compiler Hotspot. Zur Laufzeit wird der Bytecode in Maschinencode umgesetzt, Speichermanagement des Java-Programms. Speicherfreigabe durch den Garbage Collector. Java - Einführung Seite 14

15 Klassenbibliotheken Standard Edition (Java SE). Mathematische Berechnungen. Arbeiten mit Datums- und Zeitangaben.Lesen und Schreiben von Dateien und vieles mehr. Micro Edition (Java ME). Bibliotheken für Mobiltelefone. In der Version 1.3 eingefroren. Enterprise Edition (Java EE). Erweiterte Java SE. Kommunikation in verteilten Systemen. Arbeiten mit relationalen Datenbanken. Informationen zu den Bibliotheken: Java - Einführung Seite 15

16 Implementierungen Oracle Java Development Kit (JDK): javase/ downloads/index.html in der Version 8. OpenJDK: in der Version 7 als OpenSource. Java - Einführung Seite 16

17 Entwicklungsumgebungen (IDE) Grafische Oberfläche zur Entwicklung eines Programms. Arbeitsumgebung zur Programmierung. Bündlung von einer Laufzeitumgebung und eines Texteditors für eine oder mehrere Programmiersprachen. Prüfung des geschriebenen Codes auf Syntaxfehler. Java - Einführung Seite 17

18 BlueJ Entwicklung für den Anfänger in der Programmierung. Start an der Monash University in Melbourne, Australien. Freie Software. Download unter Java - Einführung Seite 18

19 IntelliJ IDEA Entwicklung des tschechischen Softwarehauses JetBrains. Die Community Edition ist frei. Als weitere Programmiersprachen werden PHP und JavaScript unterstützt. Zusätzlich zu den Java-APIs ist die Android API implementiert. Download unter Java - Einführung Seite 19

20 Eclipse OpenSource Gründung des Eclipse Projects durch IBM Gründung der Eclipse Foundation zur Weiterentwicklung von Eclipse. Erweiterbarkeit durch PlugIns. Als weitere Programmiersprachen werden C /C++, PHP und JavaScript unterstützt. Zusätzlich zu den Java-APIs ist die Android API implementiert. Download unter Java - Einführung Seite 20

21 Oracle JDeveloper Seit 2005 frei verfügbar. Einbindung in die Software-Palette von Oracle. Sammlung von Oracle-Werkzeugen in einer IDE. Erweiterbarkeit durch PlugIns. Als weitere Programmiersprachen wird JavaScript und PHP unterstützt. Download unter Java - Einführung Seite 21

22 NetBeans entwickelt von Studenten aus der Tschechischen Republik Übernahme durch Sun Microsystems Übernahme durch Oracle. Als weitere Programmiersprachen werden C /C++, PHP und JavaScript unterstützt.. Download unter Java - Einführung Seite 22

23 Start von NetBeans Klick auf das Icon auf dem Desktop. Start Alle Programme NetBeans NetBeans IDE. Java - Einführung Seite 23

24 Startseite Java - Einführung Seite 24

25 Projekt anlegen File New Project. Java - Einführung Seite 25

26 1. Schritt: Auswahl einer Projektkategorie Categories Java. Projects Java Application. Das Grundgerüst für eine Java-Anwendung wird automatisiert erstellt. Java - Einführung Seite 26

27 2. Schritt: Name und Speicherort des Projekts Java - Einführung Seite 27

28 Projekt schließen File Close Project (ProjectName). Java - Einführung Seite 28

29 Benutzeroberfläche Java - Einführung Seite 29

30 Aufbau der IDE In der Titelleiste wird der Name des Projekts angezeigt. Menüleiste. Symbolleiste für die wichtigsten Befehle. Mit Hilfe von View Toolbar können Symbolleisten ein- oder ausgeblendet werden. Diverse Fenster für den Code und Informationen zu dem Projekt. Java - Einführung Seite 30

31 Fenster in der IDE Mit Hilfe von Drag & Drop kann ein Fenstern unterhalb der Symbolleiste positioniert werden. Mit Hilfe der Schaltfläche in der rechten oberen Ecke wird ein Fenster minimiert. Die Registerkarte werden am linken Rand der IDE angezeigt. Fenster bündeln mit Hilfe von Registerkarten die verschiedenen Informationen. Ein Fenster besitzt mindestens eine Registerkarte. Java - Einführung Seite 31

32 Registerkarten in einem Fenster Am oberen Rand der Registerkarte wird der Name und die Schließen- Schaltfläche angezeigt. Mit Hilfe von Drag & Drop kann eine Registerkarte von einem Fenster in ein anderes Fenster verschoben werden. Mit Hilfe des Menüs Window können die verschiedenen Registerkarten geöffnet werden. Java - Einführung Seite 32

33 Projekt-Explorer Die Registerkarte Projects zeigt die Struktur der Projekte an. Im Ordner Source Packages befindet sich der Programmcode. Im Ordner Libraries wird immer die aktuell genutzte Standard-Bibliothek angezeigt. Java - Einführung Seite 33

34 File-Explorer Die Registerkarte Files zeigt die Dateistruktur des gewählten Projektes an. Im Ordner src befindet sich der Programmcode. Das JAR-Archiv (das kompilierte Projekt) wird im Ordner build abgelegt. Java - Einführung Seite 34

35 Navigator Strukturierte Darstellung des Codes. Auflistung von Methoden und Felder in dem Quellcode. Java - Einführung Seite 35

36 Codefenster Inhalt einer Java-Datei. Schlüsselwörter in Java werden standardmäßig mit blauer Schrift gekennzeichnet. Kommentare werden in grauer Schrift dargestellt. Benutzerdefinierte Bezeichner werden mit schwarzer Schrift gekennzeichnet. Java - Einführung Seite 36

37 Erstellung einer Konsolen-Anwendung Arbeiten mit der Konsole. Die MS Eingabeaufforderung wird unter dem Betriebssystem als Konsole genutzt. Durch den Befehl cmd kann die Konsole gestartet werden. Nutzung für serverseitige Anwendungen. Java - Einführung Seite 37

38 Grundgerüst in NetBeans /* * To change this license header, choose License Headers in Project Properties. * To change this template file, choose Tools Templates * and open the template in the editor. */ package de.grundgerüst; /** * NotebookBenutzer */ public class DeGrundgerüst { /** args the command line arguments */ public static void main(string[] args) { // TODO code application logic here } } Java - Einführung Seite 38

39 Kommentare /* * To change this license header, choose License Headers in Project Properties. * To change this template file, choose Tools Templates * and open the template in the editor. */ /** * Programmierer */ Java - Einführung Seite 39

40 Licence Header Lizenzierung von eigenen Bibliotheken zur Weiterverwendung. Der Kommentar kann über die Eigenschaften des Projekts verändert werden. Java - Einführung Seite 40

41 Javadoc-Kommentare... beginnen mit /** und enden mit */. dienen der Dokumentation von Programmcode. werden vom Compiler und Interpreter überlesen. können Tags enthalten. Java - Einführung Seite 41

42 Einzeilige Kommentare... beginnen mit // und enden automatisch mit der Zeile. werden genutzt, um die nachfolgende Zeile kurz zu beschreiben. Java - Einführung Seite 42

43 Anweisungen in Java package de.grundgerüst; Jede Anweisung endet mit einem Semikolon. Das Semikolon beendet ein Schritt innerhalb eines Prozess. Der Schritt wird in einer bestimmten Programmiersprache beschrieben. Pro Zeile sollte ein Arbeitsschritt beschrieben werden. Java - Einführung Seite 43

44 Packages package de.grundgerüst; Die definierten Klassen werden zu einem Paket verschnürt. Die Definition des Packages muss die erste Zeile in einem Java-Programm sein. Packages bilden ähnlich wie ein Verzeichnisbaum für Dateien eine hierarchische Struktur ab. Der Name eines Packages entspricht dem Speicherort der java-datei. In diesem Beispiel liegen alle Codedateien zu dem Projekt in dem Pfad src/de/grundgerüst. Java - Einführung Seite 44

45 Hinweise Der Name sollte nur aus Buchstaben von A..Z oder a..z, den Zahlen 0..9 und dem Unterstrich zusammengesetzt werden. Mit Hilfe des Punktes werden die Namen hierarchisch geordnet. Der Punkt wird als Pfad-Trennzeichen genutzt. Für Packages wird häufig die umgekehrte Domain-Namen- Schreibweise genutzt. Java - Einführung Seite 45

46 Klassen... public class DeGrundgerüst { } bestehen aus dem Klassenkopf public class DeGrundgerüst. haben einen Klassenrumpf, der durch die geschweiften Klammern begrenzt wird. sind Vorlagen für ein Objekt. Jedes Java-Programm hat mindestens eine Klasse. Java - Einführung Seite 46

47 Klassenkopf public class DeGrundgerüst { } public regelt den Zugriff auf die Klasse. Auf diese Klasse kann von außen zugegriffen werden. Das Schlüsselwort class kennzeichnet eine Klasse in Java. DEGrundgerüst ist der Name der Klasse. Der Name ist frei wählbar. Java - Einführung Seite 47

48 Methode main public static void main(string[] args) { // TODO code application logic here } Startpunkt eines Java-Programms. Methodenkopf: public static void main(string[] args). Der Methodenkopf muss exakt so deklariert werden. Der Methodenrumpf beginnt und endet mit den geschweiften Klammern. Der Rumpf enthält Code, der für den Start des Programmes benötigt wird. Java - Einführung Seite 48

49 Methodenkopf public static void main(string[] args) { // TODO code application logic here } [Zugriff][Instanz][Rückgabe][Name]([paraList]) public regelt den Zugriff auf die Methode. Die Methode kann außerhalb der Klasse aufgerufen werden. main ist der Methodennamen. Das Schlüsselwort static kennzeichnet eine Methode die direkt an der Klasse aufgerufen werden kann. Von der Klasse muss kein Objekt erzeugt werden, um diese Klasse aufzurufen. Java - Einführung Seite 49

50 Parameter für die Methode public static void main(string[] args) { // TODO code application logic here } In den runden Klammern werden Startwerte für eine Methode angegeben. Der Methode werden Parameter übergeben. Der Methode main wird eine Feld von Strings übergeben. Das Feld ist beliebig lang. Java - Einführung Seite 50

51 Rückgabewert einer Methode public static void main(string[] args) { // TODO code application logic here } Der Typ void wird für den Rückgabewert angegeben. Die Funktion gibt keinen Wert an den Aufrufer zurückgibt. Java - Einführung Seite 51

52 Eingabe von Code Mit einem Mausklick wird die Einfügemarke gesetzt. In diesem Beispiel wird die Einfügemarke in den Methodenrumpf der Methode main gesetzt. An der Einfügemarke wird mit Hilfe der Tastatur der Code System.out.println("Hallo"); eingegeben. Java - Einführung Seite 52

53 Beispiel public static void main(string[] args) { // TODO code application logic here System.out.println("Hallo"); } Mit Hilfe der Methode println() wird eine Zeile auf der Konsole ausgegeben. Der Methode wird der auszugebende Text in runden Klammern übergeben. Der Text selber wird durch die Anführungszeichen begrenzt. Die Methode ist in der Klasse System.out definiert. Java - Einführung Seite 53

54 Programme starten <F6>. Run Project (grüner Pfeil) in der Symbolleiste. Run Run Project. Java - Einführung Seite 54

55 Ausgabe Anzeige von Fehlern. Simulation der Konsole. Java - Einführung Seite 55

56 Kompilierung Quellcode (*.java) Compiler Bytecode (*.class / *.jar) Java - Einführung Seite 56

57 Compiler (javac) Überprüfung des Codes auf Korrektheit. Übersetzung von lesbaren Code in ein ausführbares Format. Syntax-Prüfung. Java - Einführung Seite 57

58 Syntaxfehler in NetBeans Java - Einführung Seite 58

59 Ausführung Bytecode (*.class /.jar) Virtuelle Java Machine (Java VM) Garbage Collection Class Loader Bytecode Verifier Interpreter / JIT-Compiler Java API Betriebssystem Java - Einführung Seite 59

60 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 60

61 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 61

62 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 62

63 JIT-Compiler Übersetzung von Bytecode in Maschinencode des jeweiligen Betriebssystems zur Laufzeit. Vorteil: Beschleunigung von Programmen bei der Ausführung. Java - Einführung Seite 63