Grundkurs Programmieren in Java

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1 Grundkurs Programmieren in Java von Dietmar Ratz, Jens Scheffler, Detlef Seese, Jan Wiesenberger 5., aktualisierte und erweiterte Auflage Hanser München 2010 Verlag C.H. Beck im Internet: ISBN Zu Leseprobe schnell und portofrei erhältlich bei beck-shop.de DIE FACHBUCHHANDLUNG

2 Inhaltsverzeichnis Dietmar Ratz, Jens Scheffler, Detlef Seese, Jan Wiesenberger Grundkurs Programmieren in Java ISBN: Weitere Informationen oder Bestellungen unter sowie im Buchhandel. Carl Hanser Verlag, München

3 Inhaltsverzeichnis Vorwort Einleitung Java mehr als nur kalter Kaffee? Java für Anfänger das Konzept dieses Buches Weitere Infos und Kontakt zu den Autoren Verwendete Schreibweisen Einige Grundbegriffe aus der Welt des Programmierens Computer, Software, Informatik und das Internet Was heißt Programmieren? I Einstieg in das Programmieren in Java Aller Anfang ist schwer Mein erstes Programm Formeln, Ausdrücke und Anweisungen Zahlenbeispiele Verwendung von Variablen Auf den Schirm! Das Programmgerüst Eingeben, übersetzen und ausführen Übungsaufgaben Grundlagen der Programmierung in Java Grundelemente eines Java-Programms Kommentare Bezeichner und Namen Literale Reservierte Wörter, Schlüsselwörter Trennzeichen Interpunktionszeichen Operatorsymbole import-anweisungen

4 6 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung Übungsaufgaben Erste Schritte in Java Grundstruktur eines Java-Programms Ausgaben auf der Konsole Eingaben von der Konsole Schöner programmieren in Java Zusammenfassung Übungsaufgaben Einfache Datentypen Ganzzahlige Datentypen Gleitkommatypen Der Datentypchar für Zeichen Zeichenketten Der Datentyp boolean für Wahrheitswerte Implizite und explizite Typumwandlungen Zusammenfassung Übungsaufgaben Der Umgang mit einfachen Datentypen Variablen Operatoren und Ausdrücke Arithmetische Operatoren Bitoperatoren Zuweisungsoperator Vergleichsoperatoren und Logische Operatoren Inkrement- und Dekrementoperatoren Priorität und Auswertungsreihenfolge der Operatoren Allgemeine Ausdrücke Ein- und Ausgabe Statischer Import der IOTools-Methoden Zusammenfassung Übungsaufgaben Anweisungen und Ablaufsteuerung Anweisungen Blöcke und ihre Struktur Entscheidungsanweisung Dieif-Anweisung Dieswitch-Anweisung Wiederholungsanweisungen, Schleifen Diefor-Anweisung Vereinfachte for-schleifen-notation Diewhile-Anweisung Diedo-Anweisung Endlosschleifen Sprungbefehle und markierte Anweisungen Zusammenfassung

5 Inhaltsverzeichnis Übungsaufgaben Referenzdatentypen Felder Was sind Felder? Deklaration, Erzeugung und Initialisierung von Feldern Felder unbekannter Länge Referenzen Ein besserer Terminkalender Mehrdimensionale Felder Mehrdimensionale Felder unterschiedlicher Länge Vorsicht, Falle: Kopieren von mehrdimensionalen Feldern Vereinfachtefor-Schleifen-Notation Zusammenfassung Übungsaufgaben Klassen Was sind Klassen? Deklaration und Instantiierung von Klassen Komponentenzugriff bei Objekten Ein erstes Adressbuch Klassen als Referenzdatentyp Felder von Klassen Vorsicht, Falle: Kopieren von geschachtelten Referenzdatentypen Auslagern von Klassen Zusammenfassung Übungsaufgaben Methoden, Unterprogramme Methoden Was sind Methoden? Deklaration von Methoden Parameterübergabe und Ergebnisrückgabe Aufruf von Methoden Überladen von Methoden Variable Argument-Anzahl bei Methoden Vorsicht, Falle: Referenzen als Parameter Sichtbarkeit und Verdecken von Variablen Zusammenfassung Übungsaufgaben Rekursiv definierte Methoden Motivation Gute und schlechte Beispiele für rekursive Methoden Zusammenfassung Die Methodemain Kommandozeilenparameter Anwendung der vereinfachten for-schleifen-notation

6 8 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung Übungsaufgaben Methoden aus anderen Klassen aufrufen Klassenmethoden Die Methoden der Klasse java.lang.math Statischer Import Methoden von Objekten aufrufen Instanzmethoden Die Methoden der Klasse java.lang.string Übungsaufgaben II Objektorientiertes Programmieren in Java Die objektorientierte Philosophie Die Welt, in der wir leben Programmierparadigmen Objektorientierung im Vergleich Die vier Grundpfeiler objektorientierter Programmierung Generalisierung Vererbung Kapselung Polymorphismus Weitere wichtige Grundbegriffe Modellbildung von der realen Welt in den Computer Grafisches Modellieren mit UML Entwurfsmuster Zusammenfassung Übungsaufgaben Der grundlegende Umgang mit Klassen Vom Referenzdatentyp zur Objektorientierung Instanzmethoden Zugriffsrechte Was sind Instanzmethoden? Instanzmethoden zur Validierung von Eingaben Instanzmethoden als erweiterte Funktionalität Statische Komponenten einer Klasse Klassenvariablen und -methoden Klassenkonstanten Instantiierung und Initialisierung Konstruktoren Überladen von Konstruktoren Der statische Initialisierer Der Mechanismus der Objekterzeugung Zusammenfassung Übungsaufgaben

7 Inhaltsverzeichnis 9 9 Vererbung und Polymorphismus Wozu braucht man Vererbung? Aufgabenstellung Analyse des Problems Ein erster Ansatz Eine Klasse für sich Stärken der Vererbung Vererbung verhindern durchfinal Übungsaufgaben Diesuper-Referenz Überschreiben von Methoden und Variablen Dynamisches Binden Überschreiben von Methoden verhindern durch final Die Klassejava.lang.Object Übungsaufgaben Abstrakte Klassen und Interfaces Übungsaufgaben Weiteres zum Thema Objektorientierung Erstellen von Paketen Zugriffsrechte Innere Klassen Anonyme Klassen Zusammenfassung Übungsaufgaben Exceptions und Errors Eine Einführung in Exceptions Was ist eine Exception? Übungsaufgaben Abfangen von Exceptions Ein Anwendungsbeispiel DieRuntimeException Übungsaufgaben Exceptions für Fortgeschrittene Definieren eigener Exceptions Übungsaufgaben Vererbung und Exceptions Vorsicht, Falle! Derfinally-Block Die KlassenThrowable underror Zusammenfassung Übungsaufgaben Assertions Zusicherungen im Programmcode Compilieren des Programmcodes Ausführen des Programmcodes Zusammenfassung

8 10 Inhaltsverzeichnis 11 Fortgeschrittene objektorientierte Programmierung Aufzählungstypen Deklaration eines Aufzählungstyps Instanzmethoden derenum-objekte Selbstdefinierte Instanzmethoden für enum-objekte Übungsaufgaben Generische Datentypen Generizität in alten Java-Versionen Generizität ab Java Einschränkungen der Typ-Parameter Wildcards Bounded Wildcards Generische Methoden Ausblick Übungsaufgaben Sortieren von Feldern und das Interface Comparable Einige wichtige Hilfsklassen Die KlasseStringBuffer Arbeiten mitstring-objekten Arbeiten mitstringbuffer-objekten Übungsaufgaben Die Wrapper-Klassen (Hüll-Klassen) Arbeiten mit eingepackten Daten Aufbau der Wrapper-Klassen Ein Anwendungsbeispiel Automatische Typwandlung für die Wrapper-Klassen Übungsaufgaben Die KlassenBigInteger undbigdecimal Arbeiten mit langen Ganzzahlen Aufbau der KlasseBigInteger Übungsaufgaben Arbeiten mit langen Gleitkommazahlen Aufbau der KlasseBigDecimal Viele Stellen von Nullstellen gefällig? Übungsaufgaben Die KlasseDecimalFormat Standard-Ausgaben in Java Arbeiten mit Format-Objekten Vereinfachte formatierte Ausgabe Übungsaufgaben Die KlassenDate undcalendar Arbeiten mit Zeitpunkten Auf die Plätze, fertig, los! SpezielleCalendar-Klassen Noch einmal: Zeitmessung Übungsaufgaben

9 Inhaltsverzeichnis Die Klassen SimpleDateFormat und DateFormat Arbeiten mit Format-Objekten für Datum/Zeit-Angaben Übungsaufgaben DieCollection-Klassen Sammlungen von Objekten Der Aufbau des Interface Collection Sammlungen durchgehen Der Aufbau des Interface Iterator Mengen Das InterfaceSet Die KlasseHashSet Das InterfaceSortedSet Die KlasseTreeSet Listen Das InterfaceList Die Klassen ArrayList und LinkedList Suchen und Sortieren Die Klassen Collections undarrays Übungsaufgaben Die KlasseStringTokenizer Übungsaufgaben III Grafische Oberflächen in Java Aufbau grafischer Oberflächen in Frames von AWT nach Swing Grundsätzliches zum Aufbau grafischer Oberflächen Ein einfaches Beispiel mit dem AWT Let s swing now! Etwas Fill-in gefällig? Die AWT- und Swing-Klassenbibliothek im Überblick Übungsaufgaben Swing-Komponenten Die abstrakte KlasseComponent Die KlasseContainer Die abstrakte KlasseJComponent Layout-Manager, Farben und Schriften Die KlasseColor Die KlasseFont Layout-Manager Die KlasseFlowLayout Die KlasseBorderLayout Die KlasseGridLayout Einige Grundkomponenten Die KlasseJLabel Die abstrakte KlasseAbstractButton

10 12 Inhaltsverzeichnis Die KlasseJButton Die KlasseJToggleButton Die KlasseJCheckBox Die Klassen JRadioButton und ButtonGroup Die KlasseJComboBox Die KlasseJList Die abstrakte KlasseJTextComponent Die Klassen JTextField und JPasswordField Die KlasseJTextArea Die KlasseJScrollPane Die KlasseJPanel Spezielle Container, Menüs und Toolbars Die KlasseJFrame Die KlasseJWindow Die KlasseJDialog Die KlasseJMenuBar Die KlasseJToolBar Übungsaufgaben Ereignisverarbeitung Zwei einfache Beispiele Zufällige Grautöne als Hintergrund Ein interaktiver Bilderrahmen Programmiervarianten für die Ereignisverarbeitung Innere Klasse als Listener-Klasse Anonyme Klasse als Listener-Klasse Container-Klasse als Listener-Klasse Separate Klasse als Listener-Klasse Event-Klassen und -Quellen Listener-Interfaces und Adapter-Klassen Listener-Registrierung bei den Event-Quellen Auf die Plätze, fertig, los! Übungsaufgaben Einige Ergänzungen zu Swing-Komponenten Zeichnen in Swing-Komponenten Grafische Darstellung von Komponenten Das Grafik-Koordinatensystem Die abstrakte KlasseGraphics Ein einfaches Zeichenprogramm Layoutveränderungen und der Einsatz vonrevalidate Noch mehr Swing gefällig? Übungsaufgaben Applets Erstellen und Ausführen von Applets Vom Frame zum Applet am Beispiel Applet in HTML-Datei einbetten

11 Inhaltsverzeichnis Applet über HTML-Datei ausführen Die Methoden der KlasseJApplet Zwei Beispiele Auf die Plätze, fertig, los! Punkte verbinden im Applet Details zur HTML-Einbettung Der Applet-Tag Die MethodeshowDocument Sicherheitseinschränkungen bei Applets Übungsaufgaben IV Threads, Datenströme und Netzwerk-Anwendungen Parallele Programmierung mit Threads Ein einfaches Beispiel Threads in Java Die KlasseThread Das InterfaceRunnable Threads vorzeitig beenden Wissenswertes über Threads Lebenszyklus eines Threads Thread-Scheduling Dämon-Threads und Thread-Gruppen Thread-Synchronisation und -Kommunikation Das Leser/Schreiber-Problem Das Erzeuger/Verbraucher-Problem Threads in Frames und Applets Auf die Plätze, fertig, los! Spielereien Swing-Komponenten sind nicht Thread-sicher Übungsaufgaben Ein- und Ausgabe über Streams Grundsätzliches zu Streams in Java Dateien und Verzeichnisse Die KlasseFile Ein- und Ausgabe über Character-Streams EinfacheReader- undwriter-klassen Gepufferte Reader- und Writer-Klassen Die KlasseStreamTokenizer Die KlassePrintWriter Die KlassenIOTools undscanner Was machen eigentlich die IOTools? Konsoleneingabe über ein Scanner-Objekt Ein- und Ausgabe über Byte-Streams EinigeInputStream- undoutputstream-klassen Die Serialisierung und Deserialisierung von Objekten

12 14 Inhaltsverzeichnis Die KlassePrintStream Einige abschließende Bemerkungen Übungsaufgaben Client/Server-Programmierung in Netzwerken Wissenswertes über Netzwerk-Kommunikation Protokolle IP-Adressen Ports und Sockets Client/Server-Programmierung Die KlassenServerSocket undsocket Ein einfacher Server Ein einfacher Client Ein Server für mehrere Clients Ein Mehrzweck-Client Wissenswertes über URLs Client/Server-Kommunikation über URLs Netzwerkverbindungen in Applets Übungsaufgaben V Ausblick und Anhang Blick über den Tellerrand Der Vorhang fällt A fool with a tool Alles umsonst? Und fachlich? Zu guter Letzt A Der Weg zum guten Programmierer A.1 Die goldenen Regeln der Code-Formatierung A.2 Die goldenen Regeln der Namensgebung A.3 Zusammenfassung B Die KlasseIOTools Tastatureingaben in Java B.1 Kurzbeschreibung B.2 Anwendung der IOTools-Methoden C Der Umgang mit der API-Spezifikation C.1 Der Aufbau der API-Spezifikation C.2 Der praktische Einsatz der API-Spezifikation D Glossar Literaturverzeichnis Stichwortverzeichnis