Dietmar Abts. Grundkurs JAVA. Von den Grundlagen bis zu Datenbank- und Netzanwendungen. 8., überarbeitete und erweiterte Auflage

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1 Grundkurs JAVA

2 Dietmar Abts Grundkurs JAVA Von den Grundlagen bis zu Datenbank- und Netzanwendungen 8., überarbeitete und erweiterte Auflage

3 Dietmar Abts HS Niederrhein Mönchengladbach, Deutschland ISBN DOI / ISBN (ebook) Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliogra e; detaillierte bibliogra sche Daten sind im Internet über abrufbar. Springer Vieweg Springer Fachmedien Wiesbaden 1999, 2000, 2002, 2004, 2008, 2010, 2013, 2015 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikrover lmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichenund Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer Fachmedien Wiesbaden ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media (

4 Vorwort zur achten Auflage Das vorliegende Buch führt Sie schrittweise durch die wichtigsten Aspekte von Java, von den elementaren Grundlagen über objektorientierte Konzepte und grafische Benutzungsoberflächen bis zu Datenbankzugriffen und Kommunikation im Netzwerk. Zudem schließt dieser Grundkurs mit zwei ausführlichen Einführungen zu aktuellen Themen: das Persistenz-Framework JPA zur Speicherung von Objekten in relationalen Datenbanken und die Objektdatenbank db4o. Zielgruppen dieses Grundkurses sind Studierende der Informatik und Wirtschaftsinformatik, Beschäftigte und Auszubildende in der IT-Branche, die bisher wenig Erfahrung mit der Entwicklung von Programmen haben, sowie Umsteiger, die bereits grundlegende Kenntnisse in einer anderen Programmiersprache haben. Die im März 2014 veröffentlichte Java-Version 8 führt die seit Langem bedeutendste Spracherweiterung, die Kernideen aus der Welt der funktionalen Programmierung enthält, ein: Lambda-Ausdrücke. Was es damit auf sich hat, erfahren Sie im Kapitel 7. Dieses Kapitel enthält auch ein Beispiel zur Illustration des neu eingeführten Stream-API. Im Kapitel 3 werden u. a. die dafür notwendigen Anpassungen des Interface-Konzepts berücksichtigt: Default-Methoden. Gegenüber der vorhergehenden Auflage sind zahlreiche Verbesserungen und Ergänzungen vorgenommen worden. Die wichtigsten sind: Versionsnummern bei der Serialisierung von Objekten sowie von der Standard-Serialisierung abweichende Sonderbehandlungsmaßnahmen, Behandlung von Daemon-Threads, Aufruf von Applet-Methoden mit JavaScript, Ergänzungen zum Java Persistence API: eingebettete Klassen, Vererbungsstrategien, Lebenszyklusmethoden, optimistisches Sperren in Multi-User- Anwendungen, Callback-Methoden bei db4o. Der Quellcode von über 350 Programmbeispielen (inkl. Lösungen zu den Aufgaben) ist im Internet auf der Website des Verlags bei den bibliographischen Angaben zu diesem Buch verfügbar:

5 VI Vorwort zur achten Auflage Alle Beispiele und Lösungen wurden mit Java SE 8 unter Windows ausführlich getestet. Danken möchte ich zum Schluss Frau Sybille Thelen vom Lektorat IT für die gute Zusammenarbeit sowie meinen Leserinnen und Lesern für die guten Vorschläge, die in dieser Auflage berücksichtigt wurden. Ratingen, November 2014 Dietmar Abts abts@hs-niederrhein.de

6 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Entwicklungsumgebung Vom Quellcode zum ausführbaren Programm Erste Beispiele Wichtige Merkmale der Programmiersprache Java Zielsetzung und Gliederung des Buches Programm- und Aufgabensammlung Imperative Sprachkonzepte Kommentare und Bezeichner Einfache Datentypen und Variablen Ausdrücke und Operatoren Kontrollstrukturen Aufgaben Objektorientierte Sprachkonzepte Klassen und Objekte Methoden Konstruktoren Klassenvariablen und Klassenmethoden Vererbung Abstrakte Klassen Modifizierer Interfaces Innere Klassen Arrays Aufzählungen... 80

7 VIII Inhaltsverzeichnis 3.12 Pakete Aufgaben Ausnahmebehandlung Ausnahmetypen Auslösung und Weitergabe von Ausnahmen Abfangen von Ausnahmen Verkettung von Ausnahmen Aufgaben Ausgewählte Standardklassen Zeichenketten Die Klasse String Die Klassen StringBuffer und StringBuilder Die Klasse StringTokenizer Hüllklassen und Autoboxing Die Klasse Object Die Methoden equals und hashcode Flache und tiefe Kopien Container Die Klasse Vector Die Klasse Hashtable Property-Listen Die Klasse System Die Klasse Class Die Klasse Arrays Mathematische Funktionen Datum und Zeit Internationalisierung Aufgaben

8 Inhaltsverzeichnis IX 6 Generische Typen Motivation und Definition Typparameter mit Einschränkungen Raw Types Wildcard-Typen Generische Methoden Grenzen des Generics-Konzepts Generische Container Listen Schlüsseltabellen Aufgaben Lambda-Ausdrücke Funktionsinterfaces Lambda-Ausdrücke Methodenreferenzen Ein Beispiel zum Stream-API für Collection-Klassen Aufgaben Ein- und Ausgabe Die Klasse File Datenströme Byteströme Zeichenströme Dateien byteweise kopieren Daten im Binärformat lesen und schreiben Pushback Zeichencodierung Zeichenweise Ein- und Ausgabe Gefilterte Datenströme Serialisierung von Objekten Wahlfreier Dateizugriff

9 X Inhaltsverzeichnis 8.11 Datenkomprimierung Aufgaben Threads Threads erzeugen und beenden Synchronisation Kommunikation zwischen Threads Shutdown-Threads Aufgaben Grafische Benutzungsoberflächen Übersicht JFrame JPanel und Methoden zum Zeichnen Ereignisbehandlung Layout-Manager Buttons Labels Spezielle Container Textkomponenten Auswahlkomponenten Menüs und Symbolleisten Mausaktionen und Kontextmenüs Dialogfenster Tabellen Aktualisierung der GUI-Oberfläche Aufgaben Applets Der Lebenszyklus eines Applets Die Appletumgebung Hybridanwendungen

10 Inhaltsverzeichnis XI 11.4 Wiedergabe von Bild- und Audiodaten Zugriffsrechte für Applets Aufgaben Datenbankzugriffe mit JDBC Konfiguration und Verbindungsaufbau Daten suchen und anzeigen Daten ändern Aufgaben Netzwerkkommunikation mit TCP/IP Dateien aus dem Netz laden Eine einfache Client/Server-Anwendung HTTP-Transaktionen Formulardaten über HTTP senden Ein spezieller HTTP-Server für SQL-Anweisungen Aufgaben Fallbeispiel Die Anwendung Drei-Schichten-Architektur Klassenentwurf und Architektur Implementierung Persistenzschicht Anwendungsschicht Präsentationsschicht Bereitstellung der Anwendung Exkurs: Das Java Persistence API Einleitung Einrichten der Entwicklungsumgebung Entity-Klassen Der Entity Manager

11 XII Inhaltsverzeichnis Persistenzeinheit Persistenzkontext Der Lebenszyklus der Entity-Objekte Erzeugen eines Entity-Objekts Lesen eines Entity-Objekts Aktualisieren eines Entity-Objekts Die Methode merge Löschen eines Entity-Objekts Entity-Beziehungen OneToOne OneToMany und ManyToOne ManyToMany Abfragen Eingebettete Klassen Vererbung SINGLE_TABLE TABLE_PER_CLASS JOINED Lebenszyklusmethoden Optimistisches Sperren in Multi-User-Anwendungen Aufgaben Exkurs: Die Objektdatenbank db4o Einleitung CRUD-Operationen Objektidentität Native Abfragen Tiefe Objektgraphen Callbacks Aufgaben

12 Inhaltsverzeichnis XIII Quellen im Internet Literaturhinweise Sachwortverzeichnis