Programmieren in Java

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1 HOCHSCHULE MUENCHEN FAKULTÄT FÜR ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK FG TECHNISCHE INFORMATIK V JV TH 03 Programmieren in Java Kapitel 1 1. Einführung 1.1. Entwicklung von Java 1.2. Nichtimplementierte C/C++-Eigenschaften 1.3. Schlüsselworte und Identifier 1.4. Operatoren 1.5. Wesentliche neue mit dem JDK 5.0 eingeführte Eigenschaften (Überblick)

2 FACHHOCHSCHULE MUENCHEN FAKULTÄT FÜR ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK FG TECHNISCHE INFORMATIK V JV TH 05 - Der Weg zu Java Entwicklung von Java 1990 (Dez.) Patrick Naugthon, Fa SUN Microsystems, kritisiert die von seiner Fa eingesetzte und vertriebene Hard- und Software als nicht mehr zeitgemäss. Als Folge wird eine Arbeitsgruppe eingesetzt, die zukünftige Entwicklungstrends in Hard- und Software erkennen, untersuchen und realisieren sollte. späterer Name Green Project Mitglieder waren neben Patrick Naughton James Gosling und Mike Sheridan Entwicklung eines Prototypen zur Steuerung und Integration von Haushaltgeräten 1991 (Juni) James Gosling beginnt im Rahmen des Green Projects die Arbeit an der portablen Interpretersprache Oak, die später in Java umbenannt wird 1992 Vorstellung des entwickelten Geräts (*7, Star Seven), das einem heutigen Palm-Computer glich. Hauptbestandteile : neben diversen Hardwarekomponenten ein Betriebssystem (Green-OS), die Interpretersprache Oak und ein Graphiksubsystem (Aspen). In der Folgezeit wird versucht, das Gerät zur Serienreife zu entwickeln (Gründung der Fa. First Person Inc) 1994 Der Versuch zur kommerziellen Verwendung von Star Seven scheitert endgültig. Einsatz der neuen Programmiersprache Oak (Java) zur Entwicklung von Applets und eines WEB-Browsers zum Herunterladen und Ausführen derselben (WebRunner, später umbenannt in HotJava) Arthur van Hoff (seit Sept im Green Project tätig) implementiert einen Java-Compiler in Java Vorstellung von Java und HotJava auf der SunWorld '95 Offizieller Geburtstag der Sprache Java. Ankündigung von Netscape, Java für den Einsatz in seinem Browser zu lizenzieren. Java-Development Kits Werden von Sun als "offizielle Java-Versionen" zum Download bereitgestellt. Enthalten Compiler, Interpreter (Java Virtual Machine, JVM), weitere Dienstprogramme und Standard-Bibliothek 1996 (Jan.) Freigabe des Java Development Kits 1.0 (JDK 1.0) 1997 JDK JDK 1.2, kurze Zeit später umbenannt in Java 2 Platform 2000 JDK 1.3 (Offizieller Name : Java2 System Development Kit 1.3,J2SDK 1.3) 2002 JDK 1.4 (J2SDK 1.4) 2004 JDK 1.5 (JDK 5.0) 2006 JDK 1.6 (JDK 6.0) Java2-Plattformen Java2 Standard Edition (J2SE) Java2 MicroEdition (J2ME), eingeschränkter Sprachstandard für den Einsatz in Geräten wie Mobiltelefonen, PDAs usw Java2 Enterprise Edition (J2EE), zusätzliche Komponenten zur Entwicklung unternehmensweiter verteilter Anwendungen (u.a. Enterprise Java Beans, EJB) Wurzeln von Java C/C++ Einflüsse weiterer objektorientierter Programmiersprachen wie Oberon, Ada, Eiffel, Objective-C

3 HOCHSCHULE MUENCHEN FAKULTÄT FÜR ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK FG TECHNISCHE INFORMATIK V JV TH 05 In Java nicht implementierte C/C++-Eigenschaften Syntax und Semantik von Java entsprechen weitgehend der Syntax und Semantik von C/C++. Zahlreiche fehleranfällige oder redundante Bestandteile /Eigenschaften von C/C++ wurden jedoch nicht implementiert. Wo sinnvoll und erforderlich sind diese durch "bessere" Konzepte ersetzt. Im wesentlichen fehlen : Pointer und Pointerarithmetik Funktionspointer Speicherklassen (auto, register, extern) Globale Variable freie Funktionen inline-funktionen die strukturierten Typen struct und union Bitfelder Datentyp long double vorzeichenlose Datentypen (kein unsigned und damit auch kein signed) Äquivalenz zwischen logischen (bool) und ganzzahligen Werten (keine Konvertierung zwischen bool und int) Einführung neuer Typnamen mittels typedef Sprunganweisung goto sizeof-operator Komma-Operator Preprozessoranweisungen (Textersatz (Makros), bedingte Kompilierung) Header-Dateien Extern- und Vorwärtsreferenzen Dynamische Allokation von Variablen einfacher Datentypen Datentypen long long, _Bool, sowie komplexe und imaginäre Datentypen reine C- Eigenschaft (C99) Datentyp wchar_t (in C ein in Headerdateien,mittels typedef definierter Typ) Statische Allokation von Objekten explizite Freigabe dynamisch allozierten Speichers (kein delete-operator) Default-Parameter von Funktionen Destruktoren Explizites Überladen von Operatoren (Operatorfunktionen) Mehrfachvererbung Templates (ab JDK 5.0 gibt es zwar generische Datentypen und generische Methoden, die aber nicht 100%ig C++-Klassen-(und Funktions-)Templates entsprechen) Explizite Referenzen Befreundete Funktionen und Klassen (kein Schlüsselwort friend) reine C++-Eigenschaften Die folgenden Eigenschaften von C/C++ wurden erst mit dem JDK 5.0 eingeführt : Aufzählungstypen (enum), Variable Parameterliste bei Funktionen

4 HOCHSCHULE MUENCHEN FAKULTÄT FÜR ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK FG TECHNISCHE INFORMATIK V JV TH 04 Vergleich der Schlüsselworte und Identitifier von Java, C und C++ Schlüselworte (key words) reine C-Schlüsselworte C- u. C++- Schlüsselworte, die nicht in Java enthalten sind reine C++- Schlüsselworte, die nicht in Java enthalten sind Schlüsselworte, die die in C++und Java enthalten sind Schlüsselworte, die in C, C++und Java enthalten sind *) in Java reserviert, aber nicht verwendet neue Schlüsselworte von Java Identifier restrict _Complex _Imaginary _Bool auto signed typedef extern sizeof union inline struct unsigned register asm friend typeid bool mutable typename const_class namespace using delete operator virtual dynamic_cast reinterpret_cast wchar_t explicit static_cast export template catch private throw class protected true **) false **) public try new this break else return case enum short char float static const *) for switch continue goto *) void default if volatile do int while double long abstract implements null **) assert import strictfp boolean instanceof super byte interface synchronized extends native throws final package transient finally **) genau genommen handelt es sich hierbei in Java nicht um ein Schlüsselwort, sondern um eine Konstante (literal) C C++ C Java Identifier (Namen) in Java werden nach den gleichen Regeln wie in C gebildet : Sie bestehen aus Buchstaben, dem Underscore ('_') und Ziffern Sie müssen mit einem Buchstaben oder dem Underscore ('_') beginnen Groß- und Klein-Buchstaben sind unterschiedlich Sie dürfen nicht wie ein reserviertes Wort (einschliesslich false, true und null) lauten Zusätzlich dürfen Java-Identifier das Dollarzeichen ('$') enthalten. Dieses wird wie ein Buchstabe behandelt (Beginn mit '$' ist zulässig) Als Buchstaben sind alle Unicode-Buchstaben (also auch andere als im lateinischen Alphabet) zulässig Java-Identifier dürfen aus beliebig vielen Zeichen bestehen.

5 FACHHOCHSCHULE MUENCHEN FACHBEREICH ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK FG TECHNISCHE INFORMATIK V JV TH 03 Operatoren von Java Operator-Hierarchie von Java Priorität Operator Operation Assoziativität 1 [] Indizierung l r () Funktionsaufruf. Komponentenzugriff ++ (Postfix) Increment -- (Postfix) Decrement 2 ++ (Prefix) Increment l r -- (Prefix) Decrement + Identität - Negation (arithmetisch)! Negation (logisch) ~ bitweises Komplement 3 new Objekterzeugung l r (type) Typkonvertierung (Cast) 4 * / % Multiplikation / Division / Modulus l r 5 + Addition bzw Konkatenation (Strings) l r - Subtraktion 6 << Linkssschieben l r >> Rechtsschieben, Nachschieben des Vorzeichens >>> Rechtsschieben, Nachschieben von 0 7 < <= Vergleich (kleiner / kleiner gleich) l r > >= Vergleich (größer / größer gleich) instanceof Typprüfung 8 ==!= Vergleich (gleich / ungleich) l r 9 & bitweises UND l r 10 ^ bitweises EXOR l r 11 bitweises ODER l r 12 && logisches UND l r 13 logisches ODER l r 14?: bedingte Auswertung l r 15 = Zuweisung l r *= /= %= Zuweisung mit Verknüpfungsoperation += -= <<= >>= >>>= &= ^= =

6 FACHHOCHSCHULE MUENCHEN FAKULTÄT FÜR ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK FG TECHNISCHE INFORMATIK V JV TH 02 - Wesentliche neue mit dem JDK 5.0 eingeführte Java-Eigenschaften (Überblick) Neue Spracheigenschaften Generische Datentypen und Methoden (Generics) Sie erlauben eine von konkreten Datentypen unabhängige Implementierung von Algorithmen (ähnlich den Klassenund Funktions-Templates von C++) Sie werden vor allem im Zusammenhang mit der Container-Bibliothek (collection framework) eingesetzt. Automatische Umwandlung zwischen einfachen Datentypen und ihren Wrapper-Klassen (Autoboxing/-unboxing) Dies ermöglicht die direkte Verwendung von Werten einfacher Datentypen in Situationen, in denen Objekte benötigt werden. Vereinfachte for-anweisung (Enhanced for Loop, For-Each Loop) Sie ermöglicht eine einfachere Iteration über alle Elemente eines Arrays oder Containers ohne den expliziten Einsatz von Indexvariablen bzw Iteratoren. Aufzählungstypen (Typesafe Enums) Sie dienen zur Definition von typsicheren Konstanten Aufzählungstypen sind als besondere Klassen implementiert. Dadurch besitzen sie erweiterte Eigenschaften gegenüber den C/C++-Aufzählungstypen. Variable Parameterliste bei Funktionen (Varargs) Funktionen lassen sich so definieren, dass sie mit einer unterschiedlichen Anzahl von Parametern unterschiedlicher Typen aufgerufen werden können Import aller statischen Komponenten einer Klasse (Static Import) Hierdurch lassen sich statische Klassenkomponenten wesentlich einfacher verwenden (ohne Qualifikation mit dem Klassennamen) Metadaten (Metadata, Annotations) Metadaten sind zusätzliche Informationen, mit denen Java-Code versehen werden kann. Diese Informationen beeinflussen die Semantik eines Programms nicht direkt. Sie können aber von Codegeneratoren, anderen Tools und Bibliotheken ausge wertet werden und sich dadurch auf deren Arbeitsweise auswirken, was indirekt wieder Auswirkungen auf die Semantik eines laufenden Programms haben kann. Verbesserungen an der Virtuellen Maschine Die JVM (Java Virtual Machine) wurde mit eine Reihe neuer Fähigkeiten versehen, die im wesentlichen eine Beschleunigung der Programmabarbeitung bewirken sollen. Ergänzungen/Neuerungen in der Java-Klassen-Bibliothek Eine Reihe von Klassen, die bereits in früheren JDK-Versionen vorhanden waren, wurden um zusätzliche Funktionalitäten erweitert. Darüberhinaus wurde die Bibliothek um zahlreiche neue Klassen und um weitere Teilbibliotheken ergänzt. Einzelheiten müssen der API-Dokumentation entnommen werden. Einige Beispiele : Formatierte Ausgabe analog zu C/C++ (Methode printf(), Klasse java.util.formatter) Klasse zur Erleichterung der formatierten Eingabe (java.util.scanner) Verbesserungen/Erweiterungen durch Einsatz der neuen Spracheigenschaften (vor allem Generics, Enhanced for Loop, Autoboxing/-unboxing, Enums), insbesondere in der Container-Bibliothek (Collection Framework) Bessere Unterstützung von Mulithreading und Multiprocessing (Teilbibliothek java.util.concurrency, Änderungen in der Klasse java.lang.thread, neue Klasse java.lang.processbuilder zur einfacheren Erzeugung von Kindprozessen) Überarbeitung der Teilbibliotheken zur Programmierung graphischer Benutzeroberflächen