Handbuch der Java-Programmierung

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2 Handbuch der Java-Programmierung

3 programmer s choice Die Wahl für professionelle Programmierer und Softwareentwickler. Anerkannte Experten wie z.b. Bjarne Stroustrup, der Erfinder von C++, liefern umfassendes Fachwissen zu allen wichtigen Programmiersprachen und den neuesten Technologien, aber auch Tipps aus der Praxis. Die Reihe von Profis für Profis!

4 Guido Krüger Thomas Stark Handbuch der Java-Programmierung Standard Edition Version 6 5. Auflage An imprint of Pearson Education München Boston San Francisco Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexico City Madrid Amsterdam

5 Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über < abrufbar. Die Informationen in diesem Produkt werden ohne Rücksicht auf einen eventuellen Patentschutz veröffentlicht. Warennamen werden ohne Gewährleistung der freien Verwendbarkeit benutzt. Bei der Zusammenstellung von Abbildungen und Texten wurde mit größter Sorgfalt vorgegangen. Trotzdem können Fehler nicht vollständig ausgeschlossen werden. Verlag, Herausgeber und Autoren können für fehlerhafte Angaben und deren Folgen weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernehmen. Für Verbesserungsvorschläge und Hinweise auf Fehler sind Verlag und Herausgeber dankbar. Alle Rechte vorbehalten, auch die der fotomechanischen Wiedergabe und der Speicherung in elektronischen Medien. Die gewerbliche Nutzung der in diesem Produkt gezeigten Modelle und Arbeiten ist nicht zulässig. Fast alle Hardware- und Softwarebezeichnungen und weitere Stichworte und sonstige Angaben, die in diesem Buch verwendet werden, sind als eingetragene Marken geschützt. Da es nicht möglich ist, in allen Fällen zeitnah zu ermitteln, ob ein Markenschutz besteht, wird das -Symbol in diesem Buch nicht verwendet. Umwelthinweis: Dieses Produkt wurde auf chlorfrei gebleichtem Papier gedruckt. Die Einschrumpffolie zum Schutz vor Verschmutzung ist aus umweltverträglichem und recyclingfähigem PE-Material ISBN by Addison-Wesley Verlag, ein Imprint der Pearson Education Deutschland GmbH, Martin-Kollar-Straße 10 12, D München/Germany Alle Rechte vorbehalten Lektorat: Brigitte Alexandra Bauer-Schiewek, [email protected] Herstellung: Martha Kürzl-Harrison, [email protected] Korrektorat: Petra Kienle, Fürstenfeldbruck Coverkonzeption und -gestaltung: Marco Lindenbeck, webwo GmbH, [email protected] Fotonachweis für Farbteil: Bilderteam, Ottobrunn bei München; Jupiterimages, Ottobrunn bei München; Mauritius Images, Oberammergau Satz: reemers publishing services gmbh, Krefeld, Druck und Verarbeitung: Kösel, Krugzell ( Printed in Germany

6 Vorwort Die Icons in diesem Buch Teil I Einleitung Was ist Java? Historie Eigenschaften von Java Sprachmerkmale Applets: eine neue Klasse von Programmen Grafikprogrammierung Umfangreiche Klassenbibliothek Bewertung Einige weitverbreitete Missverständnisse Ausblick Zusammenfassung Schnelleinstieg Installation des JDK Hardware-Voraussetzungen Installation Erste Gehversuche Quelltext erstellen, übersetzen und ausführen Die Beispielprogramme Tipps für eigene Experimente Der Entwicklungszyklus in Kurzform Einfache Ausgaben Einfache Eingaben Formatierung der Quelltexte Namenskonventionen Aufruf von Java-Programmen unter Windows Troubleshooting Zusammenfassung

7 3 Wie geht es weiter? Wie sollte man dieses Buch lesen? Zu welchem Typ Leser gehören Sie? Was ist der Inhalt der einzelnen Kapitel? Wie geht es nun weiter? Weiterführende Informationen Die Dokumentation des JDK Informationen im Internet Die HTML-Ausgabe Die im Buch verwendete UML-Notation Zusammenfassung Teil II Grundlagen der Sprache Datentypen Lexikalische Elemente eines Java-Programms Eingabezeichen Kommentare Bezeichner Weitere Unterschiede zu C Primitive Datentypen Der logische Typ Der Zeichentyp Die integralen Typen Die Fließkommazahlen Variablen Grundeigenschaften Deklaration von Variablen Lebensdauer/Sichtbarkeit Arrays Deklaration und Initialisierung Zugriff auf Array-Elemente Mehrdimensionale Arrays Referenztypen Beschreibung Speichermanagement Typkonvertierungen Standardkonvertierungen Vorzeichenlose Bytes Zusammenfassung Ausdrücke Eigenschaften von Ausdrücken Arithmetische Operatoren Relationale Operatoren Logische Operatoren Bitweise Operatoren Zuweisungsoperatoren Sonstige Operatoren

8 5.7.1 Weitere Operatoren für primitive Typen Operatoren für Objekte Welche Operatoren es nicht gibt Operator-Vorrangregeln Zusammenfassung Anweisungen Elementare Anweisungen Die leere Anweisung Der Block Variablendeklarationen Ausdrucksanweisungen Verzweigungen Die if-anweisung Die switch-anweisung Schleifen Die while-schleife Die do-schleife Die for-schleife Sonstige Anweisungen Die assert-anweisung Zusammenfassung Teil III Objektorientierte Programmierung OOP I: Grundlagen Konzepte objektorientierter Programmiersprachen Einführung Abstraktion Kapselung Wiederverwendung Beziehungen Polymorphismus Fazit Klassen und Objekte in Java Klassen Objekte Methoden Definition Aufruf Parameter Variable Parameterlisten Rückgabewert Überladen von Methoden Konstruktoren Destruktoren Zusammenfassung

9 8 OOP II: Vererbung, Polymorphismus und statische Elemente Vererbung Ableiten einer Klasse Die Klasse Object Überlagern von Methoden Vererbung von Konstruktoren Modifier Sichtbarkeit Die Attribute im Überblick Statische Methoden und Membervariablen Klassenvariablen Konstanten Klassenmethoden Statische Initialisierer Abstrakte Klassen und Polymorphismus Abstrakte Klassen Ein Beispiel für Polymorphismus Polymorphe Methodenaufrufe in Konstruktoren Zusammenfassung OOP III: Interfaces Grundlagen Definition eines Interface Implementierung eines Interface Verwenden eines Interface Das Interface Comparable Mehrfachimplementierung und Vererbung Mehrfachimplementierung Vererbung von Interfaces Ableiten von Interfaces Weitere Anwendungen von Interfaces Konstanten in Interfaces Implementierung von Flags Nachbildung von Funktionszeigern Interfaces und Hilfsklassen Die Default-Implementierung Delegation an die Default-Implementierung Die leere Implementierung Zusammenfassung OOP IV: Verschiedenes Lokale und anonyme Klassen Grundlagen Nichtstatische lokale Klassen Anonyme Klassen Statische lokale Klassen

10 10.2 Wrapper-Klassen Vordefinierte Wrapper-Klassen Call by Reference Autoboxing und Autounboxing Aufzählungstypen Grundlagen Erweiterung der Aufzählungsklasse Design Patterns Singleton Immutable Interface Factory Iterator Delegate Composite Visitor Observer Zusammenfassung Teil IV Weiterführende Spracheigenschaften Strings Grundlegende Eigenschaften Methoden der Klasse String Konstruktoren Zeichenextraktion Die Länge der Zeichenkette Vergleichen von Zeichenketten Suchen in Zeichenketten Ersetzen von Zeichenketten Zerlegen von Zeichenketten Konvertierungsfunktionen Weitere Eigenschaften Die Klasse String ist final Was ist ein String für den Compiler? String-Objekte sind nicht dynamisch Die Klasse StringBuilder Konstruktoren Einfügen von Elementen Löschen von Elementen Verändern von Elementen Längeninformationen Konvertierung in einen String Das Interface CharSequence Parameterübergabe von beliebigen Zeichenketten Ausgabeformatierung Grundlagen Die Formatangaben Zusammenfassung

11 12 Exceptions Grundlagen und Begriffe Behandlung von Exceptions Die try-catch-anweisung Das Fehlerobjekt Die Fehlerklassen von Java Fortfahren nach Fehlern Mehr als eine catch-klausel Die finally-klausel Weitergabe von Exceptions Die catch-or-throw-regel Weitergabe einer Exception Auslösen von Ausnahmen Zusammenfassung Strukturierung von Java-Programmen Programmelemente Anweisungen Blöcke Methoden Klassen Pakete Applikationen Applets Pakete Verwendung von Paketen Die Bedeutung der Paketnamen Einbinden zusätzlicher Pakete Erstellen eigener Pakete Der Entwicklungszyklus Schematische Darstellung Projektverwaltung Auslieferung von Java-Programmen Weitergabe des Bytecodes Einbinden von Ressourcen-Dateien Java Web Start Einleitung und Funktionsweise Erstellen einer WebStart-Applikation Das jnlp-api Zusammenfassung Collections I Grundlagen und Konzepte Die Klasse Vector Einfügen von Elementen Zugriff auf Elemente Der Vektor als Iterator Die Klasse Stack Die Klasse Hashtable

12 Einfügen von Elementen Zugriff auf Elemente Hashtable als Iterator Die Klasse Properties Die Klasse BitSet Elementweise Operationen Mengenorientierte Operationen Zusammenfassung Collections II Grundlagen und Konzepte Die Collection des Typs List Abstrakte Eigenschaften Implementierungen Iteratoren Das Interface Iterator Das Interface ListIterator Die Collection des Typs Set Abstrakte Eigenschaften Implementierungen Die Collection des Typs Map Abstrakte Eigenschaften Implementierungen Sortierte Collections Comparable und Comparator SortedSet und TreeSet SortedMap und TreeMap Die Klasse Collections Sortieren und Suchen Synchronisieren von Collections Erzeugen unveränderlicher Collections Typisierte Klassen und generische Collections Grundlagen Collections mit mehreren Typparametern Eine eigene typisierte Listenklasse Typkompatibilität Sonstiges Zusammenfassung Utility-Klassen I Die Klasse Random Initialisierung des Zufallszahlengenerators Erzeugen von Zufallszahlen Die Klassen Date, Calendar und GregorianCalendar Konstruktoren Abfragen und Setzen von Datumsbestandteilen Vergleiche und Datums-/Zeitarithmetik Umwandlung zwischen Date und Calendar

13 16.3 Die Klasse System System-Properties in, err und out exit gc currenttimemillis arraycopy Die Klasse RunTime Grundlagen Interaktion mit dem externen Programm Die Klasse Arrays Zusammenfassung Utility-Klassen II Reguläre Ausdrücke Die Klasse Pattern Die Klasse Matcher Vergleich einer Zeichenkette mit einem regulären Ausdruck Teilen einer Zeichenkette mit einem regulären Ausdruck Die Klasse Math Winkelfunktionen Minimum und Maximum Arithmetik Runden und Abschneiden Die Klassen BigInteger und BigDecimal Die Klasse BigInteger Die Klasse BigDecimal Internationalisierung und Lokalisierung Die Klasse Locale Zahlen formatieren Datum und Uhrzeit formatieren Laden von Ressourcen Zusammenfassung Character-Streams Allgemeine Konzepte Ausgabe-Streams Die abstrakte Klasse Writer Auswahl des Ausgabegeräts Schachteln von Ausgabe-Streams Eingabe-Streams Die abstrakte Klasse Reader Auswahl des Eingabegeräts Schachteln von Eingabe-Streams Zusammenfassung

14 19 Byte-Streams Architektur und Vergleich mit Character-Streams Ausgabe-Streams Die Basisklasse OutputStream Aus OutputStream direkt abgeleitete Klassen Aus FilterOutputStream abgeleitete Klassen Eingabe-Streams Die Basisklasse InputStream Aus InputStream direkt abgeleitete Klassen Aus FilterInputStream abgeleitete Klassen Zusammenfassung Random-Access-I/O Grundlegende Operationen Navigation in der Datei Positionierung des Dateizeigers Die Länge der Datei Lesezugriffe Schreibzugriffe Zusammenfassung Datei- und Verzeichnis-Handling Konstruktion eines File-Objekts Zugriff auf Teile des Pfadnamens Informationen über die Datei Zugriff auf Verzeichniseinträge Lesen von Verzeichniseinträgen Ändern von Verzeichniseinträgen Temporäre Dateien und Lockdateien Temporäre Dateien Lockdateien Zusammenfassung Multithreading Grundlagen und Begriffe Die Klasse Thread Erzeugen eines neuen Thread Abbrechen eines Thread Anhalten eines Thread Weitere Methoden Das Interface Runnable Implementieren von Runnable Multithreading durch Wrapper-Klassen Synchronisation Synchronisationsprobleme Monitore wait und notify PipedInputStream und PipedOutputStream

15 22.5 Verwalten von Threads Priorität und Name Thread-Gruppen Zusammenfassung Teil V Grafikprogrammierung mit dem AWT Grafikausgabe Das Abstract Windowing Toolkit Grundlegende Eigenschaften Von AWT nach Swing Grundlagen der Grafikausgabe Anlegen eines Fensters Die Methode paint Das grafische Koordinatensystem Schließen eines Fensters Elementare Grafikroutinen Linie Rechteck Polygon Kreis Kreisbogen Weiterführende Funktionen Linien- oder Füllmodus Kopieren und Löschen von Flächen Die Clipping-Region Zusammenfassung Textausgabe Ausgabefunktionen Unterschiedliche Schriftarten Font-Objekte Standardschriftarten Eigenschaften von Schriftarten Font-Informationen Font-Metriken Zusammenfassung Farben Das Java-Farbmodell Erzeugen von Farben Verwenden von Farben Systemfarben Zusammenfassung Drucken Einleitung Drucken mit dem JDK Grundlagen

16 Seitenweise Ausgabe Platzierung des Codes zur Druckausgabe Drucken seit dem JDK Überblick Zusammenspiel der Klassen Ausdrucken einer Textdatei Zugriff auf serielle und parallele Schnittstellen Das Java Communications API Ein einfaches Beispielprogramm Zusammenfassung Fenster Die verschiedenen Fensterklassen Aufrufen und Schließen eines Fensters Visuelle Eigenschaften Anzeigezustand Fensterelemente Der Fenstertitel Das Icon des Fensters Der Mauscursor Die Vorder- und Hintergrundfarbe Der Standard-Font Zusammenfassung Event-Handling Das Event-Handling im JDK Grundlagen Ereignistypen Ereignisempfänger Ereignisquellen Adapterklassen Zusammenfassung Entwurfsmuster für den Nachrichtenverkehr Variante 1: Implementierung eines EventListener-Interface Variante 2: lokale und anonyme Klassen Variante 3: Trennung von GUI- und Anwendungscode Variante 4: Überlagern der Event-Handler in den Komponenten Ausblick Zusammenfassung Low-Level-Events Window-Events Component-Events Mouse-Events MouseMotion-Events Focus-Events Key-Events Zusammenfassung

17 30 Menüs Grundlagen Menüleiste Menüs Menüeinträge Einfache Menüeinträge CheckboxMenuItem Beschleunigertasten Untermenüs Action-Events Kontextmenüs Datenaustausch mit der Zwischenablage Überblick Kommunikation mit der Zwischenablage Zusammenfassung GUI-Dialoge Erstellen eines Dialogs Anlegen eines Dialogfensters Zuordnen eines Layoutmanagers Einfügen von Dialogelementen Anzeigen des Dialogfensters Die Layoutmanager FlowLayout GridLayout BorderLayout GridBagLayout Null-Layout Schachteln von Layoutmanagern Modale Dialoge Zusammenfassung AWT-Dialogelemente Rahmenprogramm Label Button Checkbox CheckboxGroup TextField TextArea Choice List Scrollbar ScrollPane Zusammenfassung

18 33 Eigene Dialogelemente Die Klasse Canvas Entwicklung einer 7-Segment-Anzeige Anforderungen Bildschirmanzeige Ereignisbehandlung Einbinden der Komponente Zusammenfassung Bitmaps und Animationen Bitmaps Laden und Anzeigen einer Bitmap Entwicklung einer eigenen Bitmap-Komponente Animation Prinzipielle Vorgehensweise Abspielen einer Folge von Bitmaps Animation mit Grafikprimitiven Reduktion des Bildschirmflackerns Zusammenfassung Teil VI Grafikprogrammierung mit Swing Swing: Grundlagen Eigenschaften und Architektur von Swing Einleitung Eigenschaften von Swing Wie geht es weiter? Ein einführendes Beispiel Das Beispielprogramm Beschreibung des Beispielprogramms Zusammenfassung Swing: Container und Menüs Hauptfenster JFrame JWindow JDialog JOptionPane JApplet JInternalFrame Menüs Einfache Menüs Grundlagen von Swing-Menüs Weitere Möglichkeiten Kontextmenüs Weitere Swing-Container JComponent JPanel und JLayeredPane Zusammenfassung

19 37 Swing: Komponenten I Label und Textfelder JLabel JTextField JPasswordField JTextArea JSpinner Buttons JButton JCheckBox JRadioButton Listen und Comboboxen JList JComboBox Quasi-analoge Komponenten JScrollBar JSlider JProgressBar Zusammenfassung Swing: Komponenten II Spezielle Panels JScrollPane JSplitPane JTabbedPane JTable Erzeugen von Tabellen Konfiguration der Tabelle Selektieren von Elementen Zugriff auf den Inhalt der Tabelle Das Tabellenmodell Das Spaltenmodell Rendering der Zellen Reaktion auf Ereignisse JTree Erzeugen eines Baums Selektieren von Knoten Öffnen und Schließen der Knoten Verändern der Baumstruktur Zusammenfassung Teil VII Applets Applets I Die Architektur eines Applets Grundlagen Die Klasse java.applet.applet Initialisierung und Endebehandlung Weitere Methoden der Klasse Applet

20 39.2 Einbinden eines Applets Das APPLET-Tag Die Parameter des Applet-Tags Parameterübergabe an Applets Die Ausgabe von Sound Soundausgabe in Applets Soundausgabe in Applikationen Animation in Applets Zusammenfassung Applets II Verweise auf andere Seiten Die Klasse URL Der Applet-Kontext Die Methode showdocument Kommunikation zwischen Applets Umwandlung einer Applikation in ein Applet Die Beispielapplikation Variante 1: Das Programm als Popup-Fenster Variante 2: Erstellen eines gleichwertigen Applets Das Java-Plug-in Funktionsweise Verwendung des Plug-in Zusammenfassung Teil VIII Spezielle APIs Serialisierung Grundlagen Begriffsbestimmung Schreiben von Objekten Lesen von Objekten Weitere Aspekte der Serialisierung Versionierung Nichtserialisierte Membervariablen Objektreferenzen Serialisieren von Collections Anwendungen Ein einfacher Objektspeicher Kopieren von Objekten Zusammenfassung Datenbankzugriffe mit JDBC Einleitung Grundsätzliche Arbeitsweise Die Architektur von JDBC Grundlagen von JDBC Öffnen einer Verbindung Erzeugen von Anweisungsobjekten