Inhalt. Java-Programmierkurs SS Steinzeit der Programmiersprachen. Vor den Steinzeit. Erste Programmiersprachen.

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1 Java-Programmierkurs Einführung in die Objektorientierte Programmierung mit Java SS 2003 Inhalt Geschichtliche Einführung Grundlagen der Imperativen Programmierung Objektorientiertes Programmieren in Java Ein-/Ausgabe + Ausnahmebehandlung Grundlagen der Grafikprogrammierung Grafische Benutzeroberflächen und Ereignisbehandlung Nebenläufige Prozesse ( Threads ) Animationen Programmierung Verteilter Objekte Margarita Esponda Steinzeit der n Vor den Steinzeit 1941 Z3 Konrad Zuse 1943 ENIAC eigentlich kein Programm Programmiert wurde der ENIAC durch Steckverwindungen Programm 1945 John von Neumann "stored programs" Erste n Rechner erkennen und bearbeiten nur Instruktionen in Adresse im Speicher n 187A: E 0D 187B: B9 FF FF 8B D1 187C: C9 B8 D1 187D: B FF BE E E: BF CD usw

2 Assembler-n add A, B, C sub C, D, E add A, E, E sub C, D, E cmp E, D, end add C, D, E usw. add A B C Beispiel Register Assembler-Programm LABEL: LOAD #1 A LOAD #2 B ADD #1 #2 #3 STORE #3 C JUMP LABEL # # # Probleme Die erste Die Programmierung ist maschinenbezogen Sie verlangt genaue Kenntnisse über die Hardware schwer lesbar fehleranfällig sehr teuer! FORTRAN COBOL ALGOL LISP FORTRAN 1954 John Backus IBM COBOL 1959 Department of Defense ALGOL 1958 Europa LISP 1958 John McCarty MIT "Formula Translator" "Common Business Oriented Language" "Algorithmic Language" "List Processing" Schichtenarchitektur C = A + B*C LOAD #1 C LOAD #2 B MULT #1 #2 #3 LOAD #4 A ADD #3 #4 #1 STORE #1 C früher in Assembler bis das UNIX- Betriebssystem entstanden ist, wo fast alles in die C geschrieben ist. Anwendungsprogramme Texteditoren Übersetzer für verschiedene Sprachen Betriebsystem Hardware 2

3 Programmiertechniken Strukturiertes Programmieren Unterprogramme Programmbibliotheken Modularisierung Objektorientiertes Programmieren C Sprachen Basic 1964 LOGO 1967 Pascal 1970 Modula Ada 1980 OOP Smalltalk Early 70s C Eiffel 1985 Delphi 1995 Java 1995 C# 2000 Spaghetti code 100 GOTO PRINT I ; Result 120 GOTO * 12 = PRINT I * 12 ; 160 GOTO * 12 = PRINT = ; 3 * 12 = GOTO PRINT 12 ; GOTO PRINT * ; 410 GOTO I = I IF I > 12 THEN STOP 470 GOTO PRINT "Result" 510 I = GOTO 110 Aus Object-Oriented Programming in Java Mitchell Waite and Robert Lafore #include <stdio.h> C Programm Deklarative n main(t,_,a) char *a; {return!0<t?t<3?main(-79,-13,a+main(-87,1-_, main(-86, 0, a+1 )+a)):1,t<_?main(t+1, _, a ):3,main ( -94, -27+t, a )&&t == 2?_<13?main ( 2, _+1, "%s %d %d\n" ):9:16:t<0?t<-72?main(_, t,"@n'+,#'/*{}w+/w#cdnr/+,{}r/*de}+,/*{*+,/w{%+,/w#q#n+,/#{l,+,/n{n+\,/+#n+,/#;#q#n+,/+k#;*+,/'r :'d*'3,}{w+k w'k:'+}e#';dq#'l q#'+d'k#!/\ +k#;q#'r}ekk#}w'r}ekk{nl]'/#;#q#n'){)#}w'){){nl]'/+#n';d}rw' i;# ){n\ l]!/n{n#'; r{#w'r nc{nl]'/#{l,+'k {rw' ik{;[{nl]'/w#q#\ n'wk nw' iwk{kk{nl]!/w{%'l##w#' i; :{nl]'/*{q#'ld;r'}{nlwb!/*de}'c \ ;;{nl'-{}rw]'/+,}##'*}#nc,',#nw]'/+kd'+e}+;\ #'rdq#w! nr'/ ') }+}{rl#'{n' ')# }'+}##(!!/") :t<-50?_==*a?putchar(a[31]):main(-65,_,a+1):main((*a == '/')+t,_,a\ +1 ):0<t?main ( 2, 2, "%s"):*a=='/' main(0,main(-61,*a, "!ek;dc \ i@bk'(q)-[w]*%n+r3#l,{}:\nuwloca-o;m.vpbks,fxntdceghiry"),a+1);} - Basieren auf einem mathematischen Formalismus. - Wissen über ein Problem rein deklarativ darstellbar - Intelligentes System, das Fragen an das Programm beantworten kann. Beispiele Prolog 1970 FP 1978 Miranda 1985 Haskell 1990 mistery.c The International Obfuscated C Code Contest Deklarative n Programmierer Programmierer Teile des Programms werden mit Hilfe einer graphischen Programmierumgebung automatisch erzeugt. Mutter( luise, maria ). Mutter( anne, maria ). Mutter( maria, andrea ). Vater( luise, peter ). Vater( maria, joachim ). Oma( X, Y ) :- Mutter( Z, Y ), Muter( X, Z ). Oma( X, Y ) :- Mutter( Z, Y ), Vater( X, Z ). Geschwister( X, Y ) :- Mutter( X, Z ), Mutter( Y, Z ). Geschwister( X, Y ) :- Vater( X, Z ), Vater( Y, Z ).? Oma ( anne, andrea ). Wir werden hier arbeiten Software Hardware Programmierumbebung Graphische Benutzeroberfläche Texteditoren Übersetzer für verschiedene n Programmierumgebungen Software Entwicklungssysteme Visual Programming... Programmierer Read ( A, B); C := A+B A*B ; Höhere mal großer load #1 A Programmierer load #2 B Betriebssystem add #1 #2 #3 Assemblersprache mult #1 #2 #4 Dient zur Kommunikation sub #3 #4 #5 zwischen Benutzer und store #5 C Hardware.... Programmierer Der Rechner ist nur in der Lage extrem primitive Befehle auszuführen Programm in Prolog

4 Aber Rechner erkennen und bearbeiten nur Instruktionen in C Programm in einer höheren Übersetzer Programm in C-Sprache Assemblersprachen Weil C ursprünglich für die Programmierung des UNIX Betriebssystem entworfen worden ist. Das Programm kann erst dann vom Rechner ausgeführt werden Gute Eigenschaften von C Der Programmierer kann machen was er will. C C++ Smalltalk Schlechte Der Programmierer kann machen was er will. Stammbaum Syntax Oberon Semantik Der C-Compiler geht davon aus, dass der Programmierer genau weiß, was er will, und meldet fast keine Warnungen beim Übersetzen des Programms. Die meisten Fehler bei C-Programmen treten erst zur Laufzeit auf. JAVA Java 1991 Patrick Naughton und James Gosling entwickelten die Programmierumgebung Oak bei Sun Microsystems, um Anwendungen für elektronische Geräte und das interaktive Fernsehen leicht zu programmieren. Objektorientiertes Programmieren Simulationsprobleme in der Welt läuft alles parallel 1995 wurde der erste www-browser (HotJava) vorgestellt und Oak wird in Java umbenannt. Inzwischen hatte sich herausgestellt, dass der Name Oak bereits für eine andere vergeben war veröffentlichte Sun die erste offizielle Entwicklungsumgebung für Java. kostenlos über die Adresse Beispielloser Erfolg: Noch nie hat eine neue in so kurzer Zeit so starke Verbreitung gefunden. Wiederverwendbarkeit von Software saubere Modularisierung der Software mit klaren Schnittstellen Graphische Benutzeroberflächen - nicht sequentielle, interaktive Steuerung von Anwendungsprogrammen. Programmierung verteilte Anwendungen - Parallelität und Kommunikation auf natürlicher Weise 4

5 Java-Eigenschaften Java-Eigenschaften? portabel - Basisdatentypen maschinenunabhängig - Pseudocode (einfache JVM) einfach einfacher als C++ objektorientiert - umfangreiche Bibliotheken ohne Aufwand verwendbar. verteilt Thread-unterstützend Nebenläufige Prozesse robust - Strenge Typ- und Ausnahmebehandlung - keine Zeiger ( Pointer ) -keine GOTOs sicher Das Thema Sicherheit wird nie ganz abgeschlossen sein leistungsstark interpretierte Bearbeitung ist langsamer als Programme in Maschinencode eines speziellen Rechners Datenverarbeitung Algorithmen Problem Definition von Algorithmus Algorithmus Wesentliche Teil der Lösung eines Problem. Sehr Kreative Phase Ein Algorithmus ist eine präzise, endliche Verarbeitungsvorschrift zur Lösung eines Problems. Programm in einer höheren Programmierung oder Codierung des Algorithmus in einer bestimmten. Automatisierte Phase. Ein Algorithmus ist ein Plan zur Lösung eines Problems mit Hilfe einer endlichen Folge eindeutiger, ausführbarer Schritte. Algorithmen Programme Die Beschreibung ist finit endlicher Länge Ein Programm ist die Formulierung eines Algorithmus in einer konkreten. Algorithmen sind determiniert bei gleichen Eingabewerten gleiches Ergebnis. Eine ist ein durch einen Rechner interpretierbarer Formalismus mit eindeutig definierter Syntax und Semantik. Algorithmen terminieren i.d.r sie enden nach endlich vielen Schritten "An OO-Program is a system of cooperating objects" M.Waite and R.Lafore 5

6 Programme Die Syntax einer regelt die erlaubten Kombinationen von Symbolen. Java-Anwendungen Java Selbständige Programme, die auf der lokalen Festplatte gespeichert werden und wie ein herkömmliches Programm installiert und gestartet werden können. Die Semantik einer ist die Definition der den zulässigen Programmen zugeordneten Bedeutungen. Java Applets Kleine Programmstücke, die nicht selbständig ausgeführt werden können. Applets können nur von Web-Browsern oder Appletviewern ausgeführt werden. Java-Servlets Das serverseitige Pendant zu Java- Applets. Dies sind Programme, die auf einem Server (im Hintergrund) laufen und in der Lage sind HTML-Seiten zu generieren. Java-Anwendung Beispiel Kommentare in Java // von hier aus bis Ende der Zeile wird dieser Text ignoriert /* Ein einfaches aber vollständiges Java-Programm */ public class MyFirstProgram { /* alle diese Zeilen hier werden von dem javac völlig ignoriert... */ } public static void main( String[] args ) { System.out.println( "Es läuft! " ); } // end of class MyFirstProgram /** dieser Text wird von dem javadoc-programm verwendet, um automatische Dokumentation in html-format zu erzeugen */ Java-Applets in HTML-Seiten Java ist plattformunabhängig Der Java-Quellcode des Applets: LaufendeText.java Zum Übersetzen ruft man dann 'javac LaufText.java' auf, was im gleichen Verzeichnis eine Datei 'LaufText.class' erzeugt <html> <head> <title>applettest</title> </head> <body> <applet code=laufendetext.class width=120 height=60> </applet> </body> </html> Java Source Java-Compiler Bytecode Interpreter Interpreter Interpreter MyProgram MyProgram MyProgram MyProgram.java javac MyProgram.class java 6

7 JDK ( Java Development Kit ) Übersetzen/Ausführen javac java Java-Compiler Java-Interpreter AppletViewer javadoc Für "Applets" Dokumentationsgenerator Texteditor - UltraEdit - JBuilder 8.0 Übersetzen: Ausführen: javac MyFirstProgram.java java MyFirstProgram 7