14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 1 Die Programmiersprache Java.

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1 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 1 Die Programmiersprache Java

2 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 2 Geschichtliche Entwicklung von Java 1991- Projekt “Green” (James Gosling), Interpreter Oak Herbst 1992 - *7 (“Star Seven”) - Fernsteuerung 1994 - Web Browser (HotJava) 1995 - Fa. Netscape integriert eine JVM in ihren Browser Januar 1996 - JDK 1.0.2 1996 - JDBC, JavaBeans, Java WorkShop, Visual Cafe, J++,... 1997 HotJava 1.0, JDK 1.1 1998 Java-2-Plattform

3 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 3 Java-Versionen (Überblick) DK 1.1Februar 1997Neuerungen bei der Ereignisbehandlung, Umgang mit Unicode-Dateien, Datenbankunterstützung, innere Klassen, Unterstützung von nativen Code Java 2 SDK 1.2 November 1998 Heißt nun nicht mehr JDK, sondern Java 2 Software Development Kit (SDK). Neue Bibliothek für grafische Oberflächen: Swing. Collection. Java 2 SDK 1.3 Mitte 2000JNDI, RMI/IIOP, Sound-Unterstützung Java 2 SDK 1.4 Februar 2002Schnittstelle für XML-Parser, Logging, neues IO-System (NIO), reguläre Ausdrücke, Assertions Java 2 SDK 5.0 Ende 2004Generische Typen, typsichere Aufzählungen, erweitertes for, Boxing

4 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 4 Eigenschaften von Java Portabel –Entwurf einer virtuellen Maschine –Java-Bytecode, Just-in-Time-Compiler –alle Datentypen in Java sind exakt festgelegt Objektorientiert –Java ist vollständig objektorientiert aufgebaut –Kapselung, Vererbung, Polymorphismus –kein Direktzugriff auf Strukturen, kein Datentyp Zeiger, keine Mehrfachvererbung Multithreaded –Methoden zur Interprozeß-Kommunikation und Synchronisation

5 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 5 Eigenschaften von Java Verteilt –Standardbibliothek enthält Klassen zur einfachen Erstellung von Client- Server-Applikationen Robust –Verzicht auf Zeiger –keine direkte Speicherfreigabe mit free –strenge Typprüfung, kein Überladen von Operatoren, keine Mehrfachvererbung, Einschränkung automatischer Typumwandlung Sicher –Bytecode-Verifizierer –Einschränkung auf Zugriff lokaler Dateien –signierte Applets

6 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 6 Unterschiede zu C++ keine Typedefs, Defines und kein Präprozessor keine Strukturen und Unions keine Funktionen außerhalb von Klassen keine Mehrfachvererbung keine Goto-Befehle keine automatische Typenumwandlung keine Zeiger und keine manuelle Speicherverwaltung

7 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 7 Ihr erstes Java-Programm Erstellen der Datei Hello.java public class Hello { public static void main(String args[]){ System.out.println(“Hello World!”); } Übersetzen des Quelltextes: javac Hello.java Ausführen des Programmes: java Hello

8 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 8 Die Sprachelemente von Java

9 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 9 Der Unicode-Zeichensatz Unicode-Zeichensatz –jedes Zeichen wird mit 16 Bit dargestellt –ASCII-Code ist eine Untermenge von Unicode –Darstellung von Unicode-Zeichen durch Escape-Sequenz \u –Bezeichner und Klassenname können Unicode-Zeichen enthalten Umsetzung von Java-Quelltext in Unicode-Zeichen-Sequenz UTF-8-Codierung –De- bzw. Codierungsmethoden in DataOutputStream bzw. DataInputStream

10 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 10 Blöcke Anweisungblöcke fassen Anweisungen zusammen if (bedingung) { tue_dies(); tue_das(); } in Blöcken vereinbarte Variablen dürfen Variablen aus übergeordneten Blöcken nicht überdecken // nachfolgender Programmcode führt zu einem Übersetzungsfehler int x = 0; { int x; x = 5; }

11 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 11 Namensräume Hierarchie der Namensräume –außen steht der Namensraum des Pakets in der eine Klasse vereinbart ist –anschließend kommt der Namensraum der Klasse (Geschachtelte Klassen => ineinander geschachtelte Namensräume) –Namensräume der Methoden werden in die Klassen eingebettet Methodenparameter überdecken Datenelemente der Klasse –innerhalb von Methoden können noch geschachtelte Blöcke stehen Auflösung der Bezeichner von innen nach außen –Suche nach Variablendeklaration beginnt im lokalen Namensraum, dann im übergeordneten, usw.

12 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 12 if-Anweisung Anweisungsform if (a < b) System.out.println(“a ist kleiner als b”); else System.out.println(“a ist größer oder gleich b”); ein else-Zweig wird stets dem davorstehenden else zugeordnet if (x >= 0) if ( x > 0) System.out.println(´´größer als Null´´); else; else System.out.println(´´kleiner als Null´´);

13 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 13 switch-Anweisung Anweisungsform: int x = 4; switch(x){ case 3: System.out.println(“Drei”); case 4: System.out.println(“Vier”); case 5: System.out.println(“Fünf”); default: System.out.println(“was anderes”); } Ausgabe: Vier Fünf was anderes Beenden der switch-Anweisung mit break

14 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 14 while- und do-Schleife while-Schleife elem = root; while(elem != null) elem = elem.next; do-Schleife int i=1; do{ System.out.println(“Das sage ich Dir jetzt zum “+(i++)+”.Mal!”); }while (i <= 10);

15 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 15 for-Schleife Anweisungsform: for(Initialisierung; Test; Inkrementierung){ Anweisungen; } Beispiel: int i, j; for(i = 1, j = 10; i <= 10; i++, j--) System.out.println(i+” “ +j);

16 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 16 Sprunganweisungen Verlassen von Anweisungsblöcken durch break Beispiel 1: while (true){... if (++i == 5) break; } Beispiel 2: foo: // benannte Schleife for ( int i = 1; i <= 5; i++){ for( int j = 1; j <= 2; j++){... ; if ((i + j) > 3) break foo; }

17 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 17 Fortsetzung einer Schleife mit continue durch die Anweisung continue wird der aktuelle Schleifendurchlauf unterbrochen int y = 0; while ( y < 2 ){ y++; int x = 0; while ( x < = 3 ) { if ( ++x <= 3 ) continue; System.out.println(´´x=´´+x+´´,y=´´+y); } continue kann wie break mit einer Marke versehen werden

18 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 18 Kommentare /* Ein mehrzeiliger Kommentar. Kommentare können nicht geschachtelt werden */ // Eine einzelne Kommentarzeile für javadoc: /** * Ein Dokumentationskommentar. * Eine HTML-Liste * * item 1 * item 2 * */

19 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 19 Reservierte Wörter ° Wörter sind reserviert, werden in der Java-2-Plattform aber nicht benutzt °° in der Java-2-Plattform hinzugefügt

20 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 20 Bezeichner und Namenskonvention Anfangszeichen: Buchstabe, $-Zeichen oder ein Unterstrich (_) –Character.isJavaIdentifierStart(char) Namenskonventionen –grundsätzlich werden sprechende Bezeichner verwendet Paradebeispiel: ArrayIndexOutOfBoundsExecption, Ausnahme: i und j –Namen einfacher Datentypen werden vollständig klein geschrieben int, char, boolean... –Konstanten werden vollständig groß geschrieben (Label.CENTER) –Bezeichner von Klassen haben einen großen Anfangsbuchstaben, ansonsten Kleinbuchstaben. Float, aber LayoutManager –Bezeichner für Variablen, Methoden und Datenelementen werden klein geschrieben; ansonsten gelten die gleichen Regeln wie bei Klassen. String string, System.out.println, aber Button.getPreferredSize()

21 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 21 Datentypen primitive Datentypen Referenztypen

22 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 22 Literale Zahlenliterale Boolesche Literale true or false

23 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 23 Literale Zeichenliterale ´a´ ´#´ ´\n´ ´\u0030´ Zeichenkettenliterale ´´A string with a \t tab in it´´ ´´This string brought to you by Java \u2122´´

24 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 24 Ausdrücke und Operatoren Arithmetische Operatoren Beispiel: int x = 6, y = 4, res; res = x + y; // => res=10 res = x - y; // => res=2 res = x / y; // => res=1 res = x % y; // => res=2

25 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 25 Ausdrücke und Operatoren ZuweisungsoperatorenInkrement- und Dekrementoperatoren

26 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 26 Ausdrücke und Operatoren public class IncText { public static void main(String args[]){ int i = 1; prt(´´i: ´´+ i); // => i: 1 prt(´´++i: ´´+ ++i);// => ++i: 2 prt(´´i++: ´´+ i++);// => i++: 2 prt(´´i: ´´+ i); // => i: 3 prt(´´--i: ´´ + --i);// => --i: 2 prt(´´i--: ´´+ i--);// => i--: 2 prt(´´i: ´´+ i); // => i: 1 } static void prt(String s){ System.out.println(s); }

27 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 27 Ausdrücke und Operatoren Vergleichsoperatoren Logische Operatoren

28 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 28 Ausdrücke und Operatoren Bitweise Operatoren

29 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 29 Ausdrücke und Operatoren Bedingter Ausdruck ? : int x = 1, y = 2; int minValue = (X < Y) ? x : y; // minValue = 1 Operator instanceof zum Test auf Klassenzugehörigkeit int incData(Object data){ int i = 0; if (data instanceof Integer) i = ((Integer) data).intValue(); else if (data instanceof String) i = Integer.parseInt((String) data); return ++i; }

30 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 30 Arithmetik in Java Ganzzahl-Division Nulldivision führt zu einer ArithmeticException Gleitpunkt-Division Nulldivision führt zu keiner ArithmeticException, anstelle dessen werden die Werte NEGATIVE_INFINITY und POSITIVE_INFINITY benutzt eine Zahl die keine ist: NaN nicht definierte arithmetrische Operaitionen liefern den Wert NaN (Not a Number) float f; f = Float.NEGATIVE_INFINITY + Float.POSITIVE_INFINITY; System.out.println(Float.toString(f)) // => NaN

31 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 31 Typkonvertierungen (Primitivtypen) Konvertieren von Primitivtypen erfolgt bei einer Zuweisung, wenn der Typ der Variablen und des zugewiesenen Ausdrucks nicht identisch sind bei einer Auswertung eines arithmetischen Ausdrucks, wenn die Operanden unterschiedlich sind beim Aufruf einer Methode, falls die Typen der aktuellen Parameter nicht mit denen der formalen Parameter übereinstimmen byte short intlongfloatdouble char Explizites Casting (typename) value(int) (x/y)

32 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 32 Typkonvertierung (Referenztypen) Umwandlungsarten Umwandlung eines Objekts vom Typ T in seine Basisklassen Umwandlung eines Objektes T in eine aus T abgeleitete Klasse (classname) object Primitivtypen Referenztypen Die Wrapperklassen Integer, Long, Float, Double, Char,... entsprechen je einem primitiven Datentyp Integer intObj = new Integer(i); myVector.addElement(intObj); Primitivtypen und Wrapperklassen sind seit der Version 5.0 kompatibel (Autoboxing)

33 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 33 Operator-Rangfolge 1.[] () 2.++ -- ! ~ instanceof 3.new (Typ) Ausdruck 4.* / % 5.+ - 6. > >>> 7. >= <= 8.== != 9. & 10.^ 11.| 12.&& 13.| | 14.?: 15.= += -= *= /= &= ^= &= |= >= >>>=

34 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 34 Variablen Variablenarten: Instanz- und Klassenvariablen, lokale Variablen Variablen deklarieren int currentversion; boolean isSuspended; Werte für Variablen zuweisen currentVersion = 1; isSuspended = true; int a, b, c = 5; lokale Variablen müssen Werte haben bevor sie benutzt werden Anfangswerte für Instanz- und Klassenvariablen null - für Klassenvariablen 0- für numerische Variablen ´\u0000´- für Zeichen false - für boolesche Variablen Konstantendefinition final currentVersion = 1;

35 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 35 Zeichenketten Zeichenketten sind Objekte der Klasse java.lang.String String s1 = ´´Eine konstante Zeichenkette´´ StringBuffer s2 = ´´ Eine veränderbare Zeichenkette´´ Verkettung von Zeichenketten String s = ´´Ein String aus´´ + ´´ zwei Hälften´´ Kopieren von Zeichenketten String s; StringBuffer sb = new StringBuffer(´´ABC´´); s = sb.toString(); automatische Konvertierung von Zeichenketten for(int i = 1; i <= 10; i++) System.out.println(´´Der ´´ + i + ´´. String´´);

36 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 36 Die Klassen String und StringBuffer Methoden der Klasse java.lang.String length()- liefert die Länge des String-Objekts charAt()- liefert das Zeichen an der bezeichneten Position equals()- Vergleichen von Zeichenketten substring()- liefert den Teilstring Methoden der Klasse java.lang.StringBuffer append()- hängt eine Zeichenkette am Ende des Strings ein insert()- fügt eine Zeichenkette an einer bestimmten Stelle ein delete()- löscht einen Teil des Strings replace()- ersetzt einen Teil des Strings length()- liefert die Länge der momentan enthaltenen Zeichenkette

37 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 37 Reihungen In Java sind Reihungen (engl. Arrays) spezielle Objekte Elementtyp einer Reihung wird Basistyp genannt in Java kann der Basistyp einer Reihung ein numerischer Type oder ein Referenztyp sein Gemeinsamkeiten von Objekten und Reihungen Reihungen werden wie Objekte dynamisch angelegt Reihungen sind Referenztypen Reihungen sind wie alle Klassen in Java Unterklassen der Klasse Object Elemente einer Reihung werden wie Zustandsvariablen von Objekten automatisch initialisiert Unterschiede zwischen Objekten und Reihungen Arrays haben keine Konstruktoren. Statt dessen gibt es für Arrays eine spezielle Syntax des new-Operators Es können keine Unterklassen von Arrays definiert werden.

38 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 38 Deklaration und Erzeugen von Reihungen Deklaration von Reihungsvariablen int a1 []; int [] a1; String names []; Erzeugen von Reihungsobjekten durch den new-Operator a1 = new int[4]; int a2 [] = new int[4]; String names [] = new String[4] automatische Initialisierung eines Reihungsobjektes bei der Erzeugung numerischer Basistyp => vordefinierter Anfangswert des Basistyps ist der Basistyp ein Referenztyp => vordefinierte Anfangswert null

39 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 39 Initialisierung und Zugriff auf Reihungen Zugriff auf Reihungselemente a1[0] = 1; a1[1] = 2; a1[2] = 3; a1[3] = 4; names[0]=´´Karl´´; names[1]=´´Jan´´; names[2]=´´Uwe´´; names[3]=new String(´´Hans´´); Reihungslänge ist durch die Instanzvariable length gegeben for(int i = 0; i < a1.length; i++) a1 [i] = i + 1; Zugriffsfehler führt zu einer ArrayOutOfBoundsExecption a1[4] =... // keine Ausnahmebehandlung => Laufzeitfehler Direktes Initialisieren von Reihungselementen int a1 [] = {1, 2, 3, 4}; String names[] = {´´Karl´´, ´´Jan´´, ´´Uwe´´, new String(´´Hans´´)};

40 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 40 foreach-Schleife ein vollständiger Durchlauf eines Arrays for(int i = 0;i<a.length;i++) System.out.println(a[i]); kann durch eine foreach-Schleife beschrieben werden for(int e: a) System.out.println(e); eine foreach-Schleife ist lediglich eine syntaktische Kurzform zur Beschreibung von for-Schleifen

41 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 41 Mehrdimensionale Reihungen Reihungen die als Basistyp eine Reihung haben ChessPiece [][] chessBoard ; chessBoard = new chessPiece[8][8]; chessBoard[0][0] = new ChessPiece(´´Rook´´); chessBoard[1][0] = new ChessPiece(´Pawn´); direktes Initialisieren mehrdimensionaler Reihungen int a [][] = { {1, 2, 3},{1, 2, 3}}; int a [][] = new int[2][3]; a[0][0] = 1; a[0][1] = 2; a[0][2] = 3; a[1][0] = 1; a[1][1] = 2; a[1][2] = 3; mehrdimensionale Reihungen müssen nicht rechteckig sein int a [][] = {{0}, {1,2},{1,2,1}};

42 14.11.2005, Dr. Wolfram Amme, Softwareentwicklung in Java, FSU Jena, WS 2005/06 42 Methoden zur Bearbeitung von Reihungen Methoden der Klasse System arraycopy(src,from,dst,to,count) src: Originalreihung dst: Zielreihung from: erstes Element was kopiert werden to: Index ab dem Elemente in dst eingetragen werden sollen count: Anzahl zu kopierender Elemente Methoden der Klasse java.util.Arrays fill(a,x) - kopiert den Wert x in alle Elemente der Reihung a sort() - sortiert Die Reihung a nach aufsteigenden Werten equals(a,b) - vergleicht die Reihungen a und b elementweise binarySearch(a,x) - sucht x in der sortierten Reihung a