1 Hello World!

23

1.1 Einführung

23

Wozu programmieren lernen?

23

Warum Java?

24

Java-Versionen

25

Sicherheitsprobleme

27

Windows, Linux oder OS X?

28

1.2 Java und Eclipse installieren

28

1.3 Installation unter Windows

29

JDK-Installation

29

Path-Variable einstellen

29

Notepad++ und Eclipse installieren

31

1.4 Installation unter Ubuntu Linux

33

Pakete der Distribution installieren

33

Original-Java von Oracle installieren

34

Eclipse installieren

34

1.5 Installation unter OS X

35

Java installieren

35

Eclipse installieren

36

1.6 »Hello World« mit javac und java manuell übersetzen

37

Code verfassen und speichern

37

Das Programm kompilieren und ausführen

38

Der Hello-World-Code

40

Zulässige Codeänderungen

43

Java-Interna

45

1.7 Hello World mit Eclipse

46

Projekt erzeugen

46

Klasse erzeugen

47

Code in Eclipse verfassen

49

Code ausführen

50

1.8 Java-Crashkurs

51

Elementare Syntaxregeln

51

Ärger mit Strichpunkten

53

Regeln zur Benennung von Variablen, Klassen etc.

54

Java-Schlüsselwörter

55

Kommentare im Java-Code

55

Klassen der Java-Klassenbibliothek nutzen

56

Weniger Tippaufwand mit »import«

58

1.9 Wiederholungsfragen

60

2 Variablenverwaltung

61

2.1 Variablen

61

Einführungsbeispiel

61

Variablen deklarieren, initialisieren und verwenden

62

2.2 Elementare Datentypen

63

Ganze Zahlen

64

Fließkommazahlen

64

Rechnen mit »double«-Zahlen

66

Boolesche Werte

67

Zufallszahlen

67

Typumwandlung (Casting)

68

Modifizierer für die Variablendeklaration

69

2.3 Literale

71

Boolesche Literale

71

Ganze Zahlen

71

Fließkommazahlen

73

2.4 Variablen im größeren Java-Kontext

73

Gültigkeitsebenen

74

Objektvariablen

75

Wrapper-Klassen elementare Datentypen

77

Klassenvariablen (Fields)

79

2.5 Variablen einlesen und ausgeben

80

Datenausgabe

80

Dateneingabe

81

Beispiel

82

2.6 Konstanten und Enums

82

Konstanten

83

Konstantenaufzählungen (Enums)

84

2.7 Wiederholungsfragen und Übungen

85

3 Operatoren

87

3.1 Überblick

87

3.2 Details und Sonderfälle

89

Zuweisungen

90

Mathematische Operatoren

90

Inkrement und Dekrement

92

Vergleiche

92

Boolesche Ausdrücke (verknüpfte Bedingungen)

93

Rechnen mit Bits

95

Sonstige Operatoren

96

3.3 Wiederholungsfragen

96

4 Verzweigungen und Schleifen

97

4.1 »if«-Verzweigungen

98

Lieber ein Klammernpaar zu viel als eines zu wenig!

99

Klare Logik durch richtiges Einrücken

101

Beispiel: Schaltjahrtest

101

4.2 »if«-Kurzschreibweise (ternärer Operator)

103

4.3 »switch«-Verzweigungen

104

Beispiel: Tage pro Monat

105

4.4 »for«-Schleifen

106

Achtung, Falle!

107

Variablendeklaration innerhalb der Schleife

108

Beispiele

109

»for«-Schleifen für Fließkommazahlen

110

Verschachtelte Schleifen

111

4.5 »for-each«-Schleifen

112

»for« versus »for-each«

113

4.6 »while«- und »do-while»-Schleifen

114

»while«-Schleifen

114

»do-while«-Schleifen

115

4.7 »break« und »continue«

116

break

116

continue

116

»break« und »continue« in verschachtelten Schleifen

117

Endlosschleifen

117

4.8 Wiederholungsfragen und Übungen

118

5 Arrays

119

5.1 Syntax

119

Arrays initialisieren

119

Zugriff auf Array-Elemente

120

Mehrdimensionale Arrays

121

Nichtrechteckige Arrays

121

Interna

122

5.2 Mit Arrays arbeiten

124

Methoden

124

Arrays duplizieren

125

Beispiel 1: Array initialisieren

125

Beispiel 2: Minimum, Maximum und Mittelwert

126

5.3 Wiederholungsfragen

127

6 Zeichenketten

129

6.1 Der Datentyp »char«

129

Die »Character«-Klasse und ihre Methoden

130

6.2 Die »String«-Klasse

131

»String«-Eigenheiten

132

Zeichenkette vergleichen

133

Zeichenketten korrekt ordnen und sortieren

134

»String«-Methoden

135

Die »join«-Methode

137

6.3 Formatierung und Konvertierung

138

Formatierung

138

Konvertierung von Zeichenketten in Zahlen

141

Lokalisierung von Ein- und Ausgabe

142

6.4 Die »StringBuilder«-Klasse

144

6.5 Zeichensatzprobleme

145

Quellcode

145

Textausgabe im Terminal

146

Zeichensatzeinstellung in Eclipse

147

6.6 Beispiele

147

Groß- und Kleinbuchstaben zählen

147

Pfad und Dateiname trennen

148

6.7 Wiederholungsfragen und Übungen

149

7 Datum und Uhrzeit

150

7.1 Datum und Zeit in Java 8

151

»Machine Time Line« versus »Human Time Line«

151

Überblick über die Klassen und Methoden

152

Datum ermitteln, anzeigen und formatieren

154

Schaltjahr-spezifische Daten ermitteln

155

Uhrzeit ermitteln und anzeigen

156

Daten und Zeiten einlesen (»parse«)

156

Daten und Zeiten festlegen (»of«)

157

Zeitspannen ermitteln und auswerten

157

Rechnen mit Daten und Zeiten

158

Rechenzeit messen (Instant und Duration)

159

7.2 Veraltete Datums- und Zeitklassen (Date, Calendar)

160

Die »Date«-Klasse

160

Formatierung mit »format« bzw. »printf«

162

Formatierung mit der »SimpleDateFormat«-Klasse

162

Die »Calendar«-Klasse

165

Umwandlung von »Date« zu »LocalDate«

168

7.3 Wiederholungsfragen und Übungen

168

8 Methoden

169

8.1 Einführung

170

Syntaxregeln

171

Statisch oder nichtstatisch?

172

8.2 Parameterliste

173

Parameter verändern

173

Finale Parameter

176

Overloading

176

Variable Parameterzahl

177

8.3 Rückgabewert und »return«

179

8.4 Rekursion

180

Fakultät rekursiv berechnen

180

Der Stack

181

8.5 Beispiele

182

Array-Methoden: Minimum und Maximum ermitteln

182

Wir spielen Lotto

183

8.6 Wiederholungsfragen und Übungen

186

9 Exceptions

189

9.1 Exception-Klassen

190

Die »Throwable«-Klasse

190

Die »Error«-Klassen

191

Die »RuntimeException«-Klassen

191

Gewöhnliche Exceptions

192

9.2 try-catch

192

»try-catch« für Ressourcen

194

Exception-Weitergabe

194

9.3 Fehleranfällige Methoden deklarieren (»throws«)

196

Selbst absichern oder die Absicherung delegieren?

196

9.4 Selbst Exceptions werfen (»throw«)

197

9.5 Beispiel

198

9.6 Wiederholungsfragen und Übungen

200

10 Klassen

202

10.1 Top-Level-Klassen

203

Beispiel: Rechteck-Klasse

204

Gültigkeitsebenen (»public«, »private« und »protected«)

207

Statische Klassenvariablen und Methoden

208

Konstruktor

211

this

212

Beispiel: Rechteck-Klasse mit Konstruktor

213

Destruktor, »finalize« und »close«

214

»get«- und »set«-Methoden (Getter/Setter)

215

Beispiel: Rechteck-Klasse mit Getter/Setter

216

10.2 Lokale Klassen

218

Die Syntax lokaler Klassen

218

Lokale Schnittstellen und Enums

220

10.3 Anonyme Klassen

220

Beispiel: »FilenameFilter«

221

Syntax

223

Variable Capture

224

10.4 Statische geschachtelte Klassen

225

10.5 Beispiel: Schachfigur Springer

226

Aufgabenstellung

226

Implementierung der »Springer«-Klasse

228

Die Methode »ermittleZuege«

229

Test

230

10.6 Wiederholungsfragen und Übungen

231

11 Vererbung und Schnittstellen

234

11.1 Vererbung

235

Methoden überschreiben

235

super

237

Konstruktor

237

Finale Klassen und Methoden

238

Abstrakte Klassen

239

Generalisierung

240

Polymorphie

241

Upcasts und Downcasts

244

11.2 Die »Object«-Klasse

244

Die Methode »clone«

245

Die Methode »equals«

245

Die Methode »finalize«

246

Die Methode »getClass«

246

Die Methode »hashCode«

246

Die Methoden »notify«, »notifyAll« und »wait«

248

Die Methode »toString«

248

11.3 Vererbungsbeispiel (Schachfiguren)

248

Die abstrakte Klasse »Schachfigur«

249

Die Klassen »Springer«, »Laeufer« und »Turm«

251

Anwendung der Klassen

252

11.4 Schnittstellen

253

Einführungsbeispiel

253

Wichtige Schnittstellen in der Java-Standardbibliothek

254

»interface«-Syntax

255

Funktionale Schnittstellen und Default-Methoden

256

Die »implements«-Syntax

257

Polymorphie bei Schnittstellen

258

Abstrakte Klassen versus Schnittstellen

258

11.5 Schnittstellenbeispiel (geometrische Figuren)

259

Rechteck- und Kreis-Klasse

259

Anwendung der Klassen

260

11.6 Wiederholungsfragen und Übungen

262

12 Generische Klassen und Methoden

264

12.1 Einführung

264

Hello Generics World!

264

Wrapper-Klassen

266

12.2 Deklaration generischer Klassen und Schnittstellen

266

Typeinschränkungen

267

Generische Schnittstellen und Vererbung

268

12.3 Deklaration generischer Methoden

268

12.4 Wildcards

269

Wildcard-Variablen und -Parameter

270

Wildcards mit Regeln

271

Upper Bounded Wildcards

272

Lower Bounded Wildcards

273

Arrays

273

12.5 Genercis-Beispiel (Comparable)

274

Die »Geometrie«-Schnittstelle erweitern

275

Die »Kreis«-Klasse erweitern

275

Die »Rechteck«-Klasse erweitern

276

Die »Comparable«-Objekte sortieren

277

»Comparable« versus »Comparator«

277

12.6 Wiederholungsfragen und Übungen

279

13 Lambda-Ausdrücke

280

13.1 Hello Lambda-World!

280

Ein Blick hinter die Kulissen

281

13.2 Lambda & Co.

282

Die Syntax von Lambda-Ausdrücken

282

»this« und »super«

284

Referenzen auf Methoden

284

Beispiel für Referenzen auf Methoden

286

Default-Methoden

288

Generische Lambda-Schnittstellen

289

Beispiel: Datenselektion mit der »Predicate«-Schnittstelle

290

War das schon alles?

292

13.3 Wiederholungsfragen

292

14 Collections

294

14.1 Einführung

294

Koordinatenpunkte eines Polygons speichern (»List«)

295

Lottozahlen generieren (»Set«)

295

Wörterbuch speichern (»Map«)

296

Klassenüberblick

296

Regeln, Tipps und Tricks

298

14.2 Die »Iterable«-Schnittstelle

300

Die »forEach«-Methode

301

14.3 Die »Collection«-Schnittstelle

302

Die »removeIf«- und »stream«-Methoden

304

14.4 Die »Set«-Schnittstelle

305

Die »HashSet«-Klasse

305

Die »LinkedHashSet«-Klasse

307

Die »TreeSet«-Klasse

308

14.5 Die »List«-Schnittstelle

310

Die »replaceAll«-Methode

311

Die »ArrayList«-Klasse

312

Die »LinkedList«-Klasse

313

14.6 Die »Stream«-Schnittstelle

313

Stream-Beispiele

315

14.7 Die »Map«-Schnittstelle

318

Die »HashMap«- und »LinkedHashMap«-Klassen

319

Schleifen über Maps

320

14.8 Wiederholungsfragen und Übungen

322

15 Dateien und Verzeichnisse

323

15.1 Klassen- und Schnittstellenüberblick

323

Fehlerabsicherung

324

Ressourcen schließen

325

15.2 Dateien und Verzeichnisse ergründen

325

Besondere Verzeichnisse

325

Die »Path«-Schnittstelle

326

Testen, ob ein Verzeichnis bzw. eine Datei existiert

328

Eigenschaften einer Datei ermitteln

329

Liste der Dateien in einem Verzeichnis ermitteln

331

15.3 Dateien und Verzeichnisse bearbeiten

333

Beispiel

334

15.4 Textdateien lesen und schreiben

336

Textdateien schreiben

336

Textdateien auslesen

338

Andere Zeichensätze als UTF-8 verwenden

339

15.5 Wiederholungsaufgaben und Übungen

340

16 JavaFX

341

16.1 Einführung

342

Eclipse JavaFX-tauglich machen

342

Hello JavaFX!

342

Ein erster Blick hinter die Kulissen

344

Der Scene Graph

345

16.2 Arbeiten mit Steuerelementen

346

Der Scene Graph des Beispielprogramms

347

Steuerelemente und Container erzeugen

349

Ereignisse

352

16.3 Grafikprogrammierung

354

Einführungsbeispiel

354

Den Zufall zeichnen lassen

356

Lissajous-Figuren zeichnen

358

16.4 Mehr JavaFX

360

16.5 Wiederholungsaufgaben und Übungen

362

17 Javadoc

363

17.1 Javadoc-Syntax

363

Beispiel

364

17.2 Das Javadoc-Kommando

366

17.3 Übung

368

18 Pakete und Bibliotheken

369

18.1 import

369

Die »import«-Syntax

370

Standard-Import für »java.lang«

371

Statische Importe

371

18.2 Pakete

372

18.3 Bibliotheken

374

Fertige Java-Bibliotheken nutzen

374

Eigene Java-Bibliotheken erzeugen

376

A Eclipse-Crashkurs

377

A.1 Erste Schritte

377

Workspace

377

Der Welcome-Dialog

378

Grundeinstellungen

378

Views

381

Mit Views arbeiten

382

Perspektiven

383

A.2 Arbeitstechniken

384

Projekte starten

384

Code eingeben

384

Code korrigieren

386

Variablen umbenennen (Refactoring)

386

Code automatisch generieren

387

Projekte umbenennen und kopieren

387

Projekte exportieren und importieren (ZIP-Archive)

388

Externe Bibliotheken (jar-Dateien) integrieren

388

A.3 Debugging

389

Debugging-Funktionen

390

B Lösungen

392

B.1 Kapitel 1, »Hello World!«

392

B.2 Kapitel 2, »Variablenverwaltung«

395

B.3 Kapitel 3, »Operatoren«

397

B.4 Kapitel 4, »Verzweigungen und Schleifen«

398

B.5 Kapitel 5, »Arrays«

400

B.6 Kapitel 6, »Zeichenketten«

401

B.7 Kapitel 7, »Datum und Uhrzeit«

402

B.8 Kapitel 8, »Methoden«

403

B.9 Kapitel 9, »Exceptions«

404

B.10 Kapitel 10, »Klassen«

405

B.11 Kapitel 11, »Vererbung und Schnittstellen«

407

B.12 Kapitel 12, »Generische Klassen und Methoden«

409

B.13 Kapitel 13, »Lambda-Ausdrücke«

409

B.14 Kapitel 14, »Collections«

410

B.15 Kapitel 15, »Dateien und Verzeichnisse«

412

B.16 Kapitel 16, »JavaFX«

413

B.17 Kapitel 17, »Javadoc«

415