1 Hello World!

23

1.1 Einführung

23

Warum Java?

24

Das große Versionsnummernchaos

25

Kleines Java-Glossar

27

Windows, Linux oder macOS?

28

1.2 Java und die IntelliJ IDEA installieren

29

1.3 Installation unter Windows

30

Path-Variable einstellen

30

Notepad++ und IntelliJ IDEA installieren

32

1.4 Installation unter Ubuntu Linux

33

IntelliJ IDEA installieren

33

1.5 Installation unter macOS

34

IntelliJ IDEA installieren

34

1.6 »Hello World« mit javac und java manuell übersetzen

34

Code verfassen und speichern

34

Das Programm kompilieren und ausführen

36

Der Hello-World-Code

38

Zulässige Codeänderungen

41

Java-Interna

42

1.7 Die Java-Shell

44

Fortgeschrittene Funktionen

45

1.8 Hello IntelliJ IDEA

46

JDK einrichten

47

Neues Projekt starten

48

Endlich Code

49

Beispieldateien

49

IntelliJ(gent) oder nicht – das ist hier die Frage ...

51

1.9 Wiederholungsfragen

52

2 Java-Crashkurs

53

2.1 Die Idee des objektorientierten Programmierens

53

Methoden helfen, Teilaufgaben zu lösen

54

Klassen bringen Daten und Methoden zusammen

54

Objekte sind konkrete Ausformungen von Klassen

55

Begriffe

56

2.2 Java-Syntax

58

Ärger mit Strichpunkten

59

Regeln zur Benennung von Variablen, Klassen etc.

60

Java-Schlüsselwörter

61

Kommentare im Java-Code

61

Die Java-Klassenbibliothek

62

Weniger Tippaufwand mit »import«

62

Klassen aus der Standardbibliothek verwenden

64

2.3 Wiederholungsfragen

65

3 Variablenverwaltung

66

3.1 Variablen

66

Einführungsbeispiel

66

Variablen deklarieren, initialisieren und verwenden

67

Variablendeklaration ohne Typangabe (»Type Inference«)

68

3.2 Elementare Datentypen

69

Ganze Zahlen

70

Fließkommazahlen

71

Rechnen mit »double«-Zahlen

72

Boolesche Werte

73

Zufallszahlen

73

Typumwandlung (Casting)

74

Modifizierer für die Variablendeklaration

75

3.3 Literale

77

Boolesche Literale

77

Ganze Zahlen

77

Fließkommazahlen

79

3.4 Variablen im größeren Java-Kontext

79

Gültigkeitsebenen

80

Variablen für Objekte

81

Wrapper-Klassen für elementare Datentypen

83

Instanzvariablen (Fields)

85

3.5 Variablen einlesen und ausgeben

85

Datenausgabe

86

Dateneingabe

87

Beispiel

87

3.6 Konstanten und Enums

89

Konstanten

89

Konstantenaufzählungen (Enums)

89

3.7 Wiederholungsfragen und Übungen

91

4 Operatoren

92

4.1 Überblick

92

4.2 Details und Sonderfälle

94

Zuweisungen

95

Mathematische Operatoren

95

Inkrement und Dekrement

97

Vergleiche

97

Boolesche Ausdrücke (verknüpfte Bedingungen)

98

Rechnen mit Bits

100

Sonstige Operatoren

101

4.3 Wiederholungsfragen

101

5 Verzweigungen und Schleifen

102

5.1 »if«-Verzweigungen

103

Lieber ein Klammernpaar zu viel als eines zu wenig!

104

Klare Logik durch richtiges Einrücken

106

Beispiel: Schaltjahrtest

106

5.2 »if«-Kurzschreibweise (ternärer Operator)

108

5.3 »switch«-Verzweigungen

109

Beispiel: Tage pro Monat

110

»switch« in Java 12

111

5.4 »for«-Schleifen

113

Achtung, Falle!

114

Variablendeklaration innerhalb der Schleife

115

Beispiele

116

»for«-Schleifen für Fließkommazahlen

116

Verschachtelte Schleifen

118

5.5 »for-each«-Schleifen

119

»for« versus »for-each«

120

5.6 »while«- und »do-while»-Schleifen

120

»while«-Schleifen

121

»do-while«-Schleifen

121

5.7 »break« und »continue«

122

break

122

continue

123

»break« und »continue« in verschachtelten Schleifen

123

Endlosschleifen

124

5.8 Wiederholungsfragen und Übungen

124

6 Arrays

126

6.1 Syntax

126

Arrays initialisieren

126

Zugriff auf Array-Elemente

127

Mehrdimensionale Arrays

128

Nichtrechteckige Arrays

128

Interna

129

6.2 Mit Arrays arbeiten

131

Methoden

131

Arrays duplizieren

132

Beispiel 1: Array initialisieren

132

Beispiel 2: Minimum, Maximum und Mittelwert

133

6.3 Wiederholungsfragen

134

7 Zeichenketten

136

7.1 Der Datentyp »char«

136

Die »Character«-Klasse und ihre Methoden

137

7.2 Die »String«-Klasse

138

»String«-Eigenheiten

139

Zeichenketten vergleichen

140

Zeichenketten korrekt ordnen und sortieren

141

»String«-Methoden

142

Die »join«-Methode

144

Die Methoden »trim«, »strip« und »isBlank«

145

7.3 Formatierung und Konvertierung

145

Formatierung

146

Konvertierung von Zeichenketten in Zahlen

148

Lokalisierung von Ein- und Ausgabe

149

7.4 Die »StringBuilder«-Klasse

151

7.5 Zeichensatzprobleme

152

Quellcode

153

Textausgabe im Terminal

154

7.6 Beispiele

154

Groß- und Kleinbuchstaben zählen

154

Pfad und Dateiname trennen

155

7.7 Wiederholungsfragen und Übungen

157

8 Datum und Uhrzeit

158

8.1 Datum und Zeit seit Java 8

159

»Machine Time Line« versus »Human Time Line«

159

Überblick über die Klassen und Methoden

160

Datum ermitteln, anzeigen und formatieren

162

Schaltjahr-spezifische Daten ermitteln

163

Uhrzeit ermitteln und anzeigen

164

Daten und Zeiten einlesen (»parse«)

164

Daten und Zeiten festlegen (»of«)

165

Zeitspannen ermitteln und auswerten

165

Rechnen mit Daten und Zeiten

166

Rechenzeit messen (Instant und Duration)

167

8.2 Veraltete Datums- und Zeitklassen (Date, Calendar)

168

Die »Date«-Klasse

168

Formatierung mit »format« bzw. »printf«

170

Formatierung mit der »SimpleDateFormat«-Klasse

170

Die »Calendar«-Klasse

173

Umwandlung von »Date« zu »LocalDate«

176

8.3 Wiederholungsfragen und Übungen

176

9 Methoden

177

9.1 Einführung

178

Syntaxregeln

179

Statisch oder nichtstatisch?

180

9.2 Parameterliste

181

Parameter verändern

181

Finale Parameter

184

Overloading

184

Variable Parameterzahl

185

9.3 Rückgabewert und »return«

187

9.4 Rekursion

188

Fakultät rekursiv berechnen

188

Der Stack

189

9.5 Beispiele

190

Array-Methoden: Minimum und Maximum ermitteln

190

Wir spielen Lotto

191

9.6 Wiederholungsfragen und Übungen

194

10 Exceptions

197

10.1 Exception-Klassen

198

Die »Throwable«-Klasse

198

Die »Error«-Klassen

199

Die »RuntimeException«-Klassen

199

Gewöhnliche Exceptions

200

10.2 try-catch

200

»try-catch« für Ressourcen

201

Exception-Weitergabe

202

10.3 Fehleranfällige Methoden deklarieren (»throws«)

203

Selbst absichern oder die Absicherung delegieren?

204

10.4 Selbst Exceptions werfen (»throw«)

205

10.5 Beispiel

206

10.6 Wiederholungsfragen und Übungen

208

11 Klassen

209

11.1 Top-Level-Klassen

210

Beispiel: Rechteck-Klasse

211

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

214

Klassenvariablen und statische Methoden

215

Konstruktor

218

this

219

Beispiel: Rechteck-Klasse mit Konstruktor

220

Destruktor, »finalize« und »close«

221

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

222

Beispiel: Rechteck-Klasse mit Getter/Setter

223

11.2 Geschachtelte Klassen

225

Die Syntax geschachtelter Klassen

225

Geschachtelte Schnittstellen und Enums

227

11.3 Anonyme Klassen

227

Beispiel: »FilenameFilter«

228

Syntax

230

Variable Capture

231

11.4 Statische geschachtelte Klassen

232

11.5 Beispiel: Schachfigur Springer

233

Aufgabenstellung

233

Implementierung der »Springer«-Klasse

234

Die Methode »ermittleZiele«

236

Test

237

11.6 Beispiel: Bücher und Kapitel

238

Chapter-Klasse

238

Book-Klasse

239

Test-Code

240

11.7 Wiederholungsfragen und Übungen

241

12 Vererbung und Schnittstellen

244

12.1 Vererbung

245

Methoden überschreiben

245

Instanz- und Klassenvariablen verstecken

247

super

247

Konstruktor

248

Finale Klassen und Methoden

249

Abstrakte Klassen

250

Generalisierung

251

Polymorphie

252

Upcasts und Downcasts

255

12.2 Die »Object«-Klasse

255

Die Methode »clone«

255

Die Methode »equals«

256

Die Methode »finalize«

256

Die Methode »getClass«

257

Die Methode »hashCode«

257

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

259

Die Methode »toString«

259

12.3 Vererbungsbeispiel (Schachfiguren)

259

Die abstrakte Klasse »Schachfigur«

259

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

261

Anwendung der Klassen

262

12.4 Schnittstellen

264

Einführungsbeispiel

264

Wichtige Schnittstellen in der Java-Standardbibliothek

264

»interface«-Syntax

266

Funktionale Schnittstellen und Defaultmethoden

267

Die »implements«-Syntax

268

Polymorphie bei Schnittstellen

268

Abstrakte Klassen versus Schnittstellen

269

12.5 Schnittstellenbeispiel (geometrische Figuren)

269

Rechteck- und Kreis-Klasse

270

Anwendung der Klassen

271

12.6 Wiederholungsfragen und Übungen

272

13 Generische Klassen und Methoden

275

13.1 Einführung

275

Hello Generics World!

275

Wrapper-Klassen

277

13.2 Deklaration generischer Klassen und Schnittstellen

277

Typeinschränkungen

278

Generische Schnittstellen und Vererbung

279

13.3 Deklaration generischer Methoden

279

13.4 Wildcards

280

Wildcard-Parameter

281

Wildcards mit Regeln

282

Upper Bounded Wildcards

283

Lower Bounded Wildcards

284

Arrays

284

13.5 Generics-Beispiel (Comparable)

285

Die »Geometrie«-Schnittstelle erweitern

286

Die »Kreis«-Klasse erweitern

286

Die »Rechteck«-Klasse erweitern

287

Die »Comparable«-Objekte sortieren

288

»Comparable« versus »Comparator«

288

13.6 Wiederholungsfragen und Übungen

290

14 Lambda-Ausdrücke

291

14.1 Hello Lambda-World!

291

Ein Blick hinter die Kulissen

292

14.2 Lambda & Co.

293

Die Syntax von Lambda-Ausdrücken

293

»this« und »super«

295

Referenzen auf Methoden

295

Beispiel für Referenzen auf Methoden

297

Defaultmethoden

299

Generische Lambda-Schnittstellen

300

Beispiel: Datenselektion mit der »Predicate«-Schnittstelle

301

War das schon alles?

303

14.3 Wiederholungsfragen

303

15 Collections

305

15.1 Einführung

305

Koordinatenpunkte eines Polygons speichern (»List«)

305

Lottozahlen generieren (»Set«)

307

Wörterbuch speichern (»Map«)

307

Klassenüberblick

308

Regeln, Tipps und Tricks

310

15.2 Die »Iterable«-Schnittstelle

312

Die »forEach«-Methode

312

15.3 Die »Collection«-Schnittstelle

313

Die »removeIf«- und »stream«-Methoden

314

15.4 Die »Set«-Schnittstelle

315

Die »HashSet«-Klasse

315

Die »LinkedHashSet«-Klasse

317

Die »TreeSet«-Klasse

317

15.5 Die »List«-Schnittstelle

320

Die »replaceAll«-Methode

321

Die »ArrayList«-Klasse

321

Die »LinkedList«-Klasse

322

15.6 Die »Stream«-Schnittstelle

323

Stream-Beispiele

324

15.7 Die »Map«-Schnittstelle

327

Die »HashMap«- und »LinkedHashMap«-Klassen

329

Schleifen über Maps

329

15.8 Wiederholungsfragen und Übungen

331

16 Dateien und Verzeichnisse

332

16.1 Klassen- und Schnittstellenüberblick

332

Fehlerabsicherung

333

Ressourcen schließen

334

16.2 Dateien und Verzeichnisse ergründen

334

Besondere Verzeichnisse

334

Die »Path«-Schnittstelle

335

Testen, ob ein Verzeichnis bzw. eine Datei existiert

337

Eigenschaften einer Datei ermitteln

338

Liste der Dateien in einem Verzeichnis ermitteln

340

16.3 Dateien und Verzeichnisse bearbeiten

342

Beispiel

343

16.4 Textdateien lesen und schreiben

344

Textdateien schreiben

344

Textdateien auslesen

346

Andere Zeichensätze als UTF-8 verwenden

347

16.5 Wiederholungsaufgaben und Übungen

348

17 JavaFX

349

17.1 Installation

349

17.2 Einführung

350

Manuell kompilieren

351

JavaFX-Programme mit IntelliJ entwickeln und ausführen

352

Ein erster Blick hinter die Kulissen

354

Der Scene Graph

355

17.3 Arbeiten mit Steuerelementen

355

Der Scene Graph des Beispielprogramms

357

Steuerelemente und Container erzeugen

358

Ereignisse

362

17.4 Grafikprogrammierung

364

Einführungsbeispiel

364

Den Zufall zeichnen lassen

367

Lissajous-Figuren zeichnen

368

17.5 Wiederholungsaufgaben und Übungen

371

18 Javadoc

372

18.1 Javadoc-Syntax

372

Beispiel

373

18.2 Das Javadoc-Kommando

376

18.3 Übung

376

19 Pakete, Bibliotheken und Module

377

19.1 import

378

Die »import«-Syntax

378

Standard-Import für »java.lang«

379

Statische Importe

379

19.2 Pakete

380

19.3 Bibliotheken

382

Fertige Java-Bibliotheken nutzen

382

19.4 Module (»Jigsaw«)

384

Beispiel

385

Die Datei »module-info.java«

386

Kompilieren und ausführen

387

Module in der IntelliJ IDEA

388

19.5 Wiederholungsfragen

391

A Crashkurs IntelliJ IDEA

392

A.1 Benutzeroberfläche

392

Effizient entwickeln

393

Refactoring

394

Ablenkungsfrei arbeiten

395

Debugging

396

Tastenkürzel

397

A.2 Projekte

398

Code-Dateien hinzufügen

398

Externe Bibliotheken nutzen

399

Module

399

Vorhandenen Code in ein IntelliJ-Projekt umwandeln

400

Projektoptionen

401

A.3 Einstellungen

402

Weniger Warnungen und Referenzen anzeigen

403

B Lösungen

404

B.1 Kapitel 1, »Hello World!«

404

B.2 Kapitel 2, »Java-Crashkurs«

406

B.3 Kapitel 3, »Variablenverwaltung«

408

B.4 Kapitel 4, »Operatoren«

410

B.5 Kapitel 5, »Verzweigungen und Schleifen«

411

B.6 Kapitel 6, »Arrays«

413

B.7 Kapitel 7, »Zeichenketten«

414

B.8 Kapitel 8, »Datum und Uhrzeit«

415

B.9 Kapitel 9, »Methoden«

415

B.10 Kapitel 10, »Exceptions«

417

B.11 Kapitel 11, »Klassen«

418

B.12 Kapitel 12, »Vererbung und Schnittstellen«

421

B.13 Kapitel 13, »Generische Klassen und Methoden«

423

B.14 Kapitel 14, »Lambda-Ausdrücke«

424

B.15 Kapitel 15, »Collections«

425

B.16 Kapitel 16, »Dateien und Verzeichnisse«

426

B.17 Kapitel 17, »JavaFX«

428

B.18 Kapitel 18, »Javadoc«

430

B.19 Kapitel 19, »Pakete, Bibliotheken und Module«

430