1 Hello World!

23

1.1 Einführung

23

1.2 Java installieren

24

Welche Versionsnummer?

25

Alternative JDKs

26

1.3 IntelliJ IDEA

27

IntelliJ installieren

27

»Hello World!« in IntelliJ

28

Endlich Code

30

Beispieldateien öffnen

31

1.4 Der Hello-World-Code

33

1.5 Alternativen zu IntelliJ

36

Visual Studio Code

36

Editoren ohne Java-Unterstützung

37

2 Java-Crashkurs

38

2.1 Die Idee des objektorientierten Programmierens

38

Methoden helfen, Teilaufgaben zu lösen

39

Klassen bringen Daten und Methoden zusammen

39

Objekte sind konkrete Ausformungen von Klassen

40

Begriffe

41

2.2 Java-Syntax

43

Ärger mit Strichpunkten

44

Regeln zur Benennung von Variablen, Klassen etc.

45

Java-Schlüsselwörter

45

Kommentare im Java-Code

46

Die Java-Standardbibliothek

46

Weniger Tippaufwand mit »import«

47

»import« muss vor der Klassendefinition stehen!

47

2.3 Wiederholungsfragen

48

3 Variablenverwaltung

49

3.1 Variablen

49

Einführungsbeispiel

49

Variablen deklarieren, initialisieren und verwenden

50

Variablendeklaration ohne Typangabe (»var«)

51

Einschränkungen für »var«

52

3.2 Elementare Datentypen

53

Ganze Zahlen

53

Fließkommazahlen

54

Rechnen mit »double«-Zahlen

55

Boolesche Werte

56

Zufallszahlen

56

Typumwandlung (Casting)

57

Modifizierer für die Variablendeklaration

58

3.3 Literale

59

Literale für ganze Zahlen

60

Literale für Fließkommazahlen

61

3.4 Variablen einlesen und ausgeben

62

Datenausgabe

62

Dateneingabe

63

Beispiel

64

3.5 Variablen im größeren Java-Kontext

65

Gültigkeitsebenen

66

Variablen für Objekte

67

Wrapper-Klassen für elementare Datentypen

69

3.6 Konstanten und Enums

71

Konstantenaufzählungen (Enums)

71

3.7 Wiederholungsfragen und Übungen

73

4 Operatoren

74

4.1 Überblick

74

4.2 Details und Sonderfälle

76

Zuweisungen

77

Mathematische Operatoren

77

Inkrement und Dekrement

78

Vergleiche

79

Boolesche Ausdrücke (verknüpfte Bedingungen)

80

Rechnen mit Bits

82

Sonstige Operatoren

83

4.3 Wiederholungsfragen

83

5 Verzweigungen und Schleifen

84

5.1 »if«-Verzweigungen

85

Lieber ein Klammernpaar zu viel als eines zu wenig!

86

Klare Logik durch richtiges Einrücken

87

Beispiel: Schaltjahrtest

88

5.2 »if«-Kurzschreibweise (ternärer Operator)

90

5.3 »switch«-Verzweigungen

91

Beispiel: Tage pro Monat

92

Alternative »switch«-Syntax seit Java 12

93

5.4 »for«-Schleifen

94

Achtung, Falle!

96

Variablendeklaration innerhalb der Schleife

96

Beispiele

97

»for«-Schleifen für Fließkommazahlen

98

Verschachtelte Schleifen

100

5.5 »for-each«-Schleifen

101

»for« versus »for-each«

102

5.6 »while«- und »do-while»-Schleifen

102

»while«-Schleifen

102

»do-while«-Schleifen

103

5.7 »break« und »continue«

104

break

104

continue

104

»break« und »continue« in verschachtelten Schleifen

105

Endlosschleifen

105

5.8 Wiederholungsfragen und Übungen

106

6 Arrays

108

6.1 Syntax

108

Arrays initialisieren

108

Deklaration und Initialisierung mit »var«

109

Zugriff auf Array-Elemente

110

Mehrdimensionale Arrays

110

Nichtrechteckige Arrays

111

Interna

113

6.2 Mit Arrays arbeiten

114

Arrays duplizieren

116

Beispiel 1: Array initialisieren

116

Beispiel 2: Minimum, Maximum und Mittelwert

116

6.3 Wiederholungsfragen

118

7 Zeichenketten

119

7.1 Der Datentyp »char«

119

Die »Character«-Klasse und ihre Methoden

120

7.2 Die »String«-Klasse

121

Mehrzeilige Zeichenketten

122

»String«-Eigenheiten

123

Zeichenketten vergleichen

123

Zeichenketten korrekt ordnen und sortieren

125

»String«-Methoden

126

Die »join«-Methode

128

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

129

7.3 Formatierung und Konvertierung

129

Formatierung

129

Konvertierung von Zeichenketten in Zahlen

132

Lokalisierung von Ein- und Ausgabe

132

Umwandlung zwischen char-Arrays und Zeichenketten

134

7.4 Die »StringBuilder«-Klasse

135

7.5 Beispiele

136

Groß- und Kleinbuchstaben zählen

136

Pfad und Dateiname trennen

137

Palindrom-Test

138

7.6 Wiederholungsfragen und Übungen

139

8 Methoden

140

8.1 Einführung

141

Syntaxregeln

142

Statisch oder nichtstatisch?

143

8.2 Parameterliste

144

Parameter verändern

144

Finale Parameter

147

Overloading

147

Variable Parameterzahl

148

8.3 Rückgabewert und »return«

150

Klarerer Code durch »return«

151

8.4 Rekursion

152

Fakultät rekursiv berechnen

152

Der Stack

153

8.5 Tipps zum richtigen Einsatz von Methoden

154

Design von Methoden

154

Wann organisieren Sie Ihren Code in Methoden?

154

8.6 Beispiele

155

Array-Methoden: Minimum und Maximum ermitteln

155

Wir spielen Lotto

156

Array-Suche

159

CSS-Farbcodes validieren

160

Freie Plätze im Kino suchen

162

8.7 Wiederholungsfragen und Übungen

164

9 Datum und Uhrzeit

168

9.1 Datum und Zeit seit Java 8

169

»Machine Time Line« versus »Human Time Line«

169

Überblick über die Klassen und Methoden

170

Datum ermitteln, anzeigen und formatieren

172

Schaltjahr-spezifische Daten ermitteln

173

Uhrzeit ermitteln und anzeigen

174

Daten und Zeiten einlesen (»parse«)

174

Daten und Zeiten festlegen (»of«)

175

Zeitspannen ermitteln und auswerten

175

Rechnen mit Daten und Zeiten

176

Rechenzeit messen (Instant und Duration)

177

9.2 Veraltete Datums- und Zeitklassen (Date, Calendar)

178

Die »Date«-Klasse

178

Formatierung mit »format« bzw. »printf«

180

Formatierung mit der »SimpleDateFormat«-Klasse

180

Die »Calendar«-Klasse

183

Umwandlung von »Date« zu »LocalDate«

186

9.3 Wiederholungsfragen und Übungen

186

10 Exceptions

187

10.1 Exception-Klassen

188

Die »Throwable«-Klasse

188

Die »Error«-Klassen

189

Die »RuntimeException«-Klassen

189

Gewöhnliche Exceptions

190

10.2 try-catch

190

»try-catch« für Ressourcen

192

Exception-Weitergabe

192

10.3 Fehleranfällige Methoden deklarieren (»throws«)

194

Selbst absichern oder die Absicherung delegieren?

194

10.4 Selbst Exceptions auslösen (»throw«)

195

10.5 Beispiel

196

10.6 Wiederholungsfragen und Übungen

199

11 Klassen und Records

201

11.1 Eigene Klassen entwickeln

202

Korrekte Platzierung von Klassen im Paket

203

Top-Level-Klassen

204

Aufbau von Klassen

204

Beispiel: Rechteck-Klasse

205

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

208

Klassenvariablen und statische Methoden

210

11.2 Der Konstruktor

212

this

214

Destruktor und »close«

215

Beispiel: Rechteck-Klasse mit Konstruktor

216

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

217

Beispiel: Rechteck-Klasse mit Getter/Setter

218

11.4 Records

220

Record-Syntax

221

Records als »Data Transfer Objects«

222

Records versus Klassen

223

11.5 UML-Diagramme

224

11.6 Beispiel: Bücher und Kapitel

225

Chapter-Klasse

225

Book-Klasse

226

Testcode

228

11.7 Wiederholungsfragen und Übungen

229

12 Listen, Sets und Maps

232

12.1 Generische Klassen anwenden

233

Wrapper-Klassen für elementare Datentypen

235

12.2 Listen

236

Collections-Methoden

237

Die »LinkedList«-Klasse

238

12.3 Sets

238

Lottozahlen

240

12.4 Maps

241

12.5 Beispiel: Polygone

243

Klasse »Point«

244

Klasse »Polygon«

245

Testcode

247

12.6 Beispiel: Schachfigur Springer

247

Klasse »Position«

249

Klasse »Knight«

251

12.7 Beispiel: Mitarbeiter verwalten

253

Rekursive Auswertung hierarchischer Strukturen

254

12.8 Wiederholungsfragen und Übungen

257

13 Vererbung

258

13.1 Vererbung

258

Methoden überschreiben

259

super

261

Konstruktor

262

Gültigkeitsmodifizierer

262

13.2 Beispiel: Klassen für Fahrräder

263

Basisklasse »Bicycle«

263

Erweiterte Klasse »MountainBike«

264

Erweiterte Klasse »EBike«

265

13.3 Finale und abstrakte Klassen

266

Mehrstufige Vererbung und Mehrfachvererbung

266

Instanzvariablen überschreiben

267

Finale Klassen und Methoden

267

Abstrakte Klassen

268

Generalisierung

270

Upcasts und Downcasts

271

Polymorphie

272

13.4 Die »Object«-Klasse

274

Die Methode »clone«

274

Die Methode »equals«

274

Die Methode »getClass«

275

Die Methode »hashCode«

275

Die Methode »toString«

276

Beispiel: »equals« und »hashCode« für »Rectangle«

276

13.5 Beispiel: Schachfiguren

279

Die abstrakte Klasse »Piece«

279

Die Klassen »Knight«, »Bishop« und »Rook«

281

Anwendung der Klassen

282

13.6 Wiederholungsfragen und Übungen

283

14 Schnittstellen

286

14.1 »interface« und »implements«

286

Wichtige Schnittstellen in der Java-Standardbibliothek

288

Schnittstellen implementieren (»implements«)

289

Generalisierung

290

Abstrakte Klassen versus Schnittstellen

290

14.2 Beispiel: Geometrische Figuren

291

Die Klassen »Circle« und »Rectangle«

292

Anwendung

293

Codeoptimierung

294

14.3 Wiederholungsfragen und Übungen

295

15 Geschachtelte und anonyme Klassen

296

15.1 Geschachtelte Klassen

297

Geschachtelte Schnittstellen und Enums

298

15.2 Anonyme Klassen

299

Beispiel: »FilenameFilter«

299

Variante 1: Geschachtelte Klasse

299

Variante 2: Anonyme Klasse

301

Variante 3: Lambda-Ausdruck

302

Syntax

303

Variable Capture

303

Interna

304

15.3 Statische geschachtelte Klassen

305

16 Generische Klassen und Methoden

307

16.1 Einführung

307

Hello Generics World!

307

16.2 Deklaration generischer Klassen und Schnittstellen

309

Typeinschränkungen

310

Generische Schnittstellen und Vererbung

310

16.3 Deklaration generischer Methoden

311

16.4 Wildcards

312

Wildcard-Parameter

313

Wildcards mit Regeln

313

Upper-Bounded Wildcards

314

Lower-Bounded Wildcards

315

Arrays

316

16.5 Wiederholungsfragen und Übungen

317

17 Lambda-Ausdrücke

318

17.1 Hello Lambda World!

318

Ein Blick hinter die Kulissen

319

17.2 Lambda-Syntax

320

»this« und »super«

321

Referenzen auf Methoden

322

Beispiel für Referenzen auf Methoden

324

17.3 Generische Lambda-Schnittstellen

325

Beispiel: Datenselektion mit der »Predicate«-Schnittstelle

326

17.4 Funktionale Programmierung mit Streams

328

Streams ausprobieren

330

Probleme mit Variablen, die nicht »effectively final« sind

333

17.5 Beispiel: Mitarbeiter sortieren und auswählen

334

Mitarbeiter selektieren

336

17.6 Wiederholungsfragen

336

18 Dateien und Verzeichnisse

338

18.1 Klassen- und Schnittstellenüberblick

338

Fehlerabsicherung

339

Ressourcen schließen

340

18.2 Dateien und Verzeichnisse ergründen

340

Besondere Verzeichnisse

340

Die »Path«-Schnittstelle

341

Testen, ob ein Verzeichnis bzw. eine Datei existiert

343

Eigenschaften einer Datei ermitteln

344

Liste der Dateien in einem Verzeichnis erzeugen

345

18.3 Dateien und Verzeichnisse bearbeiten

347

Beispiel

348

18.4 Textdateien lesen und schreiben

350

Textdateien schreiben

350

Textdateien auslesen

352

18.5 Beispiel: Evaluierungsdaten auswerten

353

Klasse »EvaluationRecord«

353

Statistische Auswertung der Evaluierung

356

18.6 Wiederholungsaufgaben und Übungen

357

19 JavaFX

359

19.1 Hello JavaFX!

359

Projektaufbau vereinfachen

361

Ein erster Blick hinter die Kulissen

362

Der Scene Graph

364

19.2 Arbeiten mit Steuerelementen

364

Der Scene Graph des Beispielprogramms

366

Steuerelemente und Container erzeugen

367

Ereignisse

370

19.3 Grafikprogrammierung

372

Einführungsbeispiel

373

Den Zufall zeichnen lassen

375

Lissajous-Figuren zeichnen

377

19.4 Wiederholungsaufgaben und Übungen

379

20 Java-Interna und -Bibliotheken

380

20.1 Java-Compiler und -Interpreter

381

Windows-Path-Konfiguration

382

Nochmals »Hello World!«

384

Interna: Compiler, Interpreter und Bytecode

385

20.2 Der »args«-Parameter

386

Beispiel: Passwortgenerator

387

Programm kompilieren und ausführen

388

20.3 Die Java-Shell

389

Fortgeschrittene Funktionen

390

20.4 import

391

Die »import«-Syntax

391

Standard-Import für »java.lang«

392

Statische Importe

392

20.5 Pakete

393

20.6 Bibliotheken

395

Fertige Java-Bibliotheken nutzen

396

IntelliJ und Gradle

397

20.7 Module (»Jigsaw«)

400

Beispiel

401

Welche Module sind erforderlich?

402

20.8 Wiederholungsfragen

403

A Crashkurs IntelliJ IDEA

404

A.1 Benutzeroberfläche

404

A.2 Projekte

410

A.3 Einstellungen

411

B Lösungen

415

B.1 Kapitel 2, »Java-Crashkurs«

415

B.2 Kapitel 3, »Variablenverwaltung«

417

B.3 Kapitel 4, »Operatoren«

419

B.4 Kapitel 5, »Verzweigungen und Schleifen«

420

B.5 Kapitel 6, »Arrays«

422

B.6 Kapitel 7, »Zeichenketten«

423

B.7 Kapitel 8, »Methoden«

425

B.8 Kapitel 9, »Datum und Uhrzeit«

429

B.9 Kapitel 10, »Exceptions«

429

B.10 Kapitel 11, »Klassen«

432

B.11 Kapitel 12, »Listen, Sets und Maps«

435

B.12 Kapitel 13, »Vererbung«

439

B.13 Kapitel 14, »Schnittstellen«

441

B.14 Kapitel 16, »Generische Klassen und Methoden«

442

B.15 Kapitel 17, »Lambda-Ausdrücke«

442

B.16 Kapitel 18, »Dateien und Verzeichnisse«

445

B.17 Kapitel 19, »JavaFX«

447

B.18 Kapitel 20, »Java-Interna und -Bibliotheken«

449