Was ist Java – Eine Einführung in die Programmiersprache Java


Java ist eine relativ junge Programmiersprache. Das Geburtsjahr von Java ist 1995. Schon von Beginn an weckte Java das Interesse der Programmiergemeinschaft. Ich selbst habe Java im Jahr 2001 kennen gelernt und meine ersten Programme in Java geschrieben. Für mich ist immer eine große Freude gewesen in Java zu programmieren.

Als Java-Entwickler hat man die Möglichkeit zwischen vier Java-Auslieferung-Varianten zu wählen:

  • Java Standard Edition: Für die meisten Software-Entwicklungen ausreichend.
  • Java Enterprise Edition: Wie der Name schon sagt, für die Entwicklung von großen Anwendungen für Unternehmen.
  • Java Micro Edition: Für mobile Endgeräte, wie Smartphones und Mobiltelefon.
  • Java Card Edition: Für intelligente Karten (Smartcards).

Die aktuelle Version von Java, Stand Oktober 2012, trägt die offizielle Bezeichnung Java Standard Edition 7 und besteht aus dem Java-Entwicklungspaket (JDK = Java Development Kit) und der Java-Laufzeitumgebung (JRE = Java Runtime Environment).

In dem Java-Entwicklungspaket (JDK) sind alle Programmier-Werkzeuge und Utensilien enthalten, die zum Entwickeln von Java-Software benötigt werden.

Die Java-Laufzeitumgebung (JRE) wird benötigt, um die erstellten Java-Anwendungen auszuführen. Die Java-Laufzeitumgebung wird auch als Virtuelle Maschine bezeichnet.

Was sind die Merkmale der Programmiersprache Java

Java ist eine besondere Programmiersprache, die sich an der Syntax der Programmiersprachen C und C++ anlehnt. Bei der Entwicklung von Java wurde von Beginn an genauestens darauf geachtet, dass bestimmte schwere Programmierfehler erst gar nicht auftreten können.

So gibt es in Java keine Pointer und somit kann der Programmierer nicht aus Versehen auf die falsche Speicheradresse zugreifen.

Unter den Programmierern wird Java als eine einfach zu erlernenden, objektorientierte, sichere und von der Rechnerarchitektur unabhängige Programmiersprache sehr geschätzt. In den letzten Jahren ist es den Entwicklern von Java gelungen die Programmiersprache immer leistungsfähiger zu machen.

Java ist eine sehr durchdachte und leichtgewichtige Programmiersprache, die aus gutem Grund auf bestimmte Funktionen von C++ verzichtet, wie beispielsweise Pointer, Mehrfachvererbung und Header-Dateien.

Stattdessen wurden viele anspruchsvolle Funktionen, wie Ausnahmenbehandlung, Nebenläufigkeit und grafische Benutzeroberfläche, in die Programmiersprache Java integriert.

in Java sind alle Eigenschaften moderner objektorientierter Programmiersprachen enthalten. Folgende Merkmale zeichnen die Programmiersprache Java besonders aus:

  • Ähnliche Ausdrücke: Der Umstieg von C und C++ ist leicht möglich, da die gleichen Ausdrücke verwendet werden. Zum Beispiel if-, break- und continue-Anweisung oder for-, while und do-Schleife.
  • Datentypen: Die meisten populären Datentypen sind in Java integriert. Ein logischer Datentyp ist mit boolean bereits vorhanden.
  • Arrays: In Java werden Arrays als Objekte interpretiert und Zugriffe auf Arrays werden zur Laufzeit auf Korrektheit überprüft. Durch Verschachtelung einfacher Arrays können mehrdimensionale Strukturen nachgebildet werden.
  • Keine goto-Anweisung: Damit wurde eine häufige Fehlerquellen beseitigt.
  • Definition von Klassen: In Java werden aus Klassen Objekte erzeugt. Spezielle Konstruktoren initialisieren die Objekte und der Struktur sind für die Zerstörung der Objekte verantwortlich.
  • Sichtbarkeit: Mit den Schlüsselwörtern private, protected und public wird die Sichtbarkeit von Elementen eingeschränkt.
  • Speicherverwaltung: Java besitzt ein automatisches Speichermanagement, den so genannten Garbage-Collector. Ungenutzter Speicher wird bereits zur Laufzeit wieder freigegeben.
  • Vererbung: Unter Java ist es möglich Eigenschaften von Klassen zu vererben.
  • Ausnahmebehandlung: Um Laufzeitfehler kontrolliert behandeln zu können, wurden in Java Exceptions-Objekte eingeführt. Durch sie ist es möglich Laufzeitfehler abzufangen und zu behandeln.

Java Programme können im Browser ausgeführt werden

Mit Hilfe von Applets ist es möglich Java-Anwendungen innerhalb eines Browsers (Firefox, Internet Explorer, Safari oder Opera) auszuführen. Dies wird durch das Applet-Tag der Internetsprache HTML ermöglicht.

Java-Anwendungen können nur von Java-fähigen Browsern ausgeführt werden, dazu muss in dem Browser ein Java-Interpreter (Virtuelle Maschine) und die Laufzeitbibliothek integriert sein. Durch Applets können Java-Anwendungen auf einfache Weise im Internet verteilt werden, unabhängig von der Hardware und dem Betriebssystem.

Für Java Applets gibt es einige sicherheitsrelevanten Einschränkungen, durch die verhindert werden soll, dass während der Ausführung des Applets Schaden am System angerichtet werden. Es ist nicht erlaubt Dateioperationen auf dem lokalen Rechner vorzunehmen. Das Starten externer Programme ist auch nicht möglich.

Ein Applet wird über den Classloader des Browsers geladen und anschließend direkt ausgeführt. Über das Applet können Text, Grafik, Audio, Video und Dialoge ausgegeben werden.

Java Grafik-Programmierung mit AWT und Swing

Mit der Programmiersprache Java ist es möglich grafische Benutzeroberflächen sehr einfach und komfortabel zu erstellen. Die Java-Laufzeitbibliothek stellt dafür drei Komponenten zur Verfügung:

  • Abstract Windowing Toolkit (AWT): Für die Darstellung elementarer Grafik und Fensterfunktionen
  • Swing Toolset: Für die Darstellung komplexer grafischer Benutzeroberflächen.
  • Java 2D API: Für komplexe Bildbearbeitungsaufgaben und Grafikmanipulation.

Durch Verwendung des Abstract Windowing Toolkit können an jeder beliebigen Stelle innerhalb des Fensters Texte, Linien, Kreise, Rechtecke und Polygone dargestellt werden.

Natürlich können die ausgegebenen Grafikelemente in jeder beliebigen Farbe wiedergegeben werden. Um die gewünschte Farbe festzulegen wird das RGB-Farbmodell (Rot, Grün, Blau) verwendet. In Java ist es auch möglich das HSB-Farbmodell (Hue, Saturation, Brightness) zu benutzen.

Wenn es mal schnell gehen muss, kann man auf eine Reihe von vordefinierten Farben plattformübergreifend zugreifen. Zusätzlich gibt es Methoden zur Konvertierung zwischen dem RGB-Farbmodell und HSB-Farbmodell.

Für Entwickler von Audio-Anwendungen bietet Java ein spezielles Sound-API mit dem Audiodateien abgespielt und manipuliert werden können. Durch das Image-Paket können Bilddaten komfortabel bearbeitet und angezeigt werden.

Da bei grafischen Benutzeroberflächen der Anwender mit der Software interagiert, müssen die Anweisungen des Anwenders erfasst werden. Dies löst Java mithilfe von Events, diese werden bei bestimmten Aktionen des Anwenders erzeugt und an das Java-Programm gesendet.

Das Programm wertet die eingehenden Events aus und führt anschließend entsprechende Funktionen aus. Folgende Ereignisse können durch Events erfasst werden:

  • Mausklicks
  • Tastatureingaben
  • Fenster- und Dialogeingaben

Events können an jedes beliebige Objekt gesendet werden. Bedingung ist aber immer, dass das bei dem Objekt das Nachrichtenempfänger-Interface implementiert ist.

Für Programmierer von anspruchsvollen grafischen Benutzeroberflächen ist das Swing Toolset die erste Wahl. Es verfügt über viele grafische Elemente, die in modernen Benutzeroberflächen verwendet werden.

Ein weiterer großer Vorteil des Swing Toolset ist die hohe Portabilität auf unterschiedliche Plattformen.

Natürlich können in Java auch Anwendungen programmiert werden, welche über die Kommandozeile gesteuert werden. Für diesen Fall stellt Java eine Textausgabe mit dem gewohnten Funktionsumfang von C/C++ zur Verfügung.

Gerade für die ersten Schritte in der Java-Programmierung wird man diese textbasierten Ein- und Ausgabemöglichkeiten sehr zu schätzen wissen. Dabei ist eine der wichtigsten Klassen die String-Klasse. Sie enthält alle benötigten Methoden zur Auswertung und Bearbeitung von Zeichenketten.

Neben der String-Klasse sind noch viele andere wichtige Klassen in der Java-Klassenbibliothek bereits implementiert, auf die wir an späterer Stelle noch ausführlich zu sprechen kommen.

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