Go to Java 2

615 Pages·1999·2.324 MB·German

by  Krüger G.

Vorwort
Das vorliegende Buch »Go To Java 2« ist der Nachfolger von »Java 1.1 lernen«, das vor gut
einem Jahr bei Addison-Wesley erschienen ist. Es verläßt damit die Reihe der
Einsteigerbücher und gesellt sich zu den umfangreicheren Titeln der GoTo-Reihe. Die vielen
Leser der Vorversion können allerdings beruhigt sein. Trotz der formalen Änderung ist die
bewährte Struktur des Buches erhalten geblieben, und wesentliche Teile seines Inhalts
konnten übernommen werden.
Natürlich wurden viele Korrekturen vorgenommen, und das Buch wurde an die Änderungen
der Version 1.2 des JDK angepaßt (das von SUN seit einiger Zeit als Java 2 platform
bezeichnet wird). Zudem gibt es sechs neue Kapitel, die sich mit fortgeschrittenen Themen
befassen. Hier werden Collections, Tuning-Maßnahmen, Serialisierung, Reflection, JDBC-
Datenbankprogrammierung und Netzwerkprogrammierung behandelt. Im großen und ganzen
ist aber der Aufbau des Buches gleich geblieben und es eignet sich nach wie vor
gleichermaßen als Lehr- und Nachschlagewerk.
Das Buch besteht aus 32 Kapiteln, die alle grundlegenden Aspekte von Java und seiner
umfangreichen Klassenbibliothek erläutern. Die ersten drei Kapitel sind besonders wichtig.
Sie geben einen Überblick über die Geschichte von Java, erläutern wichtige
Spracheigenschaften und beschreiben den Aufbau des Buches. Sie erklären zudem die
Installation des Java Development Kit, geben Hinweise auf weiterführende Dokumentationen
und zeigen auf, wie die Beispielprogramme übersetzt und gestartet werden können. Hier
finden Sie auch Hinweise auf den Inhalt der übrigen Kapitel und Anregungen zum Umgang
mit dem Buch.
Ebenso wie in der Vorgängerversion wurde auch zu diesem Buch eine Online-Version erstellt,
die auf der beigefügten CD-ROM enthalten ist. Sie stellt das komplette Buch in HTML-Form
dar und ist wegen der großen Anzahl an Navigationshilfen und Querverweisen (es sind über
5000) gut als Referenz verwendbar. Daneben enthält die CD-ROM alle Beispiele aus dem
Buch, das Java Development Kit 1.2 und weitere nützliche Werkzeuge und Hilfsmittel.
Was in »Java 1.1 lernen« als Experiment mit ungewissem Ausgang begonnen wurde, wird
hier fortgesetzt: Auch die Online-Version von »Go To Java 2« steht wieder zum freien
Download zur Verfügung! Studenten und Leser mit schmalem Budget haben so die
Möglichkeit, Java zu lernen, ohne das Buch kaufen zu müssen oder können es vor dem Kauf
erst einmal eingehend studieren. Auch Universitäten und vergleichbare Einrichtungen werden
wieder die Möglichkeit zur Installation einer gespiegelten Version erhalten, um das Buch auf
einfache Weise in der studentischen Ausbildung nutzen zu können.
Um weitere Informationen zum Buch und zur Online-Version zu erhalten, können Sie mich
unter der Adresse http://www.gkrueger.com im Internet erreichen. Schreiben Sie mir eine
Mail, wenn Sie Anregungen oder Kritik haben oder falls Sie einen Fehler gefunden haben. Sie
dürfen mir natürlich auch schreiben, wenn Ihnen das Buch einfach nur gut gefallen hat!
Verständnisfragen zu einzelnen Aspekten der Java-Programmierung kann ich aus Zeitgründen
allerdings meist nicht beantworten. Sie sind besser in einer der zahlreichen Java-Newsgroups
aufgehoben (siehe Abschnitt 3.3.2).
Eine der größten Herausforderungen beim Schreiben des Buchs bestand in der Art und Weise
seiner Herstellung. Anders als seine Vorgängerversionen wurde es nicht mit einer der
Erstellt von Doc Gonzo – http://kickme.to/plugins
üblichen Textverarbeitungen, sondern mit Hilfe eines gewöhnlichen ASCII-Editors in der
Dokumentenbeschreibungssprache SGML (Structured Generalized Markup Language)
geschrieben. Alle Werkzeuge zum Erstellen der Online- und Satzversion wurden selbst
entwickelt und sind in Java geschrieben. Neben den zusätzlichen Möglichkeiten, die diese
Vorgehensweise bietet, erhöht die Möglichkeit der automatisierten Verarbeitung des
Quelltextes vor allem die Konsistenz der unterschiedlichen Buchbestandteile. Fehlerhafte
Verweise, falsche Numerierungen oder ungültige Indexeinträge sollten nun der Vergangenheit
angehören.
Auch die jetzt ohne zusätzlichen Aufwand erstellbare Online-Version kann bei Fehlern oder
Erweiterungen sehr viel schneller als bisher aktualisiert werden. Wir wollen das nutzen,
indem die Online-Version zukünftig unabhängig von den Nachdruckzyklen des Buchs
gepflegt wird, wenn Verbesserungen oder Erweiterungen es sinnvoll erscheinen lassen. Alle
Änderungen der Online-Version werden versioniert, die Papierform des Buchs entspricht der
Version 1.0 der Online-Version.
Ich wünsche allen Lesern, daß ihnen dieses Buch beim Erlernen und Anwenden von Java ein
unentbehrlicher Helfer sein wird und daß sie nach seiner Lektüre über solide Grundkenntnisse
in der Java-Programmierung verfügen mögen.
Mein Dank gilt allen, die bei der Entstehung mitgewirkt haben. Dazu zählt vor allem Judith
Stevens, die das Buch als Lektorin bei Addison-Wesley betreut hat. Auch für die Bereitschaft,
mit SGML neue Wege in der Herstellung zu gehen, möchte ich mich bei den Beteiligten im
Verlag bedanken. Zudem möchte ich Kollegen und Bekannten danken, die sich der Mühe
unterzogen haben, einzelne Kapitel zu lesen und mit ihren Hinweisen und Anregungen zu
seiner jetzigen Form beigetragen haben. Hier sind insbesondere Stefan Stark, Andi Müller,
Jacques Nietsch, Carsten Leutzinger und - für die neuen Kapitel - Thomas Backens zu
nennen. Auch den vielen Lesern der Vorversion, die Fehler gefunden oder Anregungen
gegeben haben, möchte ich an dieser Stelle danken. Wie immer gilt mein besonderer Dank
meiner Familie, durch deren Hilfe das Buch überhaupt erst möglich gemacht wurde.
Guido Krüger im Januar 1999

Änderungen und Versionen
Aktuelle Version: 1.0.5 vom 31.10.1999
31.10.1999 Version 1.0.5
31.10.1999 Die Methode finalize der Klasse Object wird in Abschnitt 7.2.7 nun korrekt
als public deklariert.
31.10.1999 An mehreren Stellen im Buch wird nun bei der Beschreibung der
Methodenüberlagerung anstelle des Begriffs "überlagert" der präzisere Terminus
"überlagernd" verwendet.
31.10.1999 In Abschnitt 25.4.3 wurde die fehlerhafte Erläuterung der Methode
showDocument korrigiert.
31.10.1999 In Tabelle 4.1 wurde die fehlerhafte Exponentialdarstellung des Wertebereichs
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der Fließkommazahlen korrigiert.
31.10.1999 In den Abschnitten 7.2.6 und 7.3.3 wurde die Beschreibung der default-
Konstruktoren präzisiert.
31.10.1999 In Listing 24.14 wurde der Aufruf von size gegen getSize ausgetauscht.
31.10.1999 In Abschnitt 7.8.1 wurde die Eignung der Wrapper-Klassen zur Simulation von
call by reference widerrufen, und es wurden weitere Beispiele zur Anwendung
der Wrapper-Klassen gegeben.
03.08.1999 Version 1.0.4
01.08.1999 In Abschnitt 6.3.3 wurde der mittlerweile veraltete Vergleich mit C++ bezüglich
der Sichtbarkeit und Lebensdauer von im Schleifenkopf deklarierten Variablen
korrigiert.
01.08.1999 In Abschnitt 4.2.4 wurde die Beschreibung der Fließkommaliterale NaN,
POSITIVE_INFINITY und NEGATIVE_INFINITY korrigiert.
01.08.1999 In Abschnitt 10.4.2 wurde der fehlerhafte Verweis auf Kapitel 7 korrigiert.
10.05.1999 Version 1.0.3
10.05.1999 In Kapitel 7 wird zur Altersberechnung mehrfach das Jahr 1996 verwendet. Es
wurde durchgängig durch 1999 ersetzt.
10.05.1999 In Kapitel 7 wurde in Listing 7.30 das Schlüsselwort "Interface" versehentlich
groß geschrieben. Korrekt lautet die erste Zeile des Listings "public interface
Sammlerstueck".
09.03.1999 Version 1.0.2
09.03.1999 Im Buch ist in Abschnitt 9.2.2 das falsche Listing abgedruckt (im Buch auf Seite
211). Statt Listing0903.java sollte dort RTErrorProg2.java stehen. Die
Online-Version enthielt diesen Fehler nicht.
08.03.1999 In Abschnitt 6.2.1 muß es im zweiten Absatz des Abschnitts "Bedeutung" in der
zweiten Zeile ", andernfalls anweisung2" statt ", andernfall ausdruck2" heißen
(im Buch auf Seite 142, 2. Zeile v.u.).
08.03.1999 In Abschnitt 5.7.2 muß es im zweiten Absatz "Nicht-String-Operand" statt
"Nicht-String-Operator" heißen (im Buch auf Seite 130, 14. Zeile v.u.). Eine Zeile
weiter muß es dann "mit dem anderen Operanden" statt "mit dem anderen
Operator" heißen.
02.02.1999 Version 1.0.1
02.02.1999 Ein paar kleinere Bugs aus den Klassennamen der Syntaxbeschreibungen
entfernt.
31.01.1999 Version 1.0
31.01.1999 Buchversion fertiggestellt.

Die Icons in diesem Buch
Um Ihnen die Orientierung in diesem Buch zu erleichtern, haben wir den Text in bestimmte
Funktionsabschnitte gegliedert und diese durch entsprechende Symbole oder Icons
gekennzeichnet. Folgende Icons finden Verwendung:
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Beispiele helfen Ihnen, sich schneller und sicher im Feld der Java- Beispiel

Programmierung zu orientieren. Sie werden darum mit diesem Icon
gekennzeichnet.
Manches ist von besonderer Bedeutung und verdient darum auch, besonders Hinweis

hervorgehoben zu werden. Solche Hinweise sind sehr nützlich, sie bringen einen
geschwinder ans Ziel.
Manches geht ganz leicht. Wenn man nur weiß, wie. Praxistips finden Sie in den Tip

Abschnitten, wo dieses Icon steht.
Beim Erlernen einer Programmiersprache gibt es immer wieder Fallen, in die Warnung

man als Ahnungsloser hineintreten kann. Die Warnungen im Buch führen Sie
sicher an ihnen vorbei.
Zwischen den unterschiedlichen Java-Versionen gibt es teilweise JDK1.1/1.2

beträchtliche Differenzen. Mit diesem Icon markieren wir die wichtigsten
Unterschiede zwischen den Versionen 1.1 und 1.2 des JDK.

Kapitel 1
Was ist Java?

1.1 Historie

Die Entstehungsgeschichte von Java begann im Jahre 1991, als eine Gruppe von Ingenieuren
bei Sun Microsystems mit der Entwicklung von Software für interaktives Fernsehen und
andere Geräte der Konsumelektronik begann. Bestandteile dieses Projekts, das später den
Namen Green-Projekt bekam, waren ein Betriebssystem (Green-OS), ein Interpreter (Oak),
ein Grafiksubsystem und diverse Hardwarekomponenten. Patrick Naughton, James Gosling
und einige andere Mitglieder des Green-Teams entwickelten schließlich ein Gerät mit der
Bezeichnung »*7« (Star Seven), das sie im Herbst 1992 firmenintern vorstellten.
Diese Vorstellung konnte einige der Sun-Manager - unter ihnen Bill Joy und Sun-Chef Scott
McNealy - beeindrucken, und aus dem lockeren Team wurde im November die Firma First
Person, Inc. Im Jahre 1993 versuchte First Person eine Reihe von Verträgen über die weitere
Vermarktung von Star Seven unter Dach und Fach zu bringen, die aber allesamt scheiterten.
Nach einigen Rettungsversuchen wurde die Arbeit des kleinen Unternehmens im April
praktisch beendet und die Hälfte der Mitarbeiter in andere Projekte versetzt.
Mittlerweile hatte das World Wide Web ein kritische Größe erreicht. Nachdem NCSA
Mosaic, der erste grafische Web-Browser, im April 1993 verfügbar war, konnte jedermann
grafisch aufbereitete Informationen im Internet ansehen und auf einfachste Weise zwischen
unterschiedlichsten Diensten und Anbietern wechseln. Das darin liegende Potential erkannten
auch Patrick Naughton und sein Team, und sie fokussierten ihre Zielrichtung auf die Internet-
Erstellt von Doc Gonzo – http://kickme.to/plugins
Entwicklung. Im Herbst 1994 wurde die erste Version von WebRunner fertiggestellt, einem
Browser, der in der Lage war, kleine Java-Programme, Applets genannt, aus dem World Wide
Web zu laden und innerhalb des Browsers auszuführen.
Zu diesem Zeitpunkt war Oak, das später in Java umbenannt wurde, bereits eine relativ stabile
Sprache. Sie wurde nicht nur dazu verwendet, WebRunner zu entwickeln, sondern von Arthur
van Hoff, der Ende 1993 zum Team kam, zur Entwicklung des Java-Compilers selbst
verwendet. WebRunner konnte die Verantwortlichen bei Sun überzeugen. Das Programm
wurde nach der Umbenennung in HotJava in den nächsten Monaten stabilisiert und
weiterentwickelt und konnte im Mai auf der SunWorld '95 der Öffentlichkeit vorgestellt
werden.
Trotz des technologischen Durchbruchs konnten sich zunächst nur wenige Anwender mit
HotJava anfreunden. So war es ein großes Glück, daß Netscape sich entschied, die Java-
Technologie von Sun zu lizenzieren und in der Version 2.0 des Navigators, die im Dezember
1995 auf den Markt kam, einem breiten Publikum zur Verfügung zu stellen. Nach einigen
Monaten des Betatests für Java und HotJava wurde kurz darauf im Januar 1996 das JDK 1.0,
die erste Version des Java Development Kit, freigegeben. Bereits während der Betatestphase
wurden hunderte von Applets geschrieben, die über das Internet geladen werden konnten und
schon früh einen Eindruck von den Möglichkeiten der Sprache vermittelten.
Kurz vor der Fertigstellung des JDK 1.0 wurde aus den verbliebenen Mitgliedern des Green-
Teams die Firma JavaSoft, die von Sun mit der Weiterentwicklung von Java betraut wurde.
Unter ihrem Präsidenten Alan Baratz entwickelte und pflegte JavaSoft das JDK und seine
Werkzeuge und sollte fortan maßgeblich den weiteren Weg von Java bestimmen.
Tatsächlich stand die Entwicklung nun keinesfalls still, sondern nahm an Dynamik noch zu.
In den folgenden Monaten bildeten sich eine Reihe von strategischen Allianzen zwischen Sun
bzw. JavaSoft und vielen Großen der Branche. So wurde beispielsweise die im Mai 1996
angekündigte Komponentenarchitektur, die den Namen JavaBeans bekam, von so
prominenten Firmen wie Borland, Lotus, Oracle, IBM, Netscape und Symantec unterstützt.
Im Laufe der nächsten Monate kam der »Java-Hype« so richtig in Fahrt, und Java wurde mit
Vorschußlorbeeren überhäuft. In welcher Weise das Interesse an Java anstieg, mögen einige
Kennzahlen verdeutlichen:
• Gamelan ist ein Verzeichnis von Java-Ressourcen, das Verweise auf Java-Applets
oder -Applikationen verwaltet. Während die Zahl der Einträge im Januar 1996 unter
1000 lag, war sie bis August 1996 auf 3500 gestiegen und liegt heute (im November
1998) bei über 12000.
• Eine ähnliche Entwicklung nahm die Anzahl der Java-Newsgroups im Internet.
Während im Januar 1996 lediglich eine einzige Gruppe comp.lang.java existierte,
gibt es heute 17 weitere Newsgroups innerhalb der comp.lang.java-Hierarchie.
• Auch die Anzahl der Nachrichten hat sich ähnlich entwickelt. Während
comp.lang.java Anfang 1996 etwa 100 Mails pro Tag hatte, sind es heute meist 400-
500. Dabei sind noch nicht einmal die Nachrichten eingerechnet, die über diverse
lokale News- oder List-Server ausgetauscht werden.
• Ein weiteres Beispiel für die rasante Verbreitung ist die Anzahl der bei SUN offiziell
registrierten Java-Usergruppen. Sie lag im Februar 1996 bei 17, stieg bis Juli 1996 auf
36 und liegt heute bei etwa 140.
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Nach einer Reihe von Ankündigungen im ersten Halbjahr wurden bis Ende 1996 zahlreiche
Neuerungen vorgestellt. Unter ihnen waren die Datenbank-Spezifikation JDBC, die
Komponentenarchitektur Beans, das Card API, HotJava Views, die »100 % Pure Java
Initiative« und eine Reihe weiterer APIs. Zusätzlich kamen die ersten integrierten
Entwicklungssysteme, wie Cafe und Visual Cafe von Symantec oder J++ von Microsoft, auf
den Markt.
Im Dezember 1996 wurde die Version 1.1 des Java Development Kit angekündigt. Sie sollte
eine Reihe von Bugs der Vorgängerversion ausmerzen und weitere Funktionalitäten bringen.
Im Februar 1997 standen die ersten Betaversionen des JDK 1.1 zur Verfügung und konnten
von interessierten Entwicklern heruntergeladen werden. Im März 1997 wurde HotJava 1.0
herausgegeben (alle vorigen Versionen hatten offiziell Betacharakter) und auch das Java-
Betriebssystem JavaOS 1.0 wurde in diesem Monat der Öffentlichkeit vorgestellt.
Etwa zeitgleich konnte man auf der Cebit 1997 den ersten Prototypen der JavaStation, einer
diskettenlosen Workstation, die ausschließlich auf Java basiert, bewundern. Mit der
Ankündigung von Java-Prozessoren, wie dem PicoJava, eröffnete Sun die Perspektive, daß
Java-Programme mittelfristig ebenso schnell laufen werden wie kompilierter C- oder C++-
Code. Das für Java-Entwickler herausragende Ereignis des Jahres war die JavaOne im April
1997, die eine Vielzahl von Ankündigungen, Prototypen und Produkten hervorbrachte.
Die folgenden Monate standen für viele Entwickler und Tool-Hersteller unter dem Zeichen
der Umstellung auf die Version 1.1 des JDK. Zwar gab es bereits Ende 1997 mehr als ein
Dutzend integrierte Entwicklungsumgebungen, doch der Support für die Version 1.1 war
längst noch nicht überall vorhanden. Auch die Browser-Hersteller taten sich schwer und
haben erst zum Jahreswechsel 1997/98 mit den 4er-Versionen ihrer Browser erste
Implementierungen des JDK 1.1 vorgestellt. Bis diese eine brauchbare Stabilität erreicht
hatten, vergingen weitere Monate. Im Internet Explorer von Microsoft fehlen auch heute noch
elementare Dinge wie JNI oder RMI.
Während sich 1998 die meisten Entwickler mit der Version 1.1 des JDK beschäftigten, wurde
bei SUN bereits an der neuen Version 1.2 gearbeitet. Im Frühjahr 1998 stand deren erste
öffentliche Version, das JDK 1.2 Beta 2, der Öffentlichkeit zur Verfügung. Wichtige
Neuerungen waren die Java Foundation Classes mit dem Swing Toolset, dem Java 2D API
und dem Drag & Drop API, das Collection Framework und das Extension Framework.
Daneben gab es viele weitere Verbesserungen bestehender Pakete. Nach zwei weiteren Betas,
die bis zum Juli erschienen, brachte SUN im Oktober und November die »Release
Candidates« 1 und 2 heraus. Anfang Dezember 1998 wurde dann schließlich die erste finale
Version des JDK 1.2 zur Verfügung gestellt und im Januar 1999 in Java 2 platform
umbenannt.
Trotz der offiziellen Umbenennung in Java 2 platform werden wir in diesem Hinweis

Buch meist vom JDK 1.2 sprechen, wenn die aktuelle Version gemeint ist. Das

entspricht weitgehend dem derzeitigen Sprachgebrauch und harmoniert mit
weiten Teilen der offiziellen Dokumentation zum JDK.

1.2 Eigenschaften von Java

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1.2.1 Sprachmerkmale
Java wurde vollständig neu entworfen. Die Designer versuchten, die Syntax der Sprachen C
und C++ soweit wie möglich nachzuahmen, verzichteten aber auf einen Großteil der
komplexen und fehlerträchtigen Merkmale beider Sprachen. Das Ergebnis ihrer Bemühungen
haben sie wie folgt zusammengefaßt:
»Java soll eine einfache, objektorientierte, verteilte, interpretierte, robuste, sichere,
architekturneutrale, portable, performante, nebenläufige, dynamische Programmiersprache
sein.«
Der Erfolg von Java hängt eng damit zusammen, daß ein wesentlicher Teil dieser
Forderungen tatsächlich in einer für viele Programmierer akzeptablen Weise umgesetzt wurde
- obgleich wir am Ende dieses Kapitels auch einige kritische Anmerkungen dazu geben
werden.
Java ist sowohl eine objektorientierte Programmiersprache in der Tradition von Smalltalk als
auch eine klassische imperative Programmiersprache nach dem Vorbild von C. Im Detail
unterscheidet sich Java aber recht deutlich von C++, das denselben Anspruch erhebt. Durch
die Integration einer großen Anzahl anspruchsvoller Features wie Multithreading,
strukturiertem Exceptionhandling oder eingebauten grafischen Fähigkeiten implementiert
Java eine Reihe interessanter Neuerungen auf dem Gebiet der Programmiersprachen.
Zudem profitiert Java davon, daß viele der Features von C++ nicht realisiert wurden und die
Sprache dadurch schlank und übersichtlich wurde. So gibt es beispielsweise keine expliziten
Pointer, keine separaten Header-Dateien, keine Mehrfachvererbung und keine Templates in
Java. Wer allerdings glaubt, Java sei lediglich das Skelett einer Programmiersprache, die nur
das Nötigste bietet, irrt. Tatsächlich ist Java eine elegante Sprache, die auch für größere
Projekte und anspruchsvolle Aufgaben genügend Reserven besitzt.
In Java gibt es die meisten elementaren Datentypen, die auch C besitzt. Arrays und Strings
sind als Objekte implementiert und sowohl im Compiler als auch im Laufzeitsystem
verankert. Methodenlose Strukturtypen wie struct oder union gibt es in Java nicht. Alle
primitiven Datentypen sind vorzeichenbehaftet und in ihrer Größe exakt spezifiziert. Java
besitzt einen eingebauten logischen Datentyp boolean.
Java bietet semidynamische Arrays, deren initiale Größe zur Laufzeit festgelegt werden kann.
Arrays werden als Objekte angesehen, die eine eingeschränkte Menge an Methoden bieten.
Mehrdimensionale Arrays werden wie in C dadurch realisiert, daß einfache Arrays ineinander
geschachtelt werden. Dabei können auch nicht-rechteckige Arrays erzeugt werden. Alle
Array-Zugriffe werden zur Laufzeit auf Einhaltung der Bereichsgrenzen geprüft.
Die Ausdrücke in Java entsprechen weitgehend denen von C und C++. Java besitzt eine if-
Anweisung, eine while-, do- und for-Schleife und ein switch-Statement. Es gibt die von C
bekannten break- und continue-Anweisungen in normaler und mit einem Label versehenen
Form. Letztere ermöglicht es, mehr als eine Schleifengrenze zu überspringen. Java besitzt
allerdings kein allgemeines goto-Statement. Variablendeklarationen werden wie in C++ als
Anweisungen angesehen und können an beliebiger Stelle innerhalb des Code-Parts eines
Programms auftauchen.
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Als OOP-Sprache besitzt Java alle Eigenschaften moderner objektorientierter Sprachen. Wie
C++ erlaubt Java die Definition von Klassen, aus denen Objekte erzeugt werden können.
Objekte werden dabei als Referenzdatentypen behandelt, die wie Variablen angelegt und
verwendet werden können. Zur Initialisierung gibt es Konstruktoren, und es kann eine
optionale Finalizer-Methode definiert werden, die aufgerufen wird, wenn das Objekt zerstört
wird. Seit 1.1 gibt es lokale Klassen, die innerhalb einer anderen Klasse definiert werden.
Alle Methodenaufrufe in Java sind dynamisch. Methoden können überladen werden,
Operatoren allerdings nicht. Anders als in C++ ist das Late-Binding standardmäßig aktiviert,
kann aber unterdrückt werden. Java erlaubt zwar Einfach-, aber keine Mehrfachvererbung.
Mit Hilfe von Interfaces (das sind abstrakte Klassendefinitionen, die nur aus Methoden
bestehen) ist eine restriktive Form der Mehrfachvererbung möglich, die einen Kompromiß
zwischen beiden Alternativen darstellt. Java erlaubt zudem die Definition abstrakter
Basisklassen, die neben konkreten auch abstrakte Methoden enthalten, die in abgeleiteten
Klassen ausdefiniert werden müssen.
Neben Instanzvariablen und -methoden können auch Klassenvariablen und -methoden
definiert werden. Alle Elemente einer Klassendefinition können mit Hilfe der aus C++
bekannten Schlüsselwörter public, private und protected in ihrer Sichtbarkeit
eingeschränkt werden. Objektvariablen werden als Referenzen implementiert. Mit ihrer Hilfe
ist eine gegenüber C/C++ eingeschränkte Zeigerverarbeitung möglich, die das Erstellen
dynamischer Datenstrukturen ermöglicht.
Das Speichermanagement in Java erfolgt automatisch . Während das Erzeugen von Objekten
(von Ausnahmen wie String- und Array-Literalen abgesehen) immer einen expliziten Aufruf
des new-Operators erfordert, erfolgt die Rückgabe von nicht mehr benötigtem Speicher
automatisch. Ein Garbage-Collector, der als niedrigpriorisierter Hintergrundprozeß läuft,
sucht in regelmäßigen Abständen nach nicht mehr referenzierten Objekten und gibt den durch
sie belegten Speicher an das Laufzeitsystem zurück. Viele der Fehler, die bei der
Programmierung in C oder C++ dadurch entstehen, daß der Entwickler selbst für das
Speichermanagement verantwortlich ist, können in Java nicht mehr auftreten.
In Java gibt es ein strukturiertes Exceptionhandling. Damit ist es möglich, Laufzeitfehler zu
erkennen und in strukturierter Weise zu behandeln. Eine Methode muß jeden Laufzeitfehler,
der während ihrer Abarbeitung auftreten kann, entweder abfangen oder durch eine geeignete
Deklaration an den Aufrufer weitergeben. Dieser hat dann seinerseits die Pflicht, sich um den
Fehler zu kümmern. Exceptions sind normale Objekte; die zugehörigen Klassen können
erweitert und als Grundlage für anwendungsspezifische Fehler-Handler verwendet werden.
1.2.2 Applets: Eine neue Klasse von Programmen
Eine der am meisten gebrauchten Erklärungen für den überraschenden Erfolg von Java ist die
enge Verbindung der Sprache zum Internet und zum World Wide Web. Mit Hilfe von Java ist
es möglich, Programme zu entwickeln, die über das Web verbreitet und mit Hilfe eines
Browsers wie Netscape Navigator, Sun HotJava oder Microsoft Internet Explorer gestartet
werden können. Dazu wurde die Sprache HTML um das APPLET-Tag erweitert. Sie bietet so
die Möglichkeit, kompilierten Java-Code in normale Web-Seiten einzubinden.
Ein Java-fähiger Browser enthält einen Java-Interpreter (die virtuelle Java-Maschine, auch
kurz VM genannt) und die Laufzeitbibliothek, die benötigt wird, um die Ausführung des
Programms zu unterstützen. Die genaue Beschreibung der virtuellen Maschine ist Bestandteil
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der Java-Spezifikation, und Java-VMs sind bereits auf eine große Anzahl unterschiedlicher
Plattformen portiert worden. Ein Applet kann damit als eine neue Art von Binärprogramm
angesehen werden, das über verschiedene Hardware- und Betriebssystemplattformen hinweg
portabel ist und auf einfache Weise im Internet verteilt werden kann.
Im Gegensatz zu den eingeschränkten Möglichkeiten, die Script-Sprachen wie JavaScript
bieten, sind Applets vollständige Java-Programme, die alle Merkmale der Sprache nutzen
können. Insbesondere besitzt ein Applet alle Eigenschaften eines grafischen Ausgabefensters
und kann zur Anzeige von Text, Grafik und Dialogelementen verwendet werden. Einer der
großen Vorteile von Applets gegenüber herkömmlichen Programmen ist ihre einfache
Distributierbarkeit. Anstelle explizit auszuführender Installationsroutinen lädt der
ClassLoader des Browsers die Bestandteile eines Applets einfach aus dem Netz und führt sie
direkt aus. Das ist vor allem bei kleineren und mittelgroßen Anwendungen in einer lokalen
Netzwerkumgebung sehr hilfreich, insbesondere wenn diese sich häufig ändern.
Sicherheit war eines der wichtigsten Designziele bei der Entwicklung von Java, Hinweis

und es gibt eine ganze Reihe von Sicherheitsmechanismen, die verhindern sollen,
daß Java-Applets während ihrer Ausführung Schaden anrichten. So ist es einem

Applet, das in einem Web-Browser läuft, beispielsweise nicht erlaubt,
Dateioperationen auf dem lokalen Rechner durchzuführen oder externe
Programme zu starten.
1.2.3 Grafikprogrammierung
Die Java-Laufzeitbibliothek bietet umfassende grafische Fähigkeiten. Diese sind im
wesentlichen plattformunabhängig und können dazu verwendet werden, portable Programme
mit GUI-Fähigkeiten auszustatten. Seit der Version 1.2 des JDK werden diese Fähigkeiten
unter dem Begriff Java Foundation Classes (kurz JFC) zusammengefaßt, deren drei
wichtigste Komponenten die folgenden sind:
• Das Abstract Windowing Toolkit (kurz AWT) stellt elementare Grafik- und
Fensterfunktionen auf der Basis der auf der jeweiligen Zielmaschine verfügbaren
Fähigkeiten zur Verfügung.
• Das Swing Toolset stellt darüber hinaus eine Reihe zusätzlicher Dialogelemente zur
Verfügung und ermöglicht die Konstruktion sehr komplexer grafischer Oberflächen.
Mit seinem Pluggable Look and Feel bietet es die Möglichkeit, das Look and Feel
eines Programmes zur Laufzeit umzuschalten und den Bedürfnissen des jeweiligen
Benutzers und den Fähigkeiten der Systemumgebung anzupassen.
• Die dritte wichtige Komponente ist das Java 2D API, das komplexe Grafikoperationen
und Bildbearbeitungsroutinen zur Verfügung stellt.
Es ist eine bemerkenswerte Innovation, daß Elemente für die GUI- Hinweis

Programmierung in einer Programmiersprache portabel zur Verfügung gestellt
werden. Zwar gab es auch früher schon Programmiersprachen, die grafische
Fähigkeiten hatten, aber wer einmal die Aufgabe hatte, eine grafische
Benutzeroberfläche unter Windows, OS/2, UNIX und auf dem MAC zur

Verfügung zu stellen, hatte meistens erheblichen Portierungsaufwand. Mit
Standardmitteln der Sprachen C oder C++ und ihren Laufzeitbibliotheken war
dies jedenfalls nicht möglich. Mit Java und ihren Klassenbibliotheken stand nun
erstmals eine einfach zu verwendende Sprache zur Verfügung, die all diese Dinge
bereits bietet.
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Wir werden in diesem Buch ausführlich auf das AWT eingehen und damit die Grundlagen der
Entwicklung grafischer Oberflächen in Java demonstrieren. Die Java Foundation Classes
können aufgrund ihres großen Umfangs nur ansatzweise behandelt werden. Eine ausführliche
Behandlung muß daher weiterführenden Titeln vorbehalten bleiben.
Das AWT bietet eine Reihe von elementaren Operationen, um grafische Ausgabeelemente,
wie Linien, Polygone, Kreise, Ellipsen, Kreisabschnitte oder Rechtecke, zu erzeugen. Diese
Methoden können auch in einem Füllmodus verwendet werden, der dafür sorgt, daß die
gezeichneten Flächen mit Farbe ausgefüllt werden. Wie in den meisten Grafik-Libraries
realisiert auch Java die Bildschirmausgabe mit Hilfe des Konzepts eines Grafikkontexts, der
eine Abstraktion des tatsächlichen Ausgabegerätes bildet.
Neben grafischen Elementen kann natürlich auch Text ausgegeben und an beliebiger Stelle
innerhalb der Fenster plaziert werden. Text kann skaliert werden, und es ist möglich, mit
unterschiedlichen Fonts zu arbeiten. Das AWT bemüht sich, einen portablen Weg zur Font-
Auswahl anzubieten, indem eine Reihe von elementaren Schriftarten auch über
Plattformgrenzen hinweg angeboten werden. Mit Hilfe von Font-Metriken können
numerische Eigenschaften der verwendeten Schriftarten bestimmt und bei der Ausgabe
berücksichtigt werden.
Das Farbmodell von Java basiert auf dem RGB-Modell, das seine Farben additiv auf der Basis
der enthaltenen Rot-, Grün- und Blauanteile bestimmt. Daneben wird auch das HSB-Modell
unterstützt (hue, saturation, brightness), und es gibt Methoden zur Konvertierung zwischen
beiden. Das Farbsystem unterstützt eine Reihe von vordefinierten Farben, die
plattformübergreifend zur Verfügung stehen.
Neben Grafik kann auch Sound ausgegeben werden. Java unterstützt die Wiedergabe von au-
Dateien (ein von Sun eingeführtes Format zur Speicherung von digitalen Sound-Samples),
und seit der Version 1.2 auch wav- und aiff-Dateien, die entweder über das Internet oder aus
einer lokalen Datei geladen werden können. Die Samples können einmalig oder in einer
Schleife wiederholt aufgerufen werden. Daneben ist es möglich, zwei oder mehr Sound-
Dateien gleichzeitig abzuspielen. Neben Wave-Dateien gibt es seit dem JDK 1.2 auch die
Möglichkeit, Midi-Dateien abzuspielen.
Das AWT erlaubt die Anzeige und Manipulation von Bilddaten. Mit Hilfe von
Standardmethoden können Grafiken in elementaren Formaten wie GIF oder JPEG geladen,
skaliert und auf dem Bildschirm angezeigt werden. Zusätzlich gibt es das Paket
java.awt.image, das für die Manipulation von Bilddaten entworfen wurde und ausgefeilte
Funktionen zur Bild- und Farbmanipulation zur Verfügung stellt.
Wie in den meisten grafischen Entwicklungsumgebungen wird auch beim AWT Hinweis

der Programmfluß durch Nachrichten gesteuert. Sie werden beim Auftreten
bestimmter Ereignisse an das Programm gesendet und von diesem in geeigneter
Weise behandelt. Java stellt Nachrichten zur Bearbeitung von Maus-, Tastatur,
Fenster-, Dialog- und vielen anderen Ereignissen zur Verfügung. Das Event-
Handling des JDK 1.1 erlaubt es, Nachrichten an jedes beliebige Objekt zu
senden, das die Schnittstelle eines Nachrichtenempfängers implementiert.
1.2.4 Umfangreiche Klassenbibliothek
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