Java-Grundkurs für Wirtschaftsinformatiker: Die Grundlagen verstehen – Objektorientierte Programmierung – Fortgeschrittene Konzepte kennenlernen – Betriebswirtschaftlich orientierte Beispiele

461 Pages·2010·62.08 MB·German

by  Klaus-Georg Deck

Klaus-Georg Deck I Herbert Neuendorf
Java-Grundkursfür Wirtschaftsinformatiker
Stimmen zur ersten Auflage:
../.../eine fundierte und leicht verständliche Einführung in die Programmier
sprache Java. Die Autoren sind seit vielenJahren in der Softwareentwicklung
tätig und schaffen mit dem Buch den Bogen vom Programmieranfänger bis
zum professionellen Softwareentwickler von Geschäftsanwendungen. Sehr
empfehlenswert!" Prof. Dr. KlausFreyburger(FachhochschuleLudwigshafen)
../...jvermittelt die Grundlagen vonJava basierend auf Vorlesungen, die von
den Autoren im Studiengang Wirtschaftsinformatik durchgeführt werden.
Durch die langjährige Erfahrung der Autoren die Objektorientierung anhand
von Java mittels wirtschaftsnaher Beispiele einzuführen, wird Studierenden
derWirtschaftsinformatik der ZugangzuGeschäftsanwendungen erfolgreich
ermöglicht." Carsten Brandt(ProductManagementExpert, SAPAG)
,,/ .../schließt eine Lücke, daesohnezuviel theoretischen Ballast die allge
meinen Konzepte der modernen Programmierung mit Java erklärt und mit
praxisnahen Beispielen ausderWirtschaftsinformatik verbindet."
Prof. Dr. TobiasHagen(Duale HochschuleBaden-WürttembergLörrach)
"Die Autoren motivieren mit realitätsnahenwirtschaftsbezogenen Aufgaben
steIlungen.Damitempfiehlt sichdasBuchbesondersfürStudierendederWirt
schaftsinformatik."
Prof. Dr.RainerKelch (FachhochschuleAugsburg - FakultätfürInformatik)
www.viewegteubner.de --.
I
Klaus-Georg Deck Herbert Neuendorf
Java-Grundkurs für
Wirtschaftsinformatiker
Die Grundlagen verstehen - Objektorientierte
Programmierung - Fortgeschrittene Konzepte kennenlernen
Betriebswirtschaftlich orientierte Beispiele
2., aktualisierte und verbesserte Auflage
Mit 90 Abbildungen
STUDIUM
VIEWEG+
TEUBNER
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chlorfrei gebleichtem Papier gedruckt. Die Einschweißfolie besteht aus Polyäthylen und damit aus
organischen Grundstoffen, die weder bei der Herstellung noch bei der Verbrennung Schadstoffe
freisetzen.
1. Auflage 2007
2.,aktualisierte undverbesserte AUflage2010
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Lektorat:Christel RoßI Maren Mithöfer
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vonjedermann benutztwerden dürften.
Umschlaggestaltung:Künkellopka Medienentwicklung,Heidelberg
Druck und buchbinderische Verarbeitung: MercedesDruck, Berlin
Gedruckt aufsäurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier.
Printed in Germany
ISBN97B-3-8348-1222-3
Vorwort
Java für Wiltscbaftsinfonnatikcr1? Ist Java eine Programmiersprache, die primär für
die betriebliche Anwcndungscntwk-kluog entworfen wurde?Sicherlich nicht:Java ist
eine universelle, objektorientierte Sprache, deren Struktur nicht auf ein bestimmtes
Anwendungsfeld bind...-utct.
Und dennoch istJava gerade für die Wiltscbaftsinfonnatik interessant:
• Der java-Byrccode-Ansatz bedeutet echte Phurformunubhängtgkcit. Umfang
reiche Programmierbibliotheken (Pakete) sind die direkt verfügbare Grundla
ge auch professioneller Anwendungen, ohne sich auf ein bestimmtes Be
triebssystem odereine spezielle Rechnerarchitektur festlegen zu müssen.
• Fortgesehntrene Programmiertechniken (Objckroricnticrung, Mulnthrcading,
Nerzwerkprogrammierung ctc.) lassen sich ohne technischen Ballast erlernen.
Verteilte Systeme und Internetanwendungen lassen sich einfach realisieren.
• Mir der Sprache java eröffnet sich eine ganze Anwendungsweh - bis zur Ent
wicklung mehrstufiger rransaktionaler Chenr-Server-Sysreme mit web
Frontend und Datenbankzugriff auf Basis \TJIlj2EE.
Java ist eine in der Praxis relevante und verbreitere Sprache. Zahlreiche betriebliche
Anwendungen setzen aufj2EE-Applikllionsservern auf. So integriert etwa der SAP
Applikationsserver mittlerweile auch denJ2EE-Standard und stellt eine komplette ja
va-Entwicklungsinfrasrruktur zur Verfügung. Die Ernwicklung betrieblicher SAP
Anwendungen ist nicht nur in ABAPObjccts sondern auch mittelsjava möglich.
Daher Billt die Entscheidung für Java als erste Programmiersprache im Bereich der
Wirtschaftsinfonuatik nicht schwer. In diesem Buch orientieren wir uns in Themen
auswahlund Darstellung speziellan den Bedürfnissen von Wirtschahsinformatikl'rn:
• Die Grundtagen von Java werden nnverkürzt erläutert, ohne sich in techni
sche Details zu verlieren. Sters wird dabei auch die allgemeine programmier
sprachenübergreifende Bedeutung bestimmter Sprachkonstruktc und Pro
grammtcrtcchnfkcn herausgearbeitet. Viel Wert legen wir auf eine solide Ein
führung in das objektorientierte Prograuunicrparadigma,das sich mittlerweile
auc-him betrieblichen Bereich durchgesetzt hat.
• Viele Beispiele orientieren sich am bcmcbswirtschaftlk-hcn Kontext.
• Im letzten Kapitel werden mit den Themen Dala Walt'ho/lsc>, Callcenterund
t'crsonalrencalm".8drei praktische Auwcnduogsszcnancn vorgestellt.
• Die Themenauswahl mag auf den ersten Blick unkonventionell erscheinen:
Natürlich wird der java-Sprachkcm dargestellt: auch die wichtigsten Neue
rungcn der Version 5.0 werden behandelt. Darüber hinaus treffen wir jedoch
1Die Autoren verwenden die mannliehe Formals generisches Maskulinum,da uns :1]](' nndc
ren Lösungsversuche unzureichend erscheinen, \,\'ir betonen ausdrücklich, dass mit ~'irt­
schaftxinformatikem,Lesernetc.gleichsammännlichewieweibliche Personengemeint sind.
eine Auswahl, die am Arbeitsfeld von \Vil1schaftsinfonnatik..:rn orientiert ist.
Es finden sich keine Kapitel über Graffkprogranuntcrung und Appk-rs, wohl
aber über Algorithmen und Datenstrukturen. Cltcnr-Scrvcr-Programnuerung,
Datenbank-Zugriffe und verteilte Anwendungen.
waruni gehen wir weder auf Graffk-Programnuerung noch auf das Thema Applcrs
ein? Betriebliche Anwendungen haben bildlich gesprochen die Gestalt eines Eis
bergs: Nur ein kleiner Teil liegt als Benutzeroberflüche sichtbar oberhalb der "Was
serlinie",der überwiegende Teilliegtdurunter und beschäftigt sich mit Anwendungs
logik und Datenbeschaffung. -bearbetrung und -spetchcrung in Datenbanken. Zu
dem werden solche Anwendungen vermehrt übereine Hf'Mt-basierte Oberfläche im
Brcwscr bedient, so dass dabei keine java-spezifischen Komponenten zum Einsatz
kommen. \Vas java-Applct-, betrifft, lassen sich damtr Hf'Ml-Scitcn mit ansprechen
den Animationen versehen, die sich eher fürdidaktische Zwecke eignen. Im Bereich
betrieblicherAnwendungen haben Applcts dagegen ehereine geringere Bedeutung.
Deshalb haben wir uns entschlossen, aufderen umfassende Behandlung zu verzich
ten und den zur Verfügung stehenden Raum fortgcschriucncn Themen wie Algo
rithmen und Datenstrukturen.Threads, Persistenz, Datenbankzugrüfen und verleihen
Aufrufen im Netz zu widmen, um schließlich Chenr-Server-Programmterung betrei
ben zu können, was eher zu den Kompetenzen von Wirtschaftsinformatikern gehört
als die Entwicklung von Oberflächen oder von Applets. Unabhängig davon sind
Graftkprogramnncrung und Applcts interessante und wichtige Themen in der Java
Programmierung, ein Umstand, der in zahlreichen Lehrbüchern ernsprechend ge
würdigt wird (z.B.[RAT03J bzw. [1'01\1(5)).
Es ist nicht unser Anliegen, die Sprache Java und ihre umfangreichen Pakete bis ins
letzte Detail darzustellen. Vielmehr konzentrieren wir uns auf die wichtigsten Ele
mente und möchten anhaüd dieser Sprache in zahlreiche Aspekte betrieblich
relevanter Programmierung einführen. Ziel des Buches isl es, dem Leser das nötige
technische und semantische Verständnis zu vermitteln, um danach in die komplexe
Welt der Programmierung verteilter Anwendungen, etwa auf Basis vonJ2EE,einstei
gen zu können. Auch fortgeschrittene Titel des Vicweg+Teuhner Fr-Programms wie
etwa [BEN041 und [MER041 Jassen sich mit diesem Wissen leichtererschließen.
Typografische Konventionen
Innerhalb des Textes verwenden wir neben den Schriftstilen leursir und fett zur
IIcrvorhcbung die folgenden Mittelder Beschreibung:
Quellcode. An vielen Stellen werden java-Codcausschmttc oder vollständige Pro
gramme dargestellt. Dafür wurde die Schriftart Courier Newgewählt. Wirverzich
ten darauf, java-Schlüssclworte durchgängig fett zu setzen. Stattdessen werden je
weils die für die aktuelle Problemstellung besonders relevanten Teile des Codes
fet t gesetzt. Um Metboden als solche im laufenden Tc-xt kenntlich zu machen,
werden Methodennamen mit öffnenden und schließenden Klammem versehen, wie
z.B. ausgabe () . Auf Angabe von Rückgabewerten und Parameter wird in der Regel
jedoch verzichtet.
Kommentare: In Softwareprojekten iSIes wichtig, alle Schnittstellen, Klassen sowie
deren Methoden und Attribute ausführlich zu kommentieren. Java stellt dafür eine
Vorll.Orl 1/11
besondere Kommentarsyntax und das 1'001jaradoc zur Verfügung. Alls Platzgrün
den werden wir darauf verzichten. Innerhalb der abgedruckten Beispielprogramme
setzen wir Kommentare an besonderserklärungswürdigen Stellen ein.
tiMt-Diagramme: Diagramme der Uruf ied Jlodelil/!!, [m/!!,lIage (U~H.) werden be
nutzt, um die Struktur objektorientierter Software bauplanartig zu beschreiben. Da
U~lL und Software-Engineering nicht primärer Gegenstand dieses Buches sind, grei
fen wir lediglich fallweise einige UML-Di:lgrammtypen heraus, ohne die U!\ll. syste
matisch zu behandeln. Zudem nehmen wir uns die Freiheit, zugunsren von Einfach
heit und Deutlichkeit auch von der U.'-lI.abweichende Darstellungen zu benutzen.
Dem Buch liegt eine zwetscmesntgc Vorlesung zugrunde, die von den Autoren seit
einigen Jahren in den Studiengängen Wirtschaftsinformatik der Dualen Ilochschule
Baden-würtremberg Mosbach und der Berner Fachhochschule gehalten wird. \X'ir
können feststellen,dass die Studierenden auf Grundlage der vermittelten Kenntnisse
in der Lage sind, umfangreiche Projekte mitJava oder anderen Sprachen zu realisie
ren und in der Unternehmenspraxis zu integrieren.
Web-Sitczum Buch
Aus Platzgründen wird ein Teil der Information,die sich gewöhnlich im Anhang be
findet, ausschlid~lich als Onlinc-Scrvk-c zur Verfügung gestellt. Neben Hinweisen
zur Installation und Betrieb des Java-SDK und der Eclipxe Entwicklungsumgebung
bctritft dies auch die Übungsaufgaben. die dort herunter geladen werden können.
Dort befinden sich auch weitere ergänzende Darstellungen, wie Zusarzkapircl, Prä
sentationen oder Lösungshinweise zu den Übungsaufgaben.
Die Adresse der Web-Seite lautet
http:/ /www.java-wi.de.
Ihre Anregungen nehmen wirgerne unterden folgenden E-MailAdressen entgegen:
[email protected]
[email protected].
Bedanken möchten wir uns herzlich IX'i den Studierenden sowie den Kolleginnen
und Kollegen aus Hochschulen lind Software-Unternehmen, deren konstruktive Bei
träge die Inhalte und didaktische Darstellung beeinflusst haben, und nicht zuletzt bei
Frau Thclcn und Frau Roß vom vtcweg-treubncr Verlag für die hervorragende
Betreuung. Besonderer Dank gilt unseren Familien, die uns stets unterstützten, ob
wohl sie so manche Stunde auf uns verzichten mussten.
Die vorliegende zweite Auflage ermöglicht uns, manchen Druckfehler zu korrigieren
sowie einige Aspekte inhaltlich zu vertiefen, andere etwas zu straffen. Iherbei haben
wir konstruktives Feedback unserer Leser und eigene Erfahrungen aus unseren Lehr
veranstaltungen gcnauso be rücksichtigt wie neue Versionen der SpracheJava.
lIeidelberg und Scharrbausen. im Februar 2010
Klaus-Geerg Deck
Ilcrbc rt Neucndorf
Inhaltsverzeichnis
Grundlegende Strukturen ..........................................................................1
1.1 Die Infonn.utk lind ihre Teilgebiete. ............1
1.2 Der Begriff des Algorithmus . .3
1.3 Elementare prozcduralc Programmstrukturen ...............~ 4
2 Java als Sprache lind Plattform . ...........................13
2.1 Entwicklung der Programmiersprachen ....... 1j
2.2 Java als Sprache lind Plattform ....15
3 Erstellen lind Ausführen VOll Iava-Progranuncn... ....25
3.1 Programmterwerkzeuge konventioneller Sprachen . ....25
3.2 Kompilieren lind Interpretieren vonJ••va-Progranuncn 29
4 Die Struktur vonjava-Programmcn . ...........................33
4.1 Syntax und Semantik ..33
4.2 Elemente von java ... . 34
4.3 Grundstruktur einfachsterjava-Prograuuuc . 38
5 java-Datcruypcn 43
s.:
Deklaration und lnitialisk-rung . ..........43
5.2 Strings.............................................. . . ..............................50
5.3 Zusammenfassung Sranctard-Darenrypen . .......51
.-,-,
5.4 Konstanten... ..
5.5 Zuweisungen zwischen verschiedenen Datentypen . . 53
5.6 Explizite Typkonvcrrtcrungcn (Casts) . .. 55
5.7 Eigenheiten und Fallen beim Arbeiten mit Standarddatentypen 57
5.8 Namensgebung . 58
6 Operatoren und Ausdrücke. . 59
6.1 Ausdrücke ..59
6.2 Operatoren . . 59
7 Konrrollstrukruren . ....71
7.1 Verzweigungen und Vcrglck-hsopcrarioncn.... ....71
7.2 Schleifen . .....77
8 Methoden ......................................................................................................~
8.1 Merhodentmpk-menncrung und ihr Aufruf". ....87
8.2 Methoden mit Rückgabetyp void . .........92
x
Jubaltst-erzeich11is
Rj Methoden mit Rückgabewert . 93
8.4 Methoden als .r...tind der Struktuncrung .....98
8.5 Ein- lind Allsg:lbt:n mittels 10.-ieve .....99
8.6 Lokale lind globale variablen .101
H.7 Iteration und Rekursion 104
9 Klassen und Objekte H......................... .. 113
9.1 Htoführuog zur Objektorientierung .. 113
9.2 Klassen lind Objekte inJava . 117
9.3 Konstruktoren.. .124
9.4 Überladen von Methodennamen ......................................................129
9.5 Objekte als Parameter und Rückgabewerte von Mcthodcn.c.L; ....... 130
9.6 Beispielanwendung. Bankkonto. .134
9.7 Objektorientiertes Sotrwarccogtoccrtog.c.c.i.. .140
10 Objektorientierte Konzepte . . . 141
10.1 Private Attribute und Mcthodcn.. .141
10.2 Statische Attribute und Methoden . 150
10.3 Bestandteile von Klassen (Zusanuucnfaxsung).. .157
10.4 Beispielanwendung. Mtrarbelrerverwalrung 158
11 Referenzen........................... ......... ....163
11.1 Primitive Datentypen. . 163
11.2 Objcktrcfcrcnzcn.. . 164
11.3 Objekte :I[SMethodenparameter . 179
11.4 Die Klasse Siring 184
11.5 Kein Durchbrechen der Kapselung durch Referenzen 187
11.6 Beispielanwendung 191
12 Arrays . ......... 195
12.1 Eindimensionale Arrays . .. 195
12.2 Mehrdimensionale Arrays. .206
12.3 Arrays mitObjekten ..210
12.4 Modellieren mit Arrays . ............212
13 vcrerbung... . . ................................. 219
13.1 vcrcrbungsluerarchicn. ....219
13.2 Vererbung inJava ......................222
13.3 Überschreiben (Ovcrriding}. ....228
13.4 Abstrakte Klassen . ...................234
InhaltSIerzeich11is XI
n.5 Finale Klassen und Method en. ..237
13.6 Die Klasse Object; 239
13.7 verwendungsprtnzfpten . 240
n.S Abschließendes Betsptcl -. Konrcnverwoltung.. ..242
14 Polymorphie 247
14.1 Typkompatibilität in Klasscnhlcrun-hicn . 247
14.2 Späte Bindung und dynamischerTyp .. 253
14.3 Polymorphe Programnuenechntken 256
14.4 lnterfaccs.c.;., 261
14.5 Kritik dc-r polymorphen Programmierung. ..268
14.6 Abschlicgendcs Beispiel- Ausführbare Klasse Bank 270
15 Paketkonzept 277
15.1 Anlegen eigenerPakete . 277
15.2 Verwendung von Paketen 281
15.3 Pakete lind Verzeichnisstrukturen ..283
15.4 Zugriffsrechte im Paketkontext .....286
15.5 Statischer Import . . ................. 287
16 Exceptions ........289
16.1 Einleitung.. ....289
16.2 Abfangen von Ausnahmen ..291
16.3 Erzeugen und Auslösen von Ausnahmen.... ..294
16.4 Hierarchie der Ausnahmeklassen.... ..29'5
16.5 Erstellen eigenerAusnahmeklassen 298
17 Algorithmen -Suchen und Sortieren . 299
17.1 Kriterien fürAlgorithmen ..299
17.2 Suchalgorithm<:n........ . 303
17.3 Sorttcralgortthmcn . 306
17.4 Zeitkomplexität und Durchführbarkeit ..314
IR Datenstrukturen - Listen und Bäume . 31'5
18.1 Dynamische Datenstrukturen .. 315
18.2 Speichern von Objekten in Listen ..324
18.3 Stack und Queue ..32R
18.4 Bäume . 333
19 Spezielle Klassen lind Methoden . 341
19.1 Die Hüllklassen (Wrnppcr-Klassen) 341