From 33613a85afc4b1481367fbe92a17ee59c240250b Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Sven Eisenhauer Date: Fri, 10 Nov 2023 15:11:48 +0100 Subject: add new repo --- .../hjp5/html/IndexEntry.class | Bin 0 -> 555 bytes .../hjp5/html/IndexFiller.class | Bin 0 -> 289392 bytes .../hjp5/html/IndexSearcher.class | Bin 0 -> 2819 bytes .../hjp5/html/IndexTerm.class | Bin 0 -> 1318 bytes .../hjp5/html/SearchApplet.class | Bin 0 -> 2543 bytes .../hjp5/html/SearchPanel.class | Bin 0 -> 8420 bytes .../hjp5/html/cover.html | 86 + .../hjp5/html/cover.jpg | Bin 0 -> 42552 bytes .../hjp5/html/hjp4lib.js | 128 ++ .../hjp5/html/images/APIDoc.gif | Bin 0 -> 17529 bytes .../hjp5/html/images/AbstractFactory.gif | Bin 0 -> 3487 bytes .../hjp5/html/images/ActionEvents.gif | Bin 0 -> 2286 bytes .../hjp5/html/images/AendFenstElem.gif | Bin 0 -> 2499 bytes .../hjp5/html/images/AmeisenAnim.gif | Bin 0 -> 1544 bytes .../hjp5/html/images/Beanbox1.gif | Bin 0 -> 11152 bytes .../hjp5/html/images/Beanbox2.gif | Bin 0 -> 12446 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index 0000000..7c6cec5 Binary files /dev/null and b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/IndexEntry.class differ diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/IndexFiller.class b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/IndexFiller.class new file mode 100644 index 0000000..f4d7780 Binary files /dev/null and b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/IndexFiller.class differ diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/IndexSearcher.class b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/IndexSearcher.class new file mode 100644 index 0000000..16d642b Binary files /dev/null and b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/IndexSearcher.class differ diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/IndexTerm.class b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/IndexTerm.class new file mode 100644 index 0000000..909a978 Binary files /dev/null and b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/IndexTerm.class differ diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/SearchApplet.class b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/SearchApplet.class new file mode 100644 index 0000000..70052a7 Binary files /dev/null and b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/SearchApplet.class differ diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/SearchPanel.class b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/SearchPanel.class new file mode 100644 index 0000000..628a2e3 Binary files /dev/null and b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/SearchPanel.class differ diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/cover.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/cover.html new file mode 100644 index 0000000..9575561 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/cover.html @@ -0,0 +1,86 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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Guido Krüger
Thomas Stark

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Handbuch der Java-Programmierung

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5. Auflage

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HTML-Ausgabe 5.0.1 · © 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas Stark

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+Addison-Wesley, 2007, ISBN 3-8273-2373-8 +
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Homepage:http://www.javabuch.de
Autor:http://www.gkrueger.com
Autor:http://www.thomas-stark.info
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+ + + \ No newline at end of file diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/cover.jpg b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/cover.jpg new file mode 100644 index 0000000..6b918d4 Binary files /dev/null and b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/cover.jpg differ diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/hjp4lib.js b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/hjp4lib.js new file mode 100644 index 0000000..13b79cc --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/hjp4lib.js @@ -0,0 +1,128 @@ +/* + * File........: hjp4lib.js + * Created.....: 2000/04/11, Guido Krueger + * Changed.....: 2007/10/28, Guido Krueger + * Copyright...: (c) 2001,2007 Guido Krueger. All Rights Reserved. + * + * Permission to use, copy, modify, and distribute this + * software and its documentation for NON-COMMERCIAL purposes + * and without fee is hereby granted provided that this + * copyright notice appears in all copies. + * + * THE AUTHOR MAKES NO REPRESENTATIONS OR WARRANTIES ABOUT THE + * SUITABILITY OF THE SOFTWARE, EITHER EXPRESS OR IMPLIED, + * INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE IMPLIED WARRANTIES OF + * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, OR + * NON-INFRINGEMENT. THE AUTHOR SHALL NOT BE LIABLE FOR ANY + * DAMAGES SUFFERED BY LICENSEE AS A RESULT OF USING, MODIFYING + * OR DISTRIBUTING THIS SOFTWARE OR ITS DERIVATIVES. + */ +//----------------------------------------------------------------------- +//Global variables +//----------------------------------------------------------------------- +var isNS = (navigator.appName.toUpperCase().indexOf("NETSCAPE") != -1); +var isIE = (navigator.appName.toUpperCase().indexOf("MICROSOFT") != -1); +var jdkdocs = "file:///C|/jdk1.6/docs/"; +var apidocs = "file:///C|/jdk1.6/docs/api/"; +//--- +//Nachfolgend ein Beispiel für UNIX-Systeme +//var jdkdocs = "file:///usr/local/jdk1.6/docs/"; +//var apidocs = "file:///usr/local/jdk1.6/docs/api/"; +//--- +//Nachfolgend der direkte Link ins Internet +//var jdkdocs = "http://java.sun.com/javase/6/docs/"; +//var apidocs = "http://java.sun.com/javase/6/docs/api/"; +var keycodes = null; +var keylinks = null; + +//----------------------------------------------------------------------- +//Function definitions +//----------------------------------------------------------------------- +/** + * Jumps to the API doc of the given qualified class name. + */ +function getApiDoc(classname) +{ + return apidocs + classname.replace(/\./g, "/") + ".html"; +} + +/** + * Jumps to the JDK doc index. + */ +function getDocIndex() +{ + return jdkdocs + "index.html"; +} + +/** + * Jumps to the API doc index. + */ +function getApiIndex() +{ + return apidocs + "index.html"; +} + +/** + * Creates the keycodes and keylinks arrays from the given definition + * String and installs the onKbdEvent keyboard handler. keydef must have + * the following format: "code1,dest1;code2,dest2;code3,dest3;...". + */ +function installKbdHandler(keydef) +{ + //define keycodes and keylinks + keycodes = new Array(); + keylinks = new Array(); + var index = 0; + var items = keydef.split(";"); + for (var i = 0; i < items.length; ++i) { + var item = items[i].split(","); + keycodes[index] = parseInt(item[0]); + keylinks[index] = item[1]; + ++index; + } + //install handler + if (isNS) { + document.captureEvents(Event.KEYPRESS); + } + document.onkeypress = onKbdEvent; +} + +/** + * Keyboard handler that uses the keycodes and keylinks information + * to jump to a certain destination based on the last key typed. + */ +function onKbdEvent(e) +{ + //get keycode + var key = -1; + if (isNS) { + if (e.which != 0 && (typeof e.modifiers == "undefined" || e.modifiers == 0 || e.modifiers == 4)) { + key = e.which; + } + } + if (isIE) { + e = window.event; + if (!e.ctrlKey && !e.altKey && !e.shiftKey) { + key = e.keyCode; + } + e.cancelBubble = true; + } + if (keycodes != null && keylinks != null) { + for (var i = 0; i < keycodes.length; ++i) { + if (key == keycodes[i]) { + if (keylinks[i] == "APIDOCS") { + window.location = getApiIndex(); + } else if (keylinks[i] == "JDKDOCS") { + window.location = getDocIndex(); + } else { + window.location = keylinks[i]; + } + break; + } + } + } +} + +//----------------------------------------------------------------------- +//Body code +//----------------------------------------------------------------------- diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/images/APIDoc.gif b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/images/APIDoc.gif new file mode 100644 index 0000000..92730f8 Binary files /dev/null and b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/images/APIDoc.gif differ diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/images/AbstractFactory.gif b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/images/AbstractFactory.gif new file mode 100644 index 0000000..cd5b9c2 Binary files /dev/null and b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/images/AbstractFactory.gif differ diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/images/ActionEvents.gif b/Master/Reference Architectures and 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Alexander, Christopher + + [10.4] +  +
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Andreessen, Marc + + [1.1] +  +
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Anlegen eines Fensters + + [23.2.1] +  +
AnnotatedElement + +  +
Annotation + + [45.2.2] +  +
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Applet + + [13.1.7] + [27.1] + [39.1.1] + + java.applet + +
Applet-Kontext + + [40.1.2] +  +
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ArithmeticException + + [12.3.3] + + java.lang + +
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AudioFormat + + [49.2.2] + + javax.sound.sampled + +
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- B - +
Baratz, Alan + + [1.1] +  +
baseline + + [39.2.2] +  +
BasicService + + [13.5.3.1] + + javax.jnlp + +
Basisklasse + + [7.1.5.1] +  +
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Bean Development Kit + + [44.3.1] +  +
Bean-Customizer + + [44.6.2] +  +
Beanbox + + [44.3] +  +
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BeanInfo-Klasse + + [44.6.1] +  +
Beans + + [44.1] +  +
Bedingtes Kompilieren + + [6.2.1.4] +  +
before + + [16.2.3] +  +
Behandeln einer Ausnahme + + [12.1] +  +
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BETWEEN + + [42.4.7.3] +  +
BevelBorder + + [36.3.1.1] + + javax.swing.border + +
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Bildschirmflackern reduzieren + + [34.2.4] +  +
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Bindungsregeln + + [5.1] +  +
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- C - +
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Cafe + + [1.1] +  +
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call by value + + [7.3.3] +  +
Call-Level-Interface + + [42.1.1] +  +
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- D - +
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Font + + [24.2.1] + + java.awt + +
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public + + [1.2.1] + [8.2.1] + [8.2.2.3] + [13.2.4.3] + [13.3.2.1 (Klassen in Datei)] +  +
Public-Key-Verschlüsselung + + [48.1.5] +  +
push + + [14.3] +  +
PushbackInputStream + + [19.3.3.2] + + java.io + +
PushbackReader + + [18.3.2] + [18.3.3.3] + + java.io + +
put + + [14.4.1] + [15.5.1] +  +
putAll + + [15.5.1] +  +
+
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- R - +
Radiobuttons + + [32.5] +  +
Random + + [1.2.4] + [16.1.1] + + java.util + +
Random-Access-I/O + + [20] +  +
RandomAccessFile + + [19.2.3.3] + [20.1] + [50.2.4.3] + + java.io + +
read + + [18.3.1] + [19.3.1] +  +
read-Methoden + + [20.3] +  +
readBoolean + + [20.3] + [41.1.3] +  +
readByte + + [20.3] + [41.1.3] +  +
readChar + + [20.3] + [41.1.3] +  +
readDouble + + [20.3] + [41.1.3] +  +
Reader + + [18.3.1] + + java.io + +
readFloat + + [20.3] + [41.1.3] +  +
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readInt + + [20.3] + [41.1.3] +  +
readLine + + [18.3.3.1] + [20.3] +  +
readLong + + [20.3] + [41.1.3] +  +
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readUnsignedByte + + [20.3] +  +
readUnsignedShort + + [19.3.3.3] + [20.3] +  +
readUTF + + [20.3] + [41.1.3] +  +
ready + + [18.3.1] +  +
rebind + + [47.2.4.2] +  +
Receiver + + [49.3.2] + + javax.sound.midi + +
Rechtecke zeichnen + + [23.3.2] +  +
Rechtsschiebeoperator + + [5.5] +  +
Rectangle + + [34.2.3] + + java.awt + +
red + + [25.2] +  +
Red-Black-Tree + + [15.6.2] +  +
Referenzgleichheit und -ungleichheit + + [5.7.2.2] +  +
Referenztypen + + [4.5] +  +
Reflection + + [1.2.4] + [41.1.2] + [43] +  +
regionMatches + + [11.2.4] +  +
registerKeyboardAction + + [36.3.1.10] +  +
Registry + + [2.1.2.1] +  +
Reguläre Ausdrücke + + [17.1] +  +
Relationale Operatoren + + [5.3] +  +
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Remote + + [47.2.2] + + java.rmi + +
Remote Method Invocation + + [1.2.4] + [47] +  +
Remote-Interface + + [47.1.1] +  +
Remote-Objekte + + [47.1.1] +  +
Remote-Referenzen + + [47.1.1] +  +
RemoteException + + [47.2.2] + + java.rmi + +
remove + + [15.2.1 (List)] + [15.3.1 (Iterator)] + [15.5.1 (Map)] + [30.2 (MenuBar)] + [30.3 (Menu)] + [31.1.3 (Container)] + [32.9 (List)] + [38.3.1 (DefaultMutableTreeNode)] +  +
removeActionListener + + [36.2.2.3] +  +
removeAll + + [15.2.1] + [38.1.3] +  +
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removeAllItems + + [37.3.2] +  +
removeColumnSelectionInterval + + [38.2.3.3] +  +
removeItem + + [37.3.2] +  +
removeItemAt + + [37.3.2] +  +
removeNodeFromParent + + [38.3.4] +  +
removePropertyChangeListener + + [44.4.1] +  +
removeRowSelectionInterval + + [38.2.3.3] +  +
removeSelectionInterval + + [37.3.1.1] +  +
removeTabAt + + [38.1.3] +  +
removeTableModelListener + + [38.2.5] +  +
removeVetoableChangeListener + + [44.4.2] +  +
renameTo + + [21.4.2] +  +
Rendering von Tabellen + + [38.2.7] +  +
repaint + + [29.2] + [33.2.3] +  +
repaint-Schleife + + [34.2.1.1] +  +
replace + + [11.3.3] + [11.2.6 (String)] +  +
replaceAll + + [11.2.6 (String)] +  +
replaceItem + + [32.9] +  +
replaceRange + + [32.7] +  +
Request For Comments + + [46.1.5] +  +
requestDefaultFocus + + [38.1.3] +  +
requestFocus + + [29.5] + [33.2.3] +  +
RESERVED_ID_MAX + + [28.1.2] +  +
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ResourceBundle + + [17.4.4] + + java.util + +
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Ressourcen-Dateien + + [13.4.2] +  +
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RetentionPolicy + +  +
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RFC 1521 + + [30.7.1] +  +
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Rivest, Ron + + [48.1.3] +  +
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RMI + + [47] +  +
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RUNTIME + +  +
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RuntimePermission + + [48.3.4.2] + + java.lang + +
Rückgabewert einer Methode + + [7.3.5] +  +
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- S - +
Samples + + [49.1] +  +
Sampling + + [49.2.1] +  +
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- U - +
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updateComponentTreeUI + + [35.2.2.9] +  +
UPPER_LEFT_CORNER + + [38.1.1] +  +
UPPER_RIGHT_CORNER + + [38.1.1] +  +
URL + + [40.1.1] + [40.1.3 (relativer)] +  +
URL + + [40.1.1] + [46.4] + + java.net + +
URLConnection + + [46.4] + + java.net + +
Usenet-Newsgroups + + [3.2.2.1] +  +
User Datagram Protocol + + [46.1.2] +  +
user.dir + + [16.3.1] +  +
user.home + + [16.3.1] +  +
user.name + + [16.3.1] +  +
user.timezone + + [16.2.2] +  +
UTF-8-Codierung + + [19.2.3.3] +  +
Überladen von Methoden + + [7.3.6] +  +
Überlagern von Methoden + + [7.1.6] + [8.1.3] +  +
Übersetzen des Quelltextes + + [2.2.1.3] +  +
+
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- V - +
validate + + [36.3.1.8] +  +
Validierung + + [36.3.1.8] +  +
valueChanged + + [37.3.1.1] + [38.3.2.2] +  +
valueOf + + [11.2.8] +  +
values + + [15.5.1] + [10.3.1 (bei Aufzählungen)] +  +
van Hoff, Arthur + + [1.1] +  +
Variable Parameterlisten + + [7.3.4] +  +
Variablen + + [4.3] + [6.1.3] +  +
Vaterklasse + + [7.1.5.1] +  +
Vector + + [1.2.4] + [14.2] + [15.2.2] + [50.2.3] + + java.util + +
Verdecken von Variablen + + [13.1.2] +  +
Vererbung + + [7.1.5.1] + [8.1] +  +
Vergleichen von Zeichenketten + + [11.2.4] +  +
verify + + [48.1.6.2] +  +
VeriSign + + [48.1.7] +  +
Verkettung + + [5.7.2.1 (von Strings)] + [7.3.7.2 (von Konstruktoren)] +  +
Verknüfung auf dem Desktop + + [2.3.6.2] +  +
Verschlüsseln + + [48.1.1] +  +
Versionierung von Klassen + + [41.2.1] +  +
VERTICAL + + [31.2.4 (GridBagConstraints)] + [32.10 (Scrollbar)] + [36.2.3.2 (SwingConstants)] +  +
VERTICAL_SCROLLBAR_ALWAYS + + [38.1.1] +  +
VERTICAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED + + [38.1.1] +  +
VERTICAL_SCROLLBAR_NEVER + + [38.1.1] +  +
VERTICAL_SPLIT + + [38.1.2] +  +
Verwalten von Threads + + [22.5] +  +
Verweise auf andere Seiten + + [40.1] +  +
Verzeichniszugriffe + + [21.4] +  +
Verzweigungen + + [6.2] +  +
Veränderbarkeit + + [8.2] +  +
veränderliche Objekte + + [15.4.1] +  +
vetoableChange + + [44.4.2] +  +
VetoableChangeListener + + [44.4.2] + + java.beans + +
VetoableChangeSupport + + [44.4.2] + + java.beans + +
View einer Collection + + [15.5.1] +  +
Viewport + + [32.11] +  +
virtuelle Ausgabefläche + + [32.11] +  +
Virtuelle Maschine + + [1.1] + [1.2.2] + [50.1] +  +
Visitor-Pattern + + [10.4.8] +  +
Visual Cafe + + [1.1] +  +
VK_0 + + [29.6] +  +
VK_9 + + [29.6] +  +
VK_A + + [29.6] +  +
VK_BACK_SPACE + + [29.6] +  +
VK_DELETE + + [29.6] +  +
VK_DOWN + + [29.6] +  +
VK_END + + [29.6] +  +
VK_ENTER + + [29.6] +  +
VK_ESCAPE + + [28.2.1] + [29.6] +  +
VK_F1 + + [29.6] +  +
VK_F12 + + [29.6] +  +
VK_HOME + + [29.6] +  +
VK_INSERT + + [29.6] +  +
VK_LEFT + + [29.6] +  +
VK_PAGE_DOWN + + [29.6] +  +
VK_PAGE_UP + + [29.6] +  +
VK_RIGHT + + [29.6] +  +
VK_SPACE + + [29.6] +  +
VK_TAB + + [29.6] +  +
VK_UNDEFINED + + [29.6] +  +
VK_UP + + [29.6] +  +
VK_Z + + [29.6] +  +
Vlissides, John + + [10.4] +  +
VM + + [1.2.2] +  +
void + + [5.7.2.6] + [7.3.5] + [10.2.1] +  +
Void + + [10.2.1] + + java.lang + +
Void.TYPE + + [43.3.1] +  +
volatile + + [8.2.2.8] +  +
Vordefinierte Pakete + + [13.2.1.2] +  +
Vordergrundfarbe + + [27.5] +  +
Vorrangregeln + + [5.8] +  +
VSPACE + + [39.2.2] +  +
+
+ + + +
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- W - +
Wahlfreier Zugriff auf Dateien + + [20.1] +  +
wait + + [22.2.2] + [22.4.3] +  +
waitFor + + [16.4.2] +  +
waitForAll + + [34.1.1.1] +  +
WAIT_CURSOR + + [27.5.3] +  +
WARNING_MESSAGE + + [36.1.4.1] +  +
Warteliste + + [22.4.3] +  +
wasNull + + [42.2.3] +  +
wav-Format + + [1.2.3] + [39.3.1] + [49.2.2] +  +
Wave-Dateien + + [1.2.3] +  +
WebRunner + + [1.1] +  +
WebStart + + [13.5.1] +  +
WEEK_OF_MONTH + + [16.2.2] +  +
WEEK_OF_YEAR + + [16.2.2] +  +
weightx + + [31.2.4] +  +
weighty + + [31.2.4] +  +
Weitergabe einer Exception + + [12.3.2] +  +
WEST + + [31.1.3] + [31.2.4 (GridBagConstraints)] + [36.2.3.2 (SwingConstants)] +  +
WHEN_ANCESTOR_OF_FOCUSED_COMPONENT + + [36.3.1.10] +  +
WHEN_FOCUSED + + [36.3.1.10] +  +
WHEN_IN_FOCUSED_WINDOW + + [36.3.1.10] +  +
WHERE + + [42.4.7.3] +  +
while + + [1.2.1] + [6.3.1] + [6.3.3.3] +  +
white + + [25.2] +  +
WIDTH + + [39.2.1] +  +
Wiederverwendung + + [7.1.4] +  +
Wildcards + + [15.8.4.2] +  +
window + + [25.4] +  +
Window + + [23.2.1] + [27.1] + + java.awt + +
Window-Ereignisse + + [28.1.6.7] +  +
Window-Events + + [29.1] +  +
windowActivated + + [28.1.6.7] + [29.1] +  +
WindowAdapter + + [28.1.5] + [29.1] + + java.awt.event + +
windowBorder + + [25.4] +  +
windowClosed + + [28.1.6.7] + [29.1] +  +
windowClosing + + [23.2.4] + [28.1.6.7] + [29.1] +  +
WindowClosingAdapter + + [2.2.2.2] + [23.2.4] +  +
windowDeactivated + + [28.1.6.7] + [29.1] +  +
windowDeiconified + + [28.1.6.7] + [29.1] +  +
WindowEvent + + [28.1.6.7] + [29.1] + + java.awt.event + +
windowIconified + + [28.1.6.7] + [29.1] +  +
WindowListener + + [23.2.4] + [28.1.6.7] + [29.1] + + java.awt.event + +
windowOpened + + [28.1.6.7] + [29.1] +  +
windowText + + [25.4] +  +
Winkelfunktionen + + [17.2.1] +  +
winzip + + [19.2.3.4] +  +
Wrapper-Klassen + + [10.2] +  +
write + + [18.2.1] + [19.2.1] +  +
write-Methoden + + [20.4] +  +
writeBoolean + + [20.4] + [41.1.2] +  +
writeByte + + [20.4] + [41.1.2] +  +
writeBytes + + [20.4] + [41.1.2] +  +
writeChar + + [20.4] + [41.1.2] +  +
writeChars + + [20.4] + [41.1.2] +  +
writeDouble + + [20.4] + [41.1.2] +  +
writeFloat + + [20.4] + [41.1.2] +  +
writeInt + + [20.4] + [41.1.2] +  +
writeLong + + [20.4] + [41.1.2] +  +
writeObject + + [41.1.2] +  +
Writer + + [18.2.1] + [50.2.4.1] + + java.io + +
writeShort + + [20.4] + [41.1.2] +  +
writeTo + + [18.2.2.2] +  +
writeUTF + + [19.2.3.3] + [20.4] + [41.1.2] +  +
+
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X.509-Zertifikat + + [48.1.7] +  +
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xor + + [14.5.2] +  +
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YEAR + + [16.2.2] +  +
yellow + + [25.2] +  +
YES_NO_CANCEL_OPTION + + [36.1.4.2] +  +
YES_NO_OPTION + + [36.1.4.2] +  +
yield + + [46.2.3] +  +
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ZapfDingbats + + [24.2.2] +  +
Zeichenextraktion + + [11.2.2] +  +
Zeichenketten + + [1.2.4] + [11.1] +  +
Zeichentasten + + [29.6] +  +
Zeichentyp + + [4.2.2] +  +
Zeilenabstand + + [24.3.2] +  +
Zeitzonen + + [16.2] +  +
Zeitzonenangabe + + [16.2.2] +  +
Zero-Knowledge Proof + + [48.1.3.2] +  +
Zertifikat + + [48.1.7] +  +
ZipEntry + + [19.2.3.4] + + java.util.zip + +
ZipInputStream + + [19.3.3.5] + + java.util.zip + +
ZipOutputStream + + [19.2.3.4] + + java.util.zip + +
ZONE_OFFSET + + [16.2.2] +  +
Zufallszahlen + + [1.2.4] + [16.1.1] +  +
Zuweisung + + [4.3.1] +  +
Zuweisungsoperatoren + + [5.6] +  +
Zwischenablage + + [30.7] +  +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
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Vorwort

+ +

+Vorwort zur 5. Auflage + +

+Die 5. Auflage des Handbuchs der Java Programmierung wurde für +die Version 6 der Java Standard Edition mit dem Codenamen Mustang +überarbeitet und ist erstmals eine Gemeinschaftsproduktion zweier +Autoren. Die Version 6 der Standard Edition lässt diese noch +ein Stück näher an ihren großen Bruder Enterprise +Edition rücken indem Sie weitere Bibliotheken von diesem entlehnt. + +

+Neben vielen Detailverbesserungen, überarbeiteten Listings und +Korrekturen findet der Leser in dieser Auflage +

+ +

+Als zusätzliche Neuerung finden Sie auf der beiliegenden DVD +im Ordner /MindMaps erstmals die behandelten +Themenkomplexe als grafische MindMap aufgearbeitet. + +

+Guido Krüger und Thomas Stark, Oktober 2007 + +

+Vorwort zur 4. Auflage + +

+Die 4. Auflage des Handbuchs der Java-Programmierung behandelt die +Neuerungen, die mit der Version 5.0 der Java 2 Standard Edition eingeführt +wurden. Dieser, unter dem Codenamen »Tiger« entwickelte +Nachfolger der Version 1.4 bringt viele Verbesserungen, die vor allem +den Java-Entwicklern selbst das Leben leichter machen sollen (Stichwort +»Ease Of Development«). Zu ihnen zählen unter anderem +folgende Features: +

+ +

+Neben der Beschreibung dieser Erweiterungen wurden kleinere Fehler +korrigiert und verschiedene Unklarheiten beseitigt. Darüber hinaus +wurden die Einstiegs- und Installationshinweise überarbeitet +sowie der Inhalt der CD-ROM an die aktuellen Java-Versionen angepasst. + +

+Guido Krüger, Oktober 2004 + +

+Vorwort zur 3. Auflage + +

+Das »Handbuch der Java-Programmierung« ist der Nachfolger +von »Go To Java 2« und seiner im Spätsommer 2000 erschienenen +zweiten Auflage. Somit verläßt das Buch die GoTo-Reihe, +in die es, vor allem auf Grund des erneut gestiegenen Umfangs, nicht +mehr recht hineinpasste. Dennoch ist das Handbuch der Java-Programmierung +nicht mehr und nicht weniger als die konsequente Fortführung +seiner erfolgreichen Vorgänger, die bis auf »Java 1.1 lernen« +und »Symantec Visual Cafe« zurückgeführt werden +können. Um diese Kontinuität deutlich zu machen, haben wir +die Numerierung der Auflagen beibehalten und der aktuellen Auflage +die Nummer »3.0« zugeordnet. + +

+Unterstützt durch die große Zahl an Leserzuschriften und +die Diskussion mit Kollegen, Freunden und anderen Java-Enthusiasten +wurde das Buch mit vielen Erweiterungen und Ergänzungen versehen. +Alle für Java-Einsteiger und Fortgeschrittene wichtigen Themen +werden ausführlich behandelt. Der bewährte Aufbau wurde +beibehalten, und das Buch kann sowohl als Lehr- wie auch als Nachschlagewerk +eingesetzt werden. + +

+Das Handbuch der Java-Programmierung besteht aus 50 Kapiteln, die +alle wesentlichen Aspekte der Programmiersprache Java und seiner umfangreichen +Klassenbibliothek erläutern. Mit über 170 Abbildungen, 80 +Tabellen, 440 Beispielprogrammen und 600 Querverweisen ist es für +die Verwendung im Unterricht und zum Selbststudium bestens geeignet. + +

+Gegenüber der zweiten Auflage wurden folgende Abschnitte neu +aufgenommen: +

+ +

+Zudem wurde das Buch an die Version 1.4 des JDK angepasst und viele +kleine Fehler aus der vorigen Auflage korrigiert. Die Linkliste wurde +ebenso angepasst wie die Java-Historie, die Beschreibung der Standardpakete +oder die Syntax der JDK-Werkzeuge. Für Anfänger wurden die +Kapitel 2 und 3 erneut erweitert, es gibt detaillierte Erklärungen +zum Aufruf von Java-Programmen unter Windows, und Abschnitt 2.3.7 +beschreibt häufig gemachte Fehler und wie man sie umgeht. Weitere +Verbesserungen gab es bei den Abschnitten über die Swing-Komponenten, +die jetzt auch die neuen 1.4-Komponenten JFormattedTextField +und JSpinner +sowie animierte Fortschrittsanzeigen umfassen und auf das neue Focus-Subsystem +eingehen. Der JDBC-Teil wurde um Hinweise zur Konfiguration von MS +Access, InstantDB und HSQLDB erweitert, und der ExperimentalWebServer +beherrscht jetzt das HEAD-Kommando +und eignet sich für den Betrieb von Java WebStart. Nicht zuletzt +gab es Verbesserungen bei der HTML-Ausgabe, die jetzt noch umfangreicher +und leichter zu bedienen ist. + +

+Gegenüber der ersten Auflage wurden in der zweiten die einleitenden +Kapitel vereinfacht, um Anfängern den Einstieg zu erleichtern. +Zudem wurden weiterführende Themen aufgenommen, um auch dem fortgeschrittenen +Leser genügend Lesestoff zu bieten. + +

+Die wichtigsten Änderungen der zweiten Auflage waren: +

+ +

+Ebenso wie zu den Vorgängerversionen wurde auch zu diesem Buch +eine HTML-Ausgabe erstellt. Sie ist auf der beigefügten CD-ROM +enthalten und stellt das komplette Buch im Hypertext-Format dar. Mit +ihren Navigationshilfen und der großen Zahl an Querverweisen +(es sind inkl. Index über 20000) ist sie ausgezeichnet als Referenz +verwendbar. Daneben enthält die CD-ROM die Beispiele aus dem +Buch sowie das Java Development Kit und weitere nützliche Werkzeuge +und Hilfsmittel. + +

+Wie bisher kann die HTML-Ausgabe frei aus dem Internet geladen werden. +Studenten und Leser mit eingeschränkten finanziellen Möglichkeiten +können so Java lernen, ohne das Buch kaufen zu müssen, oder +können es vor dem Kauf eingehend studieren. Auch Universitäten +und vergleichbare Einrichtungen werden die Möglichkeit zur Installation +einer gespiegelten Version erhalten, um das Buch effizient in der +Java-Ausbildung nutzen zu können. + +

+Um weitere Informationen zum Handbuch der Java-Programmierung zu erhalten, +können Sie seine Homepage unter http://www.javabuch.de +besuchen. Dort können Sie auch die freie HTML-Ausgabe herunterladen, +und Sie finden eine Liste aller bekannten Fehler und Ungenauigkeiten. +Teilen Sie mir Ihre Kritik und Anregungen mit, oder schreiben Sie +mir, wenn Sie Fehler gefunden haben. Natürlich können Sie +auch schreiben, dass Ihnen das Buch gefallen hat! Verständnisfragen +zu einzelnen Aspekten der Java-Programmierung kann ich aus Zeitgründen +leider nicht mehr beantworten. Sie sind besser in einer der zahlreichen +Java-Newsgroups aufgehoben (siehe Abschnitt 3.2.2). + +

+Wie die Vorversionen wurde auch die dritte Auflage vollständig +in SGML geschrieben (der »Mutter« von HTML und XML). Alle +Werkzeuge zum Erstellen der verschiedenen Ausgaben wurden vom Autor +selbst entwickelt und sind in Java geschrieben. Die ohne zusätzlichen +Aufwand erstellbare HTML-Ausgabe kann bei Fehlern oder Erweiterungen +sehr schnell aktualisiert und unabhängig von den Nachdruckzyklen +der Papierversion gepflegt werden. Alle Änderungen werden versioniert, +der Erstdruck des Buchs entspricht der HTML-Ausgabe 3.0. + +

+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 umfassende Kenntnisse in der +Java-Programmierung verfügen mögen. + +

+Mein Dank gilt allen, die bei der Entstehung mitgewirkt haben. Besonders +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 +vor allem Ilona Brinkmeier, Holger Jödicke, Boris Gruschko, Thomas +Backens, Goetz Perry, Stefan Stark, Andi Müller, Jacques Nietsch +und Carsten Leutzinger zu nennen. Den vielen Lesern der Vorversionen, +die Fehler gefunden oder Anregungen gegeben haben, möchte ich +ebenso danken wie Christiane Auf und Christina Gibbs, die das Buch +als Lektorinnen bei Addison-Wesley betreut haben. + +

+Wie immer geht ein besonderer Dank an Sabine, Jana und Jasmin, ohne +deren Unterstützung und Geduld auch dieses Buch nicht möglich +gewesen wäre. + +

+Guido Krüger, Februar 2002 +

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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100002.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100002.html new file mode 100644 index 0000000..75b7b95 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100002.html @@ -0,0 +1,83 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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Änderungen und Versionen

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Aktuelle Version: 5.0.1 vom 23.01.2008

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+23.01.2008 + +Version 5.0.1 +
+23.01.2008 + +Übersetzen des Applets und der Beispiele mit Java 5 (z.B. für +Mac 10.5) +
+31.10.2007 + +Fertigstellung der Papierversion. +
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Inhaltsverzeichnis

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 0 Vorwort Versionen Inhaltsverzeichnis Abbildungen 
Tabellen Listings Icons    
 1 1 Was ist Java? 2 Schnelleinstieg 3 Wie geht es weiter?   
 2 4 Datentypen 5 Ausdrücke 6 Anweisungen   
 3 7 OOP I: Grundlagen 8 OOP II: Vererbung, ...  9 OOP III: Interfaces 10 OOP IV: Diverses  
 4 11 Strings 12 Exceptions 13 Progr.-Strukturierung  14 Collections I 
15 Collections II 16 Utility-Klassen I 17 Utility-Klassen II 18 Character-Streams 
19 Byte-Streams 20 Random-Access-I/O 21 Dateien/Verzeichnisse  22 Multithreading 
 5 23 Grafikausgabe 24 Textausgabe 25 Farben 26 Drucken 
27 Fenster 28 Event-Handling 29 Low-Level-Events 30 Menüs 
31 GUI-Dialoge 32 AWT-Dialogelemente 33 Eigene Dialogelemente 34 Bitmaps/Animationen  
 6 35 Swing: Grundlagen 36 Swing: Container/Menüs  37 Swing: Kompon. I  38 Swing: Kompon. II  
 7 39 Applets I 40 Applets II     
 8 41 Serialisierung 42 JDBC  43 Reflection 44 Beans 
45 Java Persistenz API  46 Netzwerkprogramm.  47 RMI  48 Sicherheit/Kryptogr.  
49 Sound       
 9 50 Performance-Tuning 51 Hilfsprogramme      
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Verzeichnis der Tabellen

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Die Icons in diesem Buch

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+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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+Manches ist von besonderer Bedeutung und verdient darum auch, besonders +hervorgehoben zu werden. Solche Hinweise sind sehr nützlich, +sie bringen einen geschwinder ans Ziel.

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 Hinweis 
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+Manches geht ganz leicht. Wenn man nur weiß, wie. Praxistips +finden Sie in den Abschnitten mit diesem Icon.

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 Tipp 
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+Beim Erlernen einer Programmiersprache gibt es immer wieder Fallen, +in die man als Ahnungsloser hineintreten kann. Die Warnungen +im Buch führen Sie sicher an ihnen vorbei.

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 Warnung 
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+Zwischen den unterschiedlichen Java-Versionen gibt es teilweise +beträchtliche Differenzen. Mit diesem Icon markieren wir die +wichtigsten Unterschiede zwischen den Versionen 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, +5.0 und 6.0 der Sprache.

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 JDK1.1-6.0 
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Kapitel 1

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Was ist Java?

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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100009.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100009.html new file mode 100644 index 0000000..01e645e --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100009.html @@ -0,0 +1,518 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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1.1 Historie

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+Als offizieller Geburtstag der Programmiersprache Java gilt der 23. +Mai 1995. + +

+Mit dem Erscheinen dieses Buchs wird Java also stattliche zwölf +Jahre alt sein. Nach einer wechselhaften Vorgeschichte, dem darauf +folgenden Enthusiasmus und fast ebenso vielen technischen Schwierigkeiten +wie Errungenschaften hat sich Java heute vollständig etabliert. +Nach wie vor verzeichnet die Sprache ein steigendes Interesse in breiten +Kreisen der Entwicklergemeinschaft und wird in Kürze C++ als +am häufigsten genutzte Programmiersprache abgelöst haben. +Bevor wir uns in den nachfolgenden Kapiteln mit den technischen Details +der Sprache beschäftigen, wollen wir einen kurzen Blick auf die +Entstehungsgeschichte von Java werfen. + +

+Nach einschlägigen Berichten fing alles mit einer Mail des damals +25jährigen Programmierers Patrick Naughton +an den SUN-Chef Scott McNealy an. Naughton +hatte angekündigt, das Unternehmen zu verlassen, um zu Next +Computer, Inc. zu wechseln. Er war der Meinung, dass manches bei +SUN nicht gut funktionierte, und die weitaus moderneren Technologien +von Next reizten ihn sehr. McNealy, der mit Naughton zusammen Eishockey +spielte, forderte ihn auf, seine Kritik samt möglicher Lösungsvorschläge +niederzuschreiben, ganz gleich, wie radikal sie auch sein mögen. + +

+Naughtons Mail hat seine Wirkung nicht verfehlt! In einer für +SUN schwierigen Periode mit internen Diskussionen um den Kurs des +Unternehmens und seiner Produkte rannte Naughton offene Türen +ein. Seine Hauptkritikpunkte betrafen die nicht zeitgemäßen +grafischen Oberflächen, die unübersehbare Anzahl an Programmierwerkzeugen, +die hohen Kosten der Workstations und die komplizierte Anwendung der +Programme. Kurz, er warf SUN vor, auf dem besten Wege zu sein, sich +mehr und mehr von seinen potentiellen Kunden und Anwendern zu entfernen. +Er forderte Hard- und Software, die nicht nur von Akademikern und +hochspezialisierten Profis, sondern von normalen Menschen angewendet +werden konnte. + +

+Naughtons Klagen wurden erhört, und innerhalb weniger Tage wurde +ein Projekt aufgesetzt, dessen Ziel es sein sollte, die nächsten +großen Trends der Computer- und Softwareindustrie aufzuspüren. +Naughton zog seine angedrohte Kündigung zurück und begann +1991 zusammen mit James Gosling und Mike +Sheridan die Arbeit an einem geheimen, zunächst +für ein Jahr finanzierten und außerhalb des regulären +Unternehmens angesiedelten Vorhabens, das später den Namen Green-Projekt +erhielt. + +

+Nach anfänglichen Schwierigkeiten, seine eigene Aufgabe zu definieren, +entschied sich das Team dafür, einen Prototyp zur Steuerung und +Integration von Geräten zu bauen, wie sie in normalen Haushalten +in großer Zahl verwendet wurden (Toaster, Videorecorder, Fernseher +etc.). Bestandteile dieses Projekts waren ein Betriebssystem (Green-OS), +ein portabler Interpreter (Oak), ein Grafiksubsystem +und diverse Hardwarekomponenten. Bis Mitte 1992 entwickelte Naughton +mit seinen Kollegen ein Gerät, das etwa heutigen Palm-Computern +glich und mit einer tastaturlosen grafischen Oberfläche per drahtloser +Datenübertragung zur Bedienung unterschiedlichster Geräte +der Konsumelektronik verwendet werden konnte. + +

+Das als »*7« (Star Seven) +bezeichnete Gerät wurde im Herbst 1992 firmenintern präsentiert. +Diese Vorstellung konnte einige der Manager - unter ihnen SUN-Mitbegründer +Bill Joy und Scott McNealy - so beeindrucken, +dass im November 1992 aus dem lockeren Team die Firma First Person, +Inc. gegründet wurde. Mit zuletzt +etwa 70 Mitarbeitern versuchte das junge Unternehmen, den Prototypen +zur Serienreife zu bringen und zu vermarkten. Trotz großer Anstrengungen +scheiterten aber alle Versuche, Verträge und Partnerschaften +zur kommerziellen Verwendung von Star Seven unter Dach und Fach zu +bringen. Nach vielen Mühen wurde die Arbeit von First Person, +Inc. im April 1994 praktisch beendet. + +

+Fast wäre die Geschichte von Java nun bereits zu Ende gewesen, +ehe sie richtig begonnen hatte. + +

+Bei aller Euphorie über interaktives Fernsehen und Heimelektronik +hatten die Entwickler nämlich eine andere, sehr viel realere +Entwicklung übersehen. Mittlerweile hatte das World Wide Web +eine kritische Größe erreicht! Nachdem NCSA Mosaic +als erster grafischer Web-Browser im April 1993 verfügbar war, +konnte jedermann ansprechend aufbereitete Informationen im Internet +ansehen und auf einfache Weise zwischen unterschiedlichen Diensten, +Medien und Anbietern wechseln. Vor allem Bill Joy, der sich gelegentlich +über den Stand des Green-Projekts informierte, erkannte das Potenzial +des World Wide Web und die Bedeutung einer plattformunabhängigen +Programmiersprache, mit der neben textuellen Inhalten auch Programme +transportiert und ohne Installations- oder Portierungsaufwand auf +einem beliebigen Zielrechner ausgeführt werden konnten. + +

+In der Annahme, damit die Bedeutung des Internet zu stärken und +auf diese Weise indirekte Verkaufsförderung für SUN-Produkte +zu betreiben, beauftragte Joy die Kollegen Gosling und Naughton mit +der Entwicklung einer »Killer-Applikation«, die dieses Potenzial +offenlegen sollte. Während *7 dabei keine Rolle mehr spielte, +wurde die Programmiersprache Oak zur Entwicklung einer ganz neuen +Art von Programm verwendet. Im Herbst 1994 wurde mit ihrer Hilfe die +erste Version von WebRunner fertiggestellt, +einem Web-Browser, der neben der Darstellung von HTML-Seiten auch +kleine Java-Programme, Applets genannt, aus dem World Wide +Web laden und innerhalb des Browserfensters ausführen konnte. + +

+Zu diesem Zeitpunkt war Oak, das später in Java umbenannt wurde, +bereits eine recht stabile Sprache. Sie wurde nicht nur dazu benutzt, +WebRunner zu entwickeln, sondern von Arthur van Hoff, +der Ende 1993 zum Team kam, zur Entwicklung des Java-Compilers selbst +verwendet. Ende 1994 stand WebRunner einer kleinen Anzahl von Entwicklern +zum Test zur Verfügung und konnte nicht nur diese, sondern auch +die Verantwortlichen bei SUN überzeugen. Das Programm wurde nach +der Umbenennung in HotJava in den nächsten +Monaten stabilisiert und konnte im Mai auf der SunWorld '95 +der Öffentlichkeit vorgestellt werden. + +

+Trotz des technologischen Durchbruchs und großen Presserummels +mochten sich zunächst nur wenige Anwender mit HotJava anfreunden. +Der überlegene Netscape Navigator war zu diesem Zeitpunkt bereits +zu stark verbreitet. 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. Die Ankündigung +dieser Fortentwicklung, die Netscape-Gründer Marc Andreessen +am 23. Mai 1995 zusammen mit der öffentlichen Vorstellung von +Java vortrug, wird von SUN als offizielle Geburtsstunde von Java angesehen. + +

+Nach einigen Monaten des Betatests für Java und HotJava wurde +im Januar 1996 das JDK 1.0, die erste +Version des Java Development Kit, freigegeben. +Bereits während der Betatests wurden hunderte von frei verfügbaren +Applets geschrieben, die 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 +gegründet, 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 JavaBeans +von so prominenten Firmen wie Borland, Lotus, +Oracle, IBM, Netscape +und Symantec unterstützt. + +

+Im Laufe der nächsten Monate kam der »Hype« dann richtig +in Fahrt, und Java wurde mit Lorbeeren überhäuft. In welcher +Weise das Interesse an Java anstieg, mögen einige Kennzahlen +verdeutlichen: +

+ +

+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 JavaCard 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 beheben und +weitere Funktionalitäten hinzufügen. Im Februar 1997 standen +die ersten Betaversionen des JDK 1.1 zur Verfügung und konnten +von interessierten Entwicklern heruntergeladen werden. Im März +1997 wurde dann HotJava 1.0 herausgegeben (alle vorigen Versionen +hatten lediglich 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 basierte, 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 erste Konferenz, +die sich ausschließlich um Java drehte. Sie brachte eine Vielzahl +von Ankündigungen, Prototypen und neuen Produkten hervor. Die +JavaOne findet seither jedes Frühjahr in San Francisco statt +und ist nach wie vor eines der wichtigsten Ereignisse der weltweiten +Java-Gemeinde. + +

+Die folgenden Monate standen für viele Entwickler und Tool-Hersteller +im Zeichen der Umstellung auf die Version 1.1 des JDK. Zwar gab es +bereits Ende 1997 mehr als ein Dutzend integrierte Entwicklungsumgebungen, +doch Support für die Version 1.1 war längst nicht überall +vorhanden. Auch die Browser-Hersteller taten sich schwer und stellten +erst zum Jahreswechsel 1997/98 mit den 4er Versionen ihrer Browser +erste Implementierungen des JDK 1.1 vor. Bis diese einigermaßen +stabil waren, vergingen weitere Monate. + +

+Während sich 1998 die meisten Entwickler mit der Version 1.1 +beschäftigten, wurde bei SUN bereits am neuen JDK 1.2 gearbeitet. +Im Frühjahr 1998 stand dessen 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-and-Drop API, +das Collection-API 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. + +

+Mit der Version 1.2 hatte sich der Anspruch SUNs an das JDK geändert. +Während es zuvor darum ging, möglichst viele Features in +das JDK einzubauen, stand seit dem JDK 1.2 offiziell die Stabilität +und Performance im Vordergrund. Ersteres sollte mit einem rigorosen +Qualitätssicherungsprogramm erreicht werden, letzteres durch +Verbesserung der virtuellen Maschine. Im März 1999 wurde der +lange angekündigte HotSpot-Compiler +ausgeliefert. Zwar brachte er mit seiner adaptiven Compilertechnologie, +bei der interpretierte Programmteile zur Ausführungszeit genau +dann in direkt ausführbaren Maschinencode übersetzt werden, +wenn sie wesentlich zur Laufzeit des Programms beitragen, für +einige Anwendungen Geschwindigkeitsvorteile. In vielen Fällen +reichte den Entwicklern und Anwendern die Performance der Java-Programme +jedoch nicht aus. Insbesondere das Swing-Toolkit, die neue Grafikplattform, +galt auf durchschnittlichen Arbeitsplätzen als zu träge +und trug sehr zu dem Ruf Javas bei, für »echte« Anwendungen +zu langsam zu sein. + +

+Zudem wurde das JDK 1.2 nur zögernd von der Industrie angenommen. +Zwar gab es auf dem PC bald 1.2-kompatible Entwicklungswerkzeuge, +doch auf anderen Betriebssystemen (Macintosh, UNIX, LINUX) blieben +die Portierungen bei den 1.1er Versionen stehen. Die großen +Browser-Hersteller haben bis heute keine brauchbaren 1.2er Java-Implementierungen +vorgestellt. Dies mag einerseits durch technische Schwierigkeiten +begründet gewesen sein, lag aber auch an der damals kaum akzeptierten +Community Source Licence von SUN. Mit +dieser sollte ein offener Java-Standard etabliert werden, ohne dass +SUN die Kontrolle über die Weiterentwicklung von Java verlor. +Durch diese Vereinbarung waren Unternehmen, die Weiterentwicklungen +des JDK vornahmen, unter Umständen dazu verpflichtet, diese offenzulegen +bzw. unentgeltlich an SUN zu übergeben. + +

+Nach den fehlerbereinigten Versionen 1.2.1 und 1.2.2 des JDK betrieb +SUN die Weiterentwicklung des JDK unter dem Codenamen Kestrel. +Mit einem neuen Garbage Collector, verbessertem Speichermanagement +und einem neuen HotSpot-Compiler sollte diese Version stabiler und +performanter werden als alle vorherigen. Viele kleine Verbesserungen +sollten zudem bei der Swing-Oberfläche deutliche Geschwindigkeitsgewinne +bringen. Die intensive Arbeit an dieser Version äußerte +sich auch darin, dass alle Bugfixes des JDK 1.2.2 auf die neue Version +verschoben wurden. + +

+Im August 1999 gab es dann die erste öffentliche Betaversion +des JDK 1.3. Tatsächlich schienen sich die Versprechen zu erfüllen. +Bereits das Beta lief recht stabil und brachte bei der grafischen +Oberfläche deutliche Geschwindigkeitsgewinne. Durch eine geänderte +Initialisierung der virtuellen Maschine reduzierte sich die Startzeit +von Java-Applikationen deutlich, und mit dem neuentwickelten Compiler +gab es große Verbesserungen bei den Turnaround-Zeiten. Auch +subjektiv lieferte das JDK 1.3 den Eindruck erheblich besserer Performance. +Nach drei weiteren Vorabversionen wurde im Mai 2000 die endgültige +Version des JDK 1.3 für Windows ausgeliefert. Versionen für +andere Betriebssysteme (namentlich SOLARIS und LINUX) sollten etwa +drei Monate später folgen. Selbst Apple, dessen Java-Implementierungen +lange Zeit bei der Version 1.1 stehen geblieben waren, liefert mit +dem Mac OS X mittlerweile ein aktuelles JDK als integralen Bestandteil +des Betriebssystems aus. + +

+2001 folgte dann das Bug-Fix-Release 1.3.1, und nach einigen Betas +und einem »Release Candidate« brachte SUN Mitte Februar +2002 schließlich das JDK 1.4 heraus - diesmal zeitgleich für +alle unterstützen Plattformen. Neben vielen Detailverbesserungen +und umfangreichen Erweiterungen der Klassenbibliotheken sollte das +JDK 1.4 weitere Performance-Verbesserungen bringen. So wurden unter +anderem das zuvor schlechte Laufzeitverhalten von Swing-Anwendungen +auf UNIX-Betriebssystemen beseitigt. Zu den wichtigsten funktionalen +Erweiterungen der Version 1.4 zählten die assert-Anweisung, +Unterstützung für XML, neue Bibliotheken +für schnelle I/O-Zugriffe, Benutzer-Voreinstellungen, Logging +oder reguläre Ausdrücke sowie viele Erweiterungen bestehender +Bibliotheken. Zudem gab es Unterstützung für Solaris 64-Bit-Systeme +und IPv6-Support. Die folgende Java 5 Version brachte neue Sprachkonstrukte +wie typisierte Klassen, eine neue for-Schleife und das Autoboxing +von Basistypen. Sie erlauben es, den Quellcode von Javaklassen einfacher +und dennoch klarer zu schreiben und können dazu beitragen, beispielsweise +falsche Casts zu vermeiden. + +

+Den derzeitigen Höhepunkt der Java-Entwicklung bildet die aktuelle +Java-Version 6, die ursprünglich unter dem Codenamen Mustang +entwickelt wurde. Kurz nach Erscheinen der ersten Betaversion teilte +Ray Gans - einer der führenden Java Entwickler bei Sun +- in seinem Blog unter http://weblogs.java.net/blog/ray_gans/ +jedoch mit, dass Sun in Zukunft auf Codenamen verzichten und stattdessen +nur noch die Versionsnummern verwenden wird. + +

+Der große Knall wurde jedoch erst kurz vor dem Release des JDK +6 publik gemacht: Am 13. November 2006 gab Sun bekannt, dass im Laufe +des Jahres 2007 die komplette Java-Technologie Stück für +Stück unter die populäre General Public License +(GPL) gestellt und damit jedermann zugänglich gemacht werden +soll. Java ist zwar seit der ersten Version kostenlos und kann von +jedem über die Homepage von Sun heruntergeladen werden, allerdings +war das »Verteilen« des Programms an Auflagen gebunden. +Außerdem lief der Gedanke, dass Java zwar kostenlos aber eben +nicht frei verfügbar ist, der Intention vieler Open Source Projekte, +Linux-Distributionen und Anbietern von Java-Anwendungen zuwider, so +dass im Laufe der Jahre eine stattliche Anzahl von freien Java-Implementierungen +entstanden. Zu den bedeutendsten »Nachimplementierungen« +zählen: +

+ +

+Mehr Informationen zum Thema Java und Open Source finden sich zum +Beispiel unter http://www.sun.com/software/opensource/java/faq.jsp. + +

+Die sechste Version von Java wurde am 11. Dezember 2006 veröffentlicht +und enthält eine vollständig überarbeitete und vereinheitlichte +Webservice-API, eine komplett in Java geschriebene Datenbank und einen +JavaScript-Interpreter. Außerdem wurde viele Fehler behoben +und Java 6 ist nochmals einen »Tick« schneller als die vorangegangenen +Versionen. + +

+Das Engagement der Softwareentwickler zu den aktuellen Java-Versionen +ist beträchtlich. Neben vielen Partnerschaften, bei denen Spezialisten +aus der ganzen Welt durch die Mitarbeit im Java Community Process +(JCP) zu den Neuerungen und Erweiterungen +der aktuellen Versionen beigetragen haben, gibt es mittlerweile auch +eine große Zahl an Applikationen, die in Java geschrieben wurden +oder bei deren Entwicklung Java eine wichtige Rolle gespielt hat. +Auch bei der Entwicklung von Server-Applikationen und Web-Services +spielt Java mittlerweile in der ersten Liga. So läßt sich +feststellen, dass Java nach der ersten (Applet-)Euphorie der Versionen +1.0 und 1.1 und einer dezenten Zurückhaltung während der +1.2er Versionen mit dem JDK 1.3 auch bei den meisten Skeptikern den +Durchbruch geschafft hat. Dieser hat sich mit den JDKs 1.4 und 5 gefestigt +und wird - aller Voraussicht nach - auch in den kommenden Versionen +weiter anhalten. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Zwischen den Versionen 1.2 und 1.4 firmierten alle Java-Versionen +unter dem offiziellen Oberbegriff Java 2 Platform - im Unterschied +zu der zwar niemals explizit so bezeichneten, aber doch wohl gemeinten +»Java 1 Platform«, die aus den Versionen 1.0 und 1.1 bestand. +Parallel dazu wurden die Entwicklungssysteme dann nicht mehr JDK, +sondern Java 2 SDK genannt (SDK steht +für Software Development Kit). Mit dem folgenden Release +wurde bezüglich der Namensgebung erneut eine kleine Kurskorrektur +vorgenommen. Einerseits wurde die Versionsnummer 1.5 während +der Betaphase auf 5.0 erhöht (um - laut SUN-Website - das hohe +Maß an Reife, Stabilität, Sicherheit und Skalierbarkeit +der aktuellen Version zu dokumentieren). Andererseits wurde der Begriff +JDK rehabilitiert und darf nun auch »offiziell« wieder +verwendet werden (Begründung: »...due to significant popularity +within the Java developer community...«). + +

+Seit der fünften Version setzt sich die - aus Sicht des Marketings +besser verwendbare - ganzzahlige Namenskonvention durch, bei der neue +Java-Version mit der nachfolgenden natürlichen Zahl gekennzeichnet +werden, während die »Zwischenversionen« kleineren Verbesserungen +und Bugfixes vorbehalten bleiben. Dieses Schema wurde in alle Java-Editionen +übernommen, die sich vor allem in Art und Umfang der enthaltenen +Bibliotheken unterscheiden. Ein Java-Entwickler kann sich zwischen +diesen Auslieferungen entscheiden: +

    +
  • Die Java 6 Standard Edition, von +der in diesem Buch die Rede sein wird. +
  • Die Java 5 Enterprise Edition, +mit der verteilte, unternehmensweite Business-Applikationen entwickelt +werden können. Die sechste Generation der Enterprise Edition +ist für das dritte Quartal 2008 geplant. +
  • Die Java Micro Edition, für +kleine Geräte wie Mobiltelefone und PDAs. +
  • Die Java Card Edition bringt Java +schließlich auf Kreditkarten-großen Smartcards unter. +
+ +

+Die offizielle Bezeichnung der aktuellen Java-Version ist also Java +6 Standard Edition. Sie besteht aus +den Teilen JDK (voller Name Java +6 Development Kit und JRE (voller +Name Java 6 Runtime Environment). Während das JDK alle +Werkzeuge zum Entwickeln von Java-Programmen enthält, +bezeichnet das JRE die Laufzeitumgebung (oder Virtuelle Maschine) +um Java-Programme auszuführen. Wir werden meist von Java 6 +oder der Java 6 Edition sprechen (weibliche Form (!)), insbesondere +wenn die aktuelle Version gemeint ist, mitunter aber auch den Begriff +JDK verwenden. Wenn nicht anders erwähnt, beziehen sich +alle Ausführungen in diesem Buch auf die Standard Edition.

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 Hinweis 
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1.2 Eigenschaften von Java

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1.2.1 Sprachmerkmale

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+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 erfüllt 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 und keine Mehrfachvererbung +in Java. Wer allerdings glaubt, Java sei eine Programmiersprache, +die nur das Allernötigste bietet, irrt. Tatsächlich ist +Java eine elegante Sprache, die auch für größere Projekte +und anspruchsvolle Aufgaben alle erforderlichen 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 unabhängig von der Zielplattform +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 einige wohldefinierte Eigenschaften haben. +Mehrdimensionale Arrays werden wie in C dadurch realisiert, dass einfache +Arrays ineinandergeschachtelt 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 gelabelter Form. Letztere ermöglicht es, mehr +als eine Schleifengrenze zu überspringen. Java besitzt kein goto-Statement +(obgleich es sich um ein reserviertes Wort handelt). Variablendeklarationen +werden wie in C++ als Anweisungen angesehen und können an beliebiger +Stelle innerhalb des Codes auftauchen. Seit der Version 1.4 besitzt +Java eine assert-Anweisung, +die zur Laufzeit an- und abgeschaltet werden kann. + +

+Als objektorientierte Programmiersprache +(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 stets 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 bei der Zerstörung des Objekt aufgerufen +wird. Seit der Version 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 per Methode deaktiviert werden. Java erlaubt Einfach-, aber keine +Mehrfachvererbung von Implementierungen. Mit Hilfe von Interfaces +- das sind abstrakte Klassendefinitionen, die nur aus Methodensignaturen, +bzw. den Schnittstellen bestehen - ist eine restriktive Form der Mehrfachvererbung +möglich, die einen Kompromiss zwischen beiden Alternativen darstellt. +Java erlaubt die Definition abstrakter Basisklassen, die neben konkreten +auch abstrakte Methoden enthalten. + +

+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. Es gibt zwar keine +friends, +aber die Sichtbarkeit von Methoden oder Klassen kann auf das eigene +Paket beschränkt 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 wenigen Ausnahmen 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 damit nicht mehr auftreten. + +

+In Java gibt es eine strukturierte Ausnahmebehandlung (engl. 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, und +die zugehörigen Klassen können erweitert und als Grundlage +für anwendungsspezifische Fehler-Objekte verwendet werden. + + + + +

1.2.2 Applets: eine neue Klasse von Programmen +

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+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 innerhalb eines +Browsers wie Netscape Navigator, Mozilla Firefox, +SUN HotJava oder Microsoft Internet Explorer +ausgeführt werden können. Dazu wurde die Sprache HTML um +das APPLET-Tag erweitert. Sie bietet so die +Möglichkeit, kompilierten Java-Code in normale Webseiten 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 der Java-Spezifikation, und +Java-VMs sind auf praktisch alle bedeutenden Betriebssystem-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 Verteilbarkeit. 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. +

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+Sicherheit war eines der wichtigsten Designziele +bei der Entwicklung von Java, 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. + +

+Es soll allerdings nicht verschwiegen werden, dass die Applet-Euphorie +im Laufe der Zeit deutlich abgeklungen ist. Dies lag einerseits an +den Java-Implementierungen der Web-Browser, die mit den JDKs nicht +Schritt halten konnten. Zudem legten die Sicherheitsfeatures den Entwicklern +oft so große Beschränkungen auf, dass sie die Nützlichkeit +von Applets erheblich einschränkten. Der große Erfolg von +Java in der Post-1.1-Ära ist eher in der Entwicklung von Applikationen +als von Applets zu sehen. Mit der Veröffentlichung der WebStart-Technologie +während des JDK 1.3 wurden dann die Vorteile beider Technologien +wieder miteinander verbunden.

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 Hinweis 
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1.2.3 Grafikprogrammierung

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+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: +

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+Es ist eine bemerkenswerte Innovation, dass Elemente für die +GUI-Programmierung in einer Programmiersprache portabel zur +Verfügung gestellt werden. Zwar gab es im Prinzip 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 dennoch erheblichen Portierungsaufwand. Mit den Standardmitteln +der Sprachen C oder C++ und ihren Laufzeitbibliotheken war dies jedenfalls +nicht möglich. Mit Java und ihren Klassenbibliotheken steht nun +erstmals eine einfach zu verwendende Sprache zur Verfügung, die +das Erstellen von GUI-Programmen bereits als Kernfunktionalität +bietet.

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 Hinweis 
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+Das AWT stellt eine Reihe von elementaren Operationen zur Verfügung, +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 platziert 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 abgespielt oder +in einer Schleife wiederholt werden. Daneben ist es möglich, +zwei oder mehr Sound-Dateien gleichzeitig abzuspielen. Seit dem JDK +1.2 gibt es ein eigenes Sound-API, das neben Wave-Dateien +auch Midi-Dateien wiedergeben und bearbeiten +kann. + +

+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. +

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+Wie in den meisten grafischen Entwicklungsumgebungen wird auch beim +AWT der Programmfluss durch Nachrichten (Events) 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 seit dem +JDK 1.1 erlaubt es, Nachrichten an jedes beliebige Objekt zu senden, +das die Schnittstelle eines Nachrichtenempfängers implementiert.

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 Hinweis 
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+Die zweite grafische Oberfläche des JDK, das Swing-Toolkit, bietet +noch weitreichendere Fähigkeiten als das AWT. Dazu wurde eine +vollkommen neue Architektur entworfen, und es stehen viele zusätzliche +Dialogelemente, wie Tabellen, Trees oder Karteikarten, zur Verfügung. +Anstatt wie im AWT auf die Eigenschaften vorgefertigter GUI-Elemente +zu vertrauen, verwendet Swing lediglich einen sehr eingeschränkten +Satz an plattformspezifischen Grafikoperationen. Alle Dialogelemente +werden unter Verwendung einfacher und portabler Grafikprimitive selbst +dargestellt. Die Anzahl der Unterschiede zwischen den verschiedenen +Plattformen wird auf diese Weise drastisch reduziert, und die Swing-Dialogelemente +lassen sich wesentlich einfacher und konsistenter auf unterschiedliche +Grafiksysteme portieren. + + + + +

1.2.4 Umfangreiche Klassenbibliothek

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+Die Java-Klassenbibliothek bietet mit einer ganzen Reihe nützlicher +Klassen und Interfaces die Möglichkeit, sehr problemnah zu programmieren. +Einige dieser Features sind von Anfang an nützlich, andere erschließen +sich erst nach einer gewissen Einarbeitung. + +

+Neben grafischen Ausgabemöglichkeiten stellt Java auch einfache +Textausgaben zur Verfügung, ähnlich den entsprechenden Funktionen +in C oder C++. Damit ist es möglich, Programme mit einfachen, +zeilenorientierten Ein-/Ausgabemöglichkeiten auszustatten, wenn +keine aufwändige Benutzerschnittstelle benötigt wird. Einfache +Textausgaben werden mit den Methoden der Klasse +PrintStream +erzeugt. Diese erlauben es, alle gängigen Datentypen in ein Terminalfenster +auszugeben. Die Klassenvariable System.out +bietet einen vordefinierten PrintStream, +der vom Laufzeitsystem initialisiert wird. In ähnlicher Weise +steht mit System.in +die Möglichkeit zur Verfügung, einfache Texteingaben von +der Tastatur einzulesen. + +

+Eines der wichtigsten Elemente der Klassenbibliothek ist die Klasse +String, +die Java-Implementierung von Zeichenketten. +String +bietet eine Vielzahl wichtiger Methoden zur Manipulation und zum Zugriff +auf Zeichenketten, wie beispielsweise Operationen für numerische +Konvertierungen, Zeichen- und Teilstringextraktion sowie für +Textsuche und Stringvergleich. + +

+Interessanterweise kann sich ein String-Objekt nach seiner Initialisierung +nicht mehr verändern, sondern behält stets seinen ursprünglichen +Wert. Was zunächst wie eine schwerwiegende Restriktion aussieht, +ist in der Praxis meist bedeutungslos. Denn in Zusammenarbeit mit +der Klasse StringBuffer +(die variabel lange Strings repräsentiert) und der Fähigkeit +des Compilers, selbige automatisch bei der String-Initialisierung, +-Zuweisung und -Verkettung zu verwenden, bleibt diese Tatsache für +den Programmierer normalerweise verborgen. Dank des automatischen +Speichermanagements und der effizienten Konvertierung von StringBuffer +nach String +ähnelt der Umgang mit Strings aus der Sicht des Programmierers +dem mit variabel langen Zeichenketten in anderen Programmiersprachen. +Wegen des automatischen Speichermanagements sind Java-Strings sehr +viel sicherer als nullterminierte Strings in C oder C++. + +

+Ein Vector +in Java ist eine lineare Liste, die jede Art von Objekt aufnehmen +kann und auf deren Elemente sowohl sequenziell als auch wahlfrei zugegriffen +werden kann. Die Länge eines Vektors ist veränderlich, und +Elemente können am Ende oder an einer beliebigen anderen Stelle +eingefügt werden. Aufgrund dieser Flexibilität kann ein +Vector +oft da verwendet werden, wo ansonsten eine lineare Liste durch Verkettung +von Objektreferenzen manuell erstellt werden müsste. Wie gewöhnlich +erfolgt auch das Speichermanagement eines Vektors vollkommen automatisch. +Neben Vector +gibt es weitere Container-Klassen. So bietet beispielsweise HashMap +die Möglichkeit, Schlüssel-Wert-Paare zusammenhängend +zu speichern und bei gegebenem Schlüssel den zugehörigen +Wert effizient wieder aufzufinden. + +

+Ein nützlicher Mechanismus zum Durchlaufen von Container-Klassen +ist das Enumeration-Interface, +das die Methoden hasMoreElements() +und nextElement() +zur Verfügung stellt. Diese können verwendet werden, um +in einer Schleife alle Elemente des Containers sukzessive zu durchlaufen. +Alle vordefinierten Container-Klassen stellen Methoden zur Verfügung, +die Enumeration-Objekte zum Durchlaufen der eigenen Elemente zurückgeben. + +

+Seit dem JDK 1.2 gibt es in Java eine eigene Bibliothek für Container-Klassen, +das Collection-API. Sie stellt eine +umfassende Sammlung an Interfaces für Container-Klassen zur Verfügung +und bietet unterschiedliche Implementierungen für verschiedene +Anwendungsfälle. Die zuvor erwähnte Klasse Enumeration +wird hier durch das Interface Iterator +ersetzt, das einfacher zu bedienen ist. Das Collection-API stellt +daneben einige Algorithmen zur Verarbeitung von Containern zur Verfügung +(z.B. Sortieren), die es in den älteren Container-Klassen nicht +gab. + +

+Java stellt auch Zufallszahlen zur Verfügung. +Das Paket java.util +bietet eine Klasse Random, +die das Initialisieren von Zufallszahlengeneratoren und den Zugriff +auf ganzzahlige oder Fließkomma-Zufallszahlen ermöglicht. +Neben gleichverteilten stellt die Klasse Random +auch normalverteilte Zufallszahlen zur Verfügung. + +

+Seit dem JDK 1.1 werden darüber hinaus mit jedem Release weitere +hochspezialisierte (und teilweise sehr aufwändige) Bibliotheken +zur Verfügung gestellt. So bietet beispielsweise JDBC +(Java Database Connectivity) den Zugriff +auf relationale Datenbanken, JavaBeans +stellt eine portable Komponentenarchitektur zur Verfügung, und +mit dem Networking-API, RMI (Remote +Method Invocation) und der Java-eigenen +CORBA-Implementierung javaidl +kann unternehmensweit auf Netzwerkressourcen und verteilte Objekte +zugegriffen werden. Per Serialisierung +können Objekte persistent gemacht werden, und mit dem Reflection-API +kann der Aufbau von Objekten und Klassen zur Laufzeit untersucht und +dynamisch darauf zugegriffen werden. Wir werden in diesem Buch die +wichtigsten dieser Bibliotheken ausführlich erläutern. +

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1.3 Bewertung

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1.3.1 Einige weitverbreitete Missverständnisse ...

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+Wie bereits im Vorwort erwähnt, wollen wir uns der Java-Euphorie +gerne anschließen, sie aber nicht vollkommen kritiklos übernehmen. +In diesem Abschnitt soll der Versuch unternommen werden, eine kurze +Bewertung zu geben und einige der häufigsten Missverständnisse +auszuräumen. Wir wollen dabei zunächst zu einigen Thesen +Stellung nehmen, die immer wieder artikuliert werden und häufig +zu überzogenen oder falschen Annahmen über das Wesen von +Java führen. + + + + +

These 1: Java == JavaScript

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+JavaScript ist eine von Netscape entwickelte Script-Sprache zur Erweiterung +von HTML-Seiten. Sie ist syntaktisch an Java angelehnt, bietet aber +bei weitem nicht so viele Features. Sie wird nicht in Bytecode kompiliert, +sondern vom Browser interpretiert und erlaubt weder die Konstruktion +von Applets noch von eigenständigen Applikationen. Als Script-Sprache +ist sie vorwiegend für einfache Manipulationen am Layout und +der Interaktionsfähigkeit von HTML-Seiten gedacht. + + + + +

These 2: Java ist einfach zu erlernen

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+Diese gern wiederholte These aus der Sprachbeschreibung ist nur bedingt +richtig. Java ist eine objektorientierte Programmiersprache mit fortschrittlichen +Eigenschaften und muss wie eine solche erlernt werden. Sie ist einfacher +zu beherrschen als C oder C++, und es gibt weniger Raum für »Anfängerfehler«. +Auch die Klassenbibliothek ist leichter zu verwenden, denn sie wurde +neu entworfen und kommt ohne die Altlasten nicht-objektorientierter +Vorgänger daher. Die Kompatibilitätsanforderungen von mittlerweile +sechs JDK-Folgeversionen (1.1-1.4, 5.0 und 6.0) merkt man ihr aber +durchaus an. Vor allem wegen des großen Umfangs der Klassenbibliotheken +erfordert der Umgang mit Java ein nicht zu unterschätzendes Maß +an Einarbeitungszeit, bevor man als Entwickler zu produktiven Ergebnissen +kommt. + + + + +

These 3: Java ist portabel

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+Die Quellcode-Portabilität von Java-Programmen ist auf der reinen +Sprachebene etwas höher als die von C- oder C++-Programmen. Das +ist hauptsächlich dem Verzicht auf explizite Pointer sowie maschinennahe +Datentypen und Operatoren zu verdanken. Auch die genaue Spezifikation +der elementaren Datentypen trägt zu dieser Tatsache bei. + +

+Bezieht man dagegen die riesige Klassenbibliothek mit ihren auf allen +Plattformen standardmäßig vorhandenen Funktionen in die +Betrachtung ein, fallen C und C++ im Portabilitätsvergleich weit +zurück. Funktionalitäten wie Datenbankzugriffe, Netzwerkprogrammierung, +Multithreading, Serialisierung, Grafikprogrammierung +und viele andere mehr sind in Java bereits in der Standardversion +enthalten und stehen auf allen Plattformen in praktisch identischer +Weise zur Verfügung. + +

+Ein weiterer Portabilitätsvorteil von Java besteht zudem darin, +dass die kompilierten Programme binärkompatibel sind. +Ein einmal übersetztes Programm wird auf jeder Plattform laufen, +die eine Java-VM und die erforderliche Laufzeitumgebung zur Verfügung +stellt. Ein Rekompilieren, wie es bei C- oder C++-Programmen erforderlich +ist, benötigen Java-Programme daher nicht. + + + + +

These 4: Java-Programme sind langsam

+ +

+Da Java-Programme in Bytecode übersetzt werden, der nicht direkt +vom Prozessor ausgeführt werden kann, muss ein Interpreter diese +Aufgabe übernehmen. Dadurch können CPU-lastige Java-Programme +um den Faktor 10 bis 20 langsamer sein als vergleichbare C/C++-Programme. + +

+Dieses Argument wird auch heute noch gern von der C-/C++-Fraktion +angeführt. In der Praxis relativiert es sich durch mehrere Faktoren. +Einerseits sind nur wenige Programme ausgesprochen CPU-intensiv. Die +meisten interaktiven Programme verbringen nämlich einen Großteil +ihrer Zeit damit, auf Eingaben des Benutzers oder langsame Datenbank- +oder Festplattenzugriffe zu warten. Zudem wurde das Laufzeitverhalten +von Java-Programmen durch die Entwicklung von Just-In-Time-Compilern +(JIT-Compiler), Native-Code-Compilern oder Java-Prozessoren in den +letzten Jahren stetig verbessert und nähert sich zunehmend dem +von kompiliertem C/C++-Code an. Die seit dem JDK 1.3 zum Umfang des +JDK gehörenden HotSpot-Compiler analysieren zur Laufzeit des +Programms den interpretierten Bytecode und übersetzen besonders +rechenintensive Teile in direkt ausführbaren Maschinencode. + +

+Das Performance-Problem kann daher als temporäres Problem angesehen +werden - falls es für den speziellen Typ Anwendung überhaupt +noch existiert. Viele Beobachter gehen heute davon aus, dass Java-Programme +in den meisten praktisch relevanten Situationen mit derselben Geschwindigkeit +laufen wie kompilierte C/C++-Programme, und Benchmarks bestätigen +diese Ergebnisse bereits. Auch die anfänglichen Performance-Probleme +der Swing-Oberflächen wurden mit dem JDK 1.3 und seinen Nachfolgeversionen +weitgehend unschädlich gemacht. Auch der nach wie vor anhaltende +Fortschritt bei der Hardware-Entwicklung hat seinen Beitrag geleistet. +Während die ersten Java-Versuche meist auf PCs der Kategorie +Pentium-I mit 75 MHz und 8 MByte RAM abliefen, haben die aktuellen +CPUs die 3GHz-Marke überschritten, und 512 MB Hauptspeicher zählen +zum guten Ton. + +

+Dennoch kann der unachtsame Entwickler in Java leicht zu einer schlechten +Gesamtperformance beitragen. Wer die abstrakten Designmöglichkeiten +von Strings, Readern oder Writern, Collection-Klassen und vielen anderen +Bestandteilen der Klassenbibliothek bedenkenlos verwendet, kann das +Laufzeitverhalten seines Programms stark beeinträchtigen. Schon +mit der Kenntnis einiger Details über den Aufbau wichtiger JDK-Klassen +lassen sich die vorhandenen Bibliotheken weit effizienter nutzen, +und die Performance der Programme steigt an. In Kapitel 50 +gehen wir auf einige dieser Details ein und zeigen, wie man Java-Programme +schreibt, deren Performance für viele Anwendungen adäquat +ist. + + + + +

These 5: Java ist nicht für ernsthafte Anwendungen geeignet +

+ +

+Diese Behauptung resultiert vor allem aus drei Beobachtungen. Zum +einen hatten viele der zunächst in Java entwickelten Anwendungen +Spielzeug- oder Demo-Charakter. Meist als Applet realisiert, hatten +sie lediglich die Aufgabe, eine Homepage zu verschönern oder +die Java-Kentnisse ihrer Entwickler im zweckfreien Raum zu demonstrieren. +Echten Nutzwert boten dagegen nur wenige. Und größere Applikationen, +die komplett in Java geschrieben wurden, waren zunächst kaum +auf dem Markt. Dies hat sich mittlerweile vollständig geändert. +Es gibt tausende von ausgewachsenen Java-Applikationen aus allen nur +erdenklichen Anwendungsgebieten. + +

+Zweitens war das Look-and-Feel von Java-Programmen nicht ausgereift. +Tatsächlich bildet das AWT nur einen geringen Anteil der in den +jeweiligen plattformspezifischen Fenstersystemen verfügbaren +Möglichkeiten ab. Die wenigen Dialogelemente stehen allerdings +portabel zur Verfügung. Mit Hilfe des Swing-Toolsets kann dieses +Problem als gelöst angesehen werden. Swing bietet einen umfassenden +Satz komplexer Dialogelemente und stellt ihn plattformübergreifend +zur Verfügung. Dabei ist es möglich, das Look-and-Feel der +jeweiligen Anwendung zur Laufzeit umzustellen und so dem Geschmack +und den Kenntnissen des jeweiligen Benutzers anzupassen. + +

+Die dritte Beobachtung besagt, dass Java voller Fehler steckt. Während +dies weniger für die Sprache selbst, ihre Werkzeuge oder die +elementaren Eigenschaften der Klassenbibliothek galt, konnten die +frühen Grafikbibliotheken ein gewisses Maß an Fehlerhaftigkeit +nicht verhehlen. Zwar gibt es nach wie vor Fehler im JDK (alle bekannten +Bugs sind in der als Bug Parade bezeichneten +Fehlerdatenbank gespeichert), doch sind diese in aller Regel nicht +so schwerwiegend, dass nicht ein Workaround gefunden werden könnte. +Zudem stecken die Fehler meist in den Klassenbibliotheken. Der Compiler +und die virtuelle Maschine, auf der die ausführbaren Programme +laufen, können für die meisten Anwendungen als hinreichend +stabil angesehen werden. Auch hier gibt es Ausnahmen, insbesondere +bei JDK-Portierungen auf weniger gebräuchliche Betriebssysteme. +Auf den meisten Systemen ist das JDK in der täglichen Praxis +jedoch ein ausgesprochen stabiles, zuverlässiges und mittlerweile +auch sehr performantes Entwicklungswerkzeug. + + + + +

1.3.2 Ausblick

+ +

+Wenn man das Anwenderinteresse zugrunde legt, ist Java die mit Abstand +erfolgreichste Programmiersprache der letzten Jahre. Wie oben gezeigt, +hat die Sprache in den wenigen Jahren seit Ausgabe der Version 1.0 +eine immense Verbreitung erfahren. Java war Anlaß für Tausende +von Büchern und Zeitschriftenartikeln, und es gibt auch einige +Zeitschriften, die sich ausschließlich mit Java beschäftigen. +Zudem entstanden eine Reihe von stark frequentierten Newsgroups, +die das Interesse an Java deutlich machen. Alle größeren +Softwarehersteller unterstützen die Sprache und haben konkrete +Produkte realisiert. In den meisten einschlägigen Stellenanzeigen +werden Java-Kenntnisse verlangt. + +

+Zeitgleich zur Diskussion um die Eignung Javas als Entwicklungswerkzeug +für grafische Oberflächen hat sich ein Wandel auf der Serverseite +vollzogen. Mit dem Servlet-API und +den Java Server Pages haben sich beispielsweise +im Bereich der Generierung dynamischer Webseiten Techniken etabliert, +die dem traditionellen CGI-Scripting Konkurrenz machen. Daneben setzen +große Softwarehersteller auf mehrschichtige Client-Server-Architekturen +mit Java-Unterstützung (Oracle Financials, Star Office) oder +statten ihre Datenbank- oder Web-Server mit Java-Fähigkeiten +aus (Oracle 8, Lotus Domino, SUN Java Web Server, Apache jserv). In +vielen Unternehmen gibt es bereits verteilte Anwendungen, die auf +die plattformübergreifenden Fähigkeiten und die Binärkompatibilität +von Java-Anwendungen setzen. + +

+Auch auf der Client-Seite ist seit einiger Zeit ein Trend zu Java +zu beobachten. So gibt es »kleine« Java-Anwendungen, die +auf dem Palm Pilot, dem Psion 5 oder in Mobiltelefonen laufen. Aber +auch komplexe Standalone-Programme wie - beispielsweise aus dem Bereich +der Entwicklungswerkzeuge - IntelliJ IDEA, JBuilder, NetBeans (Forte) +oder OptimizeIt werden mittlerweile in Java entwickelt. Viele Unternehmen +setzen Java ein, um die Produktivität bei der Entwicklung grafischer +Oberflächen zu erhöhen, oder verbinden in Java geschriebene +Frontends mit den vorhandenen batchorientierten Applikations- und +Datenbankservern. Nicht selten führt der Umstieg von C/C++ auf +Java zu drastischen Effizienzsteigerungen bei der Entwicklung und +Portierung komplexer Anwendungssysteme. + +

+Neben der plattformübergreifenden Portabilität von Bytecode +und grafischer Oberfläche bietet Java Dinge wie Datenbankanbindung, +Multithreading oder Netzwerkprogrammierung ohne architektonische Brüche. +Mit der »Pflicht«, objektorientiert zu programmieren (im +Gegensatz zu C++ gibt es in Java keine legitimierte Möglichkeit, +rein prozedurale Programme zu schreiben), muss der Entwickler einen +weiteren Schritt in der Evolution seiner eigenen Fähigkeiten +vollziehen. Applets, Servlets und der Austausch von Bytecode zwischen +Anwendungen wurde erst mit Java salonfähig. Mit weltweit mehreren +Millionen Java-Entwicklern ist die kritische Masse zur Etablierung +dieser neuen Techniken erreicht. + +

+Natürlich kann heute niemand sagen, ob Java auch langfristig +erfolgreich sein und als Programmiersprache auch in zehn oder zwanzig +Jahren eine Rolle spielen wird. Das derzeitige und nach mittlerweile +fast 10 Jahren immer noch anhaltende Entwicklerinteresse spricht allerdings +sehr dafür. Programmiersprachen und -methoden werden nicht von +heute auf morgen ausgewechselt, denn Paradigmenwechsel brauchen ihre +Zeit. Vorhandener, mit viel Aufwand erstellter Quellcode wird nicht +einfach weggeworfen. Auch 20 Jahre alte COBOL-, RPG- und FORTRAN-Programme +werden heute noch gewartet, denn Investitionen in Hard-, Soft- und +Brainware sind nicht von heute auf morgen austauschbar. Java hat seinen +Zenit noch nicht erreicht, und neuer Code auf Basis von Java +wird in nach wie vor zunehmendem Maße entwickelt. So kann die +Prognose gewagt werden, dass Java auch im Jahre 2010 und darüber +hinaus nennenswerte Bedeutung haben wird. Wer also auf Erfahrungen +in Java-Programmierung zurückgreifen kann, hat möglicherweise +den entscheidenden Vorteil im Wettbewerb mit der Konkurrenz. +

+ + + +
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1.4 Zusammenfassung

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+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

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Kapitel 2

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Schnelleinstieg

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2.1 Installation des JDK

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2.1.1 Hardware-Voraussetzungen

+ +

+Zur Installation des JDK ist ein vernünftig ausgestatteter PC +mit Windows oder Linux oder eine Solaris-Workstation erforderlich. +Alternativ kann auch eine der vielen anderen Plattformen verwendet +werden, auf die das JDK portiert wurde, beispielsweise OS/2, Mac OS +X oder eines der anderen Unix-Derivate. Die meisten Beispiele in diesem +Buch wurden auf Rechnern unterschiedlicher Konfiguration und Ausstattung +mit Windows 95, 98, NT oder XP entwickelt. Einige von ihnen auch unter +LINUX. Als eben noch brauchbares Minimalsystem wurde in früheren +Java-Versionen ein PC folgender Konfiguration angesehen: +

+ +

+Diese Ausstattung lag etwas über den von SUN angegebenen Mindestanforderungen +und erlaubte ein einigermaßen flüssiges Arbeiten. 128 oder +mehr MB RAM und ein zeitgemäßer Prozessor machen die Arbeit +deutlich angenehmer. Soll viel mit den AWT- oder JFC-Klassen gearbeitet +werden, ist eine bessere Grafikausstattung empfehlenswert. Der Java-Compiler +von SUN war in den frühen JDK-Versionen immer etwas langsam, +aber seit der Version 1.3 ist seine Geschwindigkeit akzeptabel. Sollen +integrierte Entwicklungssysteme anderer Hersteller verwendet werden, +liegen die Hardwareanforderungen meist deutlich über der oben +angegebenen Konfiguration. Die zum Zeitpunkt dieser Auflage aktuelle +PC-Generation mit 2 - 3 GHz Prozessortakt und 512 MB RAM ist in jedem +Fall ausreichend für praktisch alle Java-Entwicklungsarbeiten. + +

+Die Installation des JDK 1.1 erfordert inklusive Dokumentation etwa +30 MB Plattenspeicher, die des JDK 1.2 und 1.3 etwa 150 MB, die des +JDK 1.4 und etwa 250 MB, und die der Java 5 und 6 Standard Edition +etwa 350 MB. Insbesondere nach der (optionalen) Installation der Quelltexte +und vor allem der Dokumentation sind sehr viele kleine Dateien vorhanden. +Auf einem FAT-Dateisystem mit großer Clustergröße +kann effektiv also noch erheblich mehr Plattenplatz verbraucht werden. +Auf aktuellen Systemen ist der Platzbedarf jedoch kein nennenswertes +Problem. + + + + +

2.1.2 Installation

+ +

+Wir wollen hier nur die Installation unter Windows beschreiben, die +mit Hilfe eines InstallShield-Scripts menügesteuert erfolgt. +Anschließend muss die Dokumentation des JDK installiert werden. +Dies geschieht per Hand und erfordert ein Programm zum Entpacken der +HTML-Dateien. + + + + +

Installation des JDK

+ +

+Die Java-Edition 6 befindet sich auf der DVD im Unterverzeichnis \install\java6. +Falls die DVD nicht vorhanden ist, kann das JDK von SUNs Java-Server +http://java.sun.com geladen werden +(ca. 65 MB Download zzgl. Dokumentation). Die Installation unter Windows +ist sehr einfach und erfolgt in folgenden Schritten: +

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Wie erwähnt, wird mit dem JDK wird auch die Laufzeitumgebung +JRE (Java Runtime Environment) +installiert. Sie besitzt einen eigenen Deinstallationseintrag und +befindet sich im Verzeichnis C:\Programme\Java\jre1.6.0_03 +Für Arbeitsplätze, die nur das JRE benötigen (auf denen +Java-Programme lediglich ausgeführt, nicht aber entwickelt werden +sollen), kann das JRE auch alleine installiert werden. Es befindet +sich ebenfalls auf der DVD zum Buch.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Alle Dateien befinden sich nun im ausgewählten Installationsverzeichnis, +und die Installation des JDK ist abgeschlossen. Um mit dem JDK arbeiten +zu können, muss noch das Verzeichnis \jdk1.6\bin +in den Suchpfad für ausführbare Dateien eingetragen werden. +Das kann direkt in der autoexec.bat durch +Modifikation des PATH-Statements erfolgen oder bei jedem Aufruf einer +DOS-Box mit Hilfe einer Batchdatei erledigt werden: + +

+PATH=c:\jdk1.6\BIN;%PATH%
+
+ + +

+Unter Windows NT, 2000, XP und Vista ist der entsprechende Eintrag +in den Umgebungsparametern der Systemkonfiguration vorzunehmen. Unter +XP beispielsweise unter »Einstellungen.Systemsteuerung.System« +und dem Button »Umgebungsvariablen«. Informationen zu anderen +Betriebssystemen und weitere Hinweise finden sich in den »Installation +Notes« des JDK. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Anders als die Vorgängerversionen benötigen die JDKs ab +der Version 1.2 bei einer Standardinstallation unter Windows keine +Umgebungsvariable CLASSPATH +mehr, denn die entsprechenden Informationen werden bei der Installation +in die Registry geschrieben (sie liegen in +unterschiedlichen Abschnitten, eine Suche nach »javasoft« +hilft weiter). Ist jedoch eine CLASSPATH-Variable +vorhanden, wird sie auch verwendet. Wird das JDK 1.2-1.4, 5.0 oder +6.0 also über eine 1.0er oder 1.1er Version installiert, muss +dafür gesorgt werden, dass eine eventuell gesetzte CLASSPATH-Variable +modifiziert oder entfernt wird. Weitere Informationen zum Setzen der +CLASSPATH-Umgebungsvariable +finden sich ab Abschnitt 13.2.2.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Installation der Dokumentation

+ +

+Die Dokumentation des JDK besteht aus einer +Sammlung von HTML-Dateien, die auf der DVD im Verzeichnis \install\j2se60 +zu finden sind. Um sie zu installieren, muss die Datei jdk-6-doc.zip +ausgepackt werden. Da lange Dateinamen darin enthalten sind, muss +zum Auspacken ein geeigneter Entpacker verwendet werden. Auf der DVD +befindet sich im Verzeichnis \misc eine +Version von WinZip95, die dazu verwendet werden kann. Bitte +beachten Sie vor der Verwendung dieses Programms die Lizenz- und Registrierungshinweise. +Die Dokumentation belegt etwa weitere 235 MB Plattenspeicher. + +

+Die Dokumentation wurde bereits in das Unterverzeichnis docs +verpackt. Falls das Installationsverzeichnis nicht geändert wurde, +können die Dateien also ohne weitere Änderungen in das Verzeichnis +c:\jdk1.6 ausgepackt werden. Alle erforderlichen +Unterverzeichnisse werden dann automatisch angelegt. Zur Anzeige der +Dokumentation ist ein Browser wie Netscape Navigator, Firefox oder +Microsoft Internet Explorer erforderlich. Um leichter auf die Dokumentation +zugreifen zu können, ist es sinnvoll, innerhalb des Browsers +einen Verweis (Lesezeichen) auf das Hauptdokument \jdk1.6\docs\index.html +anzulegen. Diese Datei kann zur Navigation auf alle Teile der Dokumentation +verwendet werden und enthält zusätzlich eine Reihe von Verweisen +auf externe Dokumente. Alternativ kann ein Icon auf dem Desktop angelegt +werden, das den Browser mit dem Namen dieser Datei als Argument aufruft +(die korrekte Schreibweise ist file:///C|/jdk1.6/docs/index.html). +Auf dieselbe Weise kann ein Verweis auf die Datei \jdk1.6\docs\api\index.html +angelegt werden, mit dem direkt in die API-Dokumentation gesprungen +werden kann. + + + + +

Installation der Quelltexte

+ +

+Die J2SE 6.0 wird mit den vollständigen Java-Quelltexten ausgeliefert. +Nicht enthalten sind dagegen die Quelltexte der Native Methods und +der Entwicklungswerkzeuge. Nach der Installation des JDK liegen die +Quelltexte im Archiv src.zip im Installationsverzeichnis. +Sie sind zur Arbeit mit dem JDK nicht unbedingt nötig, können +aber hilfreich sein, um weitergehende Fragen zu beantworten. Die Datei +src.zip kann beispielsweise mit WinZip +geöffnet und ihr Inhalt nach \jdk1.6\src +ausgepackt werden. Alternativ kann natürlich auch das JDK-Werkzeug +jar +zur Extraktion verwendet werden. Seine Bedienung wird in Abschnitt 51.6 +erklärt. + + + + +

Deinstallation

+ +

+Die Deinstallation des JDK ist denkbar einfach und kann über +die Systemsteuerung erledigt werden. Bis auf die separat installierte +Dokumentation und einige kleinere Dateien entfernt die Deinstallationsroutine +die Bestandteile des JDK vollständig vom Rechner. Über einen +weiteren Eintrag kann auch das JRE deinstalliert werden. +

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+
+ + + + +

2.2 Erste Gehversuche

+
+ +
+ +

+Falls Sie die ersten Gehversuche in Java machen wollen, ohne erst +viele Grundlagen lernen zu müssen, oder wenn Sie einfach nur +daran interessiert sind, möglichst schnell Ihr erstes Java-Programm +auszuführen, dann sollten Sie den vorliegenden Abschnitt lesen. +Sie erfahren hier in komprimierter Form, wie Sie ein einfaches Programm +erstellen und mit den Werkzeugen des JDK übersetzen und ausführen. +Zusätzlich gibt es einige Hinweise, um einfache Ein- und Ausgaben +durchzuführen. + + + + +

2.2.1 Quelltext erstellen, übersetzen und ausführen +

+ + + + +

1. Vorbereitung

+ +

+Installieren Sie das JDK wie in Abschnitt 2.1 +beschrieben, und sorgen Sie dafür, dass in Ihrer Pfadangabe das +Verzeichnis \jdk1.6\bin enthalten ist. +Falls Sie das JDK nicht nach c:\jdk1.6 +installiert haben, passen Sie die Pfadangaben entsprechend an. Ein +Aufruf von PATH zeigt an, ob +der Pfad korrekt gesetzt ist, durch Eingabe von java +-version können Sie die installierte JDK-Version +überprüfen: +

+ + +

+ +

+Abbildung 2.1: Ist das JDK korrekt installiert?

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit Java 5.0 unterstützen nicht nur der Interpreter, sondern +auch der Java-Compiler den Schalter -version. +Durch Eingabe von javac -version +können Sie also überprüfen, ob auch der Java-Compiler +in der aktuellsten Version vorliegt. Ältere Compiler-Versionen +geben eine Fehlermeldung aus.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

2. Erstellen des Quelltextes +

+ +

+Erstellen Sie mit einem beliebigen Texteditor die folgende Datei Hello.java: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Hello.java */
+002 
+003 public class Hello
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     System.out.println("Hello, world");
+008   }
+009 }
+ +		 +Hello.java
+ +Listing 2.1: Hello, world

+ +

+Die korrekt erstellte Datei enthält die Definition der Klasse +Hello mit der Methode main, +die das Hauptprogramm unserer Applikation enthält. Bitte geben +Sie die am Anfang jeder Zeile stehenden Zeilennummern nicht +mit ein. Sie dienen lediglich dazu, auf Teile des Listings verweisen +zu können und werden beim Erstellen des Buchs automatisch generiert. +Der Java-Compiler kann damit nichts anfangen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Achten Sie bei der Vergabe der Datei- und Klassennamen auf korrekte +Groß-/Kleinschreibung. Sowohl der Compiler als auch das Laufzeitsystem +erwarten, dass die Hauptklasse einer Quelldatei genauso geschrieben +wird wie der Name der Datei, in der sie sich befindet. Der Dateiname +unserer Beispielklasse Hello +lautet daher Hello.java und nicht hello.java, +HELLO.JAVA oder HELLO.JAV. +Erstellen Sie die Datei nicht auf Systemen oder Laufwerken (beispielsweise +im Netz), die keine langen Dateinamen unterstützen. Der Compiler +würde die Datei in diesem Fall nicht finden.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Sie können zum Editieren beispielsweise notepad oder edit +(unter Windows) oder vi oder Emacs (gibt es für +UNIX und Windows) verwenden. Ein guter Windows-Editor, der fast ebensoviel +kann wie seine professionellen (und sehr viel teureren) Brüder, +ist TextPad von Helios Software Solutions. Eine Testversion +kann von http://www.textpad.com +heruntergeladen werden, die Vollversion ist für wenig Geld zu +haben. Wer ein wenig Einarbeitungszeit, Konfigurationsaufwand und +das Erlernen von Grundkenntnissen in LISP nicht scheut, der sollte +sich Emacs näher ansehen. Wenn Sie statt eines Editor +lieber mit einer auf Java abgestimmten Integrierten Entwicklungsumgebung +(IDE) arbeiten ist das freie Eclipse-Framework oder die IntelliJ IDEA +eventuell das richtige für Sie. Beide sind ebenfalls vollständig +in Java geschrieben und liegen als Testversion der DVD bei. +

+ + +

+ +

+Abbildung 2.2: Hello.java im Windows-Notepad

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Werden die (wenig empfehlenswerten) Windows-Editoren notepad +oder edit verwendet, kann man als Anfänger unter Umständen +einige Überraschungen erleben: +

    +
  • notepad hängt beim ersten Speichern einer Datei die +Erweiterung .txt an den Dateinamen an. +Aus Test1.java wird also Test1.java.txt. +Eine solche Datei wird von javac +natürlich nicht mehr akzeptiert. Nach dem ersten Speichern muss +also zunächst durch Umbenennen im Explorer der korrekte Dateiname +hergestellt werden. Wird die Datei wiederholt geöffnet und gespeichert, +treten diese Probleme nicht mehr auf. Alternativ kann beim ersten +Speichern der Dateiname in Anführungszeichen gesetzt werden, +also »Test1.java« geschrieben werden. +
  • Wird edit verwendet, kann es zwei Probleme geben. Erstens +verwendet das Programm den MS-DOS-Zeichensatz und versieht so Programme +mit Windows-Oberfläche mit unbrauchbaren Umlauten (sie wären +dann nur für Windows-Konsolenanwendungen korrekt). Zweitens unterstützt +edit unter NT 4 keine langen Dateinamen. Das Programm würde +beispielsweise die Datei Test1.java als +TEST1.JAV abspeichern und somit ebenfalls +für den Compiler unerreichbar machen. +
+		 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

3. Übersetzen des Quelltextes

+ +

+Übersetzen Sie die Datei mit dem Kommando javac +(so heißt der Java-Compiler des JDK). Wenn Sie keinen Fehler +gemacht haben, wird der Compileraufruf kommentarlos akzeptiert, und +Sie sehen wieder den DOS-Prompt: +

+ + +

+ +

+Abbildung 2.3: Übersetzen von Hello.java

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Alle wichtigen Werkzeuge des JDK arbeiten kommandozeilenorientiert. +Sie haben also keine grafische Oberfläche, sondern werden in +einer DOS-Box aufgerufen und durch Aufrufparameter gesteuert. Eine +integrierte Entwicklungsumgebung mit integriertem Editor, Compiler +und Debugger bietet das JDK nicht. Eine DOS-Box wird unter Windows +9x über den Eintrag »MS-DOS-Eingabeaufforderung« aufgerufen, +der im Startmenü unter »Programme« liegt. Eine Übersicht +über die JDK-Werkzeuge und ihre Bedienung finden Sie in Kapitel 51.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Falls Sie Programme schreiben, in denen die sprachlichen Erweiterungen +der Java-Versionen 1.4 oder höher verwendet werden, müssen +Sie unter Umständen eine der Compileroptionen -source 1.4 +bzw. -source 1.5 +angeben, damit der Compiler die Programme übersetzen kann. Dies +betrifft vor allem die in Abschnitt 6.4.1 +beschriebenen Assertions und einige der mit der J2SE 5.0 eingeführten +Spracherweiterungen.

+ + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

4. Ausführen des erzeugten Programms

+ +

+Sie haben nun eine Datei Hello.class +erzeugt, die mit dem Java-Interpreter ausgeführt werden kann. +Das Programm wird aufgerufen und gibt die gewünschte Meldung +auf dem Bildschirm aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 2.4: Ausführen von Hello

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Wenn der Interpreter den Bytecode zur angegebenen Klassendatei nicht +finden kann, gibt er eine Fehlermeldung NoClassDefFoundError +aus. Wenn die .class-Datei tatsächlich +vorhanden ist, liegt das fast immer daran, dass der Name der Klasse +falsch geschrieben wurde oder dass darin keine oder eine falsch deklarierte +main-Methode +vorhanden ist. Beachten Sie, dass die Erweiterung .class +beim Aufruf des Interpreters nicht an den Namen der auszuführenden +Klasse angehängt werden darf.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

5. Beenden des Programms

+ +

+Ein einfaches Java-Programm wird automatisch beendet, wenn seine main-Methode +beendet wurde (in welchen Fällen das nicht so ist, wird am Ende +von Abschnitt 22.2.1 beschrieben). +Unser Programm wird also nach der Ausgabe von »Hello, world« +beendet. Es gibt natürlich auch Fälle, bei denen ein gestartetes +Programm nicht ordnungsgemäß zum Ende kommt und auch auf +Benutzereingaben nicht mehr reagiert - meistens ist dafür eine +Endlosschleife verantwortlich. Glücklicherweise läßt +sich die virtuelle Maschine, in der das Java-Programm läuft, +fast immer durch Drücken von [STRG]+[C] +abbrechen. Diese »Notbremse« sollte allerdings nur im Notfall +gezogen werden, denn sie beendet das Programm augenblicklich und hinterlässt +dessen Daten möglicherweise in einem inkonsistenten Zustand. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Falls Sie es trotz aller Bemühungen bis zu diesem Punkt noch +nicht geschafft haben, das Beispiel zu übersetzen und zu starten, +kann Ihnen möglicherweise Abschnitt 2.3.7 +weiterhelfen. Er beschreibt einige häufig vorkommende Fehler, +gibt Tipps zu ihrer Diagnose und zeigt, wie man sie behebt.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

2.2.2 Die Beispielprogramme

+ + + + +

Starten der Beispielprogramme

+ +

+Auf die im vorigen Abschnitt beschriebene Weise können nun beliebige +Java-Programme angelegt, übersetzt und ausgeführt werden. +Die im Buch abgedruckten Beispielprogramme befinden sich auf der DVD +im Verzeichnis \examples. Kopieren Sie +diese einschließlich der darin enthaltenen Unterverzeichnisse +in ein beliebiges Verzeichnis auf Ihrer Festplatte. Benutzen Sie einen +beliebigen Editor zur Eingabe oder Veränderung von .java-Dateien, +übersetzen Sie die Datei mit dem Kommando javac, +und starten Sie das fertige Programm mit dem Kommando java. +Falls Sie ein Applet geschrieben haben, erstellen Sie zusätzlich +eine passende HTML-Datei, und starten Sie das Programm mit dem Kommando +appletviewer +anstatt mit java. +Die Originalversionen der Beispielprogramme wurden bereits vorkompiliert +und können direkt mit dem Java-Interpreter ausgeführt werden. + +

+Als Entwicklungssysteme für dieses Buch wurden die Versionen +1.1 bis 6.0 des JDK verwendet. Die meisten Beispiele wurden unter +Windows 95, 98 und XP entwickelt und getestet, einige wenige auch +unter NT, SUSE Linux oder Solaris. In die Beispiellistings aus dem +AWT sind einige Hinweise von Lesern mit SUN-Solaris-Plattformen eingeflossen. +Keines der Programme wurde vom Autor auf einem Macintosh getestet +(mangels Verfügbarkeit). Bei Verwendung anderer Plattformen könnte +es zu leichten Abweichungen bei der Installation, der Funktionalität +der Entwicklungswerkzeuge oder den Eigenschaften der Standardbibliothek +kommen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die .class-Dateien im \examples-Verzeichnis +der DVD wurden mit dem Java-6.0-Compiler erzeugt. Falls es Probleme +geben sollte, ein bestimmtes Beispielprogramm mit einem älteren +Java-Interpreter zu starten, hilft eventuell Neukompilieren dieses +Programms mit dem älteren Compiler. Nur eine Handvoll Beispielprogramme +verwenden Code, der mindestens das JDK 1.4, 5.0 oder sogar 6.0 erfordert, +die meisten können auch mit älteren JDKs kompiliert und +ausgeführt werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Zusätzlich erforderliche Dateien

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Der mit Abstand häufigste Fehler beim Starten der Beispielprogramme +passiert dadurch, dass nicht alle benötigten .class-Dateien +im aktuellen Verzeichnis liegen. Denn neben der kompilierten Klassendatei +benötigen die Beispielprogramme mitunter weitere .class-Dateien. +Werden die Beispiele direkt aus dem examples-Verzeichnis +der DVD (oder einer vollständigen Kopie davon) gestartet, treten +keine Probleme auf. Werden jedoch nur einzelne Klassendateien kopiert, +kann es beim Aufruf von java +zu Fehlern des Typs NoClassDefFoundError +kommen. Der häufigste weist auf einen fehlenden WindowClosingAdapter +hin, der von den meisten GUI-Beispielen benötigt wird. In diesem +Fall müssen lediglich die fehlenden Dateien WindowClosingAdapter.java +und WindowClosingAdapter.class aus dem +examples-Verzeichnis in das aktuelle +Verzeichnis kopiert werden.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Mitunter werden neben den .class-Dateien +noch weitere Dateien benötigt, damit das Beispiel korrekt läuft. +So erfordert etwa Listing 27.4 +zusätzlich die Datei testicon.gif, +damit das Fenster-Icon korrekt angezeigt wird. Und um das Beispiel +zum Abspielen von Midi-Dateien in Abschnitt 49.3.5 +wie angegeben ausführen zu können, wird die Datei ame.mid +benötigt. Diese Dateien liegen in aller Regel ebenfalls im examples-Verzeichnis +und sollten bei Bedarf auch in das Startverzeichnis des Beispielprogramms +kopiert werden. + +

+In einigen Kapiteln werden Themen behandelt, die zusätzliche +jar-Archive fordern, weil die entsprechende Funktionalität nicht +im Standardumfang des JDK enthalten ist oder weil herstellerspezifische +Treiber erforderlich sind. Hierzu zählen insbesondere Abschnitt 13.5.3, +Abschnitt 26.4.1 und Kapitel 42. +Wo die entsprechenden jar-Archive zu finden sind, wird in den jeweiligen +Abschnitten erläutert. Wie sie in den CLASSPATH +eingebunden werden, damit Compiler und Interpreter sie finden, wird +in Abschnitt 13.2.3 +erklärt. +

+ + + +
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2.3 Tipps für eigene Experimente

+
+ +
+ + + + +

2.3.1 Der Entwicklungszyklus in Kurzform +

+ +

+Eine neue Programmiersprache lernt man nur, wenn man selbst Programme +in dieser Sprache schreibt. Je mehr, desto besser. Bei der Lektüre +des Buchs ist es daher sinnvoll, von Anfang an eigene Experimente +durchzuführen und so viele Beispielprogramme wie möglich +auszuprobieren, abzuändern, zu übersetzen und auszuführen. +In diesem Abschnitt wollen wir ein paar informelle Tipps geben, die +das erleichtern sollen. + +

+Hier noch einmal in Kurzform die Schritte vom Quellcode bis zum lauffähigen +Programm: +

+ + + + +

2.3.2 Einfache Ausgaben

+ +

+Für die ersten Schritte in einer neuen Sprache benötigt +man immer auch I/O-Routinen, um einfache Ein- und Ausgaben vornehmen +zu können. Glücklicherweise kann man in Java nicht nur grafikorientierte +Programme schreiben, sondern auch auf die Standardein- und -ausgabe +zugreifen. Damit stehen für kleine Programme einfache I/O-Routinen +zur Verfügung, die wie in den meisten konventionellen Programmiersprachen +verwendet werden können. + +

+Mit Hilfe des Kommandos System.out.println +können einfache Ausgaben auf den Bildschirm geschrieben werden. +Nach jedem Aufruf wird ein Zeilenumbruch ausgegeben. Mit System.out.print +kann diese auch unterdrückt werden. Beide Methoden erwarten ein +einziges Argument, das von beliebigem Typ sein kann. Dieses kann jedoch +auch zur Laufzeit mit Hilfe des Plus-Operators aus verschiedenen Bestandteilen +zusammengefügt werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0202.java */
+002 
+003 public class Listing0202
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     System.out.println("1+2=" + (1+2));
+008   }
+009 }
+ +		 +Listing0202.java
+ +Listing 2.2: Einfache Ausgaben

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+1+2=3
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Der erste String enthält den Wert »1+2=« und wird mit +dem Ergebnis des Ausdrucks (1+2) verkettet (also mit dem Wert +3). Ohne die Klammern würde der Compiler das zweite Plus ebenfalls +als String-Verkettungsoperator ansehen und die Ausgabe des Programms +wäre 1+2=12 gewesen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit Java 6 gibt es ein printf-Pendant, +das in Abschnitt 11.6.2 beschrieben +wird. Es bietet ähnliche Funktionen wie die entsprechenden C-Routinen +und stellt eine flexible und einfach zu bedienende Ausgabeschnittstelle +zur Verfügung.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

2.3.3 Einfache Eingaben

+ +

+Seit der Version Java 5 ist auch das Einlesen von Daten über +die Kommandozeile ein Kinderspiel. Hierzu verwenden man statt des +Ausgabe-Streams System.out +den Eingabe-Stream System.in +in Verbindung mit einer Instanz der Hilfsklasse Scanner. + +

+Das folgende Listing zeigt ein Programm, das zwei Ganzzahlen einliest, +sie zusammenzählt und das Ergebnis auf dem Bildschirm ausgibt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0203.java */
+002 
+003 import java.util.Scanner;
+004 import java.io.IOException;
+005 
+006 public class Listing0203
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   throws IOException
+010   {
+011     int a, b, c;
+012 		
+013 		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
+014 		
+015     System.out.println("Bitte a eingeben: ");
+016     a = scanner.nextInt();
+017     System.out.println("Bitte b eingeben: ");
+018     b = scanner.nextInt();
+019     c = a + b;
+020     System.out.println("a+b="+c);
+021   }
+022 }
+ +		 +Listing0203.java
+ +Listing 2.3: Einfache Eingaben

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die import-Anweisung +am Anfang des Listings dient dazu, die Klasse Scanner +des Paketes java.util +bekanntzumachen. Ohne diese Anweisung würde Scanner +vom Compiler nicht gefunden und es gäbe eine entsprechende Fehlermeldung. +Auch in nachfolgenden Beispielprogrammen tauchen von Zeit zu Zeit +import-Anweisungen +auf. In Kapitel 13 werden +wir ausführlich auf die Verwendung und das Erstellen von Paketen +eingehen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Werden die Zahlen 10 und 20 eingegeben, so lautet die Ausgabe des +Programms: + +

+Bitte a eingeben:
+10
+Bitte b eingeben:
+20
+a+b=30
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Das Ergebnis von scanner.nextInt +ist ein Integer, +der den Inhalt der Eingabezeile enthält.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Weitere Informationen zur streambasierten Ein-/Ausgabe sind in Kapitel 18 +und Kapitel 19 zu finden. + + + + +

2.3.4 Formatierung der Quelltexte

+ +

+Es ist bekannt, dass man sich über die Formatierung von Quelltexten +und die Einrückung von Deklarationen und Anweisungen streiten +kann. Jeder Entwickler hat seinen eigenen Stil und kennt gute Argumente, +genau diesen zu verwenden. Bei Java-Programmen gibt es einige große +Lager, denen man sich anschließen kann. Im professionellen Umfeld +ist man sogar meist gezwungen, sich einem vorgegebenen Stil anzupassen. +Wir wollen uns diesen fruchtlosen Diskussionen nicht anschließen +und keinesfalls behaupten, die in diesem Buch verwendete Art der Quelltextformatierung +wäre die einzig richtige. Wir haben jedoch versucht, die Beispielprogramme +konsistent zu formatieren und dabei einige wenige, leicht verständliche +Regeln einzuhalten. + +

+Bei Klassen- und Methodendefinitionen stehen die geschweiften Klammern +unterhalb der Deklarationsanweisung, und die eigentliche Deklaration +ist eingerückt: + + +

+ + + + +
+ +
+001 import java.util.Scanner;
+002 
+003 public class Listing0204
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     //Hier steht der Methodenrumpf
+008   }
+009 }
+ +
+ +Listing 2.4: Einrücken von Klassen und Methoden

+ +

+Bei Kontrollanweisungen innerhalb einer Methode schreiben wir die +öffnende Klammer dagegen in dieselbe Zeile wie die einleitende +Anweisung: + + +

+ + + + +
+ +
+001 for (int i = 0; i < aNeighbours.length; ++i) {
+002   if (p1.x + aNeighbours[i][0] == p2.x) {
+003     if (p1.y + aNeighbours[i][1] == p2.y) {
+004       return true;
+005     }
+006   }
+007 }
+ +
+ +Listing 2.5: Einrücken von Kontrollanweisungen

+ +

+Dies gilt auch für fortgesetzte Anweisungen wie beispielsweise +else +oder else if: + + +

+ + + + +
+ +
+001 if (cmd.equals("Größer")) {
+002   d.height *= 1.05;
+003   d.width  *= 1.05;
+004 } else if (cmd.equals("Kleiner")) {
+005   d.height *= 0.95;
+006   d.width  *= 0.95;
+007 } else {
+008   x = 10;
+009 }
+ +
+ +Listing 2.6: Einrücken fortgesetzter Anweisungen

+ +

+Diese Technik verwenden wir meist auch, wenn bei einem Methodenaufruf +nicht alle Argumente in eine Zeile passen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 System.out.println(
+002   "Grüße aus Hamburg".regionMatches(
+003     8,
+004     "Greetings from Australia",
+005     8,
+006     2
+007   )
+008 );
+ +
+ +Listing 2.7: Einrücken langer Methodenaufrufe

+ +

+Diese einfachen Regeln lassen sich in den meisten Fällen anwenden, +es gibt aber auch Fälle, in denen sie versagen. So zum Beispiel, +wenn der Testausdruck einer if-Anweisung +über mehrere Zeilen geht, wenn die Parameterdeklaration einer +Methode nicht in eine Zeile passt oder schlicht, wenn die Verschachtelung +bereits sehr tief ist und keine weitere Einrückung zuläßt. +In diesem Fall sei der Leser um Nachsicht gebeten und aufgefordert, +den ästhetischen Anspruch an das Programm den jeweiligen pragmatischen +Erwägungen unterzuordnen. + + + + +

2.3.5 Namenskonventionen

+ +

+Wie in allen Programmiersprachen, gibt es auch in Java Konventionen +für die Vergabe von Namen. Sie sind zwar nicht zwingend erforderlich, +erleichtern aber das Verständnis der Quelltexte ungemein und +sollten daher unbedingt eingehalten werden. Die wichtigsten sind: +

+ +

+Weitere Konventionen werden, wenn erforderlich, im Buch beschrieben. + + + + +

2.3.6 Aufruf von Java-Programmen unter Windows

+ +

+Immer wieder wird gefragt, wie man Java-Programme möglichst einfach +unter Windows aufrufen kann. Das Starten aus der DOS-Box erscheint +vielen Lesern zu umständlich, und bei einem Java-Programm mit +grafischer Oberfläche stört das überflüssige Konsolenfenster. +Im Gegensatz zu com- oder exe-Dateien +ist ein kompiliertes Java-Programm zwar nicht direkt ausführbar, +aber es gibt doch einige Möglichkeiten, das Starten unter Windows +zu vereinfachen. + + + + +

Erstellen einer Batchdatei

+ +

+Eine erste Vereinfachung besteht darin, eine Batchdatei zu erstellen, +aus der der java-Interpreter mit dem Java-Programm als Argument aufgerufen +wird. Soll beispielsweise das Java-Programm Listing3701, +dessen Bytecode Listing3701.class im +Verzeichnis c:\tmp liegt, mit dem java-Interpreter, +der in das Verzeichnis c:\jdk1.6 installiert +wurde, gestartet werden, kann dazu folgende Batch-Datei verwendet +werden: + +

+@echo off
+c:
+cd \tmp
+c:\jdk1.6\bin\java Listing3701
+
+ + +

+Wird diese beispielsweise go3701.bat +genannt und in ein Verzeichnis gelegt, das über die PATH-Angabe +zu erreichen ist, kann unser Java-Programm durch einfache Eingabe +des Kommandos go3701 aus jedem +Verzeichnis heraus oder aus dem »Ausführen«-Dialog +des Startmenüs gestartet werden. + + + + +

Erstellen einer Verknüpfung auf dem Desktop

+ +

+Ebenso leicht ist es möglich, ein Java-Programm durch einen Doppelklick +auf ein Desktop-Symbol zu starten. Dazu wird eine Verknüpfung + angelegt, die den java-Interpreter mit dem +Programmnamen als Argument aufruft. Nach einem rechten Mausklick auf +den Windows-Desktop ist dazu zunächst der Menüpunkt »Neu.Verknüpfung« +aufzurufen. Anschließend sind die Angaben für Programm, +Arbeitsverzeichnis und Icon so zu machen, dass der spätere Eigenschaften-Dialog +des neu angelegten Symbols wie folgt aussieht (beispielhaft für +Windows 98 und die Version 1.4 des JDK): +

+ + +

+ +

+Abbildung 2.5: Eine Verknüpfung auf dem Windows-Desktop

+ +

+Das Java-Programm kann nun wie jedes andere Windows-Programm per Doppelklick +vom Desktop aus gestartet werden. + + + + +

Verwenden von javaw anstelle von java

+ +

+Soll ein java-Programm, das eine grafische Oberfläche hat, ohne +Konsolenfenster gestartet werden, kann anstelle des Standard-Interpreters +java +der alternative Interpreter javaw +verwendet werden. Er arbeitet genauso wie java +und akzeptiert dieselben Optionen (siehe Abschnitt 51.2), +stellt der Anwendung aber kein Konsolenfenster zur Verfügung. +Zu beachten ist allerdings, dass alle Ausgaben auf System.out +und System.err +ins Leere gehen. + + + + +

2.3.7 Troubleshooting

+ +

+Nachfolgend noch einmal eine kurze Zusammenfassung der häufigsten +Probleme beim Erstellen, Übersetzen und Starten eines Java-Programms, +inklusive Beschreibung, wie man sie behebt oder umgeht. + + + + +

Was ist eine DOS-Box und wie startet man sie?

+ +

+Alle Werkzeuge des JDK arbeiten kommandozeilenorientiert. Anders als +typische GUI-Programme wie Adobe Photoshop, Microsoft Excel oder Netscape +Navigator besitzen sie also keine grafische Oberfläche, sondern +werden aus einer »DOS-Box« (bzw. einer UNIX-Shell) heraus +aufgerufen. Diese wird unter Windows-Betriebssystemen als »MS-DOS-Eingabeaufforderung« +bezeichnet und ist meist im Startmenü (unter »Programme«) +zu finden. In der DOS-Box werden Befehle und ihre Parameter über +die Tastatur eingegeben und starten so die zugehörigen Programme. +Um in einer DOS-Box zurecht zu kommen, sollte man deren Kommandosyntax +und die wichtigsten Befehle zum Starten von Programmen und für +Datei- und Verzeichnisoperationen kennen. Beides wird in unzähligen +Büchern und (zum Teil) in den Hilfedateien des Betriebssystems +beschrieben. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das UNIX-Pendant zu einer DOS-Box ist die Shell. +Auch sie dient primär dazu, Benutzerkommandos zu empfangen und +auszuführen. UNIX-Shells sind wesentlich mächtiger als DOS-Boxen +unter Windows, und im Laufe der Jahre haben sich verschiedene Varianten +entwickelt (Bourne-Shell, C-Shell, Korn-Shell, BASH etc.). Obwohl +viele der elementaren Shell-Kommandos den DOS-Box-Pendants gleichen +oder ihnen recht ähnlich sind, lassen sich mit ihrer detaillierten +Beschreibung leicht ganze Bücher füllen. Das Kommando man +liefert eine Beschreibung der Shell und aller zugehörigen UNIX-Kommandos.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Wer nicht kommandozeilenorientiert arbeiten will, kann statt der im +Buch beschriebenen JDK-Werkzeuge natürlich auch eine integrierte +Entwicklungsumgebung zum Erlernen der Java-Programmierung verwenden +(z.B. Borland JBuilder). In diesem Fall stehen Editor, Compiler, Interpreter +und alle anderen Werkzeuge unter einer gemeinsamen und einheitlichen +grafischen Oberfläche zur Verfügung und können auf +Knopfdruck gestartet werden. Der Nachteil dieser integrierten Werkzeuge +ist allerdings eine etwas höhere Einarbeitungszeit, denn von +der Vielzahl der Möglichkeiten wird man zunächst erschlagen. +Zudem sind wichtige Techniken und Arbeitsschritte oftmals hinter Hilfsprogrammen +und Assistenten verborgen und erschweren so das Verständnis grundlegender +Konzepte. + + + + +

java läuft, javac aber nicht

+ +

+Wenn unter Windows der Java-Interpreter java +gestartet werden kann, beim Aufruf des Compilers javac +aber eine Fehlermeldung kommt, liegt das meist daran, dass der PATH +nicht korrekt gesetzt wurde. Während die JDK-Installation den +Interpreter unter anderem auch in Verzeichnisse kopiert, auf die der +PATH bereits verweist (so dass dieser ohne weiteres Zutun aus jedem +Verzeichnis aufgerufen werden kann), ist das für den Compiler +und die übrigen JDK-Werkzeuge nicht der Fall. Diese können +nur dann ohne vorangestellten Pfad aufgerufen werden, wenn der PATH +auf das Unterverzeichnis bin des Installationsverzeichnisses +verweist. Bei der in diesem Buch angenommen Standard-Installation +muss die PATH-Variable +also das Verzeichnis c:\jdk1.6\bin enthalten. + + + + +

Was sind eigentlich Umgebungsvariablen?

+ +

+Einer der Standardmechanismen zur Konfiguration von Programmen besteht +darin, Umgebungsvariablen zu setzen. Diese werden vom Anwender (meist +innerhalb einer DOS-Box bzw. Shell mit Hilfe des set-Kommandos) +gesetzt und vom Programm gelesen und zur Konfiguration verwendet. +Die beiden für das JDK wichtigsten Umgebungsvariablen sind PATH +und CLASSPATH. +Über Erstere wird dem Betriebssystem mitgeteilt, wo es nach ausführbaren +Programmen suchen soll, also etwa nach dem Compiler oder Interpreter +des JDK. Die Umgebungsvariable CLASSPATH +(umgangssprachlich »der CLASSPATH« genannt) ist JDK-spezifisch. +Sie zeigt dem Compiler und Interpreter an, in welchen Verzeichnissen +er nach Klassendateien suchen soll. Im Gegensatz zu PATH +kann der CLASSPATH +bei der Standardinstallation eines aktuellen JDKs (Version 1.3 oder +später) ungesetzt bleiben. Compiler und Interpreter finden ihr +eigenes Laufzeitsystem automatisch, und die selbst geschriebenen Klassen +werden im aktuellen Verzeichnis gesucht. + +

+Da es zu umständlich ist, häufig benötigte Umgebungsvariablen +nach jedem Aufruf einer DOS-Box neu zu setzen, bieten alle Betriebssysteme +die Möglichkeit, sie permanent festzulegen. Abschnitt 2.1.2 +erläutert dies am Beispiel der PATH-Variable. + + + + +

Der Compiler javac arbeitet nicht

+ +

+Wenn der Compiler javac +die .java-Datei nicht findet, liegt dies +in aller Regel daran, dass sie nicht existiert. Der Compiler unterscheidet +zwischen Groß- und Kleinschreibung; die Datei Test1.java +ist somit streng von test1.java oder +TEST1.JAVA zu unterscheiden. Zudem muss +die Dateierweiterung .java lauten, denn +andere Erweiterungen werden nicht akzeptiert. Hat der Editor fälschlicherweise +die Erweiterung .txt angehängt, +wird die Datei vom Compiler nicht gefunden. Mitunter kommt es auch +vor, dass Beispieldateien beim Kopieren oder Entpacken in das MS-DOS-8.3-Format +konvertiert werden. Die Datei Test1.java +würde dann TEST1.JAV heißen +und vom Compiler nicht akzeptiert werden. + +

+Wichtig ist auch, dass der Compiler korrekt aufgerufen wird. Anders +als beim Interpreter wird die Dateierweiterung stets angegeben. Ein +Aufruf von javac Test1 wird +also nicht funktionieren, javac Test1.java +dagegen sehr wohl. Schließlich ist zu beachten, dass die zu +übersetzende Klasse denselben Basisnamen hat wie die Datei, in +der sie definiert wurde. In der Datei Test1.java +muss also eine öffentliche Klasse mit dem Namen Test1 +definiert worden sein. + + + + +

Der Interpreter java arbeitet nicht korrekt

+ +

+Der häufigste Fehler beim Aufruf des Interpreters ist ein »NoClassDefFoundError«. +Ein trivialer Fehler besteht darin, dass der Interpreter falsch aufgerufen +wurde. Im Gegensatz zum Compiler möchte er keinen Dateinamen +als Argument übergeben bekommen, sondern einen Klassennamen. +Folglich darf die Erweiterung .java oder +.class nicht angegeben werden. Die in +die Datei Test1.class übersetzte +Klasse Test1 wird also durch +Aufruf von java Test1 gestartet, +und nicht durch java Test1.class. + +

+Das funktioniert allerdings nur, und das ist auch schon die zweite +Fehlerquelle, wenn Test1 auch +tatsächlich eine Methode public static +void main enthält. Diese versucht nämlich der +Interpreter zu starten, und wenn sie nicht vorhanden ist, gibt es +obige Fehlermeldung. + +

+Ist der Aufruf korrekt und die main-Methode +ebenso vorhanden wie die nötige Klassendatei, kann es trotzdem +vorkommen, dass der Interpreter die Klasse nicht starten kann. Das +liegt dann meist daran, dass etwas mit dem CLASSPATH +nicht stimmt. Der CLASSPATH +ist eine Umgebungsvariable, die eine Liste von Verzeichnissen und +Archivdateien enthält, die vom Interpreter der Reihe nach durchsucht +werden, um die auszuführenden Klassen zu finden. Die genaue Interpretation +des CLASSPATH +hat sich über die Jahre etwas geändert, aber bei aktuellen +JDK-Versionen kann sie wie folgt zusammengefasst werden: + +

+Ist gar kein CLASSPATH +angegeben, sucht der Interpreter im aktuellen Verzeichnis (bzw. +bei Klassen in Unterpaketen in darin befindlichen Unterverzeichnissen) +nach der Klassendatei. Ist dagegen eine Umgebungsvariable CLASSPATH +vorhanden, durchsucht der Interpreter dessen Elemente der Reihe nach. +Befindet sich darin nicht das aktuelle Verzeichnis (entweder +absolut oder als ».« angegeben), so werden auch keine Klassen +gefunden, die im aktuellen Verzeichnis liegen. Für unsere ersten +Versuche ist es bei aktuellen JDKs also am besten, den CLASSPATH +gar nicht zu setzen und alle Klassen in das aktuelle Verzeichnis zu +legen. + +

+Mitunter wird der CLASSPATH +von anderen installierten Java-Programmen verändert und sorgt +so unbeabsichtigt dafür, dass die eigenen Klassen nicht mehr +gefunden werden. Das ist zwar kein guter Stil, kommt in der Praxis +aber dennoch manchmal vor. In einem solchen Fall muss der CLASSPATH +während der eigenen Experimente zurückgesetzt oder so geändert +werden, dass das aktuelle Verzeichnis (bzw. das mit den eigenen Klassendateien) +darin enthalten ist. +

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+Neben der CLASSPATH-Umgebungsvariable +kann der Klassenpfad dem Compiler und Interpreter auch direkt beim +Aufruf über Kommandozeilenschalter bekanntgemacht werden (die +entsprechenden Argumente lauten -cp +bzw. -classpath). +Werden also beispielsweise Compiler und Interpreter über Batch-Dateien +bzw. Shell-Scripte aufgerufen, könnten darin entsprechende Parameter +enthalten sein und das Auffinden der eigenen Klassen erfolgreich verhindern. +Auch dies ist eine Fehlerquelle, die in der Praxis mitunter eine Rolle +spielt.

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 Hinweis 
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Zusätzlich benötigte Klassen werden nicht gefunden

+ +

+Gibt es beim Ausführen eines Beispielprogramms die Fehlermeldung, +dass eine andere als die aufgerufene Klasse nicht gefunden werden +kann, liegt das meist daran, dass deren .class-Datei +nicht mit aus dem Verzeichnis mit den Beispieldateien in das aktuelle +Verzeichnis kopiert wurde. Prominentester Kandidat ist der WindowClosingAdapter, +der von fast allen Beispielprogrammen benötigt wird, die eine +grafische Oberfläche haben. Weitere Hinweise sind in Abschnitt 2.2.2 +zu finden. +

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2.4 Zusammenfassung

+
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+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

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Kapitel 3

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Wie geht es weiter?

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3.1 Wie sollte man dieses Buch lesen?

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3.1.1 Zu welchem Typ Leser gehören Sie?

+ +

+Sie haben nun einen ersten Eindruck von Java gewonnen und wollen Ihr +Wissen vervollständigen. Natürlich können Sie das Buch +einfach Seite für Seite weiterlesen und dabei die Sprache Java +und den Umgang mit ihrer umfassenden Klassenbibliothek erlernen. Vielleicht +wollen Sie aber gar nicht bis Kapitel 39 +warten, um zu erfahren, wie man ein Applet schreibt? Vermutlich wollen +Sie auch nicht bis Kapitel 51 +warten, um den Umgang mit dem Debugger kennenzulernen? Auch kann es +sein, dass Sie nicht an der Dateiein-/-ausgabe interessiert sind und +die Kapitel 18, +19 und 20 +daher zunächst überspringen wollen. Je nach Ihren Vorkenntnissen +und Absichten wird eine ganz bestimmte Vorgehensweise sinnvoll sein. +Wir wollen in den nächsten Abschnitten ein paar Tipps zum Lesen +des Buchs und einige Hinweise zum Inhalt der einzelnen Kapitel geben. + +

+Falls Sie zu dem Leserkreis gehören, der bereits einige Erfahrungen +mit der Entwicklung von Programmen in einer konventionellen Hochsprache +wie Pascal oder C hat, und Sie dieses Buch vor allem lesen, um auf +den Java-Zug aufzuspringen, sind Sie hier goldrichtig. Lesen Sie das +Buch einfach von vorne nach hinten und lernen Sie in jedem Kapitel +ein wenig dazu. Einige Dinge - insbesondere in den vorderen Kapiteln +- werden Ihnen vertraut vorkommen. Aber bereits ab Kapitel 7 +werden Sie mit vielen Neuigkeiten konfrontiert, die den Reiz der Sprache +ausmachen. Lesen Sie das Buch in aller Ruhe, nehmen Sie sich Zeit, +die Beispiele nachzuvollziehen, und machen Sie eigene Experimente. +Einige der Kapitel behandeln Spezialthemen, die nicht von jedem benötigt +werden, und können beim ersten Lesen übersprungen werden. +Sie werden am Ende des Buchs ein sicheres Verständnis für +alle grundlegenden Belange der Java-Programmierung haben und können +sich leicht in komplexere Themengebiete einarbeiten. + +

+Falls Sie bereits weitreichende Programmiererfahrung in einer objektorientierten +Sprache wie C++ oder SmallTalk haben, werden Sie sich am Anfang unterfordert +fühlen. Die in Kapitel 4 +bis Kapitel 6 eingeführten +Grundlagen kommen Ihnen bekannt vor, die ab Kapitel 7 +behandelte objektorientierte Programmierung kennen Sie im Schlaf, +und die in Kapitel 13 +vorgestellten Techniken zur Entwicklung größerer Programme +sind ebenfalls nichts Neues für Sie. Aber kennen Sie sich auch +mit Multithreading, Kryptographie, dem Abstract Windowing Toolkit +und den Java Foundation Classes aus? Wissen Sie, wie grafische Animationen +entwickelt werden, wie man Objekte im Netz verteilt oder auf SQL-Datenbanken +zugreift? Kennen Sie Java-Konzepte wie Serialisierung, Reflection +oder Beans? Wenn nicht, dann werden auch Sie in diesem Buch interessante +und wissenswerte Neuigkeiten finden. + +

+Falls Sie zu dem Leserkreis gehören, der hauptsächlich Applets +entwickeln will, verspüren Sie wahrscheinlich keine Lust, viele +Kapitel darauf zu warten, das erste Applet vorgesetzt zu bekommen. +Natürlich müssen Sie die Grundlagen der Sprache kennen, +um Applets entwickeln zu können. Es spricht aber nichts dagegen, +dass Sie sich bereits während der Lektüre der Grafikgrundlagen +in den Kapiteln 23 +bis 29 mit der Applet-Programmierung, +die in Kapitel 39 und 40 +beschrieben wird, vertraut machen. Die Unterschiede zwischen Applikationen +und Applets halten sich in Grenzen, und sie werden genau erklärt. + +

+Auch wenn Sie zu dem Typ Leser gehören, der Bücher nie am +Stück liest, sondern nur dann zur Hand nimmt, wenn er nach einer +Lösung für ein spezielles Problem sucht, kann dieses Buch +für Sie nützlich sein. Die Gliederung erleichtert auch das +Wiederfinden spezieller Themen. Verwenden Sie einfach das Inhaltsverzeichnis +oder den umfassenden Index, um das Thema zu finden, an dem Sie gerade +besonders interessiert sind. Zögern Sie nicht, die Beispielprogramme +in die Tat umzusetzen und eigene Experimente durchzuführen. Es +gibt viele Leser, die auf diese Weise am besten lernen. + +

+Wenn Sie dagegen überhaupt keine Programmiererfahrung haben, +wird die Lektüre des Buchs nicht einfach werden. An vielen Stellen +werden Grundkenntnisse in Datenstrukturen, Algorithmen und der Entwicklung +von Computerprogrammen vorausgesetzt. Die Kapitel mit den fortgeschrittenen +Themen setzen darüber hinaus ein gutes Verständnis der einführenden +Kapitel voraus. Sollten Ihnen diese Kenntnisse fehlen, versuchen Sie +unbedingt, sie sich anzueignen. In Abschnitt 3.2 +finden Sie Hinweise auf weiterführende Dokumentationen und Online-Ressourcen, +die Ihnen dabei helfen können. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Einigen Zuschriften entnahm ich, dass es den Lesern mitunter an elementaren +Grundkenntnissen im Umgang mit dem Computer und seinem Betriebssystem +mangelt. Die Leser dieser Gruppe sind dann gleich zu Beginn frustriert, +weil etwa die Installation des JDK nicht klappt, der PATH nicht gesetzt +wurde oder sie noch nie einen Editor gesehen haben. Falls Sie zu dieser +Gruppe gehören, sollten Sie sich das fehlende Wissen unbedingt +aneignen, sonst sind Misserfolgserlebnisse vorprogrammiert. In Abschnitt 2.3.7 +werden einige Hinweise zu diesen elementaren Themen gegeben, aber +ausreichend ist das nur, wenn schon gewisse Grundkenntnisse vorhanden +sind.

 + + + + +
 Warnung 
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+ + + + + + + + + +
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+Dieses Buch enthält an vielen Stellen Vorwärtsverweise auf +Themen, die noch nicht behandelt wurden. Dadurch wird den Verflechtungen +innerhalb der Themenbereiche Rechnung getragen, und man findet beim +Nachschlagen schnell alle relevanten Textstellen. Wenn Sie beim Lesen +auf einen Vorwärtsverweis stoßen, können Sie normalerweise +zunächst warten, bis die Erklärung nachgereicht wird (oftmals +schon kurze Zeit später). Sie können den Begriff natürlich +auch sofort nachschlagen, aber aus didaktischen Gründen ist das +meist nicht unbedingt notwendig.

 + + + + +
 Hinweis 
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+ + + + +

3.1.2 Was ist der Inhalt der einzelnen Kapitel?

+ +

+Die Kapitel 1 und 2 +haben Sie bereits gelesen, Sie kennen also die wichtigsten Schlagworte +zu Java und haben ein lauffähiges Entwicklungssystem. In diesem +Kapitel erhalten Sie Informationen zum Inhalt des Buchs und bekommen +Tipps, wie Sie es am besten verwenden können. Auch Hinweise auf +weiterführende Informationen finden Sie hier. + +

+Die Kapitel 4, 5 +und 6 beschäftigen +sich mit den elementaren Eigenschaften der Sprache. Sie erklären +die lexikalische Struktur von Java-Programmen und stellen Datentypen, +Ausdrücke und Anweisungen vor. Wenn Sie bereits mit C oder C++ +vertraut sind, werden Ihnen viele Dinge bekannt vorkommen. Dennoch +gibt es einige elementare, aber wichtige Unterschiede, und auch als +erfahrener C/C++-Programmierer sollten Sie nicht vollständig +auf die Lektüre dieser Kapitel verzichten. + +

+Kapitel 7 erklärt wichtige +Grundlagen der objektorientierten Programmierung und erläutert +Klassen und Objekte in Java. Auch die Definition und Verwendung von +Methoden werden in diesem Kapitel behandelt. Kapitel 8 +ist ebenfalls essentiell. Es beschreibt die Prinzipien der Vererbung, +erläutert Attribute von Klassen und erklärt statische Membervariablen +und Methoden. Schließlich werden abstrakte Klassen und Polymorphismus +behandelt. Zu den wichtigsten Techniken der objektorientierten Programmierung +in Java gehören Interfaces, die in Kapitel 9 +beschrieben werden. Mit der Vorstellung einiger weiterführender +Themen bildet Kapitel 10 den +Abschluss der objektorientierten Programmierung. Während lokale +und anonyme Klassen ebenso wie Wrapper-Klassen zum Handwerkszeug jedes +Java-Programmierers gehören sollten, ist der ausführliche +Teil über Design-Patterns optional und kann beim ersten Lesen +ausgelassen werden. + +

+Im nächsten Teil des Buchs werden weiterführende Spracheigenschaften +und Grundlagen der Klassenbibliothek behandelt. Die Kapitel 11 +bis 17 sind ebenso wichtig +wie die Grundlagen der Sprache. Sie behandeln Strings, Exceptions +und Packages, erklären die Collections und stellen die wichtigsten +Utility-Klassen vor. Einzig Kapitel 15 +könnte beim ersten Lesen übersprungen werden, denn dort +wird das mit dem JDK 1.2 eingeführte Collection-API vorgestellt. +Die seit der Version 1.0 vorhandenen Collections sind dagegen Pflicht +und werden in Kapitel 14 +behandelt. Die nächsten vier Kapitel 18 +bis 21 beschäftigen +sich mit Dateizugriffen. Sie erläutern zeichen- und byteorientierte +Streams, Random-Access-Dateien und den Zugriff auf Verzeichnisse. +Den Abschluss des vierten Teils bildet Kapitel 22 +mit der Behandlung des Multithreadings. + +

+Die darauffolgenden Kapitel beschäftigen sich mit dem Abstract +Windowing Toolkit und zeigen, wie man Java-Programme mit grafischer +Oberfläche schreibt. Während Kapitel 23 +bis 29 Grundlagen +behandelt, die auch dann wichtig sind, wenn nur Swing-Programme geschrieben +werden sollen, werden in den Kapiteln 30 +und 32 ausschließlich +AWT-Menüs und -Dialogelemente vorgestellt. Kapitel 31 +erklärt den Umgang mit Layoutmanagern und ist sowohl für +AWT- als auch für Swing-Programme wichtig. Den Abschluss dieses +Teils bilden zwei Kapitel, in denen gezeigt wird, wie eigene Dialogelemente +entwickelt werden können und wie man Bitmaps und Animationen +einsetzt. Zwar sind sie weitgehend AWT-spezifisch, doch ist ihr Inhalt +auch für entsprechende Swing-Programme und zum Verständnis +der Java-Beans-Architektur vonnöten. + +

+Teil 6 des Buchs befasst sich mit der Programmierung von grafischen +Oberflächen mit Swing. Während in Kapitel 35 +Grundlagen erklärt und Unterschiede bzw. Parallelen zum AWT aufgezeigt +werden, behandeln die nächsten drei Kapitel alle wichtigen Dialogelemente +des Swing-Toolkits. Zusammen mit den im vorigen Teil vermittelten +Grundlagen stehen nach Ende dieses Teils ausreichend Kenntnisse zur +Entwicklung eigener Swing-Applikationen zur Verfügung. + +

+In den nachfolgenden Kapiteln 39 +und 40 wird die Applet-Programmierung +erläutert. Diese Kapitel können bei Bedarf auch vorgezogen +werden, insbesondere Swing-Kenntnisse sind zu ihrem Verständnis +nicht nötig. Die Grundlagen der Grafikprogrammierung aus Kapitel +5 sollten Sie allerdings gelesen haben. + +

+Die beiden letzten Teile des Buchs behandeln eine Reihe weiterführender +Themen. Die Kapitel 41 +und 42 erweitern die Möglichkeiten, +Daten persistent zu speichern. Sie erläutern das Serialisieren +von Objekten und beschreiben den Zugriff auf relationale Datenbanken. +In Kapitel 43 wird gezeigt, +wie mit Hilfe des Reflection-APIs zur Laufzeit auf die Interna von +Klassen und Objekten zugegriffen werden kann und wie Sie mit Hilfe +von Annotationen Zusatzinformationen in Ihre Klassen integrieren. +In Kapitel 44 wird die zum +Erstellen eigenständiger Komponenten wichtige Java-Beans-Architektur +vorgestellt. + +

+Die nächsten beiden Kapitel 46 +und 47 beschäftigen sich +mit der Netzwerkprogrammierung. Während das Erste die Grundlagen +vorstellt und zeigt, wie TCP/IP-Clients und -Server geschrieben werden, +stellt das Zweite verteilte Objektarchitekturen mit RMI vor. Den Abschluss +dieses Teils bildet Kapitel 48 +mit der Vorstellung des Sicherheitskonzepts von Java und der Beschreibung +signierter Applets. Hier werden auch wichtige kryptografische Grundlagen +erläutert. In Kapitel 49 +wird das Sound-API vorgestellt, und in den letzten beiden Kapiteln +des Buchs werden Hinweise zur Steigerung der Performance von Java-Programmen +und zum Umgang mit den Hilfsprogrammen des JDK gegeben. + + + + +

3.1.3 Wie geht es nun weiter?

+ +

+Daß man Bücher unterschiedlich gliedern kann, ist kein +Geheimnis. Daß die Beschreibung einer Programmiersprache mehr +Aufwand erfordert als die eines Mobiltelefons oder Videorecorders, +ist ebenfalls bekannt. Ist es nun besser, eine umfangreiche Programmiersprache +zunächst aus der Vogelperspektive zu betrachten und nur die jeweils +benötigten Themen rezeptartig nachzuschlagen? Um so mit geringstem +Mitteleinsatz frühzeitig lauffähige (aber nicht notwendigerweise +verstandene) Ergebnisse zu produzieren? Oder sollte man zunächst +die Grundlagen der Sprache studieren und erst später die komplexeren +Hilfsmittel auf der Basis eines soliden Grundlagenwissens einsetzen? + +

+Wie die Kapitelaufteilung zeigt, wurde dieses Buch unter der Annahme +geschrieben, dass der zweite Ansatz der sinnvollere ist. Platt ausgedrückt, +stehen die einfachen Dinge weiter vorne und die schwierigen weiter +hinten, und im Zweifelsfall ist diese Leserichtung durchaus sinnvoll. +Das soll allerdings keinesfalls heißen, dass unter allen Umständen +und für alle Leser das sequenzielle Durchlesen die richtige Vorgehensweise +ist. Wie erwähnt, mag es durchaus sinnvoll sein, zu einem anderen +Ablauf zu kommen. Gerade beim Einsatz im geschäftlichen Umfeld +hat man durch Termin- und Projektdruck nicht immer die Zeit, die Anwendung +neuer Werkzeuge mit der nötigen Ruhe zu erlernen. + +

+Letztendlich müssen Sie selbst entscheiden, welche der Kapitel +Sie durchlesen wollen und in welcher Reihenfolge Sie das tun. Die +vorgegebene Kapitelaufteilung und -reihenfolge mag Ihnen dabei ein +Leitfaden sein. Wählen Sie die Technik, die Ihren Neigungen und +Erwartungen am meisten entgegenkommt und am besten mit Ihren Beweggründen +in Einklang zu bringen ist. Dann werden Sie den größtmöglichen +Nutzen aus dem Buch ziehen. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100020.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100020.html new file mode 100644 index 0000000..bfbca9d --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100020.html @@ -0,0 +1,707 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 3 - Wie geht es weiter? +
+
+ + + + +

3.2 Weiterführende Informationen

+
+ +
+ + + + +

3.2.1 Die Dokumentation des JDK

+ +

+Die Dokumentation zum JDK befindet sich auf der beigefügten DVD. +Sie liegt im Verzeichnis \install\java6 +und kann wie in Abschnitt 2.1 +beschrieben installiert werden. Zusätzlich befinden sich diverse +weiterführende Informationen, Dokumentationen und Spezifikationen +zu verschiedenen Aspekten der Java-Programmierung im Verzeichnis \java +der DVD. Es empfiehlt sich, die Datei \readme.txt +zu lesen, um einen Überblick über den Inhalt der DVD zu +bekommen. + +

+Wird die JDK-Dokumentation in das vorgeschlagene Installationsverzeichnis +extrahiert, kann sie durch Aufruf der Datei c:\jdk1.6\docs\index.html +mit einem HTML-Browser gelesen werden. Diese Einstiegsseite enthält +Verweise auf alle anderen Teile der Dokumentation. Ein Großteil +von ihnen wird zusammen mit dem JDK ausgeliefert, es gibt aber auch +Online-Ressourcen, die auf dem JavaSoft-Server liegen. Die folgenden +Hauptthemen sind als Verweise am oberen Rand der Startseite angeordnet +und können direkt angesprungen werden: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
NameBeschreibung
General InfoAllgemeine Infos zur Installation des JDK, +Lizenzbestimmungen, Versionen, Fehlerhinweise
API & LanguageVerweis auf die API-Dokumentation des JDK
Guide To FeaturesÜberblick über alle großen +Pakete des JDK, mit Hinweisen zur Architektur, Erläuterungen +und teilweise Spezifikationen
Tool DocsDokumentation der Hilfsprogramme des JDK
J2RE & Plug-InVerweis auf die Online-Dokumentation zum +JRE und zum Java-PlugIn (siehe Abschnitt 40.4)
Demos/TutorialsAufruf der beigefügten Demo-Applets +sowie Verweis auf eine Vielzahl von Online-Ressourcen zu Java
+

+Tabelle 3.1: Inhalt der JDK-Dokumentation

+ +

+Die bei der täglichen Arbeit wichtigste Dokumentation ist die +API-Dokumentation des JDK. Sie kann über den Link »API & +Language« oder durch direkten Aufruf der Datei c:\jdk1.6\docs\api\index.html +gestartet werden. Als API bezeichnet +man das Application Programming Interface, +also die Programmierschnittstelle einer Klasse, eines Pakets oder +einer ganzen Bibliothek. Die API-Dokumentation des JDK gibt detaillierte +Auskunft zu allen öffentlichen Paketen, Klassen, Methoden und +Variablen. Sie wurde von den JDK-Entwicklern mit javadoc +generiert und sieht seit dem JDK 1.2 etwa so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 3.1: Die API-Dokumentation des JDK

+ +

+Die drei Fenster haben folgende Bedeutung: +

+ +

+Die API-Dokumentation ersetzt zwar nicht die konzeptionelle Beschreibung +der Java-Themen (das ist Aufgabe dieses Buchs), als Nachschlagewerk +zu Details der Klassenbibliothek ist sie jedoch unentbehrlich. Der +Umgang mit ihr sollte jedem Java-Entwickler in Fleisch und Blut übergehen. +Manchmal bieten die Hilfesysteme der integrierten Entwicklungsumgebungen +sogar noch komfortablere Möglichkeiten, auf die Dokumentation +von Klassen und Methoden zuzugreifen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Durch die alphabetische Anordnung der Pakete muss im linken oberen +Fenster sehr häufig gescrollt werden. Einfacher wird es, wenn +die wichtigsten und am häufigsten benötigten Pakete in der +Liste nach oben verschoben werden. Wer rudimentäre HTML-Kenntnisse +hat, kann dazu die Datei c:\jdk1.6\docs\api\overview-frame.html +mit einem Texteditor öffnen und die gewünschten Zeilen editieren. +Nützlich wäre es beispielsweise, die Pakete java.lang, +java.io, +java.util, +java.awt, +java.awt.event, +javax.swing, +java.sql +und java.net +an den Anfang der Liste zu setzen.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

3.2.2 Informationen im Internet

+ +

+Java ist die Sprache des Internet, und folglich gibt es unzählige +Ressourcen im Internet, die sich in der einen +oder anderen Weise mit Java beschäftigen. Leider veralten viele +der Adressen fast ebenso schnell, wie sie erschienen sind, und ein +Buch ist daher nur bedingt geeignet, sie aufzuzählen. Wir wollen +uns auf einige der wichtigsten Adressen beschränken, die bei +der Entwicklung von Java-Programmen nützlich sein können. + + + + +

Usenet

+ +

+Die offiziellen Usenet-Newsgroups +zu Java beginnen mit dem Namen comp.lang.java. +Hier gibt es eine ganze Reihe von Untergruppen zu speziellen Themen. +Leider ist die Abgrenzung zwischen den einzelnen Untergruppen nicht +immer klar, und es kommt regelmäßig zu Überschneidungen +und Crosspostings. Tabelle 3.2 +listet die Gruppen der comp.lang.java-Hierarchie +auf. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
NewsgroupInhalt
news:comp.lang.java.3dDiskussionen über das Java-3D-API (Homepage +auf http://www.j3d.org/)
news:comp.lang.java.advocacyAllgemeine Diskussionen über Java
news:comp.lang.java.announceModerierte Newsgroup mit Ankündigungen +und Vorstellungen von Neuentwicklungen. Wird kaum noch verwendet. +
news:comp.lang.java.apiDas Application Programming Interface und +die Klassenbibliothek. Die Gruppe ist veraltet und sollte nicht mehr +verwendet werden.
news:comp.lang.java.beansDie Komponentenarchitektur Beans
news:comp.lang.java.corbaJava, CORBA und Objektverteilung im Netz +
news:comp.lang.java.databasesDatenbankprogrammierung mit JDBC. Die kurze +Zeit vorhandene Gruppe comp.lang.java.database +wird nicht verwendet.
news:comp.lang.java.guiProgrammierung von grafischen Oberflächen +und Diskussion von GUI-Buildern
news:comp.lang.java.helpAllgemeine Quelle für Fragen aller +Art, von der Installation bis zu Programmierproblemen
news:comp.lang.java.machineDiskussionen um VMs und alles, was sich +unterhalb der Sprachebene abspielt. Ersetzt die Gruppe comp.lang.java.tech. +
news:comp.lang.java.miscVeraltete Gruppe mit Diskussionen zu unterschiedlichen +Themen. Sollte eigentlich nicht mehr verwendet werden.
news:comp.lang.java.programmerStark frequentierte Newsgroup zu allen möglichen +Aspekten der Java-Programmierung
news:comp.lang.java.securityDiskussion von Sicherheitsaspekten
news:comp.lang.java.setupDiskussion von Installationsaspekten. Ist +veraltet und sollte durch comp.lang.java.help ersetzt werden. +
news:comp.lang.java.softwaretoolsDiskussionen zu Tools, Werkzeugen und Entwicklungsumgebungen +rund um Java
news:comp.lang.java.techVeraltete Gruppe zu technischen Fragestellungen. +Wurde durch news:comp.lang.java.machine +ersetzt.
news:comp.lang.javascriptHier dreht sich alles um die Script-Sprache +JavaScript. Diese Gruppe hat daher keinen direkten Bezug zu Java, +soll aber der Vollständigkeit halber erwähnt werden.
news:de.comp.lang.javaEs gibt auch eine mittlerweile sehr stark +frequentierte deutsche Newsgroup, in der alle Aspekte von Java diskutiert +werden.
+

+Tabelle 3.2: Die comp.lang.java-Hierarchie im Usenet

+ + + + +

Meta-Ressourcen

+ +

+Unter http://java.sun.com/ oder +http://www.javasoft.com/ finden +Sie den Java-Server von SUN bzw. SUNs JavaSoft +Division. Hier sind Informationen aus erster Hand von den Entwicklern +der Sprache zu finden. Dieser Server ist die erste Adresse, wenn es +um Neuigkeiten, aktuelle Entwicklungen und Dokumentationen geht. Hier +gibt es auch Links zu weiteren Meta-Ressourcen, die hier nicht erwähnt +werden. Ein direkter Link auf die von SUN für Java zur Verfügung +gestellten Entwicklungsumgebungen ist http://java.sun.com/products/. +Unter der Adresse http://java.sun.com/javase/ +gibt es Informationen rund um die aktuelle Version 6.0. + +

+Eine wichtige Adresse für Entwickler ist auch die der Java Developer's +Connection (JDC) +unter http://developer.java.sun.com/. +Diese Seiten werden von SUN gepflegt, um eine zentrale Anlaufstelle +für Java-Entwickler zur Verfügung zu stellen. Es gibt dort +Diskussionsforen, Schulungsangebote, weitere Software und jede Menge +nützliche Informationen. Wichtiges »Organ« der JDC +ist der JDC-Newsletter. Dabei handelt +es sich um einen Newsletter, der per E-Mail regelmäßig +über aktuelle Neuerungen informiert. Der Zutritt zur JDC ist +kostenlos, erfordert aber das Ausfüllen einer Registrierungsseite. + +

+Mitunter ebenfalls wichtig ist die - etwas euphemistisch als Bug Parade +bezeichnete - Fehlerdatenbank des Java Development Kit. Hier werden +alle bekannten Fehler gelistet und mit Beschreibung, Behebungs-Status +und möglichen Workarounds beschrieben. Die Bug Parade kann unter +http://developer.java.sun.com/developer/bugParade/index.jshtml +erreicht und online nach Fehlern durchsucht werden. Registrierte Entwickler +können neue Fehler eintragen oder zu bekannten Fehlern ihre Stimme +abgegeben - in der Hoffnung, dadurch die Behebung zu beschleunigen. + +

+Auch in den großen Web-Verzeichnissen gibt es meist eigene Rubriken +für die Programmiersprache Java. Yahoo stellt diese beispielsweise +unter http://dir.yahoo.com/Computers_and_Internet/Programming_and_Development/Languages/Java/ +zur Verfügung, und bei Google lautet die Adresse http://directory.google.com/Top/Computers/Programming/Languages/Java/. + +

+In der Anfangszeit der Java-Entwicklung gab es eine ganze Reihe von +Sites, die Unmengen an freien Java-Tools, -Applets und -Programmen +oder frei zugänglichen Quellcode anboten. Viele von ihnen sind +mittlerweile verschwunden, in einem anderen Dienst aufgegangen oder +wurden kommerzialisiert. Einige Anlaufstellen sind http://www.componentsource.com/, +http://www.jguru.com/, http://www.sunsource.net/, +http://www.jars.com/ oder das von +SUN verwaltete Verzeichnis von Java-Lösungen http://industry.java.sun.com/solutions/. +Frei zugängliche Java-Software und -Projekte gibt es unter anderem +auf http://www.gnu.org/, http://jakarta.apache.org/, +http://sourceforge.net/ oder +http://freshmeat.net/. + +

+JavaLobby ist ein Zusammenschluss von +Java-Enthusiasten, die das Ziel verfolgen, die Sprache zu verbreiten +und für ein »100 % Pure Java« einzutreten. Die Homepage +unter http://www.javalobby.org/ +bietet auch eine ganze Menge Verweise zu Java-Ressourcen und interessante +Artikel rund um Java. Unter der Adresse http://www.apl.jhu.edu/~hall/java/ +verwaltet Marty Hall von der Johns Hopkins University eine interessante +Liste von Java-Ressourcen mit Links zu FAQs, weiteren Dokumentationen, +Beispielanwendungen, Entwicklungsumgebungen, Klassenbibliotheken und +vielem anderen mehr. + + + + +

FAQs

+ +

+Eine Liste von Java-FAQs gibt es unter http://www.faqs.org/faqs/computer-lang/java/. +Dort wird auch auf das sehr umfangreiche, aber nicht mehr ganz aktuelle +FAQ von Peter van der Linden verwiesen, das unter http://www.afu.com/javafaq.html +gefunden werden kann. Von Roedy Green gibt es unter http://mindprod.com/jgloss.html +ein Glossar, in dem viele Begriffe und Konzepte rund um Java erläutert +werden. + +

+Von SUN selbst gibt es ebenfalls ein FAQ, das unter http://www.javasoft.com/products/jdk/faq.html +zu finden ist. Dort sind auch einige Metainformationen und firmenbezogene +Informationen über Java zu finden. + +

+Einige FAQs zur deutschen Java-Newsgroup sind unter http://www.dclj.de/faq.html +zu finden. + + + + +

Online-Magazine und Dokumentationen

+ +

+Unter http://www.sys-con.com/java/ +ist die Onlineversion des Java Developer's Journal +zu finden. Unter http://www.javaworld.com/ +findet sich die Java World, und auch +das nicht sprachgebundene Dr. Dobb's Journal +hat eine Java-Rubrik unter http://www.ddj.com/topics/java/. +Das in deutscher Sprache erhältliche Java Spektrum +ist unter http://www.sigs-datacom.de/sd/publications/js/index.htm +zu finden. Online steht es allerdings nur in Auszügen zur Verfügung. +Das gilt auch für das Java Magazin, das unter http://www.javamagazin.de/ +zu finden ist. + +

+Auf dem SUN-Server gibt es weitere Dokumentationen zu Java. Auf http://java.sun.com/docs/books/ +wird die Java Series vorgestellt, in der SUN zusammen mit Addison-Wesley +eine große Zahl von Java-Büchern publiziert hat. Unter +http://java.sun.com/docs/books/jls/index.html +ist die Sprachspezifikation zu finden, und die Beschreibung der virtuellen +Maschine findet sich unter http://java.sun.com/docs/books/vmspec/index.html. + + + + +

3.2.3 Die HTML-Ausgabe

+ + + + +

Beschreibung

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+Auf der DVD befindet sich im Verzeichnis \html +die HTML-Ausgabe des Buchs. Alternativ kann sie auch von http://www.javabuch.de +oder http://www.gkrueger.com +heruntergeladen werden. Sie enthält den kompletten Buchtext und +eignet sich mit ihren Querverweisen und Navigationshilfen ausgezeichnet +als Nachschlagewerk. Die HTML-Ausgabe kann direkt von der DVD aufgerufen +oder lokal installiert werden. Beides ist in der beigefügten +Dokumentation beschrieben. +

+ + +

+ +

+Abbildung 3.2: Die HTML-Ausgabe des Buchs

+ +

+Die HTML-Ausgabe sollte mit den gängigen aktuellen Browsern gelesen +werden können. Getestet wurde sie mit den 4er und 6er Versionen +des Netscape Navigator, mit verschiedenen 1er-Versionen von Mozilla, +mit Internet Explorer 4, 5 und 6 und mit Opera 3.5 (wegen fehlender +JavaScript-Unterstützung und leicht abweichender Tabellenformatierung +gibt es hier einige Einschränkungen). Die im Text verwendeten +Farben wurden Web-konform gewählt und sollten auch auf LCD-Bildschirmen +und 256-Farben-Displays gut lesbar sein. Als sinnvolle Mindestauflösung +kann 800 * 600 Pixel angesehen werden, wenn die Schriftgröße +im Browser nicht zu groß eingestellt ist. + + + + +

Navigation mit der Maus

+ +

+Es gibt eine Vielzahl von Navigationshilfen: +

+ + + + +

Navigation über die Tastatur

+ +

+Es gibt eine limitierte Form der Tastaturbedienung, mit der wichtige +Seiten ohne Zuhilfenahme der Maus angesprungen werden können. +Auf den meisten Seiten stehen folgende Tastaturbefehle zur Verfügung: +

+ +

+Auf der Hauptseite des Index kann der gewünschte Indexbuchstabe +auch über die Tastatur eingegeben werden. Die zuvor beschriebenen +Kürzel sind auf dieser Seite außer Kraft. + + + + +

Einsatz von JavaScript

+ +

+Die HTML-Ausgabe enthält hauptsächlich HTML-3.2-Code. Cascading +Style Sheets oder ähnliche Erweiterungen wurden nicht verwendet. +Ein Java-Applet wird nur für die Suchfunktion verwendet, und +der Einsatz von JavaScript wurde so gering wie möglich gehalten. +Die HTML-Ausgabe ist auch verwendbar, wenn JavaScript im Browser deaktiviert +ist oder nicht unterstützt wird. In diesem Fall gibt es einige +kleine Einschränkungen: +

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Ist JavaScript aktiviert, kann die JDK-Dokumentation an einer beliebigen +Stelle liegen. Damit die Links der HTML-Ausgabe korrekt funktionieren, +muss in diesem Fall an der im Unterverzeichnis html +liegenden JavaScript-Datei hjp4lib.js +eine kleine Änderung vorgenommen werden. In den Variablen jdkdocs +und apidocs in den Zeilen 27 +und 28 muss nämlich der JDK-Dokumentationspfad korrekt gesetzt +sein. Er ist standardmäßig auf c:\jdk1.6\docs\ +bzw. c:\jdk1.6\docs\api\ eingestellt +(passend für eine Windows-Standardinstallation) und sollte der +eigenen Installation entsprechend verändert werden. Wenn alles +korrekt eingestellt ist, müssten die Schaltflächen »DOC« +und »API« am Anfang und Ende jeder Seite auf die Startseite +der JDK- und API-Dokumentation verzweigen.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

3.2.4 Die im Buch verwendete UML-Notation

+ +

+Im Buch werden mitunter Grafiken verwendet, um die Beziehungen zwischen +Klassen darzustellen. Wir wenden dazu eine leicht modifizierte Form +von Klassendiagrammen an, wie sie auch in der Unified Modeling Language +(kurz UML) verwendet werden. UML ist +eine verbreitete Notation und Methodik für objektorientierte +Analyse und Design. Mit ihrer Darstellung alleine könnte man +leicht mehrere Bücher füllen. Wir wollen uns in diesem Buch +auf die Basisnotation, die Klassendiagramme, +beschränken. + +

+Eine Klasse wird als graues Rechteck dargestellt, das in seinem Inneren +den Namen der Klasse trägt. Mitunter hat es weitere Unterteilungen, +in denen Methoden untergebracht sind, wenn diese für das Verständnis +der Zusammenhänge von Bedeutung sind. Interfaces werden ebenfalls +als Rechteck dargestellt (worum es sich dabei handelt, wird in Kapitel 9 +erläutert), haben aber einen weißen Hintergrund. Zusätzlich +wird über den Namen der Text »interface« geschrieben. + +

+Abbildung 3.3 zeigt drei Klassen +Vector, String +und MyOwnClass und zwei Interfaces +Enumeration und Serializable: +

+ + +

+ +

+Abbildung 3.3: UML-Notation für Klassen und Interfaces

+ +

+Klassen und Methoden können in Beziehungen zueinander stehen. +Diese werden durch Verbindungslinien grafisch dargestellt. Bei einer +Vererbungsbeziehung wird ein Pfeil von der abgeleiteten zur Basisklasse +gezogen. Die Basisklasse steht in aller Regel über der abgeleiteten +Klasse. Erben mehrere Klassen von einer Basisklasse, werden die Pfeile +zur besseren Übersichtlichkeit zusammengefasst. Die Implementierung +eines Interfaces wird analog dargestellt, allerdings mit gestrichelten +Linien. + +

+Aggregation und Komposition wird durch eine Verbindungslinine dargestellt, +die auf der Seite mit dem Container eine kleine Raute trägt. +Wir unterscheiden dabei nicht zwischen den beiden Varianten. Aufrufbeziehungen +werden als gestrichelte Pfeile mit Beschriftung dargestellt. Der Text +beschreibt die Bedeutung des Aufrufs. + +

+Abbildung 3.4 zeigt eine Basisklasse +AbstractComponent, die das Interface +Component implementiert. Aus +AbstractComponent sind die drei +Klassen ConcreteComponent1, +ConcreteComponent2 und Container +abgeleitet. Container ist Besitzer +einer Sammlung von AbstractComponent-Objekten. +ConcreteComponent2 verwendet +die Klasse Cache: +

+ + +

+ +

+Abbildung 3.4: UML-Notation für Beziehungen zwischen Klassen +und Interfaces

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
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+
+ + + + +

3.3 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

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+ + + +
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Kapitel 4

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Datentypen

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4.1 Lexikalische Elemente eines Java-Programms +

+
+ +
+ +

+Bevor wir uns in diesem Kapitel mit den Datentypen von Java befassen, +sollen zunächst einmal die wichtigsten lexikalischen Eigenschaften +der Sprache vorgestellt werden. Hierzu zählen der Eingabezeichensatz, +die Kommentare und die Struktur von Bezeichnern. + + + + +

4.1.1 Eingabezeichen

+ +

+Ein Java-Programm besteht aus einer Folge von Unicode-Zeichen. +Der Unicode-Zeichensatz fasst eine große Zahl internationaler +Zeichensätze zusammen und integriert sie in einem einheitlichen +Darstellungsmodell. Da die 256 verfügbaren Zeichen eines 8-Bit-Wortes +bei weitem nicht ausreichen, um die über 30.000 unterschiedlichen +Zeichen des Unicode-Zeichensatzes darzustellen, ist ein Unicode-Zeichen +2 Byte, also 16 Bit, lang. Der Unicode ist mit den ersten 128 Zeichen +des ASCII- und mit den ersten 256 Zeichen des ISO-8859-1-Zeichensatzes +kompatibel. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Integration des Unicode-Zeichensatzes geht in Java so weit, dass +neben String- +und char-Typen +auch die literalen Symbole und Bezeichner der Programmiersprache im +Unicode realisiert sind. Es ist daher ohne weiteres möglich, +Variablen- oder Klassennamen mit nationalen Sonderzeichen oder anderen +Symbolen zu versehen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

4.1.2 Kommentare

+ +

+Es gibt in Java drei Arten von Kommentaren: +

+ +

+Kommentare derselben Art sind nicht schachtelbar. Ein Java-Compiler +akzeptiert aber einen einzeiligen innerhalb eines mehrzeiligen Kommentars +und umgekehrt. + +

+Dokumentationskommentare dienen dazu, Programme +im Quelltext zu dokumentieren. Mit Hilfe des Tools javadoc +werden sie aus der Quelle extrahiert und in ein HTML-Dokument umgewandelt +(siehe Kapitel 51). Kapitel +18 der Sprachspezifikation erklärt die Verwendung von Dokumentationskommentaren +ausführlich. Wir wollen uns hier lediglich auf ein kleines Beispiel +beschränken, das besagter Beschreibung entnommen wurde: + + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Compares two Objects for equality.
+003  * Returns a boolean that indicates whether this Object
+004  * is equivalent to the specified Object. This method is
+005  * used when an Object is stored in a hashtable.
+006  * @param  obj     the Object to compare with
+007  * @return         true if these Objects are equal;
+008  *                 false otherwise.
+009  * @see            java.util.Hashtable
+010  */
+011 public boolean equals(Object obj)
+012 {
+013   return (this == obj);
+014 }
+ +
+ +Listing 4.1: Verwendung eines Dokumentationskommentars im Java-API

+ +

+Dokumentationskommentare stehen immer vor dem Element, das +sie beschreiben sollen. In diesem Fall ist das die Methode equals +der Klasse Object. +Der erste Satz ist eine Überschrift, dann folgt eine längere +Beschreibung der Funktionsweise. Die durch @ +eingeleiteten Elemente sind Makros, die eine besondere Bedeutung haben. +@param +spezifiziert Methodenparameter, @return +den Rückgabewert und @see +einen Verweis. Daneben gibt es noch die Makros @exception, +@version +und @author, +die hier aber nicht auftauchen. + +

+Weitere Informationen zu javadoc +und den anderen Hilfsprogrammen des JDK finden Sie in Kapitel 51. + + + + +

4.1.3 Bezeichner

+ +

+Ein Bezeichner ist eine Sequenz von Zeichen, die dazu dient, die Namen +von Variablen, Klassen oder Methoden zu spezifizieren. Ein Bezeichner +in Java kann beliebig lang sein, und alle Stellen sind signifikant. +Bezeichner müssen mit einem Unicode-Buchstaben beginnen +(das sind die Zeichen 'A' bis 'Z', 'a' bis 'z', '_' und '$') und dürfen +dann weitere Buchstaben oder Ziffern enthalten. Unterstrich und Dollarzeichen +sollen nur aus historischen Gründen bzw. bei maschinell generiertem +Java-Code verwendet werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Ein Buchstabe im Sinne des Unicode-Zeichensatzes muss nicht zwangsläufig +aus dem lateinischen Alphabet stammen. Es ist auch zulässig, +Buchstaben aus anderen Landessprachen zu verwenden. Java-Programme +können daher ohne weiteres Bezeichner enthalten, die nationalen +Konventionen folgen. Java-Bezeichner dürfen jedoch nicht mit +Schlüsselwörtern, den booleschen +Literalen true +und false +oder dem Literal null +kollidieren.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

4.1.4 Weitere Unterschiede zu C

+ +

+Nachfolgend seien noch einige weitere Unterschiede zu C und C++ aufgelistet, +die auf der lexikalischen Ebene von Bedeutung sind: +

+
+ + + +
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+
+ + + + +

4.2 Primitive Datentypen

+
+ +
+ +

+Java kennt acht elementare Datentypen, die gemäß Sprachspezifikation +als primitive Datentypen bezeichnet werden. Daneben gibt es +die Möglichkeit, Arrays zu definieren (die eingeschränkte +Objekttypen sind), und als objektorientierte Sprache erlaubt Java +natürlich die Definition von Objekttypen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Im Gegensatz zu C und C++ gibt es die folgenden Elemente in Java jedoch +nicht: +

    +
  • explizite Zeiger +
  • Typdefinitionen (typedef) +
  • Recordtypen (struct und union) +
  • Bitfelder +
+		 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Was auf den ersten Blick wie eine Designschwäche aussieht, entpuppt +sich bei näherem Hinsehen als Stärke von Java. Der konsequente +Verzicht auf zusätzliche Datentypen macht die Sprache leicht +erlernbar und verständlich. Die Vergangenheit hat mehrfach gezeigt, +dass Programmiersprachen mit einem überladenen Typkonzept (zum +Beispiel PL/I oder ADA) auf Dauer keine Akzeptanz finden. + +

+Tatsächlich ist es ohne weiteres möglich, die unverzichtbaren +Datentypen mit den in Java eingebauten Hilfsmitteln nachzubilden. +So lassen sich beispielsweise Zeiger zur Konstruktion dynamischer +Datenstrukturen mit Hilfe von Referenzvariablen +simulieren, und Recordtypen sind nichts anderes als Klassen ohne Methoden. +Der Verzicht auf Low-Level-Datenstrukturen, wie beispielsweise Zeigern +zur Manipulation von Speicherstellen oder Bitfeldern zur Repräsentation +von Hardwareelementen, ist dagegen gewollt. + +

+Alle primitiven Datentypen in Java haben - unabhängig von der +Plattform auf der Java ausgeführt wird - eine feste Länge, +die von den Designern der Sprache ein für allemal verbindlich +festgelegt wurde. Ein sizeof-Operator, +wie er in C vorhanden ist, wird in Java daher nicht benötigt +und ist auch nicht vorhanden. + +

+Ein weiterer Unterschied zu C und den meisten anderen Programmiersprachen +besteht darin, dass Variablen in Java immer einen definierten Wert +haben. Bei Membervariablen (also Variablen innerhalb von Klassen, +siehe Kapitel 7) bekommt eine +Variable einen Standardwert zugewiesen, wenn +dieser nicht durch eine explizite Initialisierung geändert wird. +Bei lokalen Variablen sorgt der Compiler durch eine Datenflussanalyse +dafür, dass diese vor ihrer Verwendung explizit initialisiert +werden. Eine Erläuterung dieses Konzepts, das unter dem Namen +Definite Assignment in der Sprachdefinition +beschrieben wird, ist Bestandteil von Kapitel 5. +Tabelle 4.1 listet +die in Java verfügbaren Basistypen und ihre Standardwerte auf: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
TypnameLängeWertebereichStandardwert
boolean1true, +falsefalse +
char2Alle Unicode-Zeichen\u0000
byte1-27...27-10
short2-215...215-10
int4-231...231-10
long8-263...263-10
float4+/-3.40282347 * 10380.0
double8+/-1.79769313486231570 * 103080.0
+

+Tabelle 4.1: Primitive Datentypen

+ + + + +

4.2.1 Der logische Typ

+ +

+Mit boolean +besitzt Java einen eigenen logischen Datentyp und beseitigt damit +eine oft diskutierte Schwäche von C und C++. Der boolean-Typ +muss zwangsweise dort verwendet werden, wo ein logischer Operand erforderlich +ist. Ganzzahlige Typen mit den Werten 0 oder 1 dürfen nicht als +Ersatz für einen logischen Typen verwendet werden. + + + + +

Literale

+ +

+Der Datentyp boolean +kennt zwei verschiedene Werte, nämlich true +und false. +Neben den vordefinierten Konstanten gibt es keine weiteren Literale +für logische Datentypen. + + + + +

4.2.2 Der Zeichentyp

+ +

+Java wurde mit dem Anspruch entworfen, bekannte Schwächen bestehender +Programmiersprachen zu vermeiden, und der Wunsch nach Portabilität +stand ganz oben auf der Liste der Designziele. Konsequenterweise wurde +der Typ char +in Java daher bereits von Anfang an 2 Byte groß gemacht und +speichert seine Zeichen auf der Basis des Unicode-Zeichensatzes. +Als einziger integraler Datentyp ist char +nicht vorzeichenbehaftet. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Da das Sprachdesign und das Java-API so gestaltet wurden, dass die +Verwendung des Unicode-Zeichensatzes weitgehend transparent bleibt, +ergeben sich für die meisten Entwickler zunächst kaum Umstellungsprobleme. +Ein char +oder String +kann in Java genauso intuitiv benutzt werden wie in Sprachen, die +auf dem ASCII-Zeichensatz aufbauen. Unterschiede werden vor allem +dann deutlich, wenn Berührungspunkte zwischen der internen Unicode-Darstellung +und der Repräsentation auf Systemebene entstehen, beispielsweise +beim Lesen oder Schreiben von Textdateien.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Literale

+ +

+char-Literale +werden grundsätzlich in einfache Hochkommata gesetzt. Daneben +gibt es String-Literale, +die in doppelten Hochkommata stehen. Ähnlich wie C stellt Java +eine ganze Reihe von Standard-Escape-Sequenzen +zur Verfügung, die zur Darstellung von Sonderzeichen verwendet +werden können: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ZeichenBedeutung
\bRückschritt (Backspace)
\tHorizontaler Tabulator
\nZeilenschaltung (Newline)
\fSeitenumbruch (Formfeed)
\rWagenrücklauf (Carriage return)
\"Doppeltes Anführungszeichen
\'Einfaches Anführungszeichen
\\Backslash
\nnnOktalzahl nnn (kann auch kürzer als +3 Zeichen sein, darf nicht größer als oktal 377 sein)
+

+Tabelle 4.2: Standard-Escape-Sequenzen

+ +

+Weiterhin können beliebige Unicode-Escape-Sequenzen +der Form \uxxxx angegeben werden, +wobei xxxx eine Folge von bis +zu 4 hexadezimalen Ziffern ist. So steht beispielsweise \u000a +für die Zeilenschaltung und \u0020 +für das Leerzeichen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Eine wichtiger Unterschied zu Standard-Escape-Sequenzen besteht darin, +dass Unicode-Escape-Sequenzen an beliebiger Stelle im Programm auftauchen +dürfen, also auch außerhalb von char- +oder String-Literalen. +Wichtig ist außerdem, dass diese bereits vor der eigentlichen +Interpretation des Quelltextes ausgetauscht werden. Es ist also beispielsweise +nicht möglich, ein char-Literal, +das ein Anführungszeichen darstellen soll, in der Form '\u0027' +zu schreiben. Da die Unicode-Sequenzen bereits vor dem eigentlichen +Compiler-Lauf ausgetauscht werden, würde der Compiler die Sequenz +''' vorfinden und einen Fehler melden.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

4.2.3 Die integralen Typen

+ +

+Java stellt vier ganzzahlige Datentypen zur Verfügung, und zwar +byte, +short, +int +und long, +mit jeweils 1, 2, 4 und 8 Byte Länge. Alle ganzzahligen Typen +sind vorzeichenbehaftet, und ihre Länge ist auf allen Plattformen +gleich. + +

+Anders als in C sind die Schlüsselwörter long +und short +bereits Typenbezeichner und nicht nur Modifier. Es ist daher nicht +erlaubt, long int oder short +int anstelle von long +bzw. short +zu schreiben. Auch den Modifier unsigned +gibt es in Java nicht. + + + + +

Literale

+ +

+Ganzzahlige Literale können in Dezimal-, Oktal- oder Hexadezimalform +geschrieben werden. Ein oktaler Wert beginnt mit dem Präfix 0, +ein hexadezimaler Wert mit 0x. +Dezimale Literale dürfen nur aus den Ziffern 0 +bis 9, oktale aus den Ziffern +0 bis 7 +und hexadezimale aus den Ziffern 0 +bis 9 und den Buchstaben a +bis f und A +bis F bestehen. + +

+Durch Voranstellen eines - können +negative Zahlen dargestellt werden, positive können wahlweise +durch ein + eingeleitet werden. +Ganzzahlige Literale sind grundsätzlich vom Typ int, +wenn nicht der Suffix L oder +l hinten angehängt wird. +In diesem Fall sind sie vom Typ long. + + + + +

4.2.4 Die Fließkommazahlen

+ +

+Java kennt die beiden IEEE-754-Fließkommatypen float +(einfache Genauigkeit) und double +(doppelte Genauigkeit). Die Länge beträgt 4 Byte für +float +und 8 Byte für double. + + + + +

Literale

+ +

+Fließkommaliterale werden immer in Dezimalnotation aufgeschrieben. +Sie bestehen aus einem Vorkommateil, einem Dezimalpunkt, einem Nachkommateil, +einem Exponenten und einem Suffix. Um ein Fließkommaliteral +von einem integralen Literal unterscheiden zu können, muss mindestens +der Dezimalpunkt, der Exponent oder der Suffix vorhanden sein. Entweder +der Vorkomma- oder der Nachkommateil darf ausgelassen werden, aber +nicht beide. Vorkommateil und Exponent können wahlweise durch +das Vorzeichen + oder - +eingeleitet werden. Weiterhin ist der Exponent, der durch ein e +oder E eingeleitet wird, optional. +Auch der Suffix kann weggelassen werden, wenn durch die anderen Merkmale +klar ist, dass es sich um eine Fließkommazahl handelt. Der Suffix +kann entweder f oder F +sein, um anzuzeigen, dass es sich um ein float +handelt, oder d oder D, +um ein double +anzuzeigen. Fehlt er, so ist das Literal (unabhängig von seiner +Größe) vom Typ double. + +

+Gültige Fließkommazahlen sind: +

+ +

+Neben diesen numerischen Literalen gibt es noch einige symbolische +in den Klassen Float +und Double +des Pakets java.lang. +Tabelle 4.3 gibt eine +Übersicht dieser vordefinierten Konstanten. NaN +entsteht beispielsweise bei der Division durch 0, POSITIVE_INFINITY +bzw. NEGATIVE_INFINITY +sind Zahlen, die größer bzw. kleiner als der darstellbare +Bereich sind. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
NameVerfügbar fürBedeutung
MAX_VALUEFloat, +DoubleGrößter darstellbarer positiver +Wert
MIN_VALUEFloat, +DoubleKleinster darstellbarer positiver Wert
NaNFloat, +DoubleNot-A-Number
NEGATIVE_INFINITYFloat, +DoubleNegativ unendlich
POSITIVE_INFINITYFloat, +DoublePositiv unendlich
+

+Tabelle 4.3: Symbolische Fließkommaliterale

+
+ + + +
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+
+ + + + +

4.3 Variablen

+
+ +
+ + + + +

4.3.1 Grundeigenschaften

+ +

+Variablen dienen dazu, Daten im Hauptspeicher eines Programms abzulegen +und gegebenenfalls zu lesen oder zu verändern. In Java gibt es +drei Typen von Variablen: +

+ +

+Daneben betrachtet die Sprachdefinition auch Array-Komponenten und +die Parameter von Methoden und Exception-Handlern als Variablen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Eine Variable in Java ist immer typisiert. Sie ist entweder von einem +primitiven Typen oder von einem Referenztypen. Mit Ausnahme eines +Spezialfalls bei Array-Variablen, auf den wir später zurückkommen, +werden alle Typüberprüfungen zur +Compile-Zeit vorgenommen. Java ist damit im klassischen Sinne eine +typsichere Sprache.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Um einer Variablen vom Typ T +einen Wert X zuzuweisen, müssen +T und X +zuweisungskompatibel sein. Welche Typen zuweisungskompatibel sind, +wird am Ende dieses Kapitels in Abschnitt 4.6 +erklärt. + +

+Variablen können auf zwei unterschiedliche Arten verändert +werden: +

+ +

+Beide Möglichkeiten werden in Kapitel 5 +ausführlich erklärt. + + + + +

4.3.2 Deklaration von Variablen

+ +

+Die Deklaration einer Variable erfolgt in der Form +

+ + + + +
+ +
+Typname Variablenname;
+
+ +
+ +

+Dabei wird eine Variable des Typs Typname +mit dem Namen Variablenname +angelegt. Variablendeklarationen dürfen in Java an beliebiger +Stelle im Programmcode erfolgen. Das folgende Beispielprogramm legt +die Variablen a, b, +c und d +an und gibt ihren Inhalt auf dem Bildschirm aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0402.java */
+002 
+003 public class Listing0402
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int a;
+008     a = 1;
+009     char b = 'x';
+010     System.out.println(a);
+011     double c = 3.1415;
+012     System.out.println(b);
+013     System.out.println(c);
+014     boolean d = false;
+015     System.out.println(d);
+016   }
+017 }
+ +		 +Listing0402.java
+ +Listing 4.2: Einfache Variablen ausgeben

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+1
+x
+3.1415
+false
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Wie in diesem Beispiel zu sehen ist, dürfen Variablen gleich +bei der Deklaration initialisiert werden. +Dazu ist einfach der gewünschte Wert hinter einem Zuweisungsoperator +an die Deklaration anzuhängen: + + +

+ + + + +
+ +
+char b = 'x';
+double c = 3.1415;
+boolean d = false;
+ +
+ +Listing 4.3: Initialisieren von Variablen

+		 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

4.3.3 Lebensdauer/Sichtbarkeit +

+ +

+Die Sichtbarkeit lokaler Variablen erstreckt sich von der Stelle ihrer +Deklaration bis zum Ende der Methode, in der sie deklariert wurden. +Falls innerhalb eines Blocks lokale Variablen angelegt wurden, sind +sie bis zum Ende des Blocks sichtbar. Die Lebensdauer einer lokalen +Variable beginnt, wenn die zugehörige Deklarationsanweisung ausgeführt +wird. Sie endet mit dem Ende des Methodenaufrufs. Falls innerhalb +eines Blocks lokale Variablen angelegt wurden, endet ihre Lebensdauer +mit dem Verlassen des Blocks. Es ist in Java nicht erlaubt, lokale +Variablen zu deklarieren, die gleichnamige lokale Variablen eines +weiter außen liegenden Blocks verdecken. Das Verdecken von Klassen- +oder Instanzvariablen ist dagegen zulässig. + +

+Instanzvariablen werden zum Zeitpunkt des +Erzeugens einer neuen Instanz einer Klasse angelegt. Sie sind innerhalb +der ganzen Klasse sichtbar, solange sie nicht von gleichnamigen lokalen +Variablen verdeckt werden. In diesem Fall ist aber der Zugriff mit +Hilfe des this-Zeigers +möglich: this.name greift +immer auf die Instanz- oder Klassenvariable name +zu, selbst wenn eine gleichnamige lokale Variable existiert. Mit dem +Zerstören des zugehörigen Objektes werden auch alle Instanzvariablen +zerstört. + +

+Klassenvariablen leben während der kompletten +Laufzeit des Programms. Die Regeln für ihre Sichtbarkeit entsprechen +denen von Instanzvariablen. +

+ + + +
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+
+ + + + +

4.4 Arrays

+
+ +
+ +

+Arrays in Java unterscheiden sich dadurch von Arrays in anderen Programmiersprachen, +dass sie Objekte sind. Obwohl dieser Umstand in vielen Fällen +vernachlässigt werden kann, bedeutet er dennoch: +

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Dennoch bleibt ein Array immer eine (möglicherweise mehrdimensionale) +Reihung von Elementen eines festen Grundtyps. Arrays in Java sind +semi-dynamisch, d.h. ihre Größe kann zur Laufzeit +festgelegt, später aber nicht mehr verändert werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

4.4.1 Deklaration und Initialisierung

+ +

+Die Deklaration eines Arrays in Java erfolgt in zwei Schritten: +

+ +

+Die Deklaration eines Arrays entspricht syntaktisch der einer einfachen +Variablen, mit dem Unterschied, dass an den Typnamen eckige Klammern +angehängt werden: + + +

+ + + + +
+ +
+001 int[] a;
+002 double[] b;
+003 boolean[] c;
+ +
+ +Listing 4.4: Deklaration von Arrays

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Wahlweise können die eckigen Klammern auch hinter den Variablennamen +geschrieben werden, aber das ist ein Tribut an die Kompatibilität +zu C/C++ und sollte in neuen Java-Programmen vermieden werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Zum Zeitpunkt der Deklaration wird noch nicht festgelegt, wie viele +Elemente das Array haben soll. Dies geschieht erst später bei +seiner Initialisierung, die mit Hilfe des new-Operators +oder durch Zuweisung eines Array-Literals ausgeführt wird. Sollen +also beispielsweise die oben deklarierten Arrays 5, 10 und 15 Elemente +haben, würden wir das Beispiel wie folgt erweitern: + + +

+ + + + +
+ +
+001 a = new int[5];
+002 b = new double[10];
+003 c = new boolean[15];
+ +
+ +Listing 4.5: Erzeugen von Arrays

+ +

+Ist bereits zum Deklarationszeitpunkt klar, wie viele Elemente das +Array haben soll, können Deklaration und Initialisierung zusammen +geschrieben werden: + + +

+ + + + +
+ +
+001 int[] a = new int[5];
+002 double[] b = new double[10];
+003 boolean[] c = new boolean[15];
+ +
+ +Listing 4.6: Deklaration und Initialisierung von Arrays

+ +

+Alternativ zur Verwendung des new-Operators +kann ein Array auch literal initialisiert werden. +Dazu werden die Elemente des Arrays in geschweifte Klammern gesetzt +und nach einem Zuweisungsoperator zur Initialisierung verwendet. Die +Größe des Arrays ergibt sich aus der Anzahl der zugewiesenen +Elemente: + + +

+ + + + +
+ +
+001 int[] x = {1,2,3,4,5};
+002 boolean[] y = {true, true};
+ +
+ +Listing 4.7: Initialisierung mit literalen Arrays

+ +

+Das Beispiel generiert ein int-Array +x mit fünf Elementen und +ein boolean-Array +y mit zwei Elementen. Anders +als bei der expliziten Initialisierung mit new +muss die Initialisierung in diesem Fall unmittelbar bei der Deklaration +erfolgen. + + + + +

4.4.2 Zugriff auf Array-Elemente

+ +

+Bei der Initialisierung eines Arrays von n +Elementen werden die einzelnen Elemente von 0 +bis n-1 durchnummeriert. Der +Zugriff auf jedes einzelne Element erfolgt über seinen numerischen +Index, der nach dem Array-Namen in eckigen Klammern geschrieben wird. +Das nachfolgende Beispiel deklariert zwei Arrays mit Elementen des +Typs int +bzw. boolean, +die dann ausgegeben werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0408.java */
+002 
+003 public class Listing0408
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int[] prim = new int[5];
+008     boolean[] b = {true,false};
+009     prim[0] = 2;
+010     prim[1] = 3;
+011     prim[2] = 5;
+012     prim[3] = 7;
+013     prim[4] = 11;
+014 
+015     System.out.println("prim hat "+prim.length+" Elemente");
+016     System.out.println("b hat "+b.length+" Elemente");
+017     System.out.println(prim[0]);
+018     System.out.println(prim[1]);
+019     System.out.println(prim[2]);
+020     System.out.println(prim[3]);
+021     System.out.println(prim[4]);
+022     System.out.println(b[0]);
+023     System.out.println(b[1]);
+024   }
+025 }
+ +		 +Listing0408.java
+ +Listing 4.8: Deklaration und Zugriff auf Arrays

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+prim hat 5 Elemente
+b hat 2 Elemente
+2
+3
+5
+7
+11
+true
+false
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Der Array-Index muss vom Typ int +sein. Aufgrund der vom Compiler automatisch vorgenommenen Typkonvertierungen +sind auch short, +byte +und char +zulässig. Jedes Array hat eine Instanzvariable length, +die die Anzahl seiner Elemente angibt. Indexausdrücke werden +vom Laufzeitsystem auf Einhaltung der Array-Grenzen geprüft. +Sie müssen größer gleich 0 und kleiner als length +sein.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

4.4.3 Mehrdimensionale Arrays

+ +

+Mehrdimensionale Arrays werden erzeugt, indem zwei oder mehr Paare +eckiger Klammern bei der Deklaration angegeben werden. Mehrdimensionale +Arrays werden als Arrays von Arrays angelegt. Die Initialisierung +erfolgt analog zu eindimensionalen Arrays durch Angabe der Anzahl +der Elemente je Dimension. + +

+Der Zugriff auf mehrdimensionale Arrays geschieht durch Angabe aller +erforderlichen Indizes, jeweils in eigenen eckigen Klammern. Auch +bei mehrdimensionalen Arrays kann eine literale Initialisierung durch +Schachtelung der Initialisierungssequenzen erreicht werden. Das folgende +Beispiel erzeugt ein Array der Größe 2 * 3 und gibt dessen +Elemente aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0409.java */
+002 
+003 public class Listing0409
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int[][] a = new int[2][3];
+008 
+009     a[0][0] = 1;
+010     a[0][1] = 2;
+011     a[0][2] = 3;
+012     a[1][0] = 4;
+013     a[1][1] = 5;
+014     a[1][2] = 6;
+015     System.out.println(""+a[0][0]+a[0][1]+a[0][2]);
+016     System.out.println(""+a[1][0]+a[1][1]+a[1][2]);
+017   }
+018 }
+ +		 +Listing0409.java
+ +Listing 4.9: Zugriff auf mehrdimensionale Arrays

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+123
+456
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Da mehrdimensionale Arrays als geschachtelte Arrays gespeichert werden, +ist es auch möglich, nicht-rechteckige Arrays zu erzeugen. +Das folgende Beispiel deklariert und initialisiert ein zweidimensionales +dreieckiges Array und gibt es auf dem Bildschirm aus. Gleichzeitig +zeigt es die Verwendung der length-Variable, +um die Größe des Arrays oder Sub-Arrays herauszufinden.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0410.java */
+002 
+003 public class Listing0410
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int[][] a = { {0},
+008                   {1,2},
+009                   {3,4,5},
+010                   {6,7,8,9}
+011                  };
+012     for (int i=0; i<a.length; ++i) {
+013       for (int j=0; j<a[i].length; ++j) {
+014         System.out.print(a[i][j]);
+015       }
+016       System.out.println();
+017     }
+018   }
+019 }
+ +		 +Listing0410.java
+ +Listing 4.10: Ein nicht-rechteckiges Array

+ +

+Die Arbeitsweise des Programms ist trotz der erst in Kapitel 6 +vorzustellenden for-Schleife +unmittelbar verständlich. Die Ausgabe des Programms lautet: + +

+0
+12
+345
+6789
+
+ +
+ + + +
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+
+ + + + +

4.5 Referenztypen

+
+ +
+ + + + +

4.5.1 Beschreibung

+ +

+Referenztypen sind neben den primitiven Datentypen die zweite wichtige +Klasse von Datentypen in Java. Zu den Referenztypen gehören Objekte, +Strings und Arrays. Weiterhin gibt es die vordefinierte Konstante +null, +die eine leere Referenz bezeichnet. + +

+Eigentlich sind auch Strings und Arrays Objekte, aber es gibt bei +ihnen einige Besonderheiten, die eine Unterscheidung von normalen +Objekten rechtfertigen: +

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das Verständnis für Referenztypen ist entscheidend für +die Programmierung in Java. Referenztypen können prinzipiell +genauso benutzt werden wie primitive Typen. Da sie jedoch lediglich +einen Verweis darstellen, ist die Semantik einiger Operatoren anders +als bei primitiven Typen:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ +

+Anders als in C und C++, wo der *-Operator +zur Dereferenzierung eines Zeigers nötig ist, erfolgt in Java +der Zugriff auf Referenztypen in der gleichen Weise wie der auf primitive +Typen. Einen expliziten Dereferenzierungsoperator gibt es dagegen +nicht. + + + + +

4.5.2 Speichermanagement

+ +

+Während primitive Typen lediglich deklariert werden, reicht dies +bei Referenztypen nicht aus. Sie müssen mit Hilfe des new-Operators +oder - im Falle von Arrays und Strings - durch Zuweisung von Literalen +zusätzlich noch explizit erzeugt werden. + + +

+ + + + +
+ +
+Vector v = new Vector();
+ +
+ +Listing 4.11: Erzeugen eines Objekts mit dem new-Operator

+ +

+Java verfügt über ein automatisches Speichermanagement. +Dadurch braucht man sich als Java-Programmierer nicht um die Rückgabe +von Speicher zu kümmern, der von Referenzvariablen belegt wird. +Ein mit niedriger Priorität im Hintergrund arbeitender Garbage +Collector sucht periodisch nach Objekten, +die nicht mehr referenziert werden, um den durch sie belegten Speicher +freizugeben. +

+ + + +
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+
+ + + + +

4.6 Typkonvertierungen

+
+ +
+ + + + +

4.6.1 Standardkonvertierungen

+ +

+Es gibt diverse Konvertierungen zwischen unterschiedlichen Datentypen +in Java. Diese werden einerseits vom Compiler automatisch vorgenommen, +beispielsweise bei der Auswertung von numerischen Ausdrücken. +Andererseits können sie verwendet werden, um mit Hilfe des Type-Cast-Operators +(siehe Kapitel 5) eigene +Konvertierungen vorzunehmen. + +

+Java unterscheidet prinzipiell zwischen erweiternden +und einschränkenden Konvertierungen +und diese noch einmal nach primitiven Typen und Referenztypen. Zunächst +zu den Referenztypen: +

+ +

+Daneben gibt es noch eine ganze Reihe weiterer Regeln zur Definition +von erweiternden und einschränkenden Konvertierungen von Referenztypen. +Die Bedeutung von Vaterklassen und den daraus abgeleiteten Unterklassen +wird in Kapitel 8 ausführlich +erläutert. + +

+Konvertierungen auf primitiven Datentypen +sind etwas aufwändiger zu erklären. Wir benutzen dazu Abbildung 4.1: +

+ + +

+ +

+Abbildung 4.1: Konvertierungen auf primitiven Datentypen

+ +

+Jede Konvertierung, die in Pfeilrichtung erfolgt, beschreibt eine +erweiternde Konvertierung, und jede Konvertierung, die entgegen der +Pfeilrichtung erfolgt, beschreibt eine einschränkende Konvertierung. +Andere Konvertierungen zwischen primitiven Datentypen sind nicht erlaubt. +Insbesondere gibt es also keine legale Konvertierung von und nach +boolean +und auch keine Konvertierung zwischen primitiven Typen und Referenztypen. + +

+Welche Bedeutung haben nun aber die verschiedenen Konvertierungen +zwischen unterschiedlichen Typen? Wir wollen uns an dieser Stelle +lediglich mit den Konvertierungen zwischen primitiven Typen beschäftigen. +Wie aus Abbildung 4.1 +ersichtlich ist, beschränken sich diese auf Umwandlungen zwischen +numerischen Typen. Die Anwendung einer erweiternden Konvertierung +wird in folgenden Fällen vom Compiler automatisch vorgenommen: +

+ +

+Es ist daher beispielsweise ohne weiteres möglich, ein short +und ein int +gemeinsam in einem Additionsausdruck zu verwenden, da ein short +mit Hilfe einer erweiternden Konvertierung in ein int +verwandelt werden kann. Ebenso ist es möglich, ein char +als Array-Index zu verwenden, da es erweiternd in ein int +konvertiert werden kann. Auch die Arithmetik in Ausdrücken, die +sowohl integrale als auch Fließkommawerte enthalten, ist möglich, +da der Compiler alle integralen Parameter erweiternd in Fließkommawerte +umwandeln kann. + +

+Es ist dagegen nicht ohne weiteres möglich, einer int-Variablen +einen double-Wert +zuzuweisen. Die hierzu erforderliche einschränkende Konvertierung +nimmt der Compiler nicht selbst vor; sie kann allerdings mit Hilfe +des Type-Cast-Operators manuell durchgeführt werden. Auch die +Verwendung eines long +als Array-Index verbietet sich aus diesem Grund. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Bei den einschränkenden Konvertierungen kann es passieren, dass +ein Wert verfälscht wird, da der Wertebereich des Zielobjekts +kleiner ist. Aber auch erweiternde Konvertierungen sind nicht immer +gefahrlos möglich. So kann zwar beispielsweise ein float +mindestens genauso große Werte aufnehmen wie ein long. +Seine Genauigkeit ist aber auf ca. 8 Stellen beschränkt, und +daher können größere Ganzzahlen (z.B. 1000000123) +nicht mehr mit voller Genauigkeit dargestellt werden.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

4.6.2 Vorzeichenlose Bytes

+ +

+In Java sind alle numerischen Datentypen vorzeichenbehaftet. Das ist +in vielen Fällen sinnvoll, kann aber bei der Handhabung von 8-Bit-Bytes +hinderlich sein. Wird ein Byte als Repräsentation eines 8-Bit +langen Maschinenworts angesehen, will man meist den Wertebereich von +0 bis 255 zur Verfügung haben. Als vorzeichenbehafteter Datentyp +kann byte +aber nur Werte von -128 bis 127 darstellen. Ein Wert größer +oder gleich 128 erfordert also mindestens ein short +oder ein int. +Deren Länge beträgt aber 2 bzw. 4 Byte. + +

+Das Dilemma läßt sich dadurch auflösen, dass man zwischen +der programminternen Verarbeitung eines Bytes und seiner äußeren +Repräsentation unterscheidet. Die Repräsentation nach außen +erfolgt dabei mit dem Datentyp byte. +Zur Verarbeitung im Programm wird er dagegen in ein int +konvertiert, so dass alle Werte von 0 bis 255 dargestellt werden können. +Konvertierungsmethoden erlauben es, zwischen beiden Darstellungen +zu wechseln. + +

+Natürlich gibt es keinerlei automatischen Schutz gegen Wertebereichsüberschreitungen, +wenn ein Byte als int +verarbeitet wird. Dafür ist ausschließlich die Anwendung +selbst verantwortlich. + +

+Das folgende Listing zeigt eine einfache Klasse ByteKit, +mit der zwischen beiden Darstellungen gewechselt werden kann: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /**
+002  * ByteKit
+003  *
+004  * Einfache Klasse zur Umwandlung zwischen int, char und
+005  * vorzeichenlosen Bytes.
+006  */
+007 public class ByteKit
+008 {
+009   /**
+010    * Wandelt value (0 <= value <= 255) in ein byte um.
+011    */
+012   public static byte fromUnsignedInt(int value)
+013   {
+014     return (byte)value;
+015   }
+016 
+017   /**
+018    * Wandelt c in ein byte um. Das High-Byte wird ignoriert.
+019    */
+020   public static byte fromChar(char c)
+021   {
+022     return (byte)(c & 0xFF);
+023   }
+024 
+025   /**
+026    * Betrachtet value als vorzeichenloses byte und wandelt
+027    * es in eine Ganzzahl im Bereich 0..255 um.
+028    */
+029   public static int toUnsignedInt(byte value)
+030   {
+031     return (value & 0x7F) + (value < 0 ? 128 : 0);
+032   }
+033 
+034   /**
+035    * Betrachtet value als vorzeichenloses byte und wandelt
+036    * es in ein Unicode-Zeichen mit High-Byte 0 um.
+037    */
+038   public static char toChar(byte value)
+039   {
+040     return (char)toUnsignedInt(value);
+041   }
+042 
+043   /**
+044    * Liefert die Binaerdarstellung von value.
+045    */
+046   public static String toBitString(byte value)
+047   {
+048     char[] chars = new char[8];
+049     int mask = 1;
+050     for (int i = 0; i < 8; ++i) {
+051       chars[7 - i] = (value & mask) != 0 ? '1' : '0';
+052       mask <<= 1;
+053     }
+054     return new String(chars);
+055   }
+056 }
+ +		 +ByteKit.java
+ +Listing 4.12: Umwandlung zwischen int, byte und char

+ +

+Eine einfache Anwendung der Klasse ByteKit +zeigt das folgende Programm: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0413 */
+002 
+003 public class Listing0413
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     for (int i = 0; i < 256; ++i) {
+008       System.out.print("i=" + i);
+009       byte b = ByteKit.fromUnsignedInt(i);
+010       System.out.print(" b=" + ByteKit.toBitString(b));
+011       char c = ByteKit.toChar(b);
+012       System.out.print(" c=" + (c >= 32 ? c : '.'));
+013       System.out.println();
+014     }
+015   }
+016 }
+ +		 +Listing0413.java
+ +Listing 4.13: Anwendung der Klasse ByteKit

+
+ + + +
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+
+ + + + +

4.7 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 5 - Ausdrücke +
+
+ + + + +

Kapitel 5

+

Ausdrücke

+
+
+ + +
+
+
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100031.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100031.html new file mode 100644 index 0000000..60a7f7f --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100031.html @@ -0,0 +1,226 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

5.1 Eigenschaften von Ausdrücken

+
+ +
+ +

+Wie in den meisten anderen Programmiersprachen gehören auch in +Java Ausdrücke zu den kleinsten ausführbaren Einheiten +eines Programms. Sie dienen dazu, Variablen einen Wert zuzuweisen, +numerische Berechnungen durchzuführen oder logische Bedingungen +zu formulieren. + +

+Ein Ausdruck besteht immer aus mindestens einem Operator und einem +oder mehreren Operanden, auf die der Operator angewendet wird. Nach +den Typen der Operanden unterscheidet man numerische, relationale, +logische, bitweise, Zuweisungs- und sonstige +Operatoren. Jeder Ausdruck hat einen Rückgabewert, der durch +die Anwendung des Operators auf die Operanden entsteht. Der Typ des +Rückgabewerts bestimmt sich aus den Typen der Operanden und der +Art des verwendeten Operators. + +

+Neben der Typisierung ist die Stelligkeit eines Operators +von Bedeutung. Operatoren, die lediglich ein Argument erwarten, nennt +man einstellig, solche mit zwei Argumenten zweistellig. +Beispiele für einstellige Operatoren sind das unäre Minus +(also das negative Vorzeichen) oder der logische Nicht-Operator. Arithmetische +Operatoren wie Addition oder Subtraktion sind zweistellig. Darüber +hinaus gibt es in Java - wie in C - auch den dreiwertigen Fragezeichenoperator. + +

+Für die richtige Interpretation von Ausdrücken muss man +die Bindungs- und Assoziativitätsregeln +der Operatoren kennen. Bindungsregeln beschreiben die Reihenfolge, +in der verschiedene Operatoren innerhalb eines Ausdrucks ausgewertet +werden. So besagt beispielsweise die bekannte Regel »Punktrechnung +vor Strichrechnung«, dass der Multiplikationsoperator eine höhere +Bindungskraft hat als der Additionsoperator und demnach in Ausdrücken +zuerst ausgewertet wird. Assoziativität beschreibt die Auswertungsreihenfolge +von Operatoren derselben Bindungskraft, also beispielsweise die Auswertungsreihenfolge +einer Kette von Additionen und Subtraktionen. Da Summationsoperatoren +linksassoziativ sind, wird beispielsweise der Ausdruck a-b+c +wie (a-b)+c ausgewertet und +nicht wie a-(b+c). + +

+Neben ihrer eigentlichen Funktion, einen Rückgabewert zu produzieren, +haben einige Operatoren auch Nebeneffekte. +Als Nebeneffekt bezeichnet man das Verhalten eines Ausdrucks, auch +ohne explizite Zuweisung die Inhalte von Variablen zu verändern. +Meist sind diese Nebeneffekte erwünscht, wie etwa bei der Verwendung +der Inkrement- und Dekrementoperatoren. Komplexere Ausdrücke +können wegen der oftmals verdeckten Auswertungsreihenfolge der +Teilausdrücke jedoch unter Umständen schwer verständliche +Nebeneffekte enthalten und sollten deshalb mit Vorsicht angewendet +werden. + +

+Im Gegensatz zu vielen anderen Programmiersprachen ist in Java die +Reihenfolge der Auswertung der Operanden +innerhalb eines Teilausdrucks wohldefiniert. Die Sprachdefinition +schreibt explizit vor, den linken Operanden eines Ausdrucks vollständig +vor dem rechten Operanden auszuwerten. Falls also beispielsweise i +den Wert 2 hat, dann ergibt der Ausdruck (i=3) +* i in jedem Fall den Wert 9 und nicht 6. + +

+Neben der natürlichen Auswertungsreihenfolge, die innerhalb eines +Ausdrucks durch die Bindungs- und Assoziativitätsregeln vorgegeben +wird, läßt sich durch eine explizite Klammerung +jederzeit eine andere Reihenfolge erzwingen. Während das Ergebnis +des Ausdrucks 4+2*5 wegen der +Bindungsregeln 14 ist, liefert (4+2)*5 +das Resultat 30. Die Regeln für die Klammerung von Teilausdrücken +in Java gleichen denen aller anderen Programmiersprachen und brauchen +daher nicht weiter erläutert zu werden. + +

+In Java gibt es ein Konzept, das sich Definite Assignment +nennt. Gemeint ist damit die Tatsache, dass jede lokale Variable vor +ihrer ersten Verwendung definitiv initialisiert sein muss. Das wünscht +sich eigentlich zwar auch jeder Programmierer, aber in Java wird dies +durch den Compiler sichergestellt! Dazu muss im Quelltext eine Datenflussanalyse +durchgeführt werden, die jeden möglichen Ausführungspfad +von der Deklaration einer Variablen bis zu ihrer Verwendung ermittelt +und sicherstellt, dass kein Weg existiert, der eine Initialisierung +auslassen würde. + +

+ +

+Die folgende Methode Test läßt +sich beispielsweise deshalb nicht fehlerfrei kompilieren, weil k +vor der Ausgabeanweisung nicht initialisiert wird, wenn i +kleiner 2 ist: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void Test(int i)
+002 {
+003   int k;
+004   if (i >= 2) {
+005     k = 5;
+006   }
+007   System.out.println(k);
+008 }
+ +
+ +Listing 5.1: Fehler beim Kompilieren durch unvollständige Initialisierung

+ +

+Ein solches Verhalten des Compilers ist natürlich höchst +wünschenswert, denn es zeigt einen tatsächlichen +Fehler an, der sonst unbemerkt geblieben wäre. Daß die +Datenflussanalyse allerdings auch Grenzen hat, zeigt das folgende +Beispiel, bei dem ebenfalls ein Compiler-Fehler auftritt: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void Test(int i)
+002 {
+003   int k;
+004   if (i < 2) {
+005     k = 5;
+006   }
+007   if (i >= 2) {
+008     k = 6;
+009   }
+010   System.out.println(k);
+011 }
+ +
+ +Listing 5.2: Fehler beim Kompilieren durch unvollständige Datenflussanalyse

+ +

+Natürlich kann hier k nicht +uninitialisiert bleiben, denn eine der beiden Bedingungen ist immer +wahr. Leider gehen die Fähigkeiten der Compiler noch nicht so +weit, dies zu erkennen. + +

+Es wäre in diesem Fall natürlich vernünftiger gewesen, +den else-Zweig +an die erste Verzweigung anzuhängen und damit die zweite ganz +einzusparen. + +

+In Wirklichkeit funktioniert die Datenflussanalyse bei vernünftigem +Programmierstil recht gut. Die wenigen Fälle, in denen der Compiler +sich irrt, können in der Regel durch explizite Initialisierungen +aufgelöst werden. +

+ + + +
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5.2 Arithmetische Operatoren

+
+ +
+ +

+Java kennt die üblichen arithmetischen Operatoren der meisten +imperativen Programmiersprachen, nämlich die Addition, +Subtraktion, Multiplikation, +Division und den Restwertoperator. +Zusätzlich gibt es die einstelligen Operatoren für positives +und negatives Vorzeichen sowie die nebeneffektbehafteten Prä- +und Postinkrement- und Prä- +und Postdekrement-Operatoren. + +

+Die arithmetischen Operatoren erwarten numerische Operanden und liefern +einen numerischen Rückgabewert. Haben die Operanden unterschiedliche +Typen, beispielsweise int +und float, +so entspricht der Ergebnistyp des Teilausdrucks +dem größeren der beiden Operanden. Zuvor wird der kleinere +der beiden Operanden mit Hilfe einer erweiternden Konvertierung in +den Typ des größeren konvertiert. + +

+Tabelle 5.1 gibt +eine Übersicht der in Java verfügbaren arithmetischen Operatoren. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
OperatorBezeichnungBedeutung
+Positives Vorzeichen+n ist gleichbedeutend mit n
-Negatives Vorzeichen-n kehrt das Vorzeichen von n um
+Summea + b ergibt die Summe von a und b
-Differenza - b ergibt die Differenz von a und b
*Produkta * b ergibt das Produkt aus a und b
/Quotienta / b ergibt den Quotienten von a und b +
%Restwerta % b ergibt den Rest der ganzzahligen Division +von a durch b. In Java läßt sich dieser Operator auch auf +Fließkommazahlen anwenden.
++Präinkrement++a ergibt a+1 und erhöht a um 1
++Postinkrementa++ ergibt a und erhöht a um 1
--Prädekrement--a ergibt a-1 und verringert a um 1
--Postdekrementa-- ergibt a und verringert a um 1
+

+Tabelle 5.1: Arithmetische Operatoren

+
+ + + +
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5.3 Relationale Operatoren

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+ +
+ +

+Relationale Operatoren dienen dazu, Ausdrücke miteinander zu +vergleichen und in Abhängigkeit davon einen logischen Rückgabewert +zu produzieren. Java stellt den Gleichheits- +und Ungleichheitstest sowie die Vergleiche +Größer und Kleiner +sowie Größer gleich und +Kleiner gleich zur Verfügung. +Die relationalen Operatoren arbeiten auf beliebigen - auch gemischten +- numerischen Typen. Im Fall von Gleichheit und Ungleichheit funktionieren +sie auch auf Objekttypen. Tabelle 5.2 +gibt eine Übersicht der in Java verfügbaren relationalen +Operatoren. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
OperatorBezeichnungBedeutung
==Gleicha == b ergibt true, wenn a gleich b ist. +Sind a und b Referenztypen, so ist der Rückgabewert true, wenn +beide Werte auf dasselbe Objekt zeigen.
!=Ungleicha != b ergibt true, wenn a ungleich b ist. +Sind a und b Objekte, so ist der Rückgabewert true, wenn beide +Werte auf unterschiedliche Objekte zeigen.
<Kleinera < b ergibt true, wenn a kleiner b ist. +
<=Kleiner gleicha <= b ergibt true, wenn a kleiner oder +gleich b ist.
>Größera > b ergibt true, wenn a größer +b ist.
>=Größer gleicha >= b ergibt true, wenn a größer +oder gleich b ist.
+

+Tabelle 5.2: Relationale Operatoren

+
+ + + +
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5.4 Logische Operatoren

+
+ +
+ +

+Logische Operatoren dienen dazu, boolesche Werte miteinander +zu verknüpfen. Im Gegensatz zu den relationalen Operatoren, die +durch Vergleiche erst Wahrheitswerte produzieren, werden logische +Operatoren zur Weiterverarbeitung von Wahrheitswerten verwendet. + +

+Java stellt die Grundoperationen UND, +ODER und NICHT +zur Verfügung und bietet darüber hinaus die Möglichkeit, +das Auswertungsverhalten der Operanden zu beeinflussen. Anders als +die meisten anderen Programmiersprachen, stellt Java die UND- und +ODER-Verknüpfungen in zwei verschiedenen Varianten zur Verfügung, +nämlich mit Short-Circuit-Evaluation +oder ohne. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Bei der Short-Circuit-Evaluation eines logischen Ausdrucks wird ein +weiter rechts stehender Teilausdruck nur dann ausgewertet, wenn er +für das Ergebnis des Gesamtausdrucks noch von Bedeutung ist. +Falls in dem Ausdruck A && B +also bereits A falsch ist, wird +zwangsläufig immer auch A && +B falsch sein, unabhängig von dem Resultat von B. +Bei der Short-Circuit-Evaluation wird in diesem Fall B +gar nicht mehr ausgewertet. Analoges gilt bei der Anwendung des ODER-Operators.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Der in Java ebenfalls verfügbare EXKLUSIV-ODER-Operator +muss natürlich immer in der langen Variante ausgewertet werden. +Tabelle 5.3 gibt eine +Übersicht der logischen Operatoren. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
OperatorBezeichnungBedeutung
!Logisches NICHT!a ergibt false, wenn a wahr ist, und true, +wenn a falsch ist.
&&UND mit Short-Circuit-Evaluationa && b ergibt true, wenn sowohl +a als auch b wahr sind. Ist a bereits falsch, so wird false zurückgegeben +und b nicht mehr ausgewertet.
||ODER mit Short-Circuit-Evaluationa || b ergibt true, wenn mindestens einer +der beiden Ausdrücke a oder b wahr ist. Ist bereits a wahr, so +wird true zurückgegeben und b nicht mehr ausgewertet.
&UND ohne Short-Circuit-Evaluationa & b ergibt true, wenn sowohl a als +auch b wahr sind. Beide Teilausdrücke werden ausgewertet.
|ODER ohne Short-Circuit-Evaluationa | b ergibt true, wenn mindestens einer +der beiden Ausdrücke a oder b wahr ist. Beide Teilausdrücke +werden ausgewertet.
^Exklusiv-ODERa ^ b ergibt true, wenn beide Ausdrücke +einen unterschiedlichen Wahrheitswert haben.
+

+Tabelle 5.3: Logische Operatoren

+
+ + + +
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5.5 Bitweise Operatoren

+
+ +
+ +

+Mit Hilfe der bitweisen Operatoren kann auf die Binärdarstellung +von numerischen Operanden zugegriffen werden. Ein numerischer Datentyp +wird dabei als Folge von Bits angesehen, die mit Hilfe der bitweisen +Operatoren einzeln abgefragt und manipuliert werden können. + +

+Java hat dieselben bitweisen Operatoren wie C und C++ und stellt daher +Schiebeoperationen, logische Verknüpfungen +und das Einerkomplement zur Verfügung. +Da alle numerischen Typen in Java vorzeichenbehaftet sind, gibt es +einen zusätzlichen Rechtsschiebeoperator +>>>, der das höchstwertige +Bit nach der Verschiebung auf 0 setzt - und zwar auch dann, wenn es +vorher auf 1 stand. Tabelle 5.4 +gibt eine Übersicht über die bitweisen Operatoren in Java. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
OperatorBezeichnungBedeutung
~Einerkomplement~a entsteht aus a, indem alle Bits von a +invertiert werden.
|Bitweises ODERa | b ergibt den Wert, der entsteht, wenn +die korrespondierenden Bits von a und b miteinander ODER-verknüpft +werden.
&Bitweises UNDa & b ergibt den Wert, der entsteht, +wenn die korrespondierenden Bits von a und b miteinander UND-verknüpft +werden.
^Bitweises Exklusiv-ODERa ^ b ergibt den Wert, der entsteht, wenn +die korrespondierenden Bits von a und b miteinander Exklusiv-ODER-verknüpft +werden.
>>Rechtsschieben mit Vorzeichena >> b ergibt den Wert, der entsteht, +wenn alle Bits von a um b Positionen nach rechts geschoben werden. +Falls das höchstwertige Bit gesetzt ist (a also negativ ist), +wird auch das höchstwertige Bit des Resultats gesetzt.
>>>Rechtsschieben ohne Vorzeichena >>> b ergibt den Wert, der entsteht, +wenn alle Bits von a um b Positionen nach rechts geschoben werden. +Dabei wird das höchstwertige Bit des Resultats immer auf 0 gesetzt. +
<<Linksschiebena << b ergibt den Wert, der entsteht, +wenn alle Bits von a um b Positionen nach links geschoben werden. +Das höchstwertige Bit (also das Vorzeichen) erfährt keine +besondere Behandlung.
+

+Tabelle 5.4: Bitweise Operatoren

+
+ + + +
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+ + + + +

5.6 Zuweisungsoperatoren

+
+ +
+ +

+Auch die Zuweisungsoperatoren in Java entsprechen im großen +und ganzen den Zuweisungsoperatoren von C und C++. Ebenso gilt die +Zuweisung nicht als Anweisung, sondern als Ausdruck, +der einen Rückgabewert erzeugt. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Verwechslung der relationalen Operatoren Zuweisung und +Gleichheitstest (= und +==) war in C eines der Kardinalprobleme, +in Java kann sie nicht mehr so leicht passieren. Sind beispielsweise +a und b +vom Typ int, +so hat zwar der Ausdruck a = b +einen definierten Rückgabewert wie in C. Er darf jedoch nicht +als Kontrollausdruck einer Schleife oder Verzweigung verwendet werden, +da er nicht vom Typ boolean +ist. Anders als in C, wo boolesche Werte durch Ganzzahlen simuliert +werden, schließt Java diese Art von Fehler also von vornherein +aus. Nur wenn a und b +vom Typ boolean +sind, wird das Verwechseln von Zuweisung und Gleichheitstest vom Compiler +nicht bemerkt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Ebenso wie in C können auch in Java numerische bzw. bitweise +Operatoren mit der Zuweisung kombiniert werden. Der Ausdruck a+=b +addiert b zu a, +speichert das Ergebnis in a +und liefert es ebenfalls als Rückgabewert zurück. Tabelle 5.5 +gibt eine Übersicht der in Java verfügbaren Zuweisungsoperatoren. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
OperatorBezeichnungBedeutung
=Einfache Zuweisunga = b weist a den Wert von b zu und liefert +b als Rückgabewert.
+=Additionszuweisunga += b weist a den Wert von a + b zu und +liefert a + b als Rückgabewert.
-=Subtraktionszuweisunga -= b weist a den Wert von a - b zu und +liefert a - b als Rückgabewert.
*=Multiplikationszuweisunga *= b weist a den Wert von a * b zu und +liefert a * b als Rückgabewert.
/=Divisionszuweisunga /= b weist a den Wert von a / b zu und +liefert a / b als Rückgabewert.
%=Modulozuweisunga %= b weist a den Wert von a % b zu und +liefert a % b als Rückgabewert.
&=UND-Zuweisunga &= b weist a den Wert von a & +b zu und liefert a & b als Rückgabewert.
|=ODER-Zuweisunga |= b weist a den Wert von a | b zu und +liefert a | b als Rückgabewert.
^=Exklusiv-ODER-Zuweisunga ^= b weist a den Wert von a ^ b zu und +liefert a ^ b als Rückgabewert.
<<=Linksschiebezuweisunga <<= b weist a den Wert von a << +b zu und liefert a << b als Rückgabewert.
>>=Rechtsschiebezuweisunga >>= b weist a den Wert von a >> +b zu und liefert a >> b als Rückgabewert.
>>>=Rechtsschiebezuweisung mit Nullexpansiona >>>= b weist a den Wert von a +>>> b zu und liefert a >>> b als Rückgabewert. +
+

+Tabelle 5.5: Zuweisungsoperatoren

+
+ + + +
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+
+ + + + +

5.7 Sonstige Operatoren

+
+ +
+ +

+Neben den bisher vorgestellten Operatoren stellt Java noch eine Reihe +weiterer Operatoren zur Verfügung, die in diesem Abschnitt erläutert +werden sollen. + + + + +

5.7.1 Weitere Operatoren für primitive Typen

+ + + + +

Fragezeichenoperator

+ +

+Der Fragezeichenoperator ?: +ist der einzige dreiwertige Operator in Java. Er erwartet einen logischen +Ausdruck und zwei weitere Ausdrücke, die beide entweder numerisch, +von einem Referenztyp oder vom Typ boolean +sind. + +

+Bei der Auswertung wird zunächst der Wert des logischen Operators +ermittelt. Ist dieser wahr, so wird der erste der beiden anderen Operanden +ausgewertet, sonst der zweite. Das Ergebnis des Ausdrucks a +? b : c ist also b, +falls a wahr ist, und c, +falls a falsch ist. Der Typ +des Rückgabewerts entspricht dem Typ des größeren +der beiden Ausdrücke b +und c. + + + + +

Type-Cast-Operator

+ +

+Ebenso wie in C gibt es auch in Java einen Type-Cast-Operator, mit +dessen Hilfe explizite Typumwandlungen vorgenommen werden können. +Der Ausdruck (type) a wandelt +den Ausdruck a in einen Ausdruck +vom Typ type um. Auch wenn a +eine Variable ist, ist das Ergebnis von (type) +a ein Ausdruck, der nicht mehr auf der linken, sondern +nur noch auf der rechten Seite eines Zuweisungsoperators stehen darf. + +

+Wie in Kapitel 4 erklärt, +gibt es verschiedene Arten von Typkonvertierungen in Java. Mit Hilfe +des Type-Cast-Operators dürfen alle legalen Typkonvertierungen +vorgenommen werden. Der Type-Cast-Operator wird vor allem dann angewendet, +wenn der Compiler keine impliziten Konvertierungen vornimmt; beispielsweise +bei der Zuweisung von größeren an kleinere numerische Typen +oder bei der Umwandlung von Objekttypen. + + + + +

5.7.2 Operatoren für Objekte

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Es gibt in Java einige Ausdrücke und Operatoren, die mit Objekten +arbeiten oder Objekte produzieren. Die meisten von ihnen können +erst dann erläutert werden, wenn die entsprechenden Konzepte +in späteren Kapiteln eingeführt wurden. Der Vollständigkeit +halber sollen sie dennoch an dieser Stelle erwähnt werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

String-Verkettung

+ +

+Der +-Operator kann nicht nur +mit numerischen Operanden verwendet werden, sondern auch zur Verkettung +von Strings. Ist wenigstens einer der beiden Operatoren in a ++ b ein String, so wird der gesamte Ausdruck als String-Verkettung +ausgeführt. Hierzu wird gegebenenfalls zunächst der Nicht-String-Operand +in einen String umgewandelt und anschließend mit dem anderen +Operanden verkettet. Das Ergebnis der Operation ist wieder ein String, +in dem beide Operanden hintereinander stehen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+In Java ist die Konvertierung in einen String für nahezu jeden +Typen definiert. Bei primitiven Typen wird die Umwandlung vom Compiler +und bei Referenztypen durch die Methode toString +ausgeführt. Die String-Verkettung ist daher sehr universell zu +verwenden und ermöglicht (beispielsweise zu Ausgabezwecken) eine +sehr bequeme Zusammenfassung von Ausdrücken unterschiedlichen +Typs. Ein typisches Beispiel für die Verwendung der String-Verkettung +ist die Ausgabe von numerischen Ergebnissen auf dem Bildschirm:

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0503.java */
+002 
+003 public class Listing0503
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int a = 5;
+008     double x = 3.14;
+009 
+010     System.out.println("a = " + a);
+011     System.out.println("x = " + x);
+012   }
+013 }
+ +		 +Listing0503.java
+ +Listing 5.3: String-Verkettung

+ +

+Die Ausgabe des Programms lautet: + +

+a = 5
+x = 3.14
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Etwas Vorsicht ist geboten, wenn sowohl String-Verkettung als auch +Addition in einem Ausdruck verwendet werden sollen, da die in diesem +Fall geltenden Vorrang- und Assoziativitätsregeln zu unerwarteten +Ergebnissen führen können. Das folgende Programm gibt daher +nicht 3 + 4 = 7, sondern 3 ++ 4 = 34 aus.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0504.java */
+002 
+003 public class Listing0504
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     // Die +-Operatoren werden von innen nach außen und von
+008     // links nach rechts ausgewertet     
+009     System.out.println("3 + 4 = " + 3 + 4);
+010   }
+011 }
+ +		 +Listing0504.java
+ +Listing 5.4: Vorsicht bei der String-Verkettung!

+ +

+Um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, müsste der Teilausdruck +3 + 4 geklammert werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0505.java */
+002 
+003 public class Listing0505
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     // Die +-Operatoren werden von innen nach außen und von
+008     // links nach rechts ausgewertet     
+009     System.out.println("3 + 4 = " + (3 + 4));
+010   }
+011 }
+ +		 +Listing0505.java
+ +Listing 5.5: Korrekte String-Verkettung bei gemischten Ausdrücken

+ + + + +

Referenzgleichheit und -ungleichheit

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Operatoren == und != +können auch auf Objekte, also auf Referenztypen, angewendet werden. +In diesem Fall ist zu beachten, dass dabei lediglich die Gleichheit +oder Ungleichheit der Referenz getestet wird. Es wird also überprüft, +ob die Objektzeiger auf ein und dasselbe Objekt zeigen, und nicht, +ob die Objekte inhaltlich übereinstimmen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Ein einfaches Beispiel ist der Vergleich zweier Strings a +und b, die beide den Inhalt +»hallo« haben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0506.java */
+002 
+003 public class Listing0506
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     String a = new String("hallo");
+008     String b = new String("hallo");
+009     System.out.println("a == b liefert " + (a == b));
+010     System.out.println("a != b liefert " + (a != b));
+011   }
+012 }
+ +		 +Listing0506.java
+ +Listing 5.6: Vergleichen von Referenzen

+ +

+Werden sie zur Laufzeit angelegt (wie in diesem Beispiel), liefert +das Programm das erwartete Ergebnis, denn a +und b sind Referenzen auf unterschiedliche +Objekte, also Zeiger auf unterschiedliche Instanzen derselben Klasse. + +

+a == b liefert false
+a != b liefert true
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Dies ist das erwartete Verhalten für fast alle Objektreferenzen. +Werden die Strings als Literale dagegen zur Compile-Zeit angelegt +und damit vom Compiler als konstant erkannt, sind sie genau +dann Instanzen derselben Klasse, wenn sie tatsächlich inhaltlich +gleich sind. Dies liegt daran, dass String-Literale mit Hilfe der +Methode String.intern +angelegt werden, die einen Puffer von String-Objekten +verwaltet, in dem jede Zeichenkette nur einmal vorkommt. Wird ein +bereits existierender String noch einmal angelegt, so findet die Methode +den Doppelgänger und liefert einen Zeiger darauf zurück. +Dieses Verhalten ist so nur bei Strings zu finden, andere Objekte +besitzen keine konstanten Werte und keine literalen Darstellungen. +Die korrekte Methode, Strings auf inhaltliche Übereinstimmung +zu testen, besteht darin, die Methode equals +der Klasse String +aufzurufen (siehe Listing 5.7).

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0507.java */
+002 
+003 public class Listing0507
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     String a = new String("hallo");
+008     String b = new String("hallo");
+009     System.out.println("a.equals(b) liefert " + a.equals(b));
+010   }
+011 }
+ +		 +Listing0507.java
+ +Listing 5.7: Vergleichen von Strings mit equals

+ + + + +

Der instanceof-Operator

+ +

+Der instanceof-Operator +kann verwendet werden, um herauszufinden, zu welcher Klasse ein bestimmtes +Objekt gehört. Der Ausdruck a instanceof +b liefert genau dann true, +wenn a und b +Referenztypen sind und a eine +Instanz der Klasse b oder einer +ihrer Unterklassen ist. Falls das Ergebnis des instanceof-Operators +nicht bereits zur Compile-Zeit ermittelt werden kann, generiert der +Java-Compiler Code, um den entsprechenden Check zur Laufzeit durchführen +zu können. + + + + +

Der new-Operator

+ +

+In Java werden Objekte und Arrays mit Hilfe des new-Operators +erzeugt. Sowohl das Erzeugen eines Arrays als auch das Erzeugen eines +Objekts sind Ausdrücke, deren Rückgabewert das gerade erzeugte +Objekt bzw. Array ist. + + + + +

Member-Zugriff

+ +

+Der Zugriff auf Klassen- oder Instanzvariablen wird mit Hilfe des +Punkt-Operators ausgeführt und hat die Form a.b. +Dabei ist a der Name einer Klasse +bzw. der Instanz einer Klasse, und b +ist der Name einer Klassen- oder Instanzvariable. Der Typ des Ausdrucks +entspricht dem Typ der Variable, und zurückgegeben wird der Inhalt +dieser Variable. + + + + +

Methodenaufruf

+ +

+In Java gibt es keine Funktionen, sondern nur Methoden. Der +Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass Methoden immer an +eine Klasse oder die Instanz einer Klasse gebunden sind und nur in +diesem Kontext aufgerufen werden können. Die Syntax des Methodenaufrufs +gleicht der anderer Programmiersprachen und erfolgt in der (etwas +vereinfachten) Form f() bzw. +f(parameterliste). Der Typ des +Ausdrucks entspricht dem vereinbarten Rückgabetyp der Methode. +Der Wert des Ausdrucks ist der von der Methode mit Hilfe der return-Anweisung +zurückgegebene Wert. + +

+Methoden können selbstverständlich Nebeneffekte haben und +werden in vielen Fällen ausschließlich zu diesem Zweck +geschrieben. Ist dies der Fall, so sollte eine Methode als void +deklariert werden und damit anzeigen, dass sie keinen Rückgabewert +produziert. Die einzig sinnvolle Verwendung einer solchen Methode +besteht darin, sie innerhalb einer Ausdrucksanweisung (siehe +Kapitel 6) aufzurufen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Da die Realisierung der Methodenaufrufe in Java recht kompliziert +ist (die Sprachspezifikation widmet diesem Thema mehr als 10 Seiten), +werden wir in Kapitel 7 noch +einmal ausführlich darauf eingehen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Zugriff auf Array-Elemente

+ +

+Wie in anderen Programmiersprachen erfolgt auch in Java der Zugriff +auf Array-Elemente mit Hilfe eckiger Klammern in der Form a[b] +(bzw. a[b][c], a[b][c][d] +usw. bei mehrdimensionalen Arrays). Dabei ist a +der Name eines Arrays oder ein Ausdruck, der zu einem Array ausgewertet +wird, und b ein Ausdruck, der +zu einem int +evaluiert werden kann. Der Typ des Ausdrucks entspricht dem Basistyp +des Arrays, zurückgegeben wird der Inhalt des Array-Elements, +das sich an Position b befindet. +Wie in C und C++ beginnt die Zählung mit dem ersten Element bei +Position 0. + + + + +

5.7.3 Welche Operatoren es nicht gibt

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Da es in Java keine expliziten Pointer gibt, fehlen auch die aus C +bekannten Operatoren * zur Dereferenzierung +eines Zeigers und & zur +Bestimmung der Adresse einer Variablen. Des weiteren fehlt ein sizeof-Operator, +denn da alle Typen eine genau spezifizierte Länge haben, ist +dieser überflüssig. Der Kommaoperator von C ist ebenfalls +nicht vorhanden, er taucht aber als syntaktischer Bestandteil der +for-Schleife +wieder auf und erlaubt es, im Initialisierungsteil der Schleife mehr +als eine Zuweisung vorzunehmen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

5.8 Operator-Vorrangregeln

+
+ +
+ +

+Tabelle 5.6 listet +alle Operatoren in der Reihenfolge ihrer Vorrangregeln auf. Weiter +oben stehende Operatoren haben dabei Vorrang vor weiter unten stehenden +Operatoren. Innerhalb derselben Gruppe stehende Operatoren werden +entsprechend ihrer Assoziativität ausgewertet. + +

+Die Spalte Typisierung gibt die möglichen Operandentypen +an. Dabei steht »N« für numerische, »I« für +integrale (also ganzzahlig numerische), »L« für logische, +»S« für String-, »R« für Referenz- und +»P« für primitive Typen. Ein »A« wird verwendet, +wenn alle Typen in Frage kommen, und mit einem »V« wird +angezeigt, dass eine Variable erforderlich ist. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
GruppeOperatorTypisierungAssoziativitätBezeichnung
1++NRInkrement
+
+		--NRDekrement
+
+		+NRUnäres Plus
+
+		-NRUnäres Minus
+
+		~IREinerkomplement
+
+		!LRLogisches NICHT
+
+		(type)ARType-Cast
2*N,NLMultiplikation
+
+		/N,NLDivision
+
+		%N,NLModulo
3+N,NLAddition
+
+		-N,NLSubtraktion
+
+		+S,ALString-Verkettung
4<<I,ILLinksschieben
+
+		>>I,ILRechtsschieben
+
+		>>>I,ILRechtsschieben mit Nullexpansion
5<N,NLKleiner
+
+		<=N,NLKleiner gleich
+
+		>N,NLGrößer
+
+		>=N,NLGrößer gleich
+
+		instanceofR,RLKlassenzugehörigkeit
6==P,PLGleich
+
+		!=P,PLUngleich
+
+		==R,RLReferenzgleichheit
+
+		!=R,RLReferenzungleichheit
7&I,ILBitweises UND
+
+		&L,LLLogisches UND mit vollständiger Auswertung +
8^I,ILBitweises Exklusiv-ODER
+
+		^L,LLLogisches Exklusiv-ODER
9|I,ILBitweises ODER
+
+		|L,LLLogisches ODER mit vollständiger Auswertung +
10&&L,LLLogisches UND mit Short-Circuit-Evaluation +
11||L,LLLogisches ODER mit Short-Circuit-Evaluation +
12?:L,A,ARBedingte Auswertung
13=V,ARZuweisung
+
+		+=V,NRAdditionszuweisung
+
+		-=V,NRSubtraktionszuweisung
+
+		*=V,NRMultiplikationszuweisung
+
+		/=V,NRDivisionszuweisung
+
+		%=V,NRRestwertzuweisung
+
+		&=N,N u. L,LRBitweises-UND-Zuweisung und Logisches-UND-Zuweisung +
+
+		|=N,N u. L,LRBitweises-ODER-Zuweisung und Logisches-ODER-Zuweisung +
+
+		^=N,N u. L,LRBitweises-Exklusiv-ODER-Zuweisung und Logisches-Exklusiv-ODER-Zuweisung +
+
+		<<=V,IRLinksschiebezuweisung
+
+		>>=V,IRRechtsschiebezuweisung
+
+		>>>=V,IRRechtsschiebezuweisung mit Nullexpansion +
+

+Tabelle 5.6: Operator-Vorrangregeln

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Etwas unschön ist die Tatsache, dass die bitweisen Operatoren +schwächer binden als die relationalen Operatoren. Da sie auf +einer Stufe mit den zugehörigen logischen Operatoren stehen, +gibt es beim Übersetzen des folgenden Programms den Fehler »Incompatible +type for &. Can't convert int to boolean«:

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + +

+ + + + +
+ +
+001 /* Listing0508.java */
+002 
+003 public class Listing0508
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int i = 55;
+008     int j = 97;
+009     if (i & 15 < j & 15) {
+010       System.out.println("LowByte(55) < LowByte(97)");
+011     } else {
+012       System.out.println("LowByte(55) >= LowByte(97)");
+013     }
+014   }
+015 }
+ +
+ +Listing 5.8: Bindungsprobleme bei den bitweisen Operatoren

+ +

+Bei der Verwendung der bitweisen Operatoren sind also zusätzliche +Klammern erforderlich. Die korrekte Version des Programms zeigt Listing 5.9 +(verbessert wurde Zeile 009): + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0509.java */
+002 
+003 public class Listing0509
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int i = 55;
+008     int j = 97;
+009     if ((i & 15) < (j & 15)) { 
+010       System.out.println("LowByte(55) < LowByte(97)");
+011     } else {
+012       System.out.println("LowByte(55) >= LowByte(97)");
+013     }
+014   }
+015 }
+ +		 +Listing0509.java
+ +Listing 5.9: Korrekte Klammerung von bitweisen Operatoren

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist nun erwartungsgemäß: + +

+LowByte(55) >= LowByte(97)
+
+ +
+ + + +
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+
+ + + + +

5.9 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+
+ + + + +

Kapitel 6

+

Anweisungen

+
+
+ + +
+
+
+ + + +
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+
+ + + + +

6.1 Elementare Anweisungen

+
+ +
+ + + + +

6.1.1 Die leere Anweisung

+ + + + +

Syntax

+

+ + + + +
+ +
+;
+
+ +
+ + + + +

Bedeutung

+ +

+Die einfachste Anweisung in Java ist die leere Anweisung. Sie besteht +nur aus dem Semikolon und hat keinerlei Effekt auf das laufende Programm. +Eine leere Anweisung kann da verwendet werden, wo syntaktisch eine +Anweisung erforderlich ist, aber von der Programmlogik her nichts +zu tun ist. + + + + +

6.1.2 Der Block

+ + + + +

Syntax

+

+ + + + +
+ +
+{
+  Anweisung1;
+  Anweisung2;
+  ...
+}
+
+ +
+ + + + +

Bedeutung

+ +

+Ein Block ist eine Zusammenfassung von Anweisungen, die nacheinander +ausgeführt werden. Alle im Block zusammengefassten Anweisungen +gelten in ihrer Gesamtheit als eine einzelne Anweisung und +dürfen überall da verwendet werden, wo syntaktisch eine +einzelne elementare Anweisung erlaubt wäre. Ein Block darf auch +Anweisungen zur Deklaration von lokalen Variablen haben. Diese sind +dann nur innerhalb des Blocks gültig und sichtbar. + + + + +

6.1.3 Variablendeklarationen +

+ + + + +

Syntax

+

+ + + + +
+ +
+Typname VariablenName;
+
+ +
+ +

+oder +

+ + + + +
+ +
+Typname VariablenName = InitialerWert;
+
+ +
+ + + + +

Bedeutung

+ +

+Die Deklaration einer lokalen Variable gilt +in Java als ausführbare Anweisung. Sie darf daher überall +dort erfolgen, wo eine Anweisung verwendet werden darf. Die Sichtbarkeit +einer lokalen Variable erstreckt sich von der Deklaration bis zum +Ende des umschließenden Blocks. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Lokale Variablen dürfen sich nicht gegenseitig verdecken. Es +ist also nicht erlaubt, eine bereits deklarierte Variable x +in einem tiefer geschachtelten Block erneut zu deklarieren. Das Verdecken +von Klassen- oder Instanzvariablen dagegen ist zulässig und wird +besonders häufig in Konstruktoren bei der Initialisierung von +Instanzvariablen verwendet:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + +

+ + + + +
+ +
+001 class Punkt
+002 {
+003   int x;
+004   int y;
+005 
+006   Punkt(int x, int y)
+007   {
+008     this.x = x;
+009     this.y = y;
+010   }
+011 }
+ +
+ +Listing 6.1: Verdecken von Klassen- oder Instanzvariablen

+ +

+Hier wird eine Klasse Punkt +definiert, die zwei Instanzvariablen x +und y enthält. Der Konstruktor +initialisiert die Instanzvariablen mit den gleichnamigen Parametern. +Um nun nicht für die formalen Parameter neue Namen erfinden zu +müssen, lassen sich durch lokale Variablen verdeckte Instanzvariablen +dadurch wieder aufdecken, dass sie mit dem this-Pointer +qualifiziert werden. + +

+Das vorliegende Beispiel erscheint zum jetzigen Zeitpunkt sicherlich +schwer verständlich, denn bisher wurden weder Klassen noch Methoden +noch Konstruktoren eingeführt. Nach Lektüre von Kapitel 7, +das sich mit den objektorientierten Eigenschaften von Java beschäftigt, +wird es verständlicher sein. Einprägen sollte man sich diesen +Stil aber jetzt schon, denn er wird in Java häufig verwendet. + + + + +

6.1.4 Ausdrucksanweisungen

+ + + + +

Syntax

+

+ + + + +
+ +
+Ausdruck;
+
+ +
+ + + + +

Bedeutung

+ +

+Ausdrucksanweisungen dienen dazu, Ausdrücke in einem Anweisungskontext +auszuführen. Sie werden erzeugt, indem an den Ausdruck ein Semikolon +angehängt wird. Da der Rückgabewert des Ausdrucks dabei +ignoriert wird, macht eine Ausdrucksanweisung nur dann Sinn, wenn +der Ausdruck Nebeneffekte hat. Tatsächlich +ist es in Java so, dass innerhalb einer Ausdrucksanweisung nur ganz +bestimmte Ausdrücke auftauchen dürfen: +

+ +

+Während es in C beispielsweise möglich ist, den Ausdruck +2+4 in eine Ausdrucksanweisung +2+4; zu verpacken, ist dies +in Java nicht erlaubt. Eine solche Anweisung ist aber auch wenig sinnvoll, +und es war daher nur vernünftig, dies in Java nicht zuzulassen. +

+ + + +
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+
+ + + + +

6.2 Verzweigungen

+
+ +
+ +

+Verzweigungen in Java dienen wie in allen Programmiersprachen dazu, +bestimmte Programmteile nur beim Eintreten vorgegebener Bedingungen, +die erst zur Laufzeit bekannt werden, auszuführen. An Verzweigungen +bietet Java die if- +und if-else-Anweisung +sowie die switch-Anweisung. + + + + +

6.2.1 Die if-Anweisung

+ + + + +

Syntax

+

+ + + + +
+ +
+if (ausdruck)
+  anweisung;
+
+ +
+ +

+oder +

+ + + + +
+ +
+if (ausdruck)
+  anweisung1;
+else
+  anweisung2;
+
+ +
+ + + + +

Bedeutung

+ +

+Die if-Anweisung +wertet zunächst den Ausdruck ausdruck +aus. Danach führt sie die Anweisung anweisung +genau dann aus, wenn das Ergebnis des Ausdrucks true +ist. Ist ausdruck hingegen false, +so wird die Anweisung nicht ausgeführt, sondern mit der ersten +Anweisung nach der if-Anweisung +fortgefahren. + +

+Mit der if-else-Anweisung +gibt es eine weitere Verzweigung in Java. Falls ausdruck +wahr ist, wird anweisung1 ausgeführt, +andernfalls anweisung2. Eine +der beiden Anweisungen wird also in jedem Fall ausgeführt. + +

+Anstelle einer einzelnen Anweisung kann jeweils auch eine Folge von +Anweisungen angegeben werden, wenn sie innerhalb eines Blocks steht. +Dieser wird als Einheit betrachtet und komplett ausgeführt, wenn +die entsprechende Bedingung zutrifft. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Zu beachten ist, dass der Testausdruck in der Schleife vom Typ boolean +sein muss. Anders als in C ist es in Java nicht erlaubt, einen numerischen +Ausdruck an seiner Stelle zu verwenden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Dangling else

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Eine der Mehrdeutigkeiten, die in fast allen blockstrukturierten Programmiersprachen +auftauchen können, wurde auch von den Java-Entwicklern nicht +beseitigt. Als Beispiel wollen wir uns das folgende Codefragment ansehen, +das leider nicht so ausgeführt wird, wie es die Einrückung +erwarten läßt:

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + +

+ + + + +
+ +
+001 if (a)
+002   if (b)
+003     s1;
+004 else
+005   s2;
+ +
+ +Listing 6.2: Dangling else

+ +

+Der else-Zweig +gehört zu der innersten Verzweigung if +(b)..., und die korrekte Einrückung würde lauten: + + +

+ + + + +
+ +
+001 if (a)
+002   if (b)
+003     s1;
+004   else
+005     s2;
+ +
+ +Listing 6.3: Dangling else, ausgeschaltet

+ +

+Dieses Problem ist in der Literatur unter dem Namen dangling else +bekannt und kann nur auftauchen, wenn eine if- +und eine if-else-Verzweigung +ineinander geschachtelt werden und beide Anweisungen nicht durch Blockklammern +begrenzt wurden. Um die Mehrdeutigkeit zu beseitigen, wird in Java +wie auch in C oder C++ ein »freies« else +immer an das am weitesten innen liegende if +angehängt. + + + + +

Bedingtes Kompilieren

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Eine weitere Besonderheit der Verzweigungen in Java rührt daher, +dass die Sprache keinen Präprozessor besitzt und deshalb kein +#ifdef kennt. Um eine eingeschränkte +Form der bedingten Kompilierung zu verwirklichen, wird in Java das +folgende Programmfragment in der Weise kompiliert, dass die Anweisung +anweisung nicht mitübersetzt +wird, da der Testausdruck konstant false +ist: + + +

+ + + + +
+ +
+001 if (false)
+002   anweisung;
+ +
+ +Listing 6.4: Bedingtes Kompilieren

+		 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Allerdings sollte man hinzufügen, dass ein solches Verhalten +in der Sprachspezifikation zwar dringend empfohlen wird, für +die Compiler-Bauer aber nicht zwangsläufig verpflichtend ist. + +

+Das hier beschriebene Verhalten eines Java-Compilers steht im Widerspruch +zu einer anderen Forderung, nämlich der, nur erreichbare Anweisungen +zu akzeptieren. Gemäß Sprachspezifikation soll der Compiler +alle Anweisungen, die nicht erreichbar sind, ablehnen, also +einen Fehler melden. + +

+Nicht erreichbar im technischen Sinne sind dabei Anweisungen in Schleifen, +deren Testausdruck zur Compile-Zeit false +ist, und Anweisungen, die hinter einer break-, +continue-, +throw- +oder return-Anweisung +liegen, die unbedingt angesprungen wird. Die einzige Ausnahme +von dieser Regel ist die im vorigen Absatz erwähnte Variante +der konstant unwahren Verzweigung, die zur bedingten Kompilierung +verwendet werden kann. + + + + +

6.2.2 Die switch-Anweisung

+ + + + +

Syntax

+

+ + + + +
+ +
+switch (ausdruck)
+{
+  case constant:
+    anweisung;
+  ...
+  default:
+}
+
+ +
+ + + + +

Bedeutung

+ +

+Die switch-Anweisung +ist eine Mehrfachverzweigung. Zunächst +wird der Ausdruck ausdruck, +der vom Typ byte, +short, +char +oder int +sein muss, ausgewertet. In Abhängigkeit vom Ergebnis wird dann +die Sprungmarke angesprungen, deren Konstante mit dem Ergebnis des +Ausdrucks übereinstimmt. Die Konstante und der Ausdruck müssen +dabei zuweisungskompatibel sein. + +

+Das optionale default-Label +wird dann angesprungen, wenn keine passende Sprungmarke gefunden wird. +Ist kein default-Label +vorhanden und wird auch keine passende Sprungmarke gefunden, so wird +keine der Anweisungen innerhalb der switch-Anweisung +ausgeführt. Jede Konstante eines case-Labels +darf nur einmal auftauchen. Das default-Label +darf maximal einmal verwendet werden. + +

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Nachdem ein case- +oder default-Label +angesprungen wurde, werden alle dahinterstehenden Anweisungen ausgeführt. +Im Gegensatz zu Sprachen wie PASCAL erfolgt auch dann keine Unterbrechung, +wenn das nächste Label erreicht wird. Wenn dies erwünscht +ist, muss der Kontrollfluss wie in C und C++ mit Hilfe einer break-Anweisung +unterbrochen werden. Jedes break +innerhalb einer switch-Anweisung +führt dazu, dass zum Ende der switch-Anweisung +verzweigt wird.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Wie aus den bisherigen Ausführungen deutlich wurde, ist die Semantik +der switch-Anweisung +in Java der in C und C++ sehr ähnlich. Ein wichtiger Unterschied +besteht darin, dass in Java alle Anweisungen, die unmittelbar innerhalb +des switch +liegen, case- +oder default-Labels +sein müssen. Der Trick, in switch-Anweisungen +Schleifen zu packen, die sich über mehrere Labels erstrecken, +funktioniert in Java nicht. Die Sprachspezifikation erläutert +dies am Beispiel von Duff's Device, +das so in Java nicht kompilierbar ist: + + +

+ + + + +
+ +
+001 int q = (n+7)/8;
+002 switch (n%8) {
+003 case 0: do { foo();
+004 case 1:      foo();
+005 case 2:      foo();
+006 case 3:      foo();
+007 case 4:      foo();
+008 case 5:      foo();
+009 case 6:      foo();
+010 case 7:      foo();
+011         } while (--q >= 0);
+012 }
+ +
+ +Listing 6.5: Duff's Device

+ +

+Glücklicherweise ist derartiger Code mehr zur Verwirrung ahnungsloser +Programmierer gedacht als zur ernsthaften Anwendung und kommt in der +Praxis normalerweise kaum vor. +

+ + + +
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+
+ + + + +

6.3 Schleifen

+
+ +
+ +

+Java besitzt die drei üblichen Schleifenanweisungen prozeduraler +Programmiersprachen: eine nichtabweisende, eine abweisende und eine +Zählschleife. Die Syntax und Semantik der Schleifen ist fast +vollständig identisch zu den entsprechenden Anweisungen in C. + + + + +

6.3.1 Die while-Schleife

+ + + + +

Syntax

+

+ + + + +
+ +
+while (ausdruck)
+  anweisung;
+
+ +
+ + + + +

Bedeutung

+ +

+Zuerst wird der Testausdruck, der vom Typ boolean +sein muss, geprüft. Ist er true, +wird die Anweisung ausgeführt, andernfalls wird mit der ersten +Anweisung hinter der Schleife weitergemacht. Nachdem die Anweisung +ausgeführt wurde, wird der Testausdruck erneut geprüft usw. +Die Schleife wird beendet, sobald der Test false +ergibt. + + + + +

6.3.2 Die do-Schleife

+ + + + +

Syntax

+

+ + + + +
+ +
+do
+  anweisung;
+while (ausdruck);
+
+ +
+ + + + +

Bedeutung

+ +

+Die do-Schleife +arbeitet nichtabweisend, d.h. sie wird mindestens einmal ausgeführt. +Da zunächst die Schleifenanweisung ausgeführt und erst dann +der Testausdruck überprüft wird, kann die do-Schleife +frühestens nach einem Durchlauf regulär beendet werden. +Die Bearbeitung der Schleife wird immer dann beendet, wenn der Test +des Schleifenausdrucks false +ergibt. + + + + +

6.3.3 Die for-Schleife

+ + + + +

Syntax

+

+ + + + +
+ +
+for (init; test; update)
+  anweisung;
+
+ +
+ + + + +

Bedeutung

+ +

+Der Kopf der for-Schleife +besteht aus drei Ausdrücken, die jeder für sich optional +sind: +

+ + + + +

break und continue

+ +

+In Java gibt es zwei weitere Möglichkeiten, die normale Auswertungsreihenfolge +in einer Schleife zu verändern. Taucht innerhalb einer Schleife +eine break-Anweisung +auf, wird die Schleife verlassen und das Programm mit der ersten Anweisung +nach der Schleife fortgesetzt. Taucht dagegen eine continue-Anweisung +auf, springt das Programm an das Ende des Schleifenrumpfs und beginnt +mit der nächsten Iteration. + +

+In der einfachsten Form arbeiten break +und continue +genauso wie in C und C++. Beide Anweisungen können innerhalb +von do-, +while- +und for-Schleifen +verwendet werden. Befindet sich ein break +innerhalb einer mehrfach geschachtelten Schleife, so verläßt +es die innerste Schleife. Dies gilt analog +für continue. +Neben dieser einfachen Form von break +und continue +gibt es in Java noch die mit einem Label versehene Form: +

+ + + + +
+ +
+break Label;
+
+continue Label;
+
+ +
+ +

+Zu jedem mit einem Label versehenen break +oder continue +muss es eine mit einem Label versehene Kontrollstruktur geben, die +diese Anweisung umschließt. Oft wird ein mit einem Label versehenes +break +verwendet, um zwei oder mehr ineinander geschachtelte Schleifen zu +beenden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0606.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing0606
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     int[][] data = new int[10][10];
+010 
+011     //Multiplikationstafel erstellen
+012     for (int i = 1; i <= 10; ++i) {
+013       for (int j = 1; j <= 10; ++j) {
+014         data[i - 1][j - 1] = i * j;
+015       }
+016     }
+017 
+018     //Produkt größer 43 suchen 
+019   loop1:
+020     for (int i = 1; i <= 10; ++i) {
+021       for (int j = 1; j <= 10; ++j) {
+022         if (data[i - 1][j - 1] > 43) {
+023           System.out.println(i + "*" + j + "=" + (i*j));
+024           break loop1;
+025         }
+026       } 
+027     } 
+028   }
+029 }
+ +		 +Listing0606.java
+ +Listing 6.6: Das gelabelte break

+ +

+Das Programm erstellt zunächst eine Multiplikationstafel für +die Zahlen von 1 bis 10. Ab Zeile 018 +sucht es dann in einer geschachtelten Schleife nach den ersten beiden +Faktoren, deren Produkt 43 übersteigt. Die äußere +der beiden Schleifen hat das Label loop1, +die innere ist ohne Label. Wenn die Anweisung break +loop1; ausgeführt wird, springt das Programm an das +Ende des mit dem Label loop1 +markierten Anweisungsblocks, also hinter die geschweifte Klammer in +Zeile 027. Hätten wir +ein ungelabeltes break verwendet, +wäre das Programm lediglich bis an das Ende von Zeile 026 +gesprungen, und die äußere Schleife hätte eine weitere +Iteration durchgeführt. + +

+Vollkommen analog zu der mit einem Label versehenen break-Anweisung +kann auch die mit einem Label versehene Form der continue-Anweisung +verwendet werden, um die nächste Iteration einer weiter außen +liegenden Schleife einzuleiten. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die break- +und continue-Anweisungen, +insbesondere die mit einem Label versehenen, stellen Sprunganweisungen +dar. Im Vergleich zu den goto-Anweisungen +anderer Programmiersprachen sind ihre Fähigkeiten aber auf kontrollierte +Sprünge in Schleifenanweisungen beschränkt. Eine allgemeine +Sprunganweisung gibt es in Java nicht (die Sprachdesigner haben sich +aber scheinbar ein Hintertürchen offengelassen und goto +zu einem reservierten Wort erklärt).

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die Bedeutung von gelabelten break- +und continue-Anweisungen +ist in der Praxis nicht so groß, wie man vermuten könnte. +Unbedacht eingesetzt, können sie die Lesbarkeit eines Programms +sogar vermindern. Eine weitere nützliche Anwendung des gelabelten +break +besteht darin, eine Schleife aus einer darin liegenden switch-Anweisung +zu verlassen. + + + + +

Die erweiterte for-Schleife

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Mit Java 5 wurde die for-Schleife +um eine syntaktische Variante erweitert, die den Umgang mit listenartigen +Datenstrukturen, wie Collections und Arrays, vereinfacht. Diese, auch +als »foreach« +bezeichnete Variante wird erst nach der Behandlung von Objekten (Kapitel 7 +bis Kapitel 10) und der Einführung +von Collections (Kapitel 14 +und Kapitel 15) voll +verständlich. Aus Gründen der Systematik soll sie trotzdem +an dieser Stelle erläutert werden; der Abschnitt kann aber beim +ersten Lesen übersprungen werden.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Die erweiterte for-Schleife +hat folgende Syntax: +

+ + + + +
+ +
+for (formalerparameter : ausdruck)
+  anweisung;
+
+ +
+ +

+»formalerparameter« ist dabei eine aus Datentyp und Variablenname +bestehende Parameterdeklaration der Art Integer +i oder Object o, +und »ausdruck« ist eine Instanz oder ein Ausdruck des Typs +java.lang.Iterable +oder ein Array. Angewendet auf eine Collection hat die erweiterte +for-Schleife +dieselbe Bedeutung wie folgendes Codestück: + +

+for (Iterator it = ausdruck.iterator(); it.hasNext(); ) {
+  formalerparameter = it.next();
+  anweisung
+}
+
+ + +

+Ein einfaches Beispiel zeigt die Anwendung in der Praxis: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void printVector1(Vector v)
+002 {
+003   for (Iterator it = v.iterator(); it.hasNext(); ) {
+004     Object o = it.next();
+005     System.out.println(o);
+006   }
+007 }
+008 
+009 public static void printVector2(Vector v)
+010 {
+011   for (Object o : v) {
+012     System.out.println(o);
+013   }
+014 }
+ +
+ +Listing 6.7: Anwendung der erweiterten for-Schleife auf Collections

+ +

+In printVector1 wird eine konventionelle +for-Schleife +verwendet, um die Elemente des Vectors auf der Konsole auszugeben. +Dazu wird zunächst ein Iterator +deklariert, am Anfang der Schleife initialisiert und bei jedem Schleifendurchlauf +darauf zugegriffen. Das ist etwas umständlich und syntaktisch +nicht sehr elegant. Die Methode printVector2 +verwendet dagegen die erweiterte for-Schleife +und kann völlig auf die explizite Deklaration und Verwendung +des Iterators verzichten. Sie hat die gleiche Bedeutung wie die erste +Variante. Der Code ist nun einfacher zu lesen und intuitiv zu verstehen +(der Doppelpunkt in der Schleifendeklaration wird wie »in« +gelesen). + +

+Die erweiterte for-Schleife +läßt sich auch auf Arrays anwenden. Sie ist dann eine Kurzform +für folgendes Codestück: + +

+Typ[] a = ausdruck;
+for (int i = 0; i < a.length; i++) {
+  formalerparameter = a[i];
+  statement
+}
+
+ + +

+Daß dies ähnlich nützlich ist wie die Anwendung auf +Collections, zeigt folgendes Beispiel: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void printArray1(int[] args)
+002 {
+003   // Ausgabe aller Elemente des Arrays über den Index
+004   for (int i = 0; i < args.length; ++i) {
+005     System.out.println(args[i]);
+006   }
+007 }
+008 
+009 public static void printArray2(int[] args)
+010 {
+011   // Ausgabe aller Elemente des Arrays über die erweiterte
+012   // for-Schleife (gelesen: für all a im Array args)
+013   for (int a : args) {
+014     System.out.println(a);
+015   }
+016 }
+ +
+ +Listing 6.8: Anwendung der erweiterten for-Schleife auf Arrays

+ +

+So wird der Code einfacher und klarer. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die erweiterte for-Schleife +wurde nicht entwickelt, um alle Spezialfälle eines Collection- +oder Array-Durchlaufs abzubilden. Sie will lediglich den vermutlich +häufigsten Fall vereinfachen, nämlich das einmalige Durchlaufen +aller Elemente von vorne nach hinten. Für Sonderfälle ist +nach wie vor die konventionelle for-Schleife +zuständig. Zu diesen zählen beispielsweise: +

    +
  • Das Durchlaufen der Collection von hinten nach vorn +
  • Das simultane Durchlaufen mehrerer Collections +
  • Das Löschen oder Ändern einzelner Elemente während +des Durchlaufs +
+		 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 6 - Anweisungen +
+
+ + + + +

6.4 Sonstige Anweisungen

+
+ +
+ + + + +

6.4.1 Die assert-Anweisung

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Ausführungen in diesem Abschnitt können beim ersten +Lesen übersprungen werden. Bei der assert-Anweisung +handelt es sich um ein weiterführendes Konzept, das seit dem +JDK 1.4 zur Verfügung steht. Neben einem grundlegenden Verständnis +von Klassen und Methoden (ab Kapitel 7) +setzt es insbesondere Kenntnisse über das Auslösen und Behandeln +von Ausnahmen voraus, die erst in Kapitel 12 +vermittelt werden. Aus systematischen Gründen soll das Thema +jedoch an dieser Stelle behandelt werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Syntax

+

+ + + + +
+ +
+assert ausdruck1 [ : ausdruck2 ] ;
+
+ +
+ + + + +

Bedeutung

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit dem JDK 1.4 gibt es in Java eine assert-Anweisung. +Diese, ursprünglich schon für die erste JDK-Version vorgesehene, +dann aber aus Zeitgründen zurückgestellte Anweisung wird +C- oder C++-Programmierern wohlbekannt sein. Sie dient dazu, an einer +bestimmten Stelle im Programmablauf einen logischen Ausdruck zu platzieren, +von dem der Programmierer annimmt, dass er stets wahr ist. +Ist das der Fall, fährt das Programm mit der nächsten Anweisung +fort, andernfalls wird eine Ausnahme des Typs AssertionError +ausgelöst. Ein solcher Ausdruck wird auch als Invariante +bezeichnet, denn er bleibt unverändert true, +solange das Programm korrekt funktioniert.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Assertions, wie assert-Anweisungen +vereinfachend genannt werden, dienen also dazu, bestimmte Annahmen +über den Zustand des Programms zu verifizieren und sicherzustellen, +dass diese eingehalten werden. Soll im Programm beispielsweise überprüft +werden, ob eine Variable x nicht-negativ +ist, könnte dazu die folgende assert-Anweisung +verwendet werden: + +

+assert x >= 0;
+
+ + +

+Das Programm überprüft die Bedingung und fährt fort, +wenn sie erfüllt ist. Andernfalls wird eine Ausnahme ausgelöst. +Natürlich hätte derselbe Test auch mit Hilfe einer einfachen +if-Anweisung +ausgeführt werden können. Die assert-Anweisung +hat ihr gegenüber jedoch einige Vorteile: +

+ +

+Der im Syntaxdiagramm angegebene ausdruck1 +muss immer vom Typ boolean +sein, andernfalls gibt es einen Compilerfehler. Fehlt ausdruck2 +(er darf von beliebigem Typ sein), wird im Falle des Nichterfülltseins +der Bedingung ein AssertionError +mit einer leeren Fehlermeldung erzeugt. Wurde ausdruck2 +dagegen angegeben, wird er im Fehlerfall an den Konstruktor von AssertionError +übergeben und dient als Meldungstext für das Fehlerobjekt. + + + + +

An- und Abschalten der Assertions

+ +

+Aus Kompatibilität zu älteren JDK-Versionen sind Assertions +sowohl im Compiler als auch im Interpreter standardmäßig +deaktiviert. Um einen Quellcode zu übersetzen, der Assertions +enthält, kann dem Java-Compiler ab der Version 1.4 die Option +-source 1.4 +(ab der J2SE 5.0 auch -source 1.5) +übergeben werden. Wird dies nicht gemacht, gibt es eine Fehlermeldung, +nach der »assert« ein Schlüsselwort ist und nicht mehr +als Bezeichner verwendet werden darf. Ältere Compilerversionen +melden einen Syntaxfehler. Wir wollen uns ein einfaches Beispielprogramm +ansehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* AssertionTest.java */
+002 
+003 public class AssertionTest
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     assert args.length >= 2; 
+008     int i1 = Integer.parseInt(args[0]);
+009     int i2 = Integer.parseInt(args[1]);
+010     assert i2 != 0 : "Teilen durch 0 nicht moeglich"; 
+011     System.out.println(i1 + "/" + i2 + "=" + (i1/i2));
+012   }
+013 }
+ +		 +AssertionTest.java
+ +Listing 6.9: Anwendung von Assertions

+ +

+Das Beispielprogramm verwendet zwei Assertions, um sicherzustellen, +dass mindestens zwei Kommandozeilenargumente übergeben werden +und dass das zweite von ihnen nicht 0 ist. Es kann mit folgendem Kommando +übersetzt werden, wenn der Compiler mindestens die Version 1.4 +hat: + +

+javac -source 1.4 AssertionTest.java
+
+ + +

+Um das Programm laufen zu lassen, kennt der Java-Interpreter ab der +Version 1.4 die Kommandozeilenoptionen -enableassertions +und -disableassertions, +die mit -ea +bzw. -da +abgekürzt werden können. Ihre Syntax lautet: +

+ + + + +
+ +
+java [ -enableassertions | -ea  ] [:PaketName... | :KlassenName ]
+
+java [ -disableassertions | -da  ] [:PaketName... | :KlassenName ]
+
+ +
+ +

+Werden die Optionen ohne nachfolgenden Paket- oder Klassennamen angegeben, +werden die Assertions für alle Klassen mit Ausnahme der Systemklassen +java.* an- bzw. ausgeschaltet. +Wird, durch einen Doppelpunkt getrennt, ein Klassenname angegeben, +gilt die jeweilige Option nur für diese Klasse. Wird ein Paketname +angegeben (von einem Klassennamen durch drei angehängte Punkte +zu unterscheiden), erstreckt sich die Option auf alle Klassen innerhalb +des angegebenen Pakets. Die Optionen können mehrfach angegeben +werden, sie werden der Reihe nach ausgewertet. Wird keine dieser Optionen +angegeben, sind die Assertions deaktiviert. + +

+Soll unser Beispielprogramm mit aktivierten Assertions ausgeführt +werden, kann also folgendes Kommando verwendet werden: + +

+java -ea AssertionTest
+
+ + +

+In diesem Fall gibt es sofort eine Fehlermeldung, denn die erste assert-Anweisung +ist nicht erfüllt. Rufen wir das Programm mit zwei Zahlen als +Argumente auf, wird erwartungsgemäß deren Quotient berechnet: + +

+java -ea AssertionTest 100 25
+
+ + +

+Die Ausgabe lautet: + +

+100/25=4
+
+ + +

+Wenn das zweite Argument dagegen 0 ist, gibt es eine Fehlermeldung, +weil die zweite Assertion nicht erfüllt ist. Auch in diesem Fall +steigt das Programm mit einem AssertionError +aus, der zusätzlich die Fehlermeldung »Teilen durch 0 nicht +moeglich« enthält, die wir nach dem Doppelpunkt in Zeile 010 +angegeben haben: + +

+Exception in thread "main" java.lang.AssertionError:
+  Teilen durch 0 nicht moeglich
+...
+
+ + +

+Wird das Programm mit deaktivierten Assertions aufgerufen, verhält +es sich, als wären die Zeilen 007 +und 010 gar nicht +vorhanden. In diesem Fall gibt es die üblichen Laufzeitfehler, +die bei einem Zugriff auf ein nicht vorhandenes Array-Element oder +die Division durch 0 entstehen. + + + + +

Anwendungen

+ +

+Genau genommen war das vorige Programm kein wirklich gutes Beispiel +für die Anwendung von Assertions. Das Überprüfen der +an ein Programm übergebenen Kommandozeilenparameter sollte nämlich +besser einer IllegalArgumentException +überlassen werden: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public class Listing0610
+002 {
+003   public static void main(String[] args)
+004   {
+005     if (args.length < 2) {
+006       throw new IllegalArgumentException();
+007     }
+008     ...
+009   }
+010 }
+ +
+ +Listing 6.10: Verwendung einer IllegalArgumentException

+ +

+Genau wie bei der Übergabe eines Arguments an eine öffentliche +Methode sollte es nicht einfach möglich sein, deren Überprüfung +zur Laufzeit abzuschalten. Da ein Programm bei der Übergabe von +Werten an öffentliche Schnittstellen keinerlei Annahmen darüber +machen kann, ob diese Werte korrekt sind, sollte die Überprüfung +dieser Werte immer aktiv sein. Die Verwendung von Assertions empfiehlt +sich also in diesem Fall nicht. Weitere Beispiele für derartige +öffentliche Schnittstellen sind etwa die Daten, die über +eine grafische Benutzerschnittstelle in ein Programm gelangen oder +die aus Dateien oder über Netzwerkverbindungen eingelesen werden. +In all diesen Fällen sollten nicht-abschaltbare Fehlerprüfungen +anstelle von Assertions verwendet werden. + +

+Der Einsatz von Assertions ist dagegen immer dann sinnvoll, wenn Daten +aus unbekannten Quellen bereits verifiziert sind. Wenn also das Nichterfülltsein +einer Assertion einen Programmfehler anzeigt und nicht fehlerhafte +Eingabedaten. Beispiele sind: +

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Sowohl Pre- als auch Postconditions wurden mit der Programmiersprache +Eiffel, die Bertrand Meyer +in seinem Buch »Object-oriented Software Construction« 1988 +vorgestellt hat, einer breiteren Öffentlichkeit bekannt. Das +im JDK 1.4 implementierte Assertion-Konzept entspricht allerdings +nicht in allen Aspekten Meyer's ausgefeiltem »Programming by +Contract«. Dort gibt es beispielsweise explizite Schlüsselwörter +für Pre- und Postconditions, und es ist möglich, in Postconditions +auf den »alten« Wert eines Parameters zuzugreifen (also +auf den, den er beim Eintritt in die Methode hatte).

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Dennoch stellen Assertions ein wichtiges Hilfsmittel dar, um Programme +zuverlässiger und besser lesbar zu machen. Das folgende Programm +zeigt verschiedene Anwendungen von Assertions am Beispiel einer einfachen +Klasse zur Speicherung von Listen von Ganzzahlen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 public class SimpleIntList
+002 {
+003   private int[] data;
+004   private int   len;
+005 
+006   public SimpleIntList(int size)
+007   {
+008     this.data = new int[size];
+009     this.len  = 0;
+010   }
+011 
+012   public void add(int value)
+013   {
+014     //Precondition als RuntimeException
+015     if (full()) { 
+016       throw new RuntimeException("Liste voll");
+017     }
+018     //Implementierung
+019     data[len++] = value;
+020     //Postcondition
+021     assert !empty(); 
+022   }
+023 
+024   public void bubblesort()
+025   {
+026     if (!empty()) {
+027       int cnt = 0;
+028       while (true) {
+029         //Schleifeninvariante
+030         assert cnt++ < len: "Zu viele Iterationen"; 
+031         //Implementierung...
+032         boolean sorted = true;
+033         for (int i = 1; i < len; ++i) {
+034           if (sortTwoElements(i - 1, i)) {
+035             sorted = false;
+036           }
+037         }
+038         if (sorted) {
+039           break;
+040         }
+041       }
+042     }
+043   }
+044 
+045   public boolean empty()
+046   {
+047     return len <= 0;
+048   }
+049 
+050   public boolean full()
+051   {
+052     return len >= data.length;
+053   }
+054 
+055   private boolean sortTwoElements(int pos1, int pos2)
+056   {
+057     //Private Preconditions
+058     assert (pos1 >= 0 && pos1 < len); 
+059     assert (pos2 >= 0 && pos2 < len); 
+060     //Implementierung...
+061     boolean ret = false;
+062     if (data[pos1] > data[pos2]) {
+063       int tmp = data[pos1];
+064       data[pos1] = data[pos2];
+065       data[pos2] = tmp;
+066       ret = true;
+067     }
+068     //Postcondition
+069     assert data[pos1] <= data[pos2] : "Sortierfehler"; 
+070     return ret;
+071   }
+072 }
+ +		 +SimpleIntList.java
+ +Listing 6.11: Anwendung von Assertions

+ +

+Precondition-Assertions sind in den Zeilen 058 +und 059 zu sehen. Sie stellen +sicher, dass die Methode mit gültigen Array-Indizes aufgerufen +wird. Eine Precondition, die als RuntimeException +implementiert wurde, findet sich in Zeile 015 +und prüft, ob die Liste vor dem Einfügen eines weiteren +Elements bereits voll ist. Während die Postcondition in Zeile 021 +eher formaler Natur ist, überprüft jene in Zeile 069, +ob das Sortieren der Elemente tatsächlich erfolgreich war. Die +Schleifeninvariante in Zeile 030 +stellt sicher, dass der Bubblesort nicht zu viele Arraydurchläufe +macht, was ein Indiz dafür wäre, dass er in eine Endlosschleife +geraten wäre. + + + + +

Nebeneffekte

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Normalerweise sollten die Ausdrücke in Assertions keine Nebeneffekte +enthalten. Also keinen Code, der Variablen verändert oder den +Status des Programms auf andere Weise modifiziert. Der Grund dafür +ist, dass diese Nebeneffekte bei abgeschalteten Assertions natürlich +nicht ausgeführt werden. Das Programm würde sich also anders +verhalten, als wenn die Assertions angeschaltet wären. Dadurch +können sehr schwer zu findende Fehler entstehen. Generell gilt, +dass die Funktionalität des Programms nicht davon abhängen +sollte, ob die Assertions an- oder abgeschaltet sind.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Allerdings kann es berechtigte Ausnahmen geben. Ein Gegenbeispiel +liefert etwa das vorige Listing in Zeile 030. +Hier wird innerhalb der Assertion die Zählervariable cnt +inkrementiert, also eine Variable verändert. Das ist allerdings +unkritisch, denn diese wird auch nur innerhalb der Assertion benötigt, +spielt ansonsten im Programm aber keine Rolle. Variablen, die auch +an anderen Stellen im Programm verwendet werden, sollten allerdings +nicht innerhalb von Assertions verändert werden. + + + + +

Kompatibilität

+ +

+Wie schon erwähnt, gibt es Assertions erst seit der Version 1.4 +des JDK. Ihre Verwendung wirft leider einige Kompatibilitätsprobleme +auf: +

+ +

+Was folgt daraus? Assertions lassen sich nur dann sinnvoll einsetzen, +wenn der Entwickler mindestens einen JDK-1.4.Compiler besitzt und +davon ausgehen kann, dass auf allen Zielsystemen, für die er +entwickelt, ein mindestens 1.4-kompatibles Laufzeitsystem vorhanden +ist. Letzteres ist mitunter nicht unbedingt der Fall. Der Reiz von +Java liegt ja gerade in seiner Plattformunabhängigkeit, und bis +auf allen wichtigen Zielsystemen ein JDK-1.4-Laufzeitsystem zur Verfügung +stehen wird und auch installiert ist, könnte es noch einige Zeit +dauern. Wegen der zur Installation eines neueren JDKs oft erforderlichen +Betriebssystempatches auf UNIX- oder Host-Systemen sind noch immer +viele derartige Systeme mit älteren JDKs ausgestattet. + +

+Fazit: Assertions sind ein ausgezeichnetes Mittel, um Code +lesbarer und robuster zu gestalten. Während der Debugphase helfen +sie bei der Fehlersuche. Sofern keine Kompatibilität zu älteren +JDK-Versionen erforderlich ist, sollten sie daher unbedingt verwendet +werden. Kann dagegen nicht sichergestellt werden, dass die Zielsysteme +mindestens das JDK 1.4 unterstützen, können Assertions nicht +verwendet werden. +

+ + + +
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+
+ + + + +

6.5 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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Kapitel 7

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OOP I: Grundlagen

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7.1 Konzepte objektorientierter Programmiersprachen

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7.1.1 Einführung

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+Objektorientierte Programmierung (kurz OOP) +ist das Programmierparadigma der 90er Jahre. Viele der heute +verwendeten Programmiersprachen sind entweder von Grund auf objektorientiert +(Java, Eiffel, SmallTalk) oder wurden im Laufe der Zeit mit objektorientierten +Erweiterungen versehen (Basic, Pascal, ADA). Selbst manche Scriptsprachen +erlauben den Zugriff auf (mitunter vordefinierte) Objekte oder besitzen +objektorientierte Eigenschaften (JavaScript, Python). Die objektorientierte +Programmierung war eine der »Silver Bullets«, die die Software-Industrie +aus ihrer Krise führen und zu robusteren, fehlerärmeren +und besser wartbaren Programmen führen sollte. + +

+Was sind nun die Geheimnisse der objektorientierten Programmierung? +Was verbirgt sich hinter dem Begriff, und welches sind seine wichtigsten +Konzepte? Wir wollen uns zunächst mit den Grundideen objektorientierter +Programmierung auseinandersetzen und dann in diesem und den nächsten +Kapiteln Schritt für Schritt erläutern, wie sie in Java +umgesetzt wurden. + + + + +

7.1.2 Abstraktion

+ +

+Eine der wichtigsten Ideen der objektorientierten Programmierung ist +die Trennung zwischen Konzept und Umsetzung, etwa zwischen +einem Bauteil und seinem Bauplan, einer Speise +und dem für die Zubereitung erforderlichen Rezept oder +einem technischen Handbuch und der konkreten Apparatur, +die dadurch beschrieben wird. Diese Art von Unterscheidung ist in +der wirklichen Welt sehr bedeutsam. Wer weiß, wie man einen +einzigen Lichtschalter bedient, kann andere, gleichartige Schalter +ebenfalls bedienen. Wer ein Rezept für eine Sachertorte besitzt, +ist in der Lage, diese zu backen, selbst wenn er ansonsten über +keine Koch- oder Backkünste verfügt. Wer einen Führerschein +gemacht hat, kann ein Auto fahren, ohne im Detail über das komplizierte +Innenleben desselben unterrichtet zu sein. + +

+In der objektorientierten Programmierung manifestiert sich diese Unterscheidung +in den Begriffen Objekt und Klasse. Ein Objekt ist ein +tatsächlich existierendes »Ding« aus der Anwendungswelt +des Programms. Es spielt dabei keine Rolle, ob es sich um die programmierte +Umsetzung eines konkret existierenden Gegenstandes handelt, oder ob +»nur« ein abstraktes Konzept modelliert wird. Eine »Klasse« +ist dagegen die Beschreibung eines oder mehrerer ähnlicher Objekte. +»Ähnlich« bedeutet dabei, dass eine Klasse nur Objekte +eines bestimmten Typs beschreibt. Diese müssen sich zwar nicht +in allen Details gleichen, aber doch in so vielen von ihnen übereinstimmen, +dass eine gemeinsame Beschreibung angebracht ist. Eine Klasse beschreibt +mindestens drei wichtige Dinge: +

+ +

+Ähnlich wie ein Rezept zur Herstellung von Hunderten von Sachertorten +verwendet werden kann, ermöglicht eine Klasse das Erzeugen einer +prinzipiell beliebigen Anzahl von Objekten. Jedes hat dabei seine +eigene Identität und mag sich in gewissen Details von allen anderen +unterscheiden. Letzlich ist das Objekt aber immer eine Instanz +der Klasse, nach der es modelliert wurde. In einem Haus kann es beispielsweise +fünfzig Lichtschalter-Objekte geben. Sie alle sind Instanzen +der Klasse »Lichtschalter«, lassen sich in vergleichbarer +Weise bedienen und sind identisch konstruiert. Dennoch unterscheiden +wir sehr wohl zwischen dem Lichschalter-Objekt, das die Flurbeleuchtung +bedient, und jenem, das den Keller erhellt. Und beide widerum unterscheiden +sich eindeutig von allen anderen Lichschalterinstanzen im Haus. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Es ist übrigens kein Zufall, dass wir die Begriffe »Instanz« +und »Objekt« synonym verwenden. In der objektorientierten +Programmierung ist das sehr verbreitet (auch wenn Puristen zwischen +beiden Begriffen noch Unterschiede sehen), und wir wollen uns diesem +Wortgebrauch anschließen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Diese Unterscheidung zwischen Objekten und Klassen kann als Abstraktion +angesehen werden. Sie bildet die erste wichtige Eigenschaft objektorientierter +Sprachen. Abstraktion hilft, Details zu ignorieren, und reduziert +damit die Komplexität des Problems. Die Fähigkeit zur Abstraktion +ist eine der wichtigsten Voraussetzungen zur Beherrschung komplexer +Apparate und Techniken und kann in seiner Bedeutung nicht hoch genug +eingeschätzt werden. + + + + +

7.1.3 Kapselung

+ +

+In objektorientierten Programmiersprachen wird eine Klasse durch die +Zusammenfassung einer Menge von Daten und darauf operierender Funktionen +(die nun Methoden genannt werden) definiert. +Die Daten werden durch einen Satz Variablen repräsentiert, der +für jedes instanziierte Objekt neu angelegt wird (diese werden +als Attribute, Membervariablen, +Instanzvariablen oder Instanzmerkmale +bezeichnet). Die Methoden sind im ausführbaren Programmcode nur +einmal vorhanden, operieren aber bei jedem Aufruf auf den Daten eines +ganz bestimmten Objekts (das Laufzeitsystem übergibt bei jedem +Aufruf einer Methode einen Verweis auf den Satz Instanzvariablen, +mit dem die Methode gerade arbeiten soll). + +

+Die Instanzvariablen repräsentieren den Zustand eines +Objekts. Sie können bei jeder Instanz einer Klasse unterschiedlich +sein und sich während seiner Lebensdauer verändern. Die +Methoden repräsentieren das Verhalten des Objekts. Sie +sind - von gewollten Ausnahmen abgesehen, bei denen Variablen bewußt +von außen zugänglich gemacht werden - die einzige Möglichkeit, +mit dem Objekt zu kommunizieren und so Informationen über seinen +Zustand zu gewinnen oder diesen zu verändern. Das Verhalten der +Objekte einer Klasse wird in seinen Methodendefinitionen festgelegt +und ist von dem darin enthaltenen Programmcode und dem aktuellen Zustand +des Objekts abhängig. + +

+Diese Zusammenfassung von Methoden und Variablen zu Klassen bezeichnet +man als Kapselung. Sie stellt die zweite +wichtige Eigenschaft objektorientierter Programmiersprachen dar. Kapselung +hilft vor allem, die Komplexität der Bedienung eines Objekts +zu reduzieren. Um eine Lampe anzuschalten, muss man nicht viel über +den inneren Aufbau des Lichtschalters wissen. Sie vermindert aber +auch die Komplexität der Implementierung, denn undefinierte Interaktionen +mit anderen Bestandteilen des Programms werden verhindert oder reduziert. + + + + +

7.1.4 Wiederverwendung

+ +

+Durch die Abstraktion und Kapselung wird die Wiederverwendung +von Programmelementen gefördert, die dritte wichtige Eigenschaft +objektorientierter Programmiersprachen. Ein einfaches Beispiel dafür +sind Collections, also Objekte, die Sammlungen anderer Objekte +aufnehmen und auf eine bestimmte Art und Weise verarbeiten können. +Collections sind oft sehr kompliziert aufgebaut (typischerweise zur +Geschwindigkeitssteigerung oder Reduzierung des Speicherbedarfs), +besitzen aber in aller Regel eine einfache Schnittstelle. Werden sie +als Klasse implementiert und werden durch die Kapselung der Code- +und Datenstrukturen die komplexen Details »wegabstrahiert«, +können sie sehr einfach wiederverwendet werden. Immer, wenn im +Programm eine entsprechende Collection benötigt wird, muss lediglich +ein Objekt der passenden Klasse instanziert werden, und das Programm +kann über die einfach zu bedienende Schnittstelle darauf zugreifen. +Wiederverwendung ist ein wichtiger Schlüssel zur Erhöhung +der Effizienz und Fehlerfreiheit beim Programmieren. + + + + +

7.1.5 Beziehungen

+ +

+Objekte und Klassen existieren für gewöhnlich nicht völlig +alleine, sondern stehen in Beziehungen zueinander. So ähnelt +ein Fahrrad beispielsweise einem Motorrad, hat aber auch mit einem +Auto Gemeinsamkeiten. Ein Auto ähnelt dagegen einem Lastwagen. +Dieser kann einen Anhänger haben, auf dem ein Motorrad steht. +Ein Fährschiff ist ebenfalls ein Transportmittel und kann viele +Autos oder Lastwagen aufnehmen, genauso wie ein langer Güterzug. +Dieser wird von einer Lokomotive gezogen. Ein Lastwagen kann auch +einen Anhänger ziehen, muss es aber nicht. Bei einem Fährschiff +ist keine Zugmaschine erforderlich, und es kann nicht nur Transportmittel +befördern, sondern auch Menschen, Tiere oder Lebensmittel. + +

+Wir wollen ein wenig Licht in diese Beziehungen bringen und zeigen, +wie sie sich in objektorientierten Programmiersprachen auf wenige +Grundtypen reduzieren lassen: +

+ + + + +

Generalisierung und Spezialisierung

+ +

+Zuerst wollen wir die »is-a«-Beziehung betrachten. »is-a« +bedeutet »ist ein« und meint die Beziehung zwischen »ähnlichen« +Klassen. Ein Fahrrad ist kein Motorrad, aber beide sind Zweiräder. +Ein Zweirad, und damit sowohl das Fahrrad als auch das Motorrad, ist +ein Straßenfahrzeug, ebenso wie das Auto und der Lastwagen. +All diese Klassen repräsentieren Transportmittel, zu denen aber +auch die Schiffe und Güterzüge zählen. + +

+Die »is-a«-Beziehung zwischen zwei Klassen A und +B sagt aus, dass »B ein A ist«, also +alle Eigenschaften von A besitzt, und vermutlich noch ein paar +mehr. B ist demnach eine Spezialisierung von A. Andersherum +betrachtet, ist A eine Generalisierung (Verallgemeinerung) +von B. + +

+»is-a«-Beziehungen werden in objektorientierten Programmiersprachen +durch Vererbung ausgedrückt. Eine +Klasse wird dabei nicht komplett neu definiert, sondern von einer +anderen Klasse abgeleitet. In diesem Fall erbt sie alle Eigenschaften +dieser Klasse und kann nach Belieben eigene hinzufügen. In unserem +Fall wäre also B von A abgeleitet. A wird +als Basisklasse (manchmal auch als +Vaterklasse), B als abgeleitete +Klasse bezeichnet. + +

+Vererbungen können mehrstufig sein, d.h. eine abgeleitete Klasse +kann Basisklasse für weitere Klassen sein. Auf diese Weise können +vielstufige Vererbungshierarchien entstehen, die in natürlicher +Weise die Taxonomie (also die gegliederte Begriffsstruktur) der zu +modellierenden Anwendungswelt repräsentieren. Vererbungshierarchien +werden wegen ihrer Baumstruktur auch als Ableitungsbäume +bezeichnet. Sie werden meist durch Graphen dargestellt, in denen die +abgeleiteten Klassen durch Pfeile mit den Basisklassen verbunden sind +und die Basisklassen oberhalb der abgeleiteten Klassen stehen. Für +unsere Fahrzeugwelt ergäbe sich beispielsweise folgender Ableitungsbaum: +

+ + +

+ +

+Abbildung 7.1: Vererbungshierarchie für Transportmittel

+ +

+Als Eigenschaften der Basisklasse Transportmittel könnten +etwa dessen Anschaffungskosten, seine Lebensdauer oder die Transportgeschwindigkeit +angesehen werden. Sie gelten für alle abgeleiteten Klassen. In +der zweiten Ableitungsebene unterscheiden wir nach der Art der Fortbewegung +(wir hätten allerdings ebensogut nach der Farbe, dem Verwendungszweck +oder einem beliebigen anderen Merkmal unterscheiden können). +In der Klasse Wasserfahrzeug könnten nun Eigenschaften +wie Verdrängung, Hochseetauglichkeit und erforderliche Besatzung +festgehalten werden. Das Fährschiff schließlich fügt +seine Transportkapazitäten für Autos, Lastwagen und Personen +hinzu, gibt die Anzahl der Kabinen der unterschiedlichen Kategorien +an und definiert, ob es im RORO-Verfahren be- und entladen werden +kann oder nicht. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+In manchen objektorientierten Programmiersprachen kann eine abgeleitete +Klasse mehr als eine Basisklasse besitzen (z.B. in C++ oder Eiffel). +In diesem Fall spricht man von Mehrfachvererbung. +Die Vererbungshierarchie ist dann nicht mehr zwangsläufig ein +Baum, sondern muss zu einem gerichteten Graph verallgemeinert werden. +In Java gibt es allerdings keine Mehrfachvererbung, und wir wollen +daher nicht weiter auf die Besonderheiten dieser Technik eingehen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Aggregation und Komposition

+ +

+Der zweite Beziehungstyp, die »part-of«-Beziehungen, beschreibt +die Zusammensetzung eines Objekts aus anderen Objekten (dies +wird auch als Komposition bezeichnet). +So besteht beispielsweise der Güterzug aus einer (oder manchmal +zwei) Lokomotiven und einer großen Anzahl Güterzuganhänger. +Der Lastwagen besteht aus der LKW-Zugmaschine und eventuell einem +Anhänger. Ein Fahrrad besteht aus vielen Einzelteilen. Objektorientierte +Sprachen implementieren »part-of«-Beziehungen durch Instanzvariablen, +die Objekte aufnehmen können. Der Güterzug könnte also +eine (oder zwei) Instanzvariablen vom Typ Lokomotive und ein +Array von Instanzvariablen vom Typ Güterzuganhänger +besitzen. + +

+»part-of«-Beziehungen müssen nicht zwangsläufig +beschreiben, woraus ein Objekt zusammengesetzt ist. Vielmehr +können sie auch den allgemeineren Fall des einfachen Aufnehmens +anderer Objekte beschreiben (was auch als Aggregation +bezeichnet wird). Zwischen dem Motorrad, das auf dem Lastwagenanhänger +steht, oder den Straßenfahrzeugen, die auf einem Fährschiff +untergebracht sind, besteht zwar eine »part-of«-Beziehung, +sie ist aber nicht essentiell für die Existenz des aufnehmenden +Objekts. Der Anhänger existiert auch wenn kein Motorrad darauf +platziert ist. Und das Fährschiff kann auch leer von Kiel nach +Oslo fahren. + +

+Während bei der objektorientierten Modellierung sorgsam zwischen +beiden Fällen unterschieden wird (Komposition bezeichnet die +strenge Form der Aggregation auf Grund einer existentiellen Abhängigkeit), +behandeln objektorientierte Programmiersprachen sie prinzipiell gleich. +In beiden Fällen gibt es Instanzvariablen, die Objekte aufnehmen +können. Ist ein optionales Objekt nicht vorhanden, wird dies +durch die Zuweisung eines speziellen null-Objekts +ausgedrückt. Für die semantischen Eigenschaften der Beziehung +ist die Klasse selbst verantwortlich. + + + + +

Verwendungs- und Aufrufbeziehungen

+ +

+Die dritte Art von Beziehungen zwischen Objekten oder Klassen hat +den allgemeinsten Charakter. Benutzt beispielsweise eine Methode während +ihrer Ausführung ein temporäres Objekt, so besteht zwischen +beiden eine Verwendungsbeziehung: Objekt x verwendet eine Instanz +der Klasse Y, um bestimmte Operationen auszuführen. Taucht +in der Argumentliste einer Methode eine Objektvariable der Klasse +T auf, so entsteht eine ähnliche Beziehung zu T. +Zwar ist dies keine »part-of«-Beziehung, und auch die Ableitungsbeziehung +zwischen beiden Klassen spielt keine Rolle. Wenigstens muss aber die +Methode die Argumentklasse kennen und in der Lage sein, Methoden darauf +aufzurufen oder das Objekt an Dritte weiterzugeben. + +

+Allgemeine Verwendungs- oder Aufrufbeziehungen finden in objektorientierten +Programmiersprachen ihren Niederschlag darin, dass Objekte als lokale +Variablen oder Methodenargumente verwendet werden. Sie werden auch +mit dem Begriff Assoziationen bezeichnet. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+In den vorangegangenen Abschnitten wurden mehrfach die Begriffe Membervariable, +Instanzvariable und Objektvariable verwendet. Als Objektvariable +bezeichnen wir stets eine Variable, die ein Objekt aufnehmen kann, +also vom Typ einer Klasse ist. Das Gegenteil einer Objektvariable +ist eine primitive Variable . Die Begriffe +Membervariable und Instanzvariable werden synonym verwendet. +Sie bezeichnen eine Variable, die innerhalb einer Klasse definiert +wurde und mit jeder Instanz neu angelegt wird.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

7.1.6 Polymorphismus

+ +

+Als letztes wichtiges Konzept objektorientierter Programmiersprachen +wollen wir uns mit dem Polymorphismus +beschäftigen. Polymorphismus bedeutet direkt übersetzt etwa +»Vielgestaltigkeit« und bezeichnet zunächst einmal +die Fähigkeit von Objektvariablen, Objekte unterschiedlicher +Klassen aufzunehmen. Das geschieht allerdings nicht unkontrolliert, +sondern beschränkt sich für eine Objektvariable des Typs +X auf alle Objekte der Klasse X oder einer daraus abgeleiteten +Klasse. + +

+Eine Objektvariable vom Typ Straßenfahrzeug kann also +nicht nur Objekte der Klasse Straßenfahrzeug aufnehmen, +sondern auch Objekte der Klassen Zweirad, Vierrad, Anhänger, +Motorrad, Fahrrad, Auto und Lastwagen. +Diese auf den ersten Blick erstaunliche Lässigkeit entspricht +allerdings genau dem gewohnten Umgang mit Vererbungsbeziehungen. Ein +Zweirad ist nunmal ein Straßenfahrzeug, hat alle +Eigenschaften eines Straßenfahrzeugs und kann daher durch eine +Variable repräsentiert werden, die auf ein Straßenfahrzeug +verweist. Daß es möglicherweise ein paar zusätzliche +Eigenschaften besitzt, stört den Compiler nicht. Er hat nur sicherzustellen, +dass die Eigenschaften eines Straßenfahrzeugs vollständig +vorhanden sind, denn mehr stellt er dem Programm beim Zugriff auf +eine Variable dieses Typs nicht zur Verfügung. Davon kann er +aber aufgrund der Vererbungshierarchie ausgehen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Anders herum funktioniert Polymorphismus nicht. Wäre es beispielsweise +möglich, einer Variable des Typs Motorrad ein Objekt des +Typs Zweirad zuzuzweisen, könnte das Laufzeitsystem in +Schwierigkeiten geraten. Immer wenn auf der Motorrad-Variablen +eine Eigenschaft benutzt würde, die in der Basisklasse Zweirad +noch nicht vorhanden ist, wäre das Verhalten des Programms undefiniert, +wenn zum Ausführungszeitpunkt nicht ein Motorrad, sondern +ein Objekt aus der Basisklasse darin gespeichert wäre.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Interessant wird Polymorphismus, wenn die Programmiersprache zusätzlich +das Konzept des Late Binding implementiert. +Im Unterschied zum »Early Binding« wird dabei nicht bereits +zur Compilezeit entschieden, welche Ausprägung einer bestimmten +Methode aufgerufen werden soll, sondern erst zur Laufzeit. Wenn beispielsweise +auf einem Objekt der Klasse X eine Methode mit dem Namen f +aufgerufen werden soll, ist zwar prinzipiell bereits zur Compilezeit +klar, wie der Name lautet. Objektorientierte Programmiersprachen erlauben +aber das Überlagern von Methoden +in abgeleiteten Klassen, und da - wie zuvor erwähnt - eine Objektvariable +des Typs X auch Objekte aus allen von X abgeleiteten +Klassen aufnehmen kann, könnte f in einer dieser nachgelagerten +Klassen überlagert worden sein. Welche konkrete Methode also +aufgerufen werden muss, kann damit erst zur Laufzeit entschieden werden. +Wir werden in Abschnitt 8.4 +ein ausführliches Anwendungsbeispiel vorstellen. + +

+Nun ist dieses Verhalten keinesfalls hinderlich oder unerwünscht, +sondern kann sehr elegant dazu genutzt werden, automatische typbasierte +Fallunterscheidungen vorzunehmen. Betrachten wir dazu noch einmal +unsere Hierarchie von Transportmitteln. Angenommen, unser Unternehmen +verfügt über einen breit gefächerten Fuhrpark von Transportmitteln +aus allen Teilen des Ableitungsbaums. Als Unternehmer interessieren +uns natürlich die Kosten jedes Transportmittels pro Monat, und +wir würden dazu eine Methode getMonatsKosten in der Basisklasse +Transportmittel definieren. Ganz offensichtlich läßt +sich diese dort aber nicht implementieren, denn beispielsweise +die Berechnung der monatlichen Kosten unseres Fährschiffes gestaltet +sich ungleich schwieriger als die der drei Fahrräder, die auch +im Fahrzeugfundus sind. + +

+Anstatt nun in aufwändigen Fallunterscheidungen für jedes +Objekt zu prüfen, von welchem Typ es ist, muss lediglich diese +Methode in jeder abgeleiteten Klasse implementiert werden. Besitzt +das Programm etwa ein Array von Transportmittel-Objekten, kann +dieses einfach durchlaufen und für jedes Element getMonatsKosten +aufgerufen werden. Das Laufzeitsystem kennt den jeweiligen konkreten +Typ und kann die korrekte Methode aufrufen (und das ist die aus der +eigenen Klasse, nicht die in Transportmittel definierte). +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Falls es vorkommt, dass die Implementierung in einer bestimmten Klasse +mit der seiner Basisklasse übereinstimmt, braucht die Methode +nicht noch einmal überlagert zu werden. Das Laufzeitsystem verwendet +in diesem Fall die Implementierung aus der Vaterklasse, die der eigenen +Klasse am nächsten liegt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

7.1.7 Fazit

+ +

+Objektorientierte Programmierung erlaubt eine natürliche Modellierung +vieler Problemstellungen. Sie vermindert die Komplexität eines +Programms durch Abstraktion, Kapselung, definierte Schnittstellen +und Reduzierung von Querzugriffen. Sie stellt Hilfsmittel zur Darstellung +von Beziehungen zwischen Klassen und Objekten dar, und sie erhöht +die Effizienz des Entwicklers durch Förderung der Wiederverwendung +von Programmcode. Wir werden in den nächsten Abschnitten zeigen, +wie die objektorientierte Programmierung sich in Java gestaltet. +

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7.2 Klassen und Objekte in Java

+
+ +
+ + + + +

7.2.1 Klassen

+ +

+Eine Klassendefinition in Java wird durch das Schlüsselwort class +eingeleitet. Anschließend folgt innerhalb von geschweiften Klammern +eine beliebige Anzahl an Variablen- und Methodendefinitionen. Das +folgende Listing ist ein Beispiel für eine einfache Klassendefinition: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Auto.java */
+002 
+003 public class Auto
+004 {
+005   public String name;
+006   public int    erstzulassung;
+007   public int    leistung;
+008 }
+ +		 +Auto.java
+ +Listing 7.1: Eine einfache Klassendefinition

+ +

+Diese Klasse enthält keine Methoden, sondern lediglich die Variablen +name, erstzulassung +und leistung. Eine solche methodenlose +Klassendefinition entspricht dem Konzept des Verbunddatentyps aus +C oder PASCAL (struct bzw. record). +Die innerhalb einer Klasse definierten Variablen werden wir im folgenden +(analog zu C++) meist als Membervariablen +bezeichnen. Die in Abschnitt 7.1.3 +erwähnten Begriffe Instanzvariablen oder Instanzmerkmal +sind aber ebenso gültig. + + + + +

7.2.2 Objekte

+ +

+Um von einer Klasse ein Objekt anzulegen, muss eine Variable vom Typ +der Klasse deklariert und ihr mit Hilfe des new-Operators +ein neu erzeugtes Objekt zugewiesen werden: + + +

+ + + + +
+ +
+001 Auto meinKombi;
+002 meinKombi = new Auto();
+ +
+ +Listing 7.2: Erzeugen eines Objekts mit new

+ +

+Die erste Anweisung ist eine normale Variablendeklaration, wie sie +aus Kapitel 4 bekannt +ist. Anstelle eines primitiven Typs wird hier der Typname einer zuvor +definierten Klasse verwendet. Im Unterschied zu primitiven Datentypen +wird die Objektvariable meinKombi +als Referenz gespeichert. Die zweite Anweisung generiert mit +Hilfe des new-Operators +eine neue Instanz der Klasse Auto +und weist sie der Variablen meinKombi +zu. + +

+In Java wird jede selbstdefinierte Klasse mit Hilfe des new-Operators +instanziert. Mit Ausnahme von Strings und Arrays, bei denen der Compiler +auch Literale zur Objekterzeugung zur Verfügung stellt, +gilt dies auch für alle vordefinierten Klassen der Java-Klassenbibliothek. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Wie bei primitiven Variablen lassen sich beide Anweisungen auch kombinieren. +Das nachfolgende Beispiel deklariert und initialisiert die Variable +meinKombi:

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + +

+ + + + +
+ +
+001 Auto meinKombi = new Auto();
+ +
+ +Listing 7.3: Kombinierte Deklaration und Initialisierung einer Objektvariablen

+ +

+Nach der Initialisierung haben alle Variablen des Objekts zunächst +Standardwerte. Referenztypen haben den Standardwert null, +die Standardwerte der primitiven Typen können Tabelle 4.1 +entnommen werden. Der Zugriff auf sie erfolgt mit Hilfe der Punktnotation +Objekt.Variable. Um unser Auto-Objekt +in einen 250 PS starken Mercedes 600 des Baujahrs 1972 zu verwandeln, +müssten folgende Anweisungen ausgeführt werden: + + +

+ + + + +
+ +
+001 meinKombi.name = "Mercedes 600";
+002 meinKombi.erstzulassung = 1972;
+003 meinKombi.leistung = 250;
+ +
+ +Listing 7.4: Zuweisen von Werten an die Variablen eines Objekts

+ +

+Ebenso wie der schreibende erfolgt auch der lesende Zugriff mit Hilfe +der Punktnotation. Die Ausgabe des aktuellen Objektes auf dem Bildschirm +könnte also mit den folgenden Anweisungen erledigt werden: + + +

+ + + + +
+ +
+001 System.out.println("Name........: "+meinKombi.name);
+002 System.out.println("Zugelassen..: "+meinKombi.erstzulassung);
+003 System.out.println("Leistung....: "+meinKombi.leistung);
+ +
+ +Listing 7.5: Lesender Zugriff auf die Variablen eines Objekts

+
+ + + +
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+
+ + + + +

7.3 Methoden

+
+ +
+ + + + +

7.3.1 Definition

+ +

+Methoden definieren das Verhalten von Objekten. Sie werden +innerhalb einer Klassendefinition angelegt und haben Zugriff auf alle +Variablen des Objekts. Methoden sind das Pendant zu den Funktionen +anderer Programmiersprachen, arbeiten aber immer mit den Variablen +des aktuellen Objekts. Globale Funktionen, +die vollkommen unabhängig von einem Objekt oder einer Klasse +existieren, gibt es in Java ebensowenig wie globale Variablen. Wir +werden später allerdings Klassenvariablen und -methoden kennenlernen, +die nicht an eine konkrete Instanz gebunden sind. + +

+Die Syntax der Methodendefinition in Java ähnelt der von C/C++: +

+ + + + +
+ +
+{Modifier}
+Typ Name([Parameter])
+{
+  {Anweisung;}
+}
+
+ +
+ +

+Nach einer Reihe von Modifiern (wir +kommen weiter in Abschnitt 8.2 +darauf zurück) folgen der Typ des Rückgabewerts der +Funktion, ihr Name und eine optionale Parameterliste. +In geschweiften Klammern folgt dann der Methodenrumpf, also +die Liste der Anweisungen, die das Verhalten der Methode festlegen. +Die Erweiterung unserer Beispielklasse um eine Methode zur Berechnung +des Alters des Auto-Objekts +würde beispielsweise so aussehen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public class Auto
+002 {
+003   public String name;
+004   public int    erstzulassung;
+005   public int    leistung;
+006 
+007   public int alter()
+008   {
+009     return 2000 - erstzulassung;
+010   }
+011 }
+ +
+ +Listing 7.6: Eine einfache Methode zur Altersberechnung

+ +

+Hier wird eine Methode alter +definiert, die einen ganzzahligen Wert zurückgibt, der sich aus +der Differenz des Jahres 2000 und dem Jahr der Erstzulassung errechnet. + + + + +

7.3.2 Aufruf

+ +

+Der Aufruf einer Methode erfolgt ähnlich der Verwendung einer +Instanzvariablen in Punktnotation. Zur Unterscheidung von einem Variablenzugriff +müssen zusätzlich die Parameter der Methode in Klammern +angegeben werden, selbst wenn die Liste leer ist. Das folgende Programm +würde demnach die Zahl 10 auf dem Bildschirm ausgeben. + + +

+ + + + +
+ +
+001 Auto golf1 = new Auto();
+002 golf1.erstzulassung = 1990;
+003 System.out.println(golf1.alter());
+ +
+ +Listing 7.7: Aufruf einer Methode

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Wie an der Definition von alter +zu erkennen ist, darf eine Methode auf die Instanzvariablen ihrer +Klasse zugreifen, ohne die Punktnotation zu verwenden. Das funktioniert +deshalb, weil der Compiler alle nicht in Punktnotation verwendeten +Variablen x, die nicht lokale +Variablen sind, auf das Objekt this +bezieht und damit als this.x +interpretiert.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Bei this +handelt es sich um einen Zeiger, der beim Anlegen eines Objekts automatisch +generiert wird. this +ist eine Referenzvariable, die auf das aktuelle Objekt zeigt und dazu +verwendet wird, die eigenen Methoden und Instanzvariablen anzusprechen. +Der this-Zeiger +ist auch explizit verfügbar und kann wie eine ganz normale +Objektvariable verwendet werden. Er wird als versteckter Parameter +an jede nicht-statische Methode übergeben. Die Methode alter +hätte also auch so geschrieben werden können: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public int alter()
+002 {
+003   return 2000 - this.erstzulassung;
+004 }
+ +
+ +Listing 7.8: Verwendung von this

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Manchmal ist es sinnvoll, this +explizit zu verwenden, auch wenn es nicht unbedingt erforderlich ist. +Dadurch wird hervorgehoben, dass es sich um den Zugriff auf eine Instanzvariable, +und nicht eine lokale Variable, handelt.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

7.3.3 Parameter

+ +

+Eine Methode kann mit Parametern definiert werden. Dazu wird bei der +Methodendefinition eine Parameterliste innerhalb der Klammern angegeben. +Jeder formale Parameter besteht aus einem Typnamen und dem Namen des +Parameters. Soll mehr als ein Parameter definiert werden, so sind +die einzelnen Definitionen durch Kommata zu trennen. + +

+Alle Parameter werden in Java per call by value +übergeben. Beim Aufruf einer Methode wird also der aktuelle Wert +in die Parametervariable kopiert und an die Methode übergeben. +Veränderungen der Parametervariablen innerhalb der Methode bleiben +lokal und wirken sich nicht auf den Aufrufer aus. Das folgende Beispiel +definiert eine Methode printAlter, +die das Alter des Autos insgesamt wieoft +mal auf dem Bildschirm ausgibt: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public void printAlter(int wieoft)
+002 {
+003   while (wieoft-- > 0) {
+004     System.out.println("Alter = " + alter());
+005   }
+006 }
+ +
+ +Listing 7.9: Eine Methode zur Ausgabe des Alters

+ +

+Obwohl der Parameter wieoft +innerhalb der Methode verändert wird, merkt ein Aufrufer nichts +von diesen Änderungen, da innerhalb der Methode mit einer Kopie +gearbeitet wird. Das folgende Programm würde das Alter des Objekts +auto daher insgesamt neunmal +auf dem Bildschirm ausgeben: + + +

+ + + + +
+ +
+001 ...
+002 int a = 3;
+003 
+004 auto.printAlter(a);
+005 auto.printAlter(a);
+006 auto.printAlter(a);
+007 ...
+ +
+ +Listing 7.10: Wiederholter Aufruf der Methode zur Ausgabe des Alters

+ +

+Wie bereits erwähnt, sind Objektvariablen Referenzen, also Zeiger. +Zwar werden auch sie bei der Übergabe an eine Methode per Wert +übergeben. Da innerhalb der Methode aber der Zeiger auf das Originalobjekt +zur Verfügung steht (wenn auch in kopierter Form), wirken sich +Veränderungen an dem Objekt natürlich direkt auf das Originalobjekt +aus und sind somit für den Aufrufer der Methode sichtbar. Wie +in allen anderen Programmiersprachen entspricht die call by value-Übergabe +eines Zeigers damit natürlich genau der Semantik von call +by reference. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Übergabe von Objekten an Methoden hat damit zwei wichtige +Konsequenzen: +

    +
  • Die Methode erhält keine Kopie, sondern arbeitet mit dem +Originalobjekt. +
  • Die Übergabe von Objekten ist performant, gleichgültig +wie groß sie sind. +
+		 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Sollen Objekte kopiert werden, so muss dies explizit durch Aufruf +der Methode clone +der Klasse Object +erfolgen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Übergabe von Objekten und Arrays per Referenz kann leicht +zu verdeckten Fehlern führen. Da die aufgerufene Methode mit +dem Originalobjekt arbeitet, kann sie deren Membervariablen bzw. Elemente +verändern, ohne dass der Aufrufer es merkt. Auch der final-Modifier +(siehe Abschnitt 8.2) bietet dagegen +keinen Schutz. Das unbeabsichtigte Ändern einer modifizierbaren +Referenzvariable bei der Übergabe an eine Methode kann nur durch +vorheriges Kopieren verhindert werden.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

7.3.4 Variable Parameterlisten +

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit Java 5 gibt es die Möglichkeit, variable Parameterlisten +zu definieren, in denen ein formaler Parameter für eine beliebige +Anzahl aktueller Argumente steht. Dazu kann der letzte Parameter einer +Methode (und nur dieser) nach dem Typbezeichner mit drei Punkten versehen +werden. So wird angezeigt, dass an dieser Stelle beim Aufruf eine +beliebige Anzahl Argumente des passenden Typs übergeben werden +darf: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void printArgs(String... args)
+002 {
+003   for (int i = 0; i < args.length; ++i) {
+004     System.out.println(args[i]);
+005   }
+006 }
+ +
+ +Listing 7.11: Eine Methode mit einer variablen Parameterliste

+		 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Technisch entspricht die Deklaration der eines Arrays-Parameters, +und so wird auch auf die Elemente zugegriffen. Die Vereinfachung wird +sichtbar, wenn man sich den Aufruf der Methode ansieht. An +dieser Stelle darf nämlich nicht nur ein einzelnes Array übergeben +werden, sondern die einzelnen Elemente können auch separat angegeben +werden. Dabei erzeugt das Laufzeitsystem automatisch ein Array, in +das diese Werte übertragen werden. Die beiden folgenden Aufrufe +sind also gleichwertig: + +

+printArgs(new String[]{"so", "wird", "es", "gemacht"});
+
+printArgs("so", "wird", "es", "gemacht");
+
+ + +

+Nun wird auch deutlich, warum lediglich der letzte Parameter variabel +sein darf. Andernfalls könnte der Compiler unter Umständen +nicht mehr unterscheiden, welches aktuelle Argument zu welchem formalen +Parameter gehört. + +

+Praktischen Nutzen haben die variablen Parameterlisten bei Anwendungen, +in denen nicht von vorneherein klar ist, wieviele Argumente benötigt +werden. Tatsächlich wurde ihre Entwicklung durch den Wunsch motiviert, +flexible Ausgabemethoden definieren zu können, wie sie etwa in +C/C++ mit der printf-Familie zur Verfügung stehen (und seit der +J2SE 5.0 mit der Klasse java.util.Formatter, +die in Abschnitt 11.6 +beschrieben wird). Sie können dann die in diesem Fall vielfach +verwendeten überladenen Methoden ersetzen (siehe Abschnitt 7.3.6). +Natürlich benötigt nicht jede Methode variable Parameterlisten, +sondern ihre Anwendung sollte auf Spezialfälle beschränkt +bleiben. + +

+Wird eine Methode mit einem Parameter vom Typ Object... +deklariert, entstehen in Zusammenhang mit dem ebenfalls seit der J2SE +5.0 verfügbaren Mechanismus des Autoboxings (siehe Abschnitt 10.2.3) +Methoden, bei denen praktisch alle Typprüfungen des Compilers +ausgehebelt werden. Da ein Element des Typs Object +zu allen anderen Referenztypen kompatibel ist und primitive Typen +dank des Autoboxings automatisch in passende Wrapper-Objekte konvertiert +werden, kann an einen Parameter des Typs Object... +eine beliebige Anzahl beliebiger Argumente übergeben werden. + +

+Das folgende Listing zeigt eine Methode, die numerische Argumente +jeweils solange summiert, bis ein nichtnumerischer Wert übergeben +wird. Dieser wird dann in einen String konvertiert und zusammen mit +der Zwischensumme ausgegeben. Am Ende wird zusätzlich die Gesamtsumme +ausgegeben. Nicht unbedingt eine typische Anwendung, und erst recht +kein empfehlenswerter Programmierstil, aber das Listing demonstriert, +wie weitreichend die Möglichkeiten dieses neuen Konzepts sind: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0712.java */
+002 
+003 public class Listing0712
+004 {
+005   public static void registrierKasse(Object... args)
+006   {
+007     double zwischensumme = 0;
+008     double gesamtsumme   = 0;
+009     for (int i = 0; i < args.length; ++i) {
+010       if (args[i] instanceof Number) {
+011         zwischensumme += ((Number)args[i]).doubleValue();
+012       } else {
+013         System.out.println(args[i] + ": " + zwischensumme);
+014         gesamtsumme += zwischensumme;
+015         zwischensumme = 0;
+016       }
+017     }
+018     System.out.println("Gesamtsumme: " + gesamtsumme);
+019   }
+020 
+021   public static void main(String[] args)
+022   {
+023     registrierKasse(
+024       1.45, 0.79, 19.90, "Ware",
+025       -3.00, 1.50, "Pfand",
+026       -10, "Gutschein"
+027     );
+028   }
+029 }
+ +		 +Listing0712.java
+ +Listing 7.12: Die Anwendung von Object...

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+Ware: 22.14
+Pfand: -1.5
+Gutschein: -10.0
+Gesamtsumme: 10.64
+
+ + + + + +

7.3.5 Rückgabewert

+ +

+Jede Methode in Java ist typisiert. Der Typ einer Methode wird zum +Zeitpunkt der Definition festgelegt und bestimmt den Typ des Rückgabewerts. +Dieser kann von einem beliebigen primitiven Typ, einem Objekttyp (also +einer Klasse) oder vom Typ void +sein. Die Methoden vom Typ void +haben gar keinen Rückgabewert und dürfen nicht in Ausdrücken +verwendet werden. Sie sind lediglich wegen ihrer Nebeneffekte von +Interesse und dürfen daher nur als Ausdrucksanweisung verwendet +werden. + +

+Hat eine Methode einen Rückgabewert (ist also nicht vom Typ void), +so kann sie mit Hilfe der return-Anweisung +einen Wert an den Aufrufer zurückgeben. Die return-Anweisung +hat folgende Syntax: +

+ + + + +
+ +
+return Ausdruck;
+
+ +
+ +

+Wenn diese Anweisung ausgeführt wird, führt dies zum Beenden +der Methode, und der Wert des angegebenen Ausdrucks wird an den Aufrufer +zurückgegeben. Der Ausdruck muss dabei zuweisungskompatibel zum +Typ der Funktion sein. Die in Kapitel 5 +erläuterte Datenflussanalyse sorgt dafür, dass hinter der +return-Anweisung +keine unerreichbaren Anweisungen stehen und dass jeder mögliche +Ausgang einer Funktion mit einem return +versehen ist. Der in C beliebte Fehler, einen Funktionsausgang ohne +return-Anweisung +zu erzeugen (und damit einen undefinierten Rückgabewert zu erzeugen), +kann in Java also nicht passieren. + + + + +

7.3.6 Überladen von Methoden

+ +

+In Java ist es erlaubt, Methoden zu überladen, d.h. innerhalb +einer Klasse zwei unterschiedliche Methoden mit demselben Namen zu +definieren. Der Compiler unterscheidet die verschiedenen Varianten +anhand der Anzahl und der Typisierung ihrer Parameter. Haben zwei +Methoden denselben Namen, aber unterschiedliche Parameterlisten, werden +sie als verschieden angesehen. Es ist dagegen nicht erlaubt, zwei +Methoden mit exakt demselben Namen und identischer Parameterliste +zu definieren. + +

+Der Rückgabetyp einer Methode trägt nicht zu ihrer Unterscheidung +bei. Zwei Methoden, die sich nur durch den Typ ihres Rückgabewertes +unterscheiden, werden also als gleich angesehen. Da Methoden auch +ohne die Verwendung ihres Rückgabewerts aufgerufen werden können +(was typischerweise wegen ihrer Nebeneffekte geschieht), hätte +weder der Compiler noch der menschliche Leser in diesem Fall die Möglichkeit, +festzustellen, welche der überladenen Varianten tatsächlich +aufgerufen werden soll. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Das Überladen von Methoden ist dann sinnvoll, wenn die gleichnamigen +Methoden auch eine vergleichbare Funktionalität haben. Eine typische +Anwendung von überladenen Methoden besteht in der Simulation +von variablen Parameterlisten (die als Feature erst seit der Version +5.0 zur Verfügung stehen). Auch, um eine Funktion, die bereits +an vielen verschiedenen Stellen im Programm aufgerufen wird, um einen +weiteren Parameter zu erweitern, ist es nützlich, diese Funktion +zu überladen, um nicht alle Aufrufstellen anpassen zu müssen.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Das folgende Beispiel erweitert die Klasse Auto +um eine weitere Methode alter, +die das Alter des Autos nicht nur zurückgibt, sondern es auch +mit einem als Parameter übergebenen Titel versieht und auf dem +Bildschirm ausgibt: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public int alter(String titel)
+002 {
+003   int alter = alter();
+004   System.out.println(titel+alter);
+005   return alter;
+006 }
+ +
+ +Listing 7.13: Überladen einer Methode

+ + + + +

Die Signatur einer Methode

+ +

+Innerhalb dieser Methode wird der Name alter +in drei verschiedenen Bedeutungen verwendet. Erstens ist alter +der Name der Methode selbst. Zweitens wird die lokale Variable alter +definiert, um drittens den Rückgabewert der parameterlosen alter-Methode +aufzunehmen. Der Compiler kann die Namen in allen drei Fällen +unterscheiden, denn er arbeitet mit der Signatur der Methode. +Unter der Signatur einer Methode versteht man ihren internen +Namen. Dieser setzt sich aus dem nach außen sichtbaren Namen +plus codierter Information über die Reihenfolge und Typen der +formalen Parameter zusammen. Die Signaturen zweier gleichnamiger Methoden +sind also immer dann unterscheidbar, wenn sie sich wenigstens in einem +Parameter voneinander unterscheiden. + + + + +

7.3.7 Konstruktoren

+ +

+In jeder objektorientierten Programmiersprache lassen sich spezielle +Methoden definieren, die bei der Initialisierung eines Objekts aufgerufen +werden: die Konstruktoren. In Java werden Konstruktoren als +Methoden ohne Rückgabewert definiert, die den Namen der Klasse +erhalten, zu der sie gehören. Konstruktoren dürfen eine +beliebige Anzahl an Parametern haben und können überladen +werden. Die Erweiterung unserer Auto-Klasse +um einen Konstruktor, der den Namen des Auto-Objekts +vorgibt, sieht beispielsweise so aus: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public class Auto
+002 {
+003   public String name;
+004   public int    erstzulassung;
+005   public int    leistung;
+006 
+007   public Auto(String name)
+008   {
+009     this.name = name;
+010   }
+011 }
+ +
+ +Listing 7.14: Definition eines parametrisierten Konstruktors

+ +

+Soll ein Objekt unter Verwendung eines parametrisierten Konstruktors +instanziert werden, so sind die Argumente wie bei einem Methodenaufruf +in Klammern nach dem Namen des Konstruktors anzugeben: + + +

+ + + + +
+ +
+001 Auto dasAuto = new Auto("Porsche 911");
+002 System.out.println(dasAuto.name);
+ +
+ +Listing 7.15: Aufruf eines parametrisierten Konstruktors

+ +

+In diesem Fall wird zunächst Speicher für das Auto-Objekt +beschafft und dann der Konstruktor aufgerufen. Dieser initialisiert +seinerseits die Instanzvariable name +mit dem übergebenen Argument »Porsche 911«. Der nachfolgende +Aufruf schreibt dann diesen Text auf den Bildschirm. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Explizite Konstruktoren werden immer dann eingesetzt, wenn zur Initialisierung +eines Objektes besondere Aufgaben zu erledigen sind. Es ist dabei +durchaus gebräuchlich, Konstruktoren zu überladen und mit +unterschiedlichen Parameterlisten auszustatten. Beim Ausführen +der new-Anweisung +wählt der Compiler anhand der aktuellen Parameterliste den passenden +Konstruktor und ruft ihn mit den angegebenen Argumenten auf.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Wir wollen das vorige Beispiel um einen Konstruktor erweitern, der +alle Instanzvariablen initialisiert: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public class Auto
+002 {
+003   public String name;
+004   public int    erstzulassung;
+005   public int    leistung;
+006 
+007   public Auto(String name)
+008   {
+009     this.name = name;
+010   }
+011 
+012   public Auto(String name,
+013               int    erstzulassung,
+014               int    leistung)
+015   {
+016     this.name = name;
+017     this.erstzulassung = erstzulassung;
+018     this.leistung = leistung;
+019   }
+020 }
+ +
+ +Listing 7.16: Eine Klasse mit mehreren Konstruktoren

+ + + + +

Default-Konstruktoren

+ +

+Falls eine Klasse überhaupt keinen expliziten Konstruktor +besitzt, wird vom Compiler automatisch ein parameterloser default-Konstruktor +generiert. Seine einzige Aufgabe besteht darin, den parameterlosen +Konstruktor der Superklasse aufzurufen. Enthält eine Klassendeklaration +dagegen nur parametrisierte Konstruktoren, wird kein default-Konstruktor +erzeugt, und die Klassendatei besitzt überhaupt keinen parameterlosen +Konstruktor. + + + + +

Verkettung von Konstruktoren +

+ +

+Unterschiedliche Konstruktoren einer Klasse können in Java verkettet +werden, d.h. sie können sich gegenseitig aufrufen. Der aufzurufende +Konstruktor wird dabei als eine normale Methode angesehen, die über +den Namen this +aufgerufen werden kann. Die Unterscheidung zum bereits vorgestellten +this-Pointer +nimmt der Compiler anhand der runden Klammern vor, die dem Aufruf +folgen. Der im vorigen Beispiel vorgestellte Konstruktor hätte +damit auch so geschrieben werden können: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public Auto(String name,
+002             int    erstzulassung,
+003             int    leistung)
+004 {
+005   this(name);
+006   this.erstzulassung = erstzulassung;
+007   this.leistung = leistung;
+008 }
+ +
+ +Listing 7.17: Verkettung von Konstruktoren

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Der Vorteil der Konstruktorenverkettung besteht darin, dass vorhandener +Code wiederverwendet wird. Führt ein parameterloser Konstruktor +eine Reihe von nichttrivialen Aktionen durch, so ist es natürlich +sinnvoller, diesen in einem spezialisierteren Konstruktor durch Aufruf +wiederzuverwenden, als den Code zu duplizieren.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Wird ein Konstruktor in einem anderen Konstruktor derselben Klasse +explizit aufgerufen, muss dies als erste Anweisung innerhalb der Methode +geschehen. Steht der Aufruf nicht an erster Stelle, gibt es +einen Compiler-Fehler.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Es gibt noch eine zweite Form der Konstruktorenverkettung. Sie findet +automatisch statt und dient dazu, abgeleitete Klassen während +der Instanzierung korrekt zu initialisieren. In Abschnitt 8.1.4 +werden wir auf die Details dieses Mechanismus eingehen. + + + + +

Initialisierungsreihenfolge

+ +

+Beim Instanzieren eines neuen Objekts werden die Initialisierungschritte +in einer genau festgelegten Reihenfolge ausgeführt: +

+ +

+Wir wollen dies an einem Beispiel veranschaulichen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0718.java */
+002 
+003 public class Listing0718
+004 {
+005   public static String getAndPrint(String s)
+006   {
+007     System.out.println(s);
+008     return s;
+009   }
+010 
+011   public static void main(String[] args)
+012   {
+013     Son son = new Son();
+014   }
+015 }
+016 
+017 class Father
+018 {
+019   private String s1 = Listing0718.getAndPrint("Father.s1");
+020 
+021   public Father()
+022   {
+023     Listing0718.getAndPrint("Father.<init>");
+024   }
+025 }
+026 
+027 class Son
+028 extends Father
+029 {
+030   private String s1 = Listing0718.getAndPrint("Son.s1");
+031 
+032   public Son()
+033   {
+034     Listing0718.getAndPrint("Son.<init>");
+035   }
+036 }
+ +		 +Listing0718.java
+ +Listing 7.18: Initialisierungsreihenfolge

+ +

+Im Hauptprogramm wird eine neue Instanz der Klasse Son +angelegt. Durch die Konstruktorenverkettung wird zunächst zur +Vaterklasse Father verzweigt. +Darin wird zunächst die Membervariable s1 +initialisiert, und anschließend wird der Rumpf des Konstruktors +ausgeführt. Erst danach führt Son +dieselben Schritte für sich selbst durch. Die Ausgabe des Programms +ist demnach: + +

+Father.s1
+Father.<init>
+Son.s1
+Son.<init>
+
+ + + + + +

7.3.8 Destruktoren

+ +

+Neben Konstruktoren, die während der Initialisierung eines Objekts +aufgerufen werden, gibt es in Java auch Destruktoren. Sie werden +unmittelbar vor dem Zerstören eines Objekts aufgerufen. + +

+Ein Destruktor wird als geschützte (protected) +parameterlose Methode mit dem Namen finalize +definiert: + + +

+ + + + +
+ +
+001 protected void finalize()
+002 {
+003   ...
+004 }
+ +
+ +Listing 7.19: Die finalize-Methode

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Da Java über ein automatisches Speichermanagement verfügt, +kommt den Destruktoren hier eine viel geringere Bedeutung zu als in +anderen objektorientierten Sprachen. Anders als etwa in C++ muss sich +der Entwickler ja nicht um die Rückgabe von belegtem Speicher +kümmern; und das ist sicher eine der Hauptaufgaben von Destruktoren +in C++.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Tatsächlich garantiert die Sprachspezifikation nicht, dass ein +Destruktor überhaupt aufgerufen wird. Wenn er aber aufgerufen +wird, so erfolgt dies nicht, wenn die Lebensdauer des Objektes endet, +sondern dann, wenn der Garbage Collector den für das Objekt reservierten +Speicherplatz zurückgibt. Dies kann unter Umständen nicht +nur viel später der Fall sein (der Garbage Collector läuft +ja als asynchroner Hintergrundprozess), sondern auch gar nicht. Wird +nämlich das Programm beendet, bevor der Garbage Collector das +nächste Mal aufgerufen wird, werden auch keine Destruktoren aufgerufen. +Selbst wenn Destruktoren aufgerufen werden, ist die Reihenfolge oder +der Zeitpunkt ihres Aufrufs undefiniert. Der Einsatz von Destruktoren +in Java sollte also mit der nötigen Vorsicht erfolgen. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100050.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100050.html new file mode 100644 index 0000000..7f70885 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100050.html @@ -0,0 +1,86 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 7 - OOP I: Grundlagen +
+
+ + + + +

7.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100051.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100051.html new file mode 100644 index 0000000..b567ca5 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100051.html @@ -0,0 +1,118 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 8 - OOP II: Vererbung, Polymorphismus und statische Elemente +
+
+ + + + +

Kapitel 8

+

OOP II: Vererbung, Polymorphismus und statische Elemente

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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100052.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100052.html new file mode 100644 index 0000000..f5ff07b --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100052.html @@ -0,0 +1,604 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

8.1 Vererbung

+
+ +
+ +

+Eines der wesentlichen Designmerkmale objektorientierter Sprachen +ist die Möglichkeit, Variablen und Methoden zu Klassen zusammenzufassen. +Ein weiteres wichtiges Merkmal ist das der Vererbung, also +der Möglichkeit, Eigenschaften vorhandener Klassen auf neue Klassen +zu übertragen. Fehlt diese Fähigkeit, bezeichnet man die +Sprache auch als lediglich objektbasiert. + +

+Man unterscheidet dabei zwischen einfacher Vererbung, +bei der eine Klasse von maximal einer anderen Klasse abgeleitet werden +kann, und Mehrfachvererbung, bei der +eine Klasse von mehr als einer anderen Klasse abgeleitet werden kann. +In Java gibt es lediglich Einfachvererbung, um den Problemen aus dem +Weg zu gehen, die durch Mehrfachvererbung entstehen können. Um +die Einschränkungen in den Designmöglichkeiten, die bei +Einfachvererbung entstehen, zu vermeiden, wurde mit Hilfe der Interfaces +eine neue, restriktive Art der Mehrfachvererbung eingeführt. +Wir werden später darauf zurückkommen. + + + + +

8.1.1 Ableiten einer Klasse

+ +

+Um eine neue Klasse aus einer bestehenden abzuleiten, ist im Kopf +der Klasse mit Hilfe des Schlüsselworts extends +ein Verweis auf die Basisklasse anzugeben. Hierdurch erbt die abgeleitete +Klasse alle Eigenschaften der Basisklasse, d.h. alle Variablen und +alle Methoden. Durch Hinzufügen neuer Elemente oder Überladen +der vorhandenen kann die Funktionalität der abgeleiteten Klasse +erweitert werden. + +

+Als Beispiel wollen wir eine neue Klasse Cabrio +definieren, die sich von Auto +nur dadurch unterscheidet, dass sie zusätzlich die Zeit, die +zum Öffnen des Verdecks benötigt wird, speichern soll: + + +

+ + + + +
+ +
+001 class Cabrio
+002 extends Auto
+003 {
+004   int vdauer;
+005 }
+ +
+ +Listing 8.1: Ein einfaches Beispiel für Vererbung

+ +

+Wir können nun nicht nur auf die neue Variable vdauer, +sondern auch auf alle Elemente der Basisklasse Auto +zugreifen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 Cabrio kfz1 = new Cabrio();
+002 kfz1.name = "MX5";
+003 kfz1.erstzulassung = 1994;
+004 kfz1.leistung = 115;
+005 kfz1.vdauer = 120;
+006 System.out.println("Alter = "+kfz1.alter());
+ +
+ +Listing 8.2: Zugriff auf geerbte Membervariablen

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Vererbung von Klassen kann beliebig tief geschachtelt werden. +Eine abgeleitete Klasse erbt dabei jeweils die Eigenschaften der unmittelbaren +Vaterklasse, die ihrerseits die Eigenschaften ihrer unmittelbaren +Vaterklasse erbt usw. Wir können also beispielsweise die Klasse +Cabrio verwenden, um daraus +eine neue Klasse ZweisitzerCabrio +abzuleiten:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + +

+ + + + +
+ +
+001 class ZweisitzerCabrio
+002 extends Cabrio
+003 {
+004   boolean notsitze;
+005 }
+ +
+ +Listing 8.3: Ableitung einer abgeleiteten Klasse

+ +

+Diese könnte nun verwendet werden, um ein Objekt zu instanzieren, +das die Eigenschaften der Klassen Auto, +Cabrio und ZweisitzerCabrio +hat: + + +

+ + + + +
+ +
+001 ZweisitzerCabrio kfz1 = new ZweisitzerCabrio();
+002 kfz1.name = "911-T";
+003 kfz1.erstzulassung = 1982;
+004 kfz1.leistung = 94;
+005 kfz1.vdauer = 50;
+006 kfz1.notsitze = true;
+007 System.out.println("Alter = "+kfz1.alter());
+ +
+ +Listing 8.4: Zugriff auf mehrfach vererbte Membervariablen

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Nicht jede Klasse darf zur Ableitung neuer Klassen verwendet werden. +Besitzt eine Klasse das Attribut final, +ist es nicht erlaubt, eine neue Klasse aus ihr abzuleiten. Die möglichen +Attribute einer Klasse werden im nächsten Abschnitt erläutert.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

8.1.2 Die Klasse Object

+ +

+Enthält eine Klasse keine extends-Klausel, +so besitzt sie die implizite Vaterklasse Object. +Jede Klasse, die keine extends-Klausel +besitzt, wird direkt aus Object +abgeleitet. Jede explizit abgeleitete Klasse stammt am oberen Ende +ihrer Vererbungslinie von einer Klasse ohne explizite Vaterklasse +ab und ist damit ebenfalls aus Object +abgeleitet. Object +ist also die Superklasse aller anderen Klassen. + +

+Die Klasse Object +definiert einige elementare Methoden, die für alle Arten von +Objekten nützlich sind: +

+ + + + + +
+ +
+boolean equals(Object obj)
+
+protected Object clone()
+
+String toString()
+
+int hashCode()
+
+ +		 +java.lang.Object
+ +

+Die Methode equals +testet, ob zwei Objekte denselben Inhalt haben, clone +kopiert ein Objekt, toString +erzeugt eine String-Repräsentation +des Objekts, und hashCode +berechnet einen numerischen Wert, der als Schlüssel zur Speicherung +eines Objekts in einer Hashtable +verwendet werden kann. Damit diese Methoden in abgeleiteten Klassen +vernünftig funktionieren, müssen sie bei Bedarf überlagert +werden. Für equals +und clone +gilt das insbesondere, wenn das Objekt Referenzen enthält. + + + + +

8.1.3 Überlagern von Methoden

+ +

+Neben den Membervariablen erbt eine abgeleitete Klasse auch die Methoden +ihrer Vaterklasse (wenn dies nicht durch spezielle Attribute verhindert +wird). Daneben dürfen auch neue Methoden definiert werden. Die +Klasse besitzt dann alle Methoden, die aus der Vaterklasse geerbt +wurden, und zusätzlich die, die sie selbst neu definiert hat. + +

+Daneben dürfen auch bereits von der Vaterklasse geerbte Methoden +neu definiert werden. In diesem Fall spricht man von Überlagerung +der Methode. Wurde eine Methode überlagert, wird beim Aufruf +der Methode auf Objekten dieses Typs immer die überlagernde Version +verwendet. + +

+Das folgende Beispiel erweitert die Klasse ZweisitzerCabrio +um die Methode alter, das nun +in Monaten ausgegeben werden soll: + + +

+ + + + +
+ +
+001 class ZweisitzerCabrio
+002 extends Cabrio
+003 {
+004   boolean notsitze;
+005 
+006   public int alter()
+007   {
+008     return 12 * (2000 - erstzulassung);
+009   }
+010 }
+ +
+ +Listing 8.5: Überlagern einer Methode in einer abgeleiteten Klasse

+ +

+Da die Methode alter bereits +aus der Klasse Cabrio geerbt +wurde, die sie ihrerseits von Auto +geerbt hat, handelt es sich um eine Überlagerung. Zukünftig +würde dadurch in allen Objekten vom Typ ZweisitzerCabrio +bei Aufruf von alter die überlagernde +Version, bei allen Objekten des Typs Auto +oder Cabrio aber die ursprüngliche +Version verwendet werden. Es wird immer die Variante aufgerufen, die +dem aktuellen Objekt beim Zurückverfolgen der Vererbungslinie +am nächsten liegt. + + + + +

Dynamische Methodensuche

+ +

+Nicht immer kann bereits der Compiler entscheiden, welche Variante +einer überlagerten Methode er aufrufen soll. In Abschnitt 4.6 +und Abschnitt 7.1.6 wurde +bereits erwähnt, dass das Objekt einer abgeleiteten Klasse zuweisungskompatibel +zu der Variablen einer übergeordneten Klasse ist. Wir dürfen +also beispielsweise ein Cabrio-Objekt +ohne weiteres einer Variablen vom Typ Auto +zuweisen. + +

+Die Variable vom Typ Auto kann +während ihrer Lebensdauer also Objekte verschiedenen Typs enthalten +(insbesondere solche vom Typ Auto, +Cabrio und ZweisitzerCabrio). +Damit kann natürlich nicht schon zur Compile-Zeit entschieden +werden, welche Version einer überlagerten Methode aufgerufen +werden soll. Erst während das Programm läuft, ergibt sich, +welcher Typ von Objekt zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Variable +gespeichert wird. Der Compiler muss also Code generieren, um dies +zur Laufzeit zu entscheiden. Man bezeichnet dies auch als dynamisches +Binden. + +

+In C++ wird dieses Verhalten durch virtuelle Funktionen realisiert +und muss mit Hilfe des Schlüsselworts virtual +explizit angeordnet werden. In Java ist eine explizite Deklaration +nicht nötig, denn Methodenaufrufe werden immer dynamisch interpretiert. +Der dadurch verursachte Overhead ist allerdings nicht zu vernachlässigen +und liegt deutlich über den Kosten eines statischen Methodenaufrufs. +Um das Problem zu umgehen, gibt es mehrere Möglichkeiten, dafür +zu sorgen, dass eine Methode nicht dynamisch interpretiert wird. Dabei +wird mit Hilfe zusätzlicher Attribute dafür gesorgt, dass +die betreffende Methode nicht überlagert werden kann: +

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+In Abschnitt 8.4 werden +wir das Thema Polymorphismus noch einmal aufgreifen und ein +ausführliches Beispiel für dynamische Methodensuche geben.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Aufrufen einer verdeckten Methode

+ +

+Wird eine Methode x in einer +abgeleiteten Klasse überlagert, wird die ursprüngliche Methode +x verdeckt. Aufrufe von x +beziehen sich immer auf die überlagernde Variante. Oftmals ist +es allerdings nützlich, die verdeckte Superklassenmethode aufrufen +zu können, beispielsweise, wenn deren Funktionalität nur +leicht verändert werden soll. In diesem Fall kann mit Hilfe des +Ausdrucks super.x() +die Methode der Vaterklasse aufgerufen werden. Der kaskadierte Aufruf +von Superklassenmethoden (wie in super.super.x()) +ist nicht erlaubt. + + + + +

8.1.4 Vererbung von Konstruktoren

+ + + + +

Konstruktorenverkettung

+ +

+Wenn eine Klasse instanziert wird, garantiert Java, dass ein zur Parametrisierung +des new-Operators +passender Konstruktor aufgerufen wird. Daneben garantiert der Compiler, +dass auch der Konstruktor der Vaterklasse aufgerufen wird. Dieser +Aufruf kann entweder explizit oder implizit geschehen. + +

+Falls als erste Anweisung innerhalb eines Konstruktors ein Aufruf +der Methode super +steht, wird dies als Aufruf des Superklassenkonstruktors +interpretiert. super +wird wie eine normale Methode verwendet und kann mit oder ohne Parameter +aufgerufen werden. Der Aufruf muss natürlich zu einem in der +Superklasse definierten Konstruktor passen. + +

+Falls als erste Anweisung im Konstruktor kein Aufruf von super +steht, setzt der Compiler an dieser Stelle einen impliziten Aufruf +super(); ein und ruft damit +den parameterlosen Konstruktor der Vaterklasse auf. Falls ein solcher +Konstruktor in der Vaterklasse nicht definiert wurde, gibt es einen +Compiler-Fehler. Das ist genau dann der Fall, wenn in der Superklassendeklaration +lediglich parametrisierte Konstruktoren angegeben wurden und +daher ein parameterloser default-Konstruktor nicht automatisch +erzeugt wurde. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Alternativ zu diesen beiden Varianten, einen Superklassenkonstruktor +aufzurufen, ist es auch erlaubt, mit Hilfe der this-Methode +einen anderen Konstruktor der eigenen Klasse aufzurufen. Um die oben +erwähnten Zusagen einzuhalten, muss dieser allerdings selbst +direkt oder indirekt schließlich einen Superklassenkonstruktor +aufrufen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Der Default-Konstruktor

+ +

+Das Anlegen von Konstruktoren in einer Klasse ist optional. Falls +in einer Klasse überhaupt kein Konstruktor definiert wurde, erzeugt +der Compiler beim Übersetzen der Klasse automatisch einen parameterlosen +default-Konstruktor. Dieser enthält lediglich einen Aufruf +des parameterlosen Superklassenkonstruktors. + + + + +

Überlagerte Konstruktoren

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Konstruktoren werden nicht vererbt. Alle Konstruktoren, die in einer +abgeleiteten Klasse benötigt werden, müssen neu definiert +werden, selbst wenn sie nur aus einem Aufruf des Superklassenkonstruktors +bestehen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Durch diese Regel wird bei jedem Neuanlegen eines Objekts eine ganze +Kette von Konstruktoren aufgerufen. Da nach den obigen Regeln jeder +Konstruktor zuerst den Superklassenkonstruktor aufruft, wird die Initialisierung +von oben nach unten in der Vererbungshierarchie durchgeführt: +zuerst wird der Konstruktor der Klasse Object +ausgeführt, dann der der ersten Unterklasse usw., bis zuletzt +der Konstruktor der zu instanzierenden Klasse ausgeführt wird. + + + + +

Destruktorenverkettung

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Im Gegensatz zu den Konstruktoren werden die Destruktoren eines Ableitungszweiges +nicht automatisch verkettet. Falls eine Destruktorenverkettung erforderlich +ist, kann sie durch explizite Aufrufe des Superklassendestruktors +mit Hilfe der Anweisung super.finalize() +durchgeführt werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

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+
+ + + + +

8.2 Modifier

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden an verschiedenen Stellen Beispiele gezeigt, +in denen Schlüsselwörter wie public +oder private +zusammen mit bestimmten Programmelementen verwendet wurden. Mit Hilfe +dieser Attribute können die Eigenschaften von Klassen, Methoden +und Variablen verändert werden. Sie haben insbesondere Einfluss +auf die Lebensdauer, Sichtbarkeit +und Veränderbarkeit dieser Programmelemente +und werden meist als Modifier bezeichnet. Wir wollen sie nun +im Zusammenhang betrachten und ihre Wirkungsweise auf die verschiedenen +Elemente eines Java-Programms erläutern. + + + + +

8.2.1 Sichtbarkeit

+ +

+Die eingangs erwähnte Tatsache, dass in einer abgeleiteten Klasse +alle Eigenschaften der Basisklasse übernommen werden, ist nicht +in allen Fällen ganz korrekt. Zwar besitzt sie immer alle Variablen +und Methoden der Basisklasse, kann aber unter Umständen nicht +darauf zugreifen, wenn ihre Sichtbarkeit eingeschränkt wurde. + +

+Die Sichtbarkeit von Variablen und Methoden wird mit Hilfe folgender +Modifier geregelt: +

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Mit Hilfe dieser Sichtbarkeitsebenen kann der Zugriff auf Klassenelemente +eingeschränkt werden. private-Elemente +sollten immer dann verwendet werden, wenn implementierungsabhängige +Details zu verstecken sind, die auch in abgeleiteten Klassen nicht +sichtbar sein sollen. protected-Elemente +sind vor Zugriffen von außen geschützt, können aber +von abgeleiteten Klassen verwendet werden. Die public-Elemente +schließlich bilden die für alle sichtbaren Teile einer +Klassendefinition und können daher als ihre Schnittstelle angesehen +werden. Nachfolgend werden die verschiedenen Sichtbarkeitsattribute +noch einmal genau beschrieben. Elemente mit Standard-Sichtbarkeit +verhalten sich innerhalb des Pakets wie public- +und außerhalb wie private-Elemente.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

8.2.2 Die Attribute im Überblick

+ +

+Nachfolgend wollen wir die wichtigsten Attribute noch einmal zusammenfassend +darstellen und ihre jeweiligen Auswirkungen auf die Sichtbarkeit, +Lebensdauer oder Veränderbarkeit von Variablen, Methoden und +Klassen beschreiben. + + + + +

private

+ +

+Methoden oder Variablen vom Typ private +sind nur in der aktuellen Klasse sichtbar, in allen anderen Klassen +bleiben sie dagegen unsichtbar. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Diese Einschränkung bedeutet überraschenderweise nicht, +dass die Methoden einer Klasse nur auf die privaten Membervariablen +des eigenen Objekts zugreifen dürfen. Vielmehr ist ebenfalls +möglich, (quasi von außen) auf die private-Variablen +eines anderen Objekts zuzugreifen. Vorausgesetzt, es handelt +sich um eine Instanz derselben Klasse. + +

+Das folgende Beispielprogramm demonstriert dies mit Hilfe der Klasse +ClassWithPrivateA, die eine +private Membervariable a besitzt. +An der Implementierung von setOtherA +können wir erkennen, wie der Zugriff auf fremde Objekte desselben +Typs möglich ist: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0806.java */
+002 
+003 public class Listing0806
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     ClassWithPrivateA a1 = new ClassWithPrivateA(7);
+008     ClassWithPrivateA a2 = new ClassWithPrivateA(11);
+009     a2.setOtherA(a1, 999);
+010     System.out.println("a1 = " + a1.toString());
+011     System.out.println("a2 = " + a2.toString());
+012   }
+013 }
+014 
+015 class ClassWithPrivateA
+016 {
+017   private int a;
+018 
+019   public ClassWithPrivateA(int a)
+020   {
+021     this.a = a;
+022   }
+023 
+024   public void setOtherA(ClassWithPrivateA other, int newvalue)
+025   {
+026     other.a = newvalue;
+027   }
+028 
+029   public String toString()
+030   {
+031     return "" + a;
+032   }
+033 }
+ +		 +Listing0806.java
+ +Listing 8.6: Zugriff auf fremde private Membervariablen

+		 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+An der Ausgabe des Programms kann man erkennen, dass über das +Objekt a2 auf private Membervariablen des Objekts a1 +zugegriffen wurde: + +

+a1 = 999
+a2 = 11
+
+ + + + + +

protected

+ +

+Methoden oder Variablen vom Typ protected +sind in der aktuellen Klasse und in abgeleiteten Klassen sichtbar. +Darüber hinaus sind sie für Methoden anderer Klassen innerhalb +desselben Pakets sichtbar. Sie sind jedoch nicht für Aufrufer +der Klasse sichtbar, die in anderen Paketen definiert wurden. + + + + +

public

+ +

+Membervariablen und Methoden vom Typ public +sind im Rahmen ihrer Lebensdauer überall sichtbar. Sie können +daher in der eigenen Klasse und von beliebigen Methoden anderer Klassen +verwendet werden. Das Attribut public +ist zusätzlich auch bei der Klassendefinition selbst von Bedeutung, +denn nur Klassen, die als public +deklariert wurden, sind außerhalb des Pakets sichtbar, in dem +sie definiert wurden. In jeder Quelldatei darf nur eine Klasse mit +dem Attribut public +angelegt werden. + + + + +

Standard (package scoped)

+ +

+Klassen, Methoden, Variablen mit Standard-Sichtbarkeit sind nur innerhalb +des Pakets sichtbar, in dem sie definiert wurden. Sie sind beispielsweise +nützlich, um in aufwändigeren Paketen allgemein zugängliche +Hilfsklassen zu realisieren, die außerhalb des Pakets unsichtbar +bleiben sollen. Sie können mitunter nützlich sein, um zu +verhindern, dass Elemente als public +deklariert werden. + + + + +

static

+ +

+Variablen und Methoden mit dem Attribut static +sind nicht an die Existenz eines konkreten Objekts gebunden, sondern +existieren vom Laden der Klasse bis zum Beenden des Programms. Das +static-Attribut +beeinflusst bei Membervariablen ihre Lebensdauer und erlaubt bei Methoden +den Aufruf, ohne dass der Aufrufer ein Objekt der Klasse besitzt, +in der die Methode definiert wurde. + +

+Wird das Attribut static +nicht verwendet, so sind Variablen innerhalb einer Klasse immer an +eine konkrete Instanz gebunden. Ihre Lebensdauer beginnt mit dem Anlegen +des Objekts und dem Aufruf eines Konstruktors und endet mit der Freigabe +des Objekts durch den Garbage Collector. + + + + +

final

+ +

+Membervariablen mit dem Attribut final +dürfen nicht verändert werden, sind also als Konstanten +anzusehen. Methoden des Typs final +dürfen nicht überlagert werden; ebensowenig dürfen +Klassen des Typs final +zur Ableitung neuer Klassen verwendet werden. Wird das Attribut final +dagegen nicht verwendet, sind Membervariablen veränderbar, können +Methoden überlagert und Klassen abgeleitet werden. + +

+Falls eine Methode oder Klasse das Attribut final +besitzt, kann der Compiler auf die dynamische Methodensuche verzichten. +final-Methoden +können daher performanter aufgerufen werden als normale Methoden. +Dies ist einer der Gründe dafür, dass die Java-Designer +einige der mitgelieferten Klassen als final +deklariert haben. Es führt aber gleichzeitig dazu, dass die entsprechenden +Klassen nicht mehr erweitert werden können. Ein prominentes Beispiel +aus der Laufzeitbibliothek ist die als final +deklarierte Klasse String. + +

+Seit dem JDK 1.1 kann das final-Attribut +auch auf Parameter von Methoden und lokale Variablen angewendet werden. +Dadurch stellt der Compiler sicher, dass die Variable bzw. der Parameter +nach der Initialisierung nicht mehr verändert wird. Die Initialisierung +muss dabei nicht unbedingt bei der Deklaration erfolgen, sondern kann +auch später vorgenommen werden. Wichtig ist, dass nur genau einmal +ein Wert zugewiesen wird. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Im Gegensatz zu C oder C++ gibt es allerdings bei als final +deklarierten Objektparametern keine Möglichkeit, zwischen dem +Objekt insgesamt und seinen einzelnen Elementen zu unterscheiden. +Eine als final +deklarierte Objektvariable wird zwar insgesamt vor Zuweisungen geschützt, +der Wert einzelner Membervariablen kann jedoch verändert werden. +Dies gilt analog für Arrays, die ja ebenfalls Objekte sind: final +bietet keinen Schutz gegen die unerwünschte Zuweisung eines Werts +an ein einzelnes Element des Arrays.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

transient

+ +

+Membervariablen können mit dem Attribut transient +belegt werden, um anzuzeigen, dass sie keine persistente Form besitzen. +Sie werden beim Serialisieren und Deserialisieren von Objekten dieses +Typs ignoriert. Details werden in Kapitel 41 +beschrieben. + + + + +

volatile

+ +

+Das Schlüsselwort volatile +wird verwendet, um anzuzeigen, dass Membervariablen asynchron, +also außerhalb des aktuellen Threads, modifiziert werden können. +Der Wert einer so deklarierten Variable wird daher bei jedem Zugriff +erneut gelesen (anstatt möglicherweise direkt aus einem Register +der virtuellen Maschine genommen zu werden). Die Verwendung von volatile +ist eher ungebräuchlich. Es kann beispielsweise zur Sicherstellung +der Datenintegrität beim Multithreading verwendet werden oder +dient dazu, Zugriffe auf asynchron veränderliche Speicherstellen +(etwa eine Echtzeituhr, auf die über eine Variable zugegriffen +wird) stets aktuell zu halten. +

+ + + +
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+
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8.3 Statische Methoden und Membervariablen

+
+ +
+ + + + +

8.3.1 Klassenvariablen

+ +

+Java ist eine konsequent objektorientierte Sprache, in der es weder +globale Funktionen noch globale Variablen gibt. Da es aber mitunter +sinnvoll ist, Eigenschaften zu verwenden, die nicht an Instanzen einer +Klasse gebunden sind, haben die Sprachdesigner das Attribut static +für Methoden und Variablen eingeführt. Eine Variable, die +innerhalb einer Klasse mit dem Attribut static +versehen wurde, nennt man Klassenvariable (oder auch Statische +Variable). Im Gegensatz zu Instanzvariablen, +die immer an ein konkretes Objekt gebunden sind, existieren Klassenvariablen +unabhängig von einem Objekt. + +

+Jede Klassenvariable wird nur einmal angelegt und kann von allen Methoden +der Klasse aufgerufen werden. Da sich alle Methoden die Variable »teilen«, +sind Veränderungen, die eine Instanz vornimmt, auch in allen +anderen Instanzen sichtbar. Klassenvariablen sind daher vergleichbar +mit globalen Variablen, denn ihre Lebensdauer erstreckt sich auf das +gesamte Programm. Namenskollisionen können allerdings nicht auftreten, +denn der Zugriff von außen erfolgt durch Qualifizierung mit +dem Klassennamen in der Form Klassenname.Variablenname. + +

+Ein einfaches Beispiel für die Verwendung von Klassenvariablen +besteht darin, einen Instanzenzähler in eine Klasse einzubauen. +Hierzu wird eine beliebige Klassenvariable eingeführt, die beim +Erzeugen eines Objekts hoch- und beim Zerstören heruntergezählt +wird. Das folgende Beispiel demonstriert das für die Klasse Auto: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Testauto.java */
+002 
+003 public class Testauto
+004 {
+005   static private int objcnt = 0;
+006 
+007   public Testauto()
+008   {
+009     ++objcnt;
+010   }
+011 
+012   public void finalize()
+013   {
+014     --objcnt;
+015   }
+016 
+017   public static void main(String[] args)
+018   {
+019     Testauto auto1;
+020     Testauto auto2 = new Testauto();
+021     System.out.println(
+022       "Anzahl Testauto-Objekte: " + Testauto.objcnt
+023     );
+024   }
+025 }
+ +		 +Testauto.java
+ +Listing 8.7: Realisierung eines Instanzenzählers mit Klassenvariablen

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+Anzahl Testauto-Objekte: 1
+
+ + +

+Mit auto2 wurde eine Instanz +der Klasse erzeugt, auto1 ist +dagegen zum Zeitpunkt der Ausgabeanweisung lediglich eine noch nicht +initialisierte Objektreferenz. + + + + +

8.3.2 Konstanten

+ +

+Eine andere Anwendung von Klassenvariablen besteht in der Deklaration +von Konstanten. Dazu wird das static-Attribut +mit dem final-Attribut +kombiniert, um eine unveränderliche Variable mit unbegrenzter +Lebensdauer zu erzeugen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public class Auto
+002 {
+003   private static final double STEUERSATZ = 18.9;
+004 }
+ +
+ +Listing 8.8: Verwendung von Klassenvariablen zur Definition von Konstanten

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Durch die Anwendung von final +wird verhindert, dass der Konstanten STEUERSATZ während der Ausführung +des Programms ein anderer Wert zugewiesen wird. Da Java keinen Präprozessor +enthält und damit keine #define-Anweisung +kennt, ist die beschriebene Methode das einzige Verfahren zur Deklaration +von Konstanten in Java. Die Konvention, Konstantennamen groß +zu schreiben, wurde dabei von C übernommen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

8.3.3 Klassenmethoden

+ +

+Neben Klassenvariablen gibt es in Java auch Klassenmethoden, +d.h. Methoden, die unabhängig von einer bestimmten Instanz existieren. +Sie werden auch als statische Methoden +bezeichnet. Klassenmethoden werden ebenfalls mit Hilfe des static-Attributs +deklariert und - analog zu Klassenvariablen - durch Voranstellen des +Klassennamens aufgerufen. + +

+Da Klassenmethoden unabhängig von konkreten Instanzen ihrer Klasse +existieren, ist ein Zugriff auf Instanzvariablen nicht möglich. +Diese Trennung äußert sich darin, dass Klassenmethoden +keinen this-Zeiger +besitzen. Der Zugriff auf Instanzvariablen und der Aufruf von Instanzmethoden +wird daher schon zur Compile-Zeit als Fehler erkannt. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Klassenmethoden werden häufig da eingesetzt, wo Funktionalitäten +zur Verfügung gestellt werden, die nicht datenzentriert arbeiten +oder auf primitiven Datentypen operieren. Beispiele für beide +Arten sind in der Klassenbibliothek zu finden. Zur ersten Gruppe gehören +beispielsweise die Methoden der Klasse System. +Die Klasse System +ist eine Art Toolbox, die Funktionen wie Aufruf des Garbage Collectors +oder Beenden des Programms zur Verfügung stellt. Zur zweiten +Gruppe gehören beispielsweise die Methoden der Klasse Math, +die eine große Anzahl an Funktionen zur Fließkomma-Arithmetik +zur Verfügung stellen. Da die Fließkommatypen primitiv +sind, hätte ein instanzbasiertes Methodendesign an dieser Stelle +wenig Sinn. + +

+Eine weitere Anwendung für Klassenmethoden liegt in der Instanzierung +von Objekten der eigenen Klasse. Beispiele dafür finden sich +in den Design-Patterns Singleton (siehe Abschnitt 10.4.1) +und Factory-Methode (siehe Abschnitt 10.4.4).

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Das folgende Listing zeigt die Verwendung der Klassenmethode sqrt +der Klasse Math +zur Ausgabe einer Tabelle von Quadratwurzeln: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0809.java */
+002 
+003 public class Listing0809
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     double x, y;
+008     for (x = 0.0; x <= 10.0; x = x + 1.0) {
+009       y = Math.sqrt(x);
+010       System.out.println("sqrt("+x+") = "+y);
+011     }
+012   }
+013 }
+ +		 +Listing0809.java
+ +Listing 8.9: Verwendung von Math.sqrt

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+sqrt(0.0) = 0.0
+sqrt(1.0) = 1.0
+sqrt(2.0) = 1.4142135623730951
+sqrt(3.0) = 1.7320508075688772
+sqrt(4.0) = 2.0
+sqrt(5.0) = 2.23606797749979
+sqrt(6.0) = 2.449489742783178
+sqrt(7.0) = 2.6457513110645907
+sqrt(8.0) = 2.8284271247461903
+sqrt(9.0) = 3.0
+sqrt(10.0) = 3.1622776601683795
+
+ + + + + +

Die statische Methode main

+ +

+Ein schon bekanntes Beispiel für eine Klassenmethode ist die +Methode main, +die als Startpunkt in Applikationen verwendet wird. Im Gegensatz zu +Applets, bei denen vom Laufzeitsystem eine Instanz der Appletklasse +erzeugt und dann durch Aufruf von Callback-Methoden bedient wird, +erfolgt der Start einer Applikation ohne die Instanzierung einer Klasse. +Der Java-Interpreter lädt lediglich das beim Starten angegebene +Klassenobjekt und sucht nach einer statischen Methode mit der Signatur: + +

+public static void main(String[] args)
+
+ + +

+Wird diese gefunden, stellt es ein Array mit den Kommandozeilenparametern +zusammen und übergibt es als Argument an main. +Wird keine Methode mit dieser Signatur gefunden, gibt es einen Laufzeitfehler. + + + + +

8.3.4 Statische Initialisierer

+ +

+Bisher haben wir nur die Möglichkeit kennengelernt, statischen +Variablen während der Deklaration einen Wert zuzuweisen. Falls +komplexere Initialisierungen benötigt werden, können zur +Initialisierung von statischen Variablen statische Initialisierer +definiert werden. + +

+Sie ähneln gewöhnlichen Konstruktoren und dienen wie diese +dazu, Variablen mit einem definierten Startwert zu belegen. Im Gegensatz +zu einem gewöhnlichen Konstruktor erfolgt der Aufruf eines statischen +Initialisierers aber nicht mit jedem neu angelegten Objekt, sondern +nur einmal, wenn die Klasse geladen wird. + +

+Ein statischer Initialisierer wird als parameterlose Methode mit dem +Namen static +definiert: + + +

+ + + + +
+ +
+001 class Test
+002 {
+003   static int i;
+004   static int j;
+005 
+006   static
+007   {
+008     i = 5;
+009     j = 3 * i;
+010   }
+011 }
+ +
+ +Listing 8.10: Definition eines statischen Initialisierers

+ +

+Da der statische Initialisierer vom Laufzeitsystem aufgerufen wird, +wenn die Klasse geladen wird, ist eine benutzerdefinierte Parametrisierung +nicht möglich. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Es ist erlaubt, mehrere statische Initialisierer innerhalb einer Klasse +zu definieren. Sie werden dann nacheinander in der textuellen Reihenfolge +ihrer Deklaration ausgeführt. Wechseln sich initialisierte statische +Variablen und statische Initialisierer im Quelltext ab, werden beide +gleichwertig behandelt, d.h. die Ausführung erfolgt unabhängig +vom Typ in textueller Reihenfolge. Eine Ausnahme bilden lediglich +die statischen Variablen, denen Konstanten zugewiesen werden, deren +Wert bereits zur Compile-Zeit feststeht. Ihre Initialisierung erfolgt +- unabhängig von ihrer Position im Quellcode - unmittelbar nach +dem Laden der Klasse.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

8.4 Abstrakte Klassen und Polymorphismus

+
+ +
+ + + + +

8.4.1 Abstrakte Klassen

+ +

+In Java ist es möglich, abstrakte Methoden zu definieren. +Im Gegensatz zu den konkreten Methoden enthalten sie nur die +Deklaration der Methode, nicht aber ihre Implementierung. Syntaktisch +unterscheiden sich abstrakte Methoden dadurch, dass anstelle der geschweiften +Klammern mit den auszuführenden Anweisungen lediglich ein Semikolon +steht. Zusätzlich wird die Methode mit dem Attribut abstract +versehen. Abstrakte Methoden können nicht aufgerufen werden, +sie definieren nur eine Schnittstelle. Erst durch Überlagerung +in einer abgeleiteten Klasse und Implementierung des fehlenden Methodenrumpfes +wird eine abstrakte Klasse konkret und kann aufgerufen werden. + +

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Eine Klasse, die mindestens eine abstrakte Methode enthält, wird +selbst als abstrakt angesehen und muss ebenfalls mit dem Schlüsselwort +abstract +versehen werden. Abstrakte Klassen können nicht instanziert werden, +da sie Methoden enthalten, die nicht implementiert wurden. Statt dessen +werden abstrakte Klassen abgeleitet, und in der abgeleiteten Klasse +werden eine oder mehrere der abstrakten Methoden implementiert. Eine +abstrakte Klasse wird konkret, wenn alle ihre Methoden implementiert +sind. Die Konkretisierung kann dabei auch schrittweise über mehrere +Vererbungsstufen erfolgen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

8.4.2 Ein Beispiel für Polymorphismus

+ +

+Wir wollen uns ein Beispiel ansehen, um diese Ausführungen zu +verdeutlichen. Zum Aufbau einer Mitarbeiterdatenbank soll zunächst +eine Basisklasse definiert werden, die jene Eigenschaften implementiert, +die auf alle Mitarbeiter zutreffen, wie beispielsweise persönliche +Daten oder der Eintrittstermin in das Unternehmen. Gleichzeitig +soll diese Klasse als Basis für spezialisierte Unterklassen verwendet +werden, um die Besonderheiten spezieller Mitarbeitertypen, wie Arbeiter, +Angestellte oder Manager, abzubilden. Da die Berechnung +des monatlichen Gehalts zwar für jeden Mitarbeiter erforderlich, +in ihrer konkreten Realisierung aber abhängig vom Typ des Mitarbeiters +ist, soll eine abstrakte Methode monatsBrutto +in der Basisklasse definiert und in den abgeleiteten Klassen konkretisiert +werden. + +

+Das folgende Listing zeigt die Implementierung der Klassen Mitarbeiter, +Arbeiter, Angestellter +und Manager zur Realisierung +der verschiedenen Mitarbeitertypen. Zusätzlich wird die Klasse +Gehaltsberechnung definiert, +um das Hauptprogramm zur Verfügung zu stellen, in dem die Gehaltsberechnung +durchgeführt wird. Dazu wird ein Array ma +mit konkreten Untertypen der Klasse Mitarbeiter +gefüllt (hier nur angedeutet; die Daten könnten zum Beispiel +aus einer Datenbank gelesen werden) und dann für alle Elemente +das Monatsgehalt durch Aufruf von monatsBrutto +ermittelt. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das Listing ist ebenfalls ein Beispiel für Polymorphismus. +Eine Variable vom Typ einer Basisklasse nimmt zur Laufzeit unterschiedliche +Objekte aus abgeleiteten Klassen auf. Da bereits in der Basisklasse +die Definition von monatsBrutto +vorgenommen wurde, akzeptiert der Compiler den Aufruf dieser Methode +bereits bei Objekten dieser vermeintlich abstrakten Klasse. Erst zur +Laufzeit ist dann bekannt, welcher abgeleitete Typ hinter jedem einzelnen +Array-Element steht, und das Laufzeitsystem ruft die darin implementierte +Variante der Methode monatsBrutto +auf.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Gehaltsberechnung.java */
+002 
+003 import java.util.Date;
+004 
+005 abstract class Mitarbeiter
+006 {
+007   int persnr;
+008   String name;
+009   Date eintritt;
+010 
+011   public Mitarbeiter()
+012   {
+013   }
+014 
+015   public abstract double monatsBrutto();
+016 }
+017 
+018 class Arbeiter
+019 extends Mitarbeiter
+020 {
+021   double stundenlohn;
+022   double anzahlstunden;
+023   double ueberstundenzuschlag;
+024   double anzahlueberstunden;
+025   double schichtzulage;
+026 
+027   public double monatsBrutto()
+028   {
+029     return stundenlohn*anzahlstunden+
+030            ueberstundenzuschlag*anzahlueberstunden+
+031            schichtzulage;
+032   }
+033 }
+034 
+035 class Angestellter
+036 extends Mitarbeiter
+037 {
+038   double grundgehalt;
+039   double ortszuschlag;
+040   double zulage;
+041 
+042   public double monatsBrutto()
+043   {
+044     return grundgehalt+
+045            ortszuschlag+
+046            zulage;
+047   }
+048 }
+049 
+050 class Manager
+051 extends Mitarbeiter
+052 {
+053   double fixgehalt;
+054   double provision1;
+055   double provision2;
+056   double umsatz1;
+057   double umsatz2;
+058 
+059   public double monatsBrutto()
+060   {
+061     return fixgehalt+
+062            umsatz1*provision1/100+
+063            umsatz2*provision2/100;
+064   }
+065 }
+066 
+067 public class Gehaltsberechnung
+068 {
+069   private static final int ANZ_MA = 100;
+070   private static Mitarbeiter[] ma;
+071   private static double bruttosumme;
+072 
+073   public static void main(String[] args)
+074   {
+075     ma = new Mitarbeiter[ANZ_MA];
+076 
+077     //Mitarbeiter-Array füllen, z.B.
+078     //ma[0] = new Manager();
+079     //ma[1] = new Arbeiter();
+080     //ma[2] = new Angestellter();
+081     //...
+082 
+083     //Bruttosumme berechnen
+084     bruttosumme = 0.0;
+085     for (int i=0; i<ma.length; ++i) {
+086       bruttosumme += ma[i].monatsBrutto();
+087     }
+088     System.out.println("Bruttosumme = "+bruttosumme);
+089   }
+090 }
+ +		 +Gehaltsberechnung.java
+ +Listing 8.11: Abstrakte Klassen und Methoden

+ +

+Unabhängig davon, ob in einem Array-Element ein Arbeiter, Angestellter +oder Manager gespeichert wird, führt der Aufruf von monatsBrutto +dank der dynamischen Methodensuche die zum Typ des konkreten Objekts +passende Berechnung aus. Auch weitere Verfeinerungen der Klassenhierarchie +durch Ableiten neuer Klassen erfordern keine Veränderung in der +Routine zur Berechnung der monatlichen Bruttosumme. + +

+So könnte beispielsweise eine neue Klasse GFManager +(ein Manager, der Mitglied der Geschäftsführung ist) aus +Manager abgeleitet und problemlos in die Gehaltsberechnung integriert +werden: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public class GFManager
+002 extends Manager
+003 {
+004   double gfzulage;
+005 
+006   public double monatsBrutto()
+007   {
+008     return super.monatsBrutto()+gfzulage;
+009   }
+010 }
+ +
+ +Listing 8.12: Einfügen einer neuen Mitarbeiterklasse in die Gehaltsberechnung

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+In der abgedruckten Form ist das Programm in Listing 8.11 +natürlich nicht lauffähig, denn das Array ma +wird nicht vollständig initialisiert. Ansonsten ist es aber korrekt +und illustriert beispielhaft die Anwendung abstrakter Klassen und +Methoden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

8.4.3 Polymorphe Methodenaufrufe in Konstruktoren

+ +

+Eine besondere Gefahrenquelle liegt darin, polymorphe Methoden im +Konstruktor einer Klasse aufzurufen. Der Grund liegt in der Initialisierungsreihenfolge +von Membervariablen während der Konstruktion eines Objekts: +

+ +

+Wird nun im eigenen Konstruktor eine Methode aufgerufen, die in einer +abgeleiteten Klasse überlagert wurde, sind die Membervariablen +der abgeleiteten Klasse noch nicht initialisiert. Ihr Konstruktor +wird ja erst später aufgerufen. Das folgende Beispiel illustriert +dieses Problem: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0813.java */
+002 
+003 class SingleValue
+004 {
+005   protected int value1;
+006 
+007   public SingleValue(int value1)
+008   {
+009     this.value1 = value1;
+010     print();
+011   }
+012 
+013   public void print()
+014   {
+015     System.out.println("value = " + value1);
+016   }
+017 }
+018 
+019 class ValuePair
+020 extends SingleValue
+021 {
+022   protected int value2;
+023 
+024   public ValuePair(int value1, int value2)
+025   {
+026     super(value1);
+027     this.value2 = value2;
+028   }
+029 
+030   public void print()
+031   {
+032     System.out.println(
+033       "value = (" + value1 + "," + value2 + ")"
+034     );
+035   }
+036 }
+037 
+038 public class Listing0813
+039 {
+040   public static void main(String[] args)
+041   {
+042     new ValuePair(10,20);
+043   }
+044 }
+ +		 +Listing0813.java
+ +Listing 8.13: Polymorphe Methodenaufrufe im Konstruktor

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist nicht »value = 10«, sondern +»value = (10,0)«. Bei der Konstruktion des ValuePair-Objekts +wird zunächst der Konstruktor der Basisklasse SingleValue +aufgerufen und initialisiert seine Membervariable value1. +Der anschließende Aufruf von print +wird polymorph ausgeführt, denn das zu instanzierende Objekt +ist vom Typ ValuePair. Da zu +diesem Zeitpunkt der Member value2 +aber noch nicht initialisiert ist (das würde erst passieren, +wenn der Konstruktor von SingleValue +komplett abgearbeitet wäre), wird an seiner Stelle 0 ausgegeben +(beim Anlegen eines neuen Objekts wird der belegte Speicher mit Nullen +gefüllt). Das kann zu schwer auffindbaren Fehlern führen. +Aufrufe von Methoden, die möglicherweise überlagert werden, +sollten daher im Konstruktor vermieden werden. +

+ + + +
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+
+ + + + +

8.5 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+
+ + + + +

Kapitel 9

+

OOP III: Interfaces

+
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+ + +
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+
+ + + + +

9.1 Grundlagen +

+
+ +
+ +

+Es wurde bereits erwähnt, dass es in Java keine Mehrfachvererbung +von Klassen gibt. Die möglichen Schwierigkeiten beim Umgang mit +mehrfacher Vererbung und die Einsicht, dass das Erben nichttrivialer +Methoden aus mehr als einer Klasse in der Praxis selten zu realisieren +ist, haben die Designer dazu veranlaßt, dieses Feature nicht +zu implementieren. Andererseits sah man es als wünschenswert +an, dass Klassen eine oder mehrere Schnittstellendefinitionen erben +können, und hat mit den Interfaces ein Ersatzkonstrukt +geschaffen, das dieses Feature bietet. + + + + +

9.1.1 Definition eines Interface

+ +

+Ein Interface ist eine besondere Form einer Klasse, die ausschließlich +abstrakte Methoden und Konstanten enthält. Anstelle des Schlüsselwortes +class +wird ein Interface mit dem Bezeichner interface +deklariert. Alle Methoden eines Interface sind implizit abstrakt und +öffentlich. Neben Methoden kann ein Interface auch Konstanten +enthalten, die Definition von Konstruktoren ist allerdings nicht erlaubt. + +

+Wir wollen uns ein einfaches Beispiel ansehen. Das folgende Listing +definiert ein Interface Groesse, +das die drei Methoden laenge, +hoehe und breite +enthält: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Groesse.java */
+002 
+003 public interface Groesse
+004 {
+005   public int laenge();
+006   public int hoehe();
+007   public int breite();
+008 }
+ +		 +Groesse.java
+ +Listing 9.1: Definition eines Interface

+ +

+Diese Definition ähnelt sehr einer abstrakten Klasse und dient +dazu, eine Schnittstelle für den Zugriff auf die räumliche +Ausdehnung eines Objekts festzulegen. Wir wollen uns an dieser +Stelle keine Gedanken über komplizierte Details wie zu verwendende +Maßeinheiten oder Objekte mit mehr oder weniger als drei Dimensionen +machen. + + + + +

9.1.2 Implementierung eines Interface

+ +

+Durch das bloße Definieren eines Interface wird die gewünschte +Funktionalität aber noch nicht zur Verfügung gestellt, sondern +lediglich beschrieben. Soll diese von einer Klasse tatsächlich +realisiert werden, muss sie das Interface implementieren . +Dazu erweitert sie die class-Anweisung +um eine implements-Klausel, +hinter der der Name des zu implementierenden Interfaces angegeben +wird. Der Compiler sorgt dafür, dass alle im Interface geforderten +Methoden definitionsgemäß implementiert werden. Zusätzlich +»verleiht« er der Klasse einen neuen Datentyp, der - wie +wir noch sehen werden - ähnliche Eigenschaften wie eine echte +Klasse hat. + +

+Eine beispielhafte Implementierung des Interfaces Groesse +könnte etwa von der schon bekannten Auto-Klasse +vorgenommen werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Auto2.java */
+002 
+003 public class Auto2
+004 implements Groesse
+005 {
+006   public String name;
+007   public int    erstzulassung;
+008   public int    leistung;
+009   public int    laenge;
+010   public int    hoehe;
+011   public int    breite;
+012 
+013   public int laenge()
+014   {
+015     return this.laenge;
+016   }
+017 
+018   public int hoehe()
+019   {
+020     return this.hoehe;
+021   }
+022 
+023   public int breite()
+024   {
+025     return this.breite;
+026   }
+027 }
+ +		 +Auto2.java
+ +Listing 9.2: Implementierung eines Interface

+ +

+Wir haben die Klasse dazu um drei veränderliche Instanzmerkmale +erweitert, die es uns erlauben, die vom Interface geforderten Methoden +auf einfache Weise zu implementieren. Ebenso wie die Klasse Auto +könnte auch jede andere Klasse das Interface +implementieren und so Informationen über seine räumliche +Ausdehnung geben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 public class FussballPlatz
+002 implements Groesse
+003 {
+004   public int laenge()
+005   {
+006     return 105000;
+007   }
+008 
+009   public int hoehe()
+010   {
+011     return 0;
+012   }
+013 
+014   public int breite()
+015   {
+016     return 70000;
+017   }
+018 }
+ +		 +FussballPlatz.java
+ +Listing 9.3: Die Klasse FussballPlatz

+ +

+Hier geben die Interface-Methoden konstante Werte zurück (in +der Annahme, dass alle Fußballplätze gleich groß +sind). Ebenso gut ist es möglich, dass die Größe von +anderen Instanzmerkmalen abhängig ist und zur Implementierung +des Interfaces etwas mehr Aufwand getrieben werden muss: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* PapierBlatt.java */
+002 
+003 public class PapierBlatt
+004 implements Groesse
+005 {
+006   public int format; //0=DIN A0, 1=DIN A1 usw.
+007 
+008   public int laenge()
+009   {
+010     int ret = 0;
+011     if (format == 0) {
+012       ret = 1189;
+013     } else if (format == 1) {
+014       ret = 841;
+015     } else if (format == 2) {
+016       ret = 594;
+017     } else if (format == 3) {
+018       ret = 420;
+019     } else if (format == 4) {
+020       ret = 297;
+021     }
+022     //usw...
+023     return ret;
+024   }
+025 
+026   public int hoehe()
+027   {
+028     return 0;
+029   }
+030 
+031   public int breite()
+032   {
+033     int ret = 0;
+034     if (format == 0) {
+035       ret = 841;
+036     } else if (format == 1) {
+037       ret = 594;
+038     } else if (format == 2) {
+039       ret = 420;
+040     } else if (format == 3) {
+041       ret = 297;
+042     } else if (format == 4) {
+043       ret = 210;
+044     }
+045     //usw...
+046     return ret;
+047   }
+048 }
+ +		 +PapierBlatt.java
+ +Listing 9.4: Die Klasse PapierBlatt

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Art der Realisierung der vereinbarten Methoden spielt für +das Implementieren eines Interface keine Rolle. Tatsächlich kommt +es ausgesprochen häufig vor, dass Interfaces von sehr unterschiedlichen +Klassen implementiert und die erforderlichen Methoden auf sehr unterschiedliche +Weise realisiert werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Eine Klasse kann ein Interface auch dann implementieren, wenn sie +nicht alle seine Methoden implementiert. In diesem Fall ist die Klasse +allerdings als abstract +zu deklarieren und kann nicht dazu verwendet werden, Objekte zu instanzieren.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

9.1.3 Verwenden eines Interface

+ +

+Nützlich ist ein Interface immer dann, wenn Eigenschaften +einer Klasse beschrieben werden sollen, die nicht direkt in seiner +normalen Vererbungshierarchie abgebildet werden können. Hätten +wir beispielsweise Groesse als +abstrakte Klasse definiert, ergäbe sich eine sehr unnatürliche +Ableitungshierarchie, wenn Autos, Fußballplätze und Papierblätter +daraus abgeleitet wären. Durch Implementieren des Groesse-Interfaces +können sie die Verfügbarkeit der drei Methoden laenge, +hoehe und breite +dagegen unabhängig von ihrer eigenen Vererbungslinie garantieren. + +

+Wir wollen uns ein einfaches Beispiel für die Anwendung des Interfaces +ansehen. Dazu soll eine Methode grundflaeche +entwickelt werden, die zu jedem Objekt, das das Interface Groesse +implementiert, dessen Grundfläche (Länge mal Breite) berechnet: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0905.java */
+002 
+003 public class Listing0905
+004 {
+005   public static long grundflaeche(Groesse g)
+006   {
+007     return (long)g.laenge() * g.breite();
+008   }
+009 
+010   public static void main(String[] args)
+011   {
+012     //Zuerst erzeugen wir ein Auto2...
+013     Auto2 auto = new Auto2();
+014     auto.laenge = 4235;
+015     auto.hoehe = 1650;
+016     auto.breite = 1820;
+017     //Nun ein DIN A4-Blatt...
+018     PapierBlatt blatt = new PapierBlatt();
+019     blatt.format = 4;
+020     //Und zum Schluß einen Fußballplatz...
+021     FussballPlatz platz = new FussballPlatz();
+022     //Nun werden sie ausgegeben
+023     System.out.println("Auto:  " + grundflaeche(auto));
+024     System.out.println("Blatt: " + grundflaeche(blatt));
+025     System.out.println("Platz: " + grundflaeche(platz));
+026   }
+027 }
+ +		 +Listing0905.java
+ +Listing 9.5: Verwendung eines Interface

+ +

+Das Programm erzeugt zunächst einige Objekte, die das Groesse-Interface +implementieren. Anschließend werden sie an die Methode grundflaeche +übergeben, deren Argument g +vom Typ Groesse ist. Durch diese +Typisierung kann der Compiler sicherstellen, dass nur Objekte »des +Typs« Groesse an grundflaeche +übergeben werden. Das ist genau dann der Fall, wenn das übergebene +Objekt dieses Interface implementiert. + +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+Auto:  7707700
+Blatt: 62370
+Platz: 7350000000
+
+ + +

+An diesem Beispiel kann man bereits die wichtigste Gemeinsamkeit zwischen +abstrakten Klassen und Interfaces erkennen: Beide können im Programm +zur Deklaration von lokalen Variablen, Membervariablen oder Methodenparametern +verwendet werden. Eine Interface-Variable ist kompatibel zu allen +Objekten, deren Klassen dieses Interface implementieren. + +

+Auch der instanceof-Operator +kann auf Interfacenamen angewendet werden. Eine alternative Implementierung +der Methode grundflaeche, die +mit allen Objekttypen funktioniert, könnte dann etwa so aussehen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static long grundflaeche(Object o)
+002 {
+003   long ret = 0;
+004   if (o instanceof Groesse) {
+005     Groesse g = (Groesse)o;
+006     ret = (long)g.laenge() * g.breite();
+007   }
+008   return ret;
+009 }
+ +
+ +Listing 9.6: Der instanceof-Operator auf Interfaces

+ +

+Diese Implementierung verhält sich für alle Objekte, die +das Interface Groesse implementieren, +so wie die vorige. Für alle übrigen Objekte wird 0 zurückgegeben. +

+ + + +
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+
+ + + + +

9.2 Das Interface Comparable

+
+ +
+ +

+Interfaces werden verwendet, um Eigenschaften auszudrücken, die +auf Klassen aus unterschiedlichen Klassenhierarchien zutreffen können. +Das erkennt man auch daran, dass ihre Namen oft (substantivierte) +Eigenschaftswörter sind. Ein bekanntes Beispiel, das mit der +Version 1.2 in der Java-Klassenbibliothek eingeführt wurde, ist +das Interface Comparable +des Pakets java.lang: + +

+public interface Comparable
+{
+  public int compareTo(Object o);
+}
+
+ + +

+Dieses Interface kann von Klassen implementiert werden, deren Objekte +paarweise vergleichbar sind. Die Methode compareTo +liefert genau dann einen Wert kleiner 0, wenn das Objekt »kleiner«; +größer 0, wenn es »größer«, und gleich +0, wenn es »gleich« dem als Argument übergebenen Objekt +o ist. In der Klassenbibliothek +gibt es eine ganze Reihe von Klassen, die Comparable +implementieren, beispielsweise String +und Character oder die numerischen +Wrapper-Klassen (letztere werden in Abschnitt 10.2 +erläutert). + +

+Mit Hilfe von Comparable +kann die Reihenfolge der Objekte einer Klasse ermittelt werden. Aus +dem paarweisen Vergleich läßt sich eine (nicht notwendigerweise +eindeutige) implizite Ordnung der Elemente ableiten, denn für +alle aufeinanderfolgenden Objekte a +und b muss a.compareTo(b) +<= 0 gelten. Damit ist es möglich, Methoden zu +schreiben, die das kleinste oder größte Element einer Menge +von Objekten ermitteln oder diese sortieren: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0907.java */
+002 
+003 public class Listing0907
+004 {
+005   public static Object getSmallest(Comparable[] objects)
+006   {
+007     Object smallest = objects[0];
+008     for (int i = 1; i < objects.length; ++i) {
+009       if (objects[i].compareTo(smallest) < 0) {
+010         smallest = objects[i];
+011       }
+012     }
+013     return smallest;
+014   }
+015 
+016   public static void bubbleSort(Comparable[] objects)
+017   {
+018     boolean sorted;
+019     do {
+020       sorted = true;
+021       for (int i = 0; i < objects.length - 1; ++i) {
+022         if (objects[i].compareTo(objects[i + 1]) > 0) {
+023           Comparable tmp = objects[i];
+024           objects[i] = objects[i + 1];
+025           objects[i + 1] = tmp;
+026           sorted = false;
+027         }
+028       }
+029     } while (!sorted);
+030   }
+031 
+032   public static void main(String[] args)
+033   {
+034     //Erzeugen eines String-Arrays
+035     Comparable[] objects = new Comparable[4];
+036     objects[0] = "STRINGS";
+037     objects[1] = "SIND";
+038     objects[2] = "PAARWEISE";
+039     objects[3] = "VERGLEICHBAR";
+040     //Ausgeben des kleinsten Elements
+041     System.out.println((String)getSmallest(objects));
+042     System.out.println("--");
+043     //Sortieren und Ausgaben
+044     bubbleSort(objects);
+045     for (int i = 0; i < objects.length; ++i) {
+046       System.out.println((String)objects[i]);
+047     }
+048   }
+049 }
+ +		 +Listing0907.java
+ +Listing 9.7: Das Interface Comparable

+ +

+Die Implementierung der Methode getSmallest +ist leicht zu verstehen. Das kleinste Element wird gefunden, indem +jedes Element des Arrays mit dem bis dato kleinsten Element verglichen +wird. Ist es kleiner, wird das bisherige kleinste Element ersetzt, +andernfalls bleibt es unverändert. Die Implementierung von bubbleSort +folgt ebenfalls einem einfachen Schema. In jedem Arraydurchlauf werden +zwei aufeinanderfolgende Elemente vertauscht, falls das zweite kleiner +als das erste ist. Es werden so viele Durchläufe vorgenommen, +bis keine Vertauschung mehr stattgefunden hat. + +

+Bemerkenswert ist hierbei die Generizität +(Typunabhängigkeit) der Lösung. Es spielt keine Rolle, welche +Art von Objekten sortiert wird, solange alle das Interface Comparable +implementieren. Bei Strings ist das standardmäßig der Fall; +eigene Klassen könnten ihre eigene Implementierung von Comparable +beisteuern. Bei Objekten, die auch Groesse +implementieren, könnte beispielsweise das Volumen (Länge +mal Breite mal Höhe) oder eine beliebige andere Verknüpfung +der Raumlängen verwendet werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Auch Objekte unterschiedlicher Klassen können problemlos miteinander +verglichen werden, sofern compareTo +dazu in der Lage ist. So ist es leicht vorstellbar, dass sowohl Autos +als auch Fußballplätze und Papierblätter (und eventuell +noch Äpfel und Birnen) auf der Basis ihrer Grundfläche (siehe +Listing 9.5) miteinander verglichen +werden, denn diese Maßzahl hat für alle beteiligten Klassen +eine Bedeutung.

 + + + + +
 Tipp 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

9.3 Mehrfachimplementierung und Vererbung

+
+ +
+ + + + +

9.3.1 Mehrfachimplementierung

+ +

+Es ist durchaus möglich (und gebräuchlich), dass eine Klasse +mehrere Interfaces implementiert. Sie muss dann zu jedem Interface +alle darin definierten Methoden implementieren. Mit jedem implementierten +Interface wird sie zu dem dadurch definierten Datentyp kompatibel. +Eine Klasse, die n Interfaces implementiert, ist demnach zu +n + 1 Datentypen (plus ihren jeweiligen Oberklassen) kompatibel: +

+ +

+Wir könnten beispielsweise die in Listing 9.2 +definierte Klasse Auto2 erweitern +und sie die Interfaces Groesse +und Comparable +implementieren lassen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Auto3.java */
+002 
+003 public class Auto3
+004 implements Groesse, Comparable
+005 {
+006   public String name;
+007   public int    erstzulassung;
+008   public int    leistung;
+009   public int    laenge;
+010   public int    hoehe;
+011   public int    breite;
+012 
+013   public int laenge()
+014   {
+015     return this.laenge;
+016   }
+017 
+018   public int hoehe()
+019   {
+020     return this.hoehe;
+021   }
+022 
+023   public int breite()
+024   {
+025     return this.breite;
+026   }
+027 
+028   public int compareTo(Object o)
+029   {
+030     int ret = 0;
+031     if (leistung < ((Auto3)o).leistung) {
+032       ret = -1;
+033     } else if (leistung > ((Auto3)o).leistung) {
+034       ret = 1;
+035     }
+036     return ret;
+037   }
+038 }
+ +		 +Auto3.java
+ +Listing 9.8: Implementierung mehrerer Interfaces

+ +

+Nun sind Objekte dieses Typs sowohl zu Groesse +als auch zu Comparable kompatibel +(Hinweis: die Sortierung basiert in diesem Fall nicht auf der Größe +des Autos, sondern auf seiner Leistung). + + + + +

9.3.2 Vererbung von Interfaces

+ +

+Die Implementierung hätte noch etwas vereinfacht werden können, +wenn wir uns zu Nutze gemacht hätten, dass eine Klasse die Interfaces +seiner Basisklasse erbt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Auto4.java */
+002 
+003 public class Auto4
+004 extends Auto2
+005 implements Comparable
+006 {
+007   public int compareTo(Object o)
+008   {
+009     int ret = 0;
+010     if (leistung < ((Auto4)o).leistung) {
+011       ret = -1;
+012     } else if (leistung > ((Auto4)o).leistung) {
+013       ret = 1;
+014     }
+015     return ret;
+016   }
+017 }
+ +		 +Auto4.java
+ +Listing 9.9: Erben von Interfaces

+ +

+Auto4 erbt von Auto2 +nicht nur die Implementierung, sondern auch die Klausel implements +Groesse und erweitert sie um die Implementierung von Comparable. +Damit ist Auto4 gleichwertig +zu Auto3. + + + + +

9.3.3 Ableiten von Interfaces

+ +

+Auch Interfaces selbst können abgeleitet werden. Ähnlich +einer Klasse erbt das abgeleitete Interface alle Methodendefinitionen +des Basis-Interfaces. Die implementierende Klasse muss also auch alle +Methoden von allen übergeordneten Interfaces implementieren: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0910.java */
+002 
+003 interface EinDimensional
+004 {
+005   public int laenge();
+006 }
+007 
+008 interface ZweiDimensional
+009 extends EinDimensional
+010 {
+011   public int breite();
+012 }
+013 
+014 interface DreiDimensional
+015 extends ZweiDimensional
+016 {
+017   public int hoehe();
+018 }
+019 
+020 interface VierDimensional
+021 extends DreiDimensional
+022 {
+023   public int lebensdauer();
+024 }
+025 
+026 public class Listing0910
+027 implements VierDimensional
+028 {
+029   public int laenge() { return 0; }
+030   public int breite() { return 0; }
+031   public int hoehe() { return 0; }
+032   public int lebensdauer() { return 0; }
+033 }
+ +		 +Listing0910.java
+ +Listing 9.10: Ableiten von Interfaces

+
+ + + +
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+
+ + + + +

9.4 Weitere Anwendungen von Interfaces

+
+ +
+ + + + +

9.4.1 Konstanten in Interfaces

+ +

+Neben abstrakten Methoden können Interfaces auch Konstanten, +also Membervariablen mit den Attributen static +und final, +enthalten. Wenn eine Klasse ein Interface implementiert, erbt es auch +alle seine Konstanten. Es ist auch erlaubt, dass ein Interface ausschließlich +Konstanten enthält. + +

+Dieses Feature kann zum Beispiel nützlich sein, wenn ein Programm +sehr viele Konstanten definiert. Anstatt sie in ihren eigenen Klassen +zu belassen und bei jedem Gebrauch durch den qualifizierten Ausdruck +Klasse.Name aufzurufen, könnte +ein Interface definiert werden, das alle Konstantendefinitionen vereinigt. +Wenn nun jede Klasse, in der diese Konstanten benötigt werden, +dieses Interface implementiert, stehen alle darin definierten Konstanten +direkt zur Verfügung und können ohne qualifizierten Klassennamen +aufgerufen werden. + +

+Das folgende Listing zeigt die Anwendung dieses Prinzips am Beispiel +eines Interface, das eine Reihe von Debug-Konstanten zur Verfügung +stellt. Sie werden beispielsweise zur bedingten Übersetzung oder +zur Steuerung von Debug-Ausgaben verwendet: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0911.java */
+002 
+003 interface Debug
+004 {
+005   public static final boolean FUNCTIONALITY1 = false;
+006   public static final boolean FUNCTIONALITY2 = true;
+007   public static final boolean FUNCTIONALITY3 = false;
+008   public static final boolean FUNCTIONALITY4 = false;
+009 }
+010 
+011 public class Listing0911
+012 implements Debug
+013 {
+014   public static void main(String[] args)
+015   {
+016     //...
+017     if (FUNCTIONALITY1) {
+018       System.out.println("...");
+019     }
+020     //...
+021     if (FUNCTIONALITY2) {
+022       System.out.println("...");
+023     }
+024     //...
+025   }
+026 }
+ +		 +Listing0911.java
+ +Listing 9.11: Konstanten in Interfaces

+ + + + +

static import

+ +

+Durch die implements-Anweisung +können die Konstanten direkt, d.h. ohne vorangestellten Interface-Namen +verwendet werden. Diese praktische und von vielen Entwicklern verwendete +Möglichkeit ist allerdings nicht unbedingt im Sinne des Erfinders. +Die Implementierung eines Interface soll ja schließlich die +Zugehörigkeit einer Klasse zu einem bestimmten Typ dokumentieren +- nicht die Schreibfaulheit des Entwicklers. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit der J2SE 5.0 gibt es deshalb eine Möglichkeit, statische +Teile aus Klassen und Interfaces unqualifiziert zu benutzen, ohne +implements +zu verwenden. Bei diesem, als static import bezeichneten Verfahren +werden die benötigten statischen Bestandteile in einer speziellen +import-Anweisung +aufgelistet, bei der nach dem Schlüsselwort import static +der qualifizierte Name des statischen Members folgt. Dieser kann dann +im weiteren Verlauf der Klasse unqualifiziert verwendet werden. Sollen +alle statischen Member auf einmal verfügbar gemacht werden, ist +Klasse.* zu schreiben. Dieses +Verfahren funktioniert sowohl mit Interfaces als auch mit Klassen +und kann sowohl Methoden wie auch Membervariablen importieren.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Das folgende Beispiel zeigt die Anwendung dieses neuen Features am +Beispiel der Klasse java.lang.Math. +Die Methoden sqrt +und sin +sowie die Konstante PI +können nach dem statischen Import der Klasse unqualifiziert verwendet +werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0912.java */
+002 
+003 import static java.lang.Math.*;
+004 
+005 public class Listing0912
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     System.out.println(sqrt(2));
+010     System.out.println(sin(PI));
+011   }
+012 }
+ +		 +Listing0912.java
+ +Listing 9.12: static import

+ + + + +

9.4.2 Implementierung von Flags

+ +

+Einige Interfaces definieren weder Methoden noch Konstanten. Sie stellen +statt dessen eine Art Flag, also einen logischen Schalter dar, der +zur Compile- und Laufzeit abgefragt werden kann. Beispiele aus der +Klassenbibliothek sind die Interfaces java.io.Serializable +oder java.lang.Cloneable. +Während Serializable +in Kapitel 41 ausführlich +gewürdigt wird, wollen wir uns nachfolgend die Bedeutung des +Interfaces Cloneable +ansehen. + +

+Cloneable +ist ein Schalter für die in der Klasse Object +implementierte Methode clone. +Implementiert eine abgeleitete Klasse dieses Interface nicht, so deutet +clone +das als fehlende Fähigkeit (oder Bereitschaft) der Klasse, eine +Objektkopie herzustellen, und löst beim Aufruf eine CloneNotSupportedException +aus. Implementiert die abgeleitete Klasse dagegen Cloneable, +erzeugt ein Aufruf von clone +eine elementweise Kopie des aktuellen Objekts. + +

+Es ist wichtig zu verstehen, was der Begriff elementweise bedeutet +- insbesondere wenn die Klasse Objekte als Membervariablen enthält. +Beim Aufruf von clone +werden nämlich lediglich die Verweise auf diese Membervariablen +kopiert, nicht aber die dahinter stehenden Objekte (bei primitiven +Membervariablen macht das keinen Unterschied, denn sie werden nicht +als Zeiger gespeichert). Diese Vorgehensweise wird auch als shallow +copy bezeichnet (»flache Kopie«). + +

+Soll eine deep copy (»tiefe Kopie«) +angelegt werden, muss man clone +überlagern und selbst dafür sorgen, dass alle vorhandenen +Objekt-Membervariablen kopiert werden. Da jedes Memberobjekt weitere +Objekte enthalten kann, die kopiert werden müssen, ist das Erstellen +einer tiefen Kopie in der Regel ein rekursiver Vorgang. + +

+Wir wollen uns beispielhaft das tiefe Kopieren der folgenden Klasse +BinTreeNode ansehen. Diese stellt +einen Knoten in einem Binärbaum dar und besitzt einen Namen und +die üblichen Verweise auf den linken und rechten Unterbaum, ebenfalls +vom Typ BinTreeNode. Beim Kopieren +wird das aktuelle Objekt durch Aufruf von super.clone +zunächst flach kopiert. Dann wird clone +rekursiv aufgerufen, um Kopien des linken bzw. rechten Unterbaums +anzulegen. Enthält ein Unterbaum den Wert null, +so terminiert der Kopiervorgang und mit ihm die Rekursion. Auf diese +Weise wird der Knoten mit allen Unterknoten, Unterunterknoten usw. +kopiert und es entsteht eine Kopie, deren Objektvariablen keine gemeinsamen +Objekte mit dem Original mehr besitzen. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* BinTreeNode.java */
+002 
+003 class BinTreeNode
+004 implements Cloneable
+005 {
+006   String      name;
+007   BinTreeNode leftChild;
+008   BinTreeNode rightChild;
+009 
+010   public BinTreeNode(String name)
+011   {
+012     this.name       = name;
+013     this.leftChild  = null;
+014     this.rightChild = null;
+015   }
+016 
+017   public Object clone()
+018   {
+019     try {
+020       BinTreeNode newNode = (BinTreeNode)super.clone();
+021       if (this.leftChild != null) {
+022         newNode.leftChild = (BinTreeNode)this.leftChild.clone();
+023       }
+024       if (this.rightChild != null) {
+025         newNode.rightChild = (BinTreeNode)this.rightChild.clone();
+026       }
+027       return newNode;
+028     } catch (CloneNotSupportedException e) {
+029       //Kann eigentlich nicht auftreten...
+030       throw new InternalError();
+031     }
+032   }
+033 }
+ +		 +BinTreeNode.java
+ +Listing 9.13: Implementierung einer tiefen Kopie

+ + + + +

9.4.3 Nachbildung von Funktionszeigern +

+ +

+Eine wichtige Anwendung von Interfaces besteht darin, die aus C oder +C++ bekannten, aber in Java nicht vorhandenen Funktionszeiger nachzubilden, +die es ermöglichen, eine Funktion als Argument an andere Funktionen +zu übergeben. Nützlich ist das vor allem, wenn die Konfigurationsanforderungen +einer Funktion die durch die Übergabe von Variablen gegebenen +Möglichkeiten übersteigen. Beispiele für ihre Anwendung +sind etwa Funktionsplotter oder Callback-Funktionen bei der Programmierung +grafischer Oberflächen. + +

+Funktionszeiger können leicht mit Hilfe von Interfaces nachgebildet +werden. Dazu wird zunächst ein Interface definiert, das eine +einzelne Methode f des gewünschten +Typs deklariert. Es kann dann von unterschiedlichen Klassen so implementiert +werden, dass in f jeweils die +gewünschte Berechnung ausgeführt wird. Anstelle der Übergabe +eines Zeigers wird nun einfach ein Objekt dieser Klasse instanziert +und an die zu konfigurierende Methode übergeben. Diese wird vom +Typ des Interfaces deklariert und kann so die Methode f +aufrufen. + +

+Als Beispiel soll ein Programm geschrieben werden, das in der Lage +ist, eine Wertetabelle für beliebige double-Funktionen +auszugeben. Wir definieren dazu zunächst ein Interface DoubleMethod, +das eine Methode compute deklariert, +die zu einem double-Argument +ein double-Ergebnis +berechnet. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* DoubleMethod.java */
+002 
+003 public interface DoubleMethod
+004 {
+005   public double compute(double value);
+006 }
+ +		 +DoubleMethod.java
+ +Listing 9.14: Das Interface DoubleMethod

+ +

+Anschließend implementieren wir das Interface in verschiedenen +Klassen und stellen die Funktionen Exponentation, Quadratwurzel, +Multiplikation mit zwei und Quadrat zur Verfügung. +Anschließend instanzieren wir diese Klassen und übergeben +die Objekte nacheinander an die Methode printTable, +mit der die Wertetabelle erzeugt und ausgegeben wird: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing0915.java */
+002 
+003 class MathExp
+004 implements DoubleMethod
+005 {
+006   public double compute(double value)
+007   {
+008     return Math.exp(value);
+009   }
+010 }
+011 
+012 class MathSqrt
+013 implements DoubleMethod
+014 {
+015   public double compute(double value)
+016   {
+017     return Math.sqrt(value);
+018   }
+019 }
+020 
+021 class Times2
+022 implements DoubleMethod
+023 {
+024   public double compute(double value)
+025   {
+026     return 2 * value;
+027   }
+028 }
+029 
+030 class Sqr
+031 implements DoubleMethod
+032 {
+033   public double compute(double value)
+034   {
+035     return value * value;
+036   }
+037 }
+038 
+039 public class Listing0915
+040 {
+041   public static void printTable(DoubleMethod meth)
+042   {
+043     System.out.println("Wertetabelle " + meth.toString());
+044     for (double x = 0.0; x <= 5.0; x += 1) {
+045       System.out.println(" " + x + "->" + meth.compute(x));
+046     }
+047   }
+048 
+049   public static void main(String[] args)
+050   {
+051     printTable(new Times2());
+052     printTable(new MathExp());
+053     printTable(new Sqr());
+054     printTable(new MathSqrt());
+055   }
+056 }
+ +		 +Listing0915.java
+ +Listing 9.15: Funktionszeiger mit Interfaces

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+In Abschnitt 43.3.2 wird +gezeigt, wie man Funktionszeiger auf ähnliche Weise mit dem Reflection-API +realisieren kann.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

9.5 Interfaces und Hilfsklassen

+
+ +
+ +

+In den vorigen Abschnitten wurde gezeigt, dass es viele Gemeinsamkeiten +zwischen (abstrakten) Klassen und Interfaces gibt. Während der +Designphase eines komplexen Softwaresystems ist es daher häufig +schwierig, sich für eine von beiden Varianten zu entscheiden. +Für die Verwendung des Interfaces spricht die größere +Flexibilität durch die Möglichkeit, in unterschiedlichen +Klassenhierarchien verwendet zu werden. Für die Verwendung einer +Klasse spricht die Möglichkeit, bereits ausformulierbare Teile +der Implementation zu realisieren und die Fähigkeit, statische +Bestandteile und Konstruktoren unterzubringen. + +

+Wir wollen in diesem Abschnitt zeigen, wie sich beide Ansätze +vereinen lassen. Dabei wird zunächst jeweils ein Interface zur +Verfügung gestellt und seine Anwendung dann unter Verwendung +einer Hilfsklasse vereinfacht. + + + + +

9.5.1 Die Default-Implementierung

+ +

+Wird ein Interface erstellt, das voraussichtlich häufig implementiert +werden muss und/oder viele Methoden definiert, ist es sinnvoll, eine +Default-Implementierung zur Verfügung +zu stellen. Damit ist eine Basisklasse gemeint, die das Interface +und alle sinnvoll realisierbaren Methoden implementiert. Besitzt eine +Klasse, die das Interface implementieren muss, keine andere Vaterklasse, +so kann sie von der Default-Implementierung abgeleitet werden und +erbt so bereits einen Teil der sonst manuell zu implementierenden +Funktionalität. + +

+Als Beispiel soll ein Interface SimpleTreeNode +definiert werden, das zur Konstruktion eines Baums verwendet werden +kann, dessen Knoten von beliebigem Typ sind und jeweils beliebig viele +Kinder haben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* SimpleTreeNode.java */
+002 
+003 public interface SimpleTreeNode
+004 {
+005   public void addChild(SimpleTreeNode child);
+006   public int getChildCnt();
+007   public SimpleTreeNode getChild(int pos);
+008 }
+ +		 +SimpleTreeNode.java
+ +Listing 9.16: Das SimpleTreeNode-Interface

+ +

+Die Default-Implementierung könnte wie folgt realisiert werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* DefaultTreeNode.java */
+002 
+003 public class DefaultTreeNode
+004 implements SimpleTreeNode
+005 {
+006   private int              CAPACITY;
+007   private String           name;
+008   private SimpleTreeNode[] childs;
+009   private int              childcnt;
+010 
+011   public DefaultTreeNode(String name)
+012   {
+013     this.CAPACITY = 5;
+014     this.name     = name;
+015     this.childs   = new SimpleTreeNode[CAPACITY];
+016     this.childcnt = 0;
+017   }
+018 
+019   public void addChild(SimpleTreeNode child)
+020   {
+021     if (childcnt >= CAPACITY) {
+022       CAPACITY *= 2;
+023       SimpleTreeNode[] newchilds = new SimpleTreeNode[CAPACITY];
+024       for (int i = 0; i < childcnt; ++i) {
+025         newchilds[i] = childs[i];
+026       }
+027       childs = newchilds;
+028     }
+029     childs[childcnt++] = child;
+030   }
+031 
+032   public int getChildCnt()
+033   {
+034     return childcnt;
+035   }
+036 
+037   public SimpleTreeNode getChild(int pos)
+038   {
+039     return childs[pos];
+040   }
+041 
+042   public String toString()
+043   {
+044     return name;
+045   }
+046 }
+ +		 +DefaultTreeNode.java
+ +Listing 9.17: Default-Implementierung des SimpleTreeNode-Interfaces

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Der Vorteil ist hier noch nicht sehr offensichtlich, weil die Implementierung +nicht sehr aufwändig ist. Bei komplexeren Interfaces zahlt es +sich in der Praxis meistens aus, wenn eine Default-Implementierung +zur Verfügung gestellt wird. Neben der dadurch erzielten Arbeitsersparnis +nützt sie auch zur Dokumentation und stellt eine Referenzimplementierung +des Interfaces dar.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

9.5.2 Delegation an die Default-Implementierung +

+ +

+Läßt sich eine potentielle SimpleTreeNode-Klasse +nicht von DefaultTreeNode ableiten, +muss sie das Interface selbst implementieren. Besitzt die Default-Implementierung +bereits nennenswerte Funktionalitäten, wäre es schlechter +Stil (und auch sehr fehlerträchtig), diese ein zweites Mal zu +implementieren. Statt dessen ist es eventuell möglich, die Implementierung +an die bereits vorhandene DefaultTreeNode +zu delegieren. + +

+Dazu muss die zu implementierende Klasse eine Membervariable vom Typ +DefaultTreeNode anlegen und +alle Aufrufe der Interface-Methoden an dieses Objekt weiterleiten. +Soll beispielsweise die Klasse Auto +aus Listing 7.1 in eine SimpleTreeNode +verwandelt werden, könnte die Implementierung durch Delegation +wie folgt vereinfacht werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Auto5.java */
+002 
+003 public class Auto5
+004 implements SimpleTreeNode
+005 {
+006   public String name;
+007   public int    erstzulassung;
+008   public int    leistung;
+009 
+010   private SimpleTreeNode treenode = new DefaultTreeNode("");
+011 
+012   public void addChild(SimpleTreeNode child)
+013   {
+014     treenode.addChild(child);
+015   }
+016 
+017   public int getChildCnt()
+018   {
+019     return treenode.getChildCnt();
+020   }
+021 
+022   public SimpleTreeNode getChild(int pos)
+023   {
+024     return treenode.getChild(pos);
+025   }
+026 
+027   public String toString()
+028   {
+029     return name;
+030   }
+031 }
+ +		 +Auto5.java
+ +Listing 9.18: Implementierung des SimpleTreeNode-Interfaces durch +Delegation

+ +

+Hier nutzt die Klasse Auto5 +die Funktionalitäten der Membervariable DefaultTreeNode +zur Verwaltung von Unterknoten und leitet alle entsprechenden Methodenaufrufe +an sie weiter. Die Verwaltung des Knotennamens erfolgt dagegen mit +Hilfe der eigenen Membervariable name. + + + + +

9.5.3 Die leere Implementierung

+ +

+Mitunter wird ein Interface entworfen, bei dem nicht immer alle definierten +Methoden benötigt werden. In der Java-Klassenbibliothek gibt +es dafür einige Beispiele, etwa bei Listenern (siehe Kapitel 28) +oder im Collection-API (siehe Kapitel 15). +Da bei der Implementierung aber immer alle definierten Methoden implementiert +werden müssen, wenn die Klasse nicht abstrakt bleiben soll, kann +es nützlich sein, eine leere Standard-Implementierung +zur Verfügung zu stellen. Implementierende Klassen können +sich dann gegebenenfalls von dieser ableiten und brauchen nur noch +die Methoden zu realisieren, die tatsächlich benötigt werden. +

+ + + +
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+
+ + + + +

9.6 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+
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Kapitel 10

+

OOP IV: Verschiedenes

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+ + + +
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+
+ + + + +

10.1 Lokale und anonyme Klassen

+
+ +
+ + + + +

10.1.1 Grundlagen

+ +

+Bis zum JDK 1.0 wurden Klassen immer auf Paketebene definiert, eine +Schachtelung war nicht möglich. Das hat die Compiler-Implementierung +vereinfacht und die Struktur der Klassen innerhalb eines Pakets flach +und übersichtlich gemacht. Unhandlich wurde dieses Konzept immer +dann, wenn eine Klasse nur lokale Bedeutung hatte oder wenn »auf +die Schnelle eine kleine Klasse« gebraucht wurde. Da es in Java +keine Funktionszeiger gibt, besteht die einzige Möglichkeit, +kleine Codebestandteile zwischen verschiedenen Programmteilen auszutauschen, +darin, ein Interface zu deklarieren und die benötigte Funktionalität +in einer implementierenden Klasse zur Verfügung zu stellen. Diese +Technik wurde in Abschnitt 9.4.3 +vorgestellt. + +

+Insbesondere bei den Erweiterungen für die Programmierung grafischer +Oberflächen, die mit dem JDK 1.1 eingeführt wurden, entstand +der Wunsch nach einem flexibleren Mechanismus. Durch das neue Ereignismodell +(siehe Kapitel 28) +müssen seit dem JDK 1.1 sehr viel häufiger kleine Programmteile +geschrieben werden, die nur in einem eng begrenzten Kontext eine Bedeutung +haben. Die Lösung für dieses Problem wurde mit der Einführung +von lokalen und anonymen Klassen geschaffen (im JDK werden sie als +Inner Classes bezeichnet). Dabei wird +innerhalb einer bestehenden Klasse X eine neue Klasse Y definiert, +die nur innerhalb von X sichtbar ist. Objektinstanzen von Y können +damit auch nur innerhalb von X erzeugt werden. Anders herum kann Y +auf die Membervariablen von X zugreifen. + +

+Lokale und anonyme Klassen sind ein mächtiges - und manchmal +leicht verwirrendes - Feature von Java. Wir wollen nachfolgend seine +wichtigsten Anwendungen vorstellen. Darüber hinaus gibt es seltener +genutzte Varianten, die hauptsächlich durch trickreiche Anwendung +von Modifiern auf die lokale Klasse oder ihrer Member entstehen. Auf +diese wollen wir hier nicht weiter eingehen. + + + + +

10.1.2 Nicht-statische lokale Klassen

+ + + + +

Klassen in Klassen

+ +

+Die Definition einer nicht-statischen lokalen Klasse entspricht genau +dem zuvor beschriebenen Grundprinzip: innerhalb des Definitionsteils +einer beliebigen Klasse wird eine neue Klasse definiert. Ihre Instanzierung +muss innerhalb der äußeren Klasse erfolgen, also in einer +der Methoden der äußeren Klasse oder während ihrer +Initialisierung. Die innere Klasse kann auf die Membervariablen der +äußeren Klasse zugreifen und umgekehrt. Das folgende Listing +illustriert dies an einem einfachen Beispiel: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1001.java */
+002 
+003 class Outer
+004 {
+005   String name;
+006   int    number;
+007 
+008   public void createAndPrintInner(String iname)
+009   {
+010     Inner inner = new Inner();
+011     inner.name = iname;
+012     System.out.println(inner.getQualifiedName());
+013   }
+014 
+015   class Inner
+016   {
+017     private String name;
+018 
+019     private String getQualifiedName()
+020     {
+021       return number + ":" + Outer.this.name + "." + name;
+022     }
+023   }
+024 }
+025 
+026 public class Listing1001
+027 {
+028   public static void main(String[] args)
+029   {
+030     Outer outer = new Outer(); 
+031     outer.name = "Outer";
+032     outer.number = 77;
+033     outer.createAndPrintInner("Inner");
+034   }
+035 }
+ +		 +Listing1001.java
+ +Listing 10.1: Eine nicht-statische lokale Klasse

+ +

+Zunächst wird eine Klasse Outer +mit den Membervariablen name +und number definiert. Innerhalb +von Outer wird dann eine Klasse +Inner definiert. Sie besitzt +eine eigene Membervariable name +und eine Methode getQualifiedName. +Beim Programmstart erzeugt main +eine Instanz von Outer und initialisiert +ihre Membervariablen. Anschließend ruft sie die Methode createAndPrintInner +auf. + +

+In createAndPrintInner wird +nun eine Instanz von Inner erzeugt +und mit dem als Argument übergebenen Namen initialisiert. Die +Instanzierung erfolgt also im Kontext der äußeren Klasse, +und diese kann auf die Membervariable der inneren Klasse zugreifen. +In der Praxis wichtiger ist jedoch die Möglichkeit, die innere +Klasse auf die Membervariablen der äußeren Klasse zugreifen +zu lassen. Dadurch wird ihr der Status der äußeren Klasse +zugänglich gemacht und sie kann Programmcode erzeugen (und durch +die Kapselung in ein Objekt nötigenfalls an eine ganz andere +Stelle im Programm transferieren), der Informationen aus der Umgebung +der Klassendefinition verwendet. Um dies zu zeigen, ruft Outer +nun die Methode getQualifiedName +der inneren Klasse auf. + +

+In getQualifiedName wird auf +drei unterschiedliche Arten auf Membervariablen zugegriffen. Bei der +Verwendung von unqualifizierten Namen (also solchen ohne Klassennamen-Präfix) +werden lexikalische Sichtbarkeitsregeln angewandt. Der Compiler +prüft also zunächst, ob es eine lokale Variable dieses Namens +gibt. Ist das nicht der Fall, sucht er nach einer gleichnamige Membervariable +in der aktuellen Klasse. Ist auch diese nicht vorhanden, erweitert +er seine Suche sukzessive von innen nach außen auf alle umschließenden +Klassen. Im Beispiel bezeichnet name +also die gleichnamige Membervariable von Inner +und number diejenige von Outer. +Wird die Membervariable einer äußeren Klasse durch eine +gleichnamige Membervariable der inneren Klasse verdeckt, kann über +den Präfix »Klassenname.this.« auf die äußere +Variable zugegriffen werden. Im Beispielprogramm wird das für +die Variable name so gemacht. + +

+Wird der Ausdruck »Klassenname.this« alleine verwendet, +bezeichnet er das Objekt der äußeren Klasse, in der die +aktuelle Instanz der inneren Klasse erzeugt wurde. In getQualifiedName +würde Outer.this also die +in Zeile 030 erzeugte +Instanz outer bezeichnen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Implementierung von lokalen Klassen konnte im JDK 1.1 ohne größere +Änderungen der virtuellen Maschine vorgenommen werden. Lokale +Klassen sind zwar zum Compilezeitpunkt bekannt, werden aber zur Laufzeit +behandelt wie normale Klassen. Insbesondere wird vom Compiler zu jeder +lokalen Klasse eine eigene .class-Datei +erzeugt. Um Überschneidungen zu vermeiden, besteht ihr Name aus +dem Namen der äußeren Klasse, gefolgt von einem Dollarzeichen +und dem Namen der inneren Klasse. Bei den später behandelten +anonymen Klassen wird statt des Namens der inneren Klasse eine vom +Compiler vergebene fortlaufende Nummer verwendet. Beim Übersetzen +des vorigen Beispiels würden also die Klassendateien Outer.class, +Outer$Inner.class und Listing1001.class +generiert.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Klassen in Methoden

+ +

+Innere Klassen können nicht nur auf der äußersten +Ebene einer anderen Klasse definiert werden, sondern auch innerhalb +ihrer Methoden und sogar innerhalb eines beliebigen Blocks. In diesem +Fall können sie auch auf die lokalen Variablen der umgebenden +Methode oder des umgebenden Blocks zugreifen. Bedingung ist allerdings, +dass diese mit Hilfe des Schlüsselworts final +als konstant deklariert wurden. + +

+Diese Art, lokale Klassen zu definieren, ist nicht sehr gebräuchlich, +taucht aber mitunter in fremdem Programmcode auf. In der Praxis werden +an ihrer Stelle meist anonyme Klassen verwendet, wie sie im folgenden +Abschnitt besprochen werden. Wir wollen uns dennoch ein einfaches +Beispiel ansehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1002.java */
+002 
+003 class Outer2
+004 {
+005   public void print()
+006   {
+007     final int value = 10;
+008 
+009     class Inner2
+010     {
+011       public void print()
+012       {
+013         System.out.println("value = " + value);
+014       }
+015     }
+016 
+017     Inner2 inner = new Inner2();
+018     inner.print();
+019   }
+020 }
+021 
+022 public class Listing1002
+023 {
+024   public static void main(String[] args)
+025   {
+026     Outer2 outer = new Outer2();
+027     outer.print();
+028   }
+029 }
+ +		 +Listing1002.java
+ +Listing 10.2: Definition einer lokalen Klasse in einer Methode

+ + + + +

10.1.3 Anonyme Klassen

+ +

+Die häufigste Anwendung lokaler Klassen innerhalb von Methoden +besteht darin, diese anonym zu definieren. Dabei erhält +die Klasse keinen eigenen Namen, sondern Definition und Instanzierung +erfolgen in einer kombinierten Anweisung. Eine anonyme Klasse ist +also eine Einwegklasse, die nur einmal instanziert werden kann. Anonyme +Klassen werden normalerweise aus anderen Klassen abgeleitet oder erweitern +existierende Interfaces. Ihre wichtigste Anwendung finden sie bei +der Definition von Listenern für grafische Oberflächen, +auf die wir in Kapitel 28 +noch ausführlich eingehen werden. + +

+Als einfaches Anwendungsbeispiel wollen wir das in Listing 9.14 +definierte Interface DoubleMethod +noch einmal verwenden und zeigen, wie man beim Aufruf von printTable +eine anonyme Klasse erzeugt und als Argument weitergibt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1003.java */
+002 
+003 public class Listing1003
+004 {
+005   public static void printTable(DoubleMethod meth)
+006   {
+007     System.out.println("Wertetabelle " + meth.toString());
+008     for (double x = 0.0; x <= 5.0; x += 1) {
+009       System.out.println(" " + x + "->" + meth.compute(x));
+010     }
+011   }
+012 
+013   public static void main(String[] args)
+014   {
+015     printTable(
+016       new DoubleMethod() 
+017       {
+018         public double compute(double value)
+019         {
+020           return Math.sqrt(value);
+021         }
+022       }
+023     );
+024   }
+025 }
+ +		 +Listing1003.java
+ +Listing 10.3: Anwendung anonymer Klassen

+ +

+Statt eine vordefinierte Klasse zu instanzieren, wird hier in Zeile 016 +eine lokale anonyme Klasse definiert und instanziert. Syntaktisch +unterscheidet sie sich von der Instanzierung einer vordefinierten +Klasse dadurch, dass nach dem new KlassenName(...) +nicht ein Semikolon, sondern eine geschweifte Klammer steht. Anschließend +folgt die Definition der Klasse. Wird als Klassenname ein Interface +angegeben, implementiert die anonyme Klasse dieses Interface. Handelt +es sich dagegen um den Namen einer Klasse, wird die anonyme +Klasse daraus abgeleitet. In unserem Beispiel wird das Interface DoubleMethod +implementiert. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das Programm hat durch die Verwendung der anonymen Klasse nicht unbedingt +an Übersichtlichkeit gewonnen. Tatsächlich sind sowohl Nutzen +als auch Syntax anonymer Klassen Gegenstand vieler Diskussionen gewesen. +Der große Vorteil anonymer Klassen besteht in ihrer Flexibilität. +Eine anonyme Klasse kann da deklariert werden, wo sie gebraucht wird +(hier beispielsweise beim Aufruf von printTable). +Zudem kann sie Code weitergeben, der auf lokale Variablen und Membervariablen +ihrer unmittelbaren Umgebung zugreift. + +

+Ihre Anwendung sollte sich auf die Fälle beschränken, in +denen eine Klasse mit wenigen Zeilen Code erzeugt werden muss, die +nur an einer bestimmten Programmstelle bedeutsam ist. Ist die Klasse +umfangreicher oder wird sie an verschiedenen Stellen benötigt, +sollte eine benannte Klasse definiert und an den Aufrufstellen instanziert +werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

10.1.4 Statische lokale Klassen

+ +

+Die letzte Variante innerer Klassen, die wir betrachten wollen, ist +eigentlich gar keine. Hierbei wird eine Klasse innerhalb einer anderen +Klasse definiert und mit dem Attribut static +versehen. In diesem Fall erzeugt der Compiler Code, der genau dem +einer gewöhnlichen globalen Klasse entspricht. Insbesondere ist +eine statische lokale Klasse nicht nur innerhalb der Klasse sichtbar, +in der sie definiert wurde, sondern kann auch von außen instanziert +werden. Sie hält auch keinen Verweis auf die instanzierende Klasse +und kann somit nicht auf deren Membervariablen zugreifen. Der einzige +Unterschied zu einer globalen Klasse besteht darin, dass der Name +der inneren Klasse als Präfix den Namen der äußeren +Klasse enthält. Beide sind durch einen Punkt voneinander getrennt. + +

+Eine Klasse könnte beispielsweise dann als statische lokale Klasse +definiert werden, wenn ihre Daseinsberechtigung auf der Existenz der +äußeren Klasse basiert. Typische Anwendungen sind kleinere +Hilfsklassen, die ausreichend Substanz zur Deklaration einer eigenen +Klasse, aber zu wenig für eine eigene Datei haben. Durch den +separaten Namensraum können sie auch Allerweltsnamen wie »Entry«, +»Element« oder »Debug« haben. + +

+Das folgende Listing zeigt eine einfache Anwendung statischer lokaler +Klassen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1004.java */
+002 
+003 class Outer3
+004 {
+005   static class Inner3
+006   {
+007     public void print()
+008     {
+009       System.out.println("Inner3");
+010     }
+011   }
+012 }
+013 
+014 public class Listing1004
+015 {
+016   public static void main(String[] args)
+017   {
+018     Outer3.Inner3 inner = new Outer3.Inner3();
+019     inner.print();
+020   }
+021 }
+ +		 +Listing1004.java
+ +Listing 10.4: Anwendung statischer lokaler Klassen

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Lokale und anonyme Klassen werden recht häufig eingesetzt. Auch +in diesem Buch sind weitere Beispiele für ihre Anwendung zu finden. +So wird beispielsweise in Abschnitt 28.2.2 +erläutert, wie man sie zur Entwicklung von Ereignishandlern für +GUI-Programme nutzen kann.

+ + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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10.2 Wrapper-Klassen

+
+ +
+ + + + +

10.2.1 Vordefinierte Wrapper-Klassen

+ +

+Zu jedem primitiven Datentyp in Java gibt es eine korrespondierende +Wrapper-Klasse. Diese kapselt die primitive Variable in einer +objektorientierten Hülle und stellt eine Reihe von Methoden zum +Zugriff auf die Variable zur Verfügung. Zwar wird man bei der +Programmierung meist die primitiven Typen verwenden, doch gibt es +einige Situationen, in denen die Anwendung einer Wrapper-Klasse sinnvoll +sein kann: +

+ +

+Wrapper-Klassen existieren zu allen numerischen Typen und zu den Typen +char +und boolean: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Wrapper-KlassePrimitiver Typ
Bytebyte +
Shortshort +
Integerint +
Longlong +
Doubledouble +
Floatfloat +
Booleanboolean +
Characterchar +
Voidvoid +
+

+Tabelle 10.1: Die Wrapper-Klassen

+ + + + +

Instanzierung

+ +

+Die Instanzierung einer Wrapper-Klasse kann meist auf zwei unterschiedliche +Arten erfolgen. Einerseits ist es möglich, den korrespondierenden +primitiven Typ an den Konstruktor zu übergeben, um ein Objekt +desselben Werts zu erzeugen. Alternativ kann meist auch ein String +an den Konstruktor übergeben werden. Dieser wird in den entsprechenden +primitiven Typ konvertiert und dann zur Initialisierung der Wrapper-Klasse +verwendet. +

+ + + + +
+ +
+public Integer(int i)
+
+public Integer(String s)
+  throws NumberFormatException
+
+public Long(long l)
+
+public Long(String s)
+  throws NumberFormatException
+
+public Float(float f)
+
+public Float(double d)
+
+public Float(String s)
+  throws NumberFormatException
+
+public Double(double d)
+
+public Double(String s)
+  throws NumberFormatException
+
+public Boolean(boolean b)
+
+public Boolean(String s)
+
+public Character(char c)
+
+ +
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das in diesem Beispiel mehrfach verwendete Schlüsselwort throws +deklariert Ausnahmen, die während der Methodenausführung +auftreten können. Sie entstehen durch Programmfehler, undefinierte +Zustände oder treten auf, wenn unvorhergesehene Ereignisse eintreten +(Datei nicht verfügbar, Speicher erschöpft oder ähnliches). +Wir werden uns in Kapitel 12 +ausführlich mit diesem Thema beschäftigen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Rückgabe des Wertes

+ +

+Die meisten Wrapper-Klassen besitzen zwei Methoden, um den internen +Wert abzufragen. Eine der beiden liefert ihn passend zum korrespondierenden +Grundtyp, die andere als String. +Der Name von Methoden der ersten Art setzt sich aus dem Namen des +Basistyps und der Erweiterung Value +zusammen, beispielsweise charValue, +booleanValue +oder intValue. +Die numerischen Methoden intValue, +longValue, +floatValue +und doubleValue +stehen dabei für alle numerischen Wrapper-Klassen zur Verfügung. +

+ + + + +
+ +
+public boolean booleanValue()
+public char charValue()
+public int intValue()
+public long longValue()
+public float floatValue()
+public double doubleValue()
+
+ +
+ +

+Der Name der Methode, die den internen Wert als String +zurückgibt, ist toString. +Diese Methode steht in allen Wrapper-Klassen zur Verfügung: +

+ + + + +
+ +
+public String toString()
+
+ +
+ +

+Ein einfaches Beispiel für die Anwendung der Wrapper-Klassen +zeigt folgendes Listing: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1005.java */
+002 
+003 public class Listing1005
+004 {
+005   public static void ohneAutoboxing(int arg)
+006   {
+007     Integer i = new Integer(arg);
+008     int j = i.intValue() + 1;
+009     System.out.println(i + " " + j);
+010   }
+011 
+012   public static void main(String[] args)
+013   {
+014     ohneAutoboxing(17);
+015   }
+016 }
+ +		 +Listing1005.java
+ +Listing 10.5: Anwendung der Wrapper-Klassen

+ +

+Die Methode ohneAutoboxing (warum +sie so heißt, wird später deutlich werden) erzeugt einen +Integer-Wrapper +i aus dem als Argument übergebenen +int. +Dieser wird in einen int zurückkonvertiert +und nach Addition von 1 der Variablen j +zugewiesen. Anschließend werden beide Werte ausgegeben: + +

+17 18
+
+ + + + + +

Parsen von Strings

+ +

+Neben der Möglichkeit, aus Strings Objekte zu erzeugen, können +die meisten Wrapper-Klassen auch primitive Datentypen erzeugen. Dazu +gibt es statische Methoden mit den Namen parseByte, +parseInt, +parseLong, +parseFloat +und parseDouble +in den zugehörigen Klassen Byte, +Integer, +Long, +Float +und Double: +

+ + + + +
+ +
+public static byte parseByte(String s)
+  throws NumberFormatException
+
+public static int parseInt(String s)
+  throws NumberFormatException
+
+public static long parseLong(String s)
+  throws NumberFormatException
+
+public static float parseFloat(String s)
+  throws NumberFormatException
+
+public static double parseDouble(String s)
+  throws NumberFormatException
+
+ +
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Methoden parseFloat +und parseDouble +gibt es erst seit dem JDK 1.2. In älteren JDK-Versionen und den +meisten Web-Browsern stehen sie nicht zur Verfügung.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

Konstanten

+ +

+Die numerischen Wrapper-Klassen stellen Konstanten zur Bezeichnung +spezieller Elemente zur Verfügung. So gibt es in jeder der Klassen +Byte, +Short, +Integer, +Long, +Float +und Double +die Konstanten MIN_VALUE +und MAX_VALUE, +die das kleinste bzw. größte Element des Wertebereichs +darstellen. In den Klassen Float +und Double +gibt es zusätzlich die Konstanten NEGATIVE_INFINITY, +POSITIVE_INFINITY +und NaN. +Sie stellen die Werte minus unendlich, plus unendlich +und undefiniert dar. + + + + +

10.2.2 Call by Reference

+ +

+Da Objektparameter im Gegensatz zu primitiven Typen per Referenz übergeben +werden, wären Wrapper-Klassen prinzipiell geeignet, Methodenparameter +per call by reference zu übergeben. +Damit könnten Änderungen von primitiven Parametern an den +Aufrufer zurückgegeben werden. In der Praxis funktioniert das +allerdings nicht, denn alle vordefinierten Wrapper-Klassen sind unveränderlich +(das wird auch als immutable bezeichnet). + +

+Sollen primitive Typen per Referenz übergeben werden, bieten +sich zwei Möglichkeiten an: +

+ +

+Beide Methoden sind nicht sehr elegant, werden aber in der Praxis +mitunter benötigt. Das folgende Listing zeigt, wie es gemacht +wird: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1006.java */
+002 
+003 class IntWrapper
+004 {
+005   public int value;
+006 
+007   public IntWrapper(int value)
+008   {
+009     this.value = value;
+010   }
+011 }
+012 
+013 public class Listing1006
+014 {
+015   public static void inc1(IntWrapper w)
+016   {
+017     ++w.value;
+018   }
+019 
+020   public static void inc2(int[] i)
+021   {
+022     ++i[0];
+023   }
+024 
+025   public static void main(String[] args)
+026   {
+027     //Variante 1: Übergabe in einem veränderlichen Wrapper
+028     IntWrapper i = new IntWrapper(10);
+029     System.out.println("i = " + i.value);
+030     inc1(i);
+031     System.out.println("i = " + i.value);
+032     //Variante 2: Übergabe als Array-Element
+033     int[] j = new int[] {10};
+034     System.out.println("j = " + j[0]);
+035     inc2(j);
+036     System.out.println("j = " + j[0]);
+037   }
+038 }
+ +		 +Listing1006.java
+ +Listing 10.6: Call by Reference

+ + + + +

10.2.3 Autoboxing und Autounboxing

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit der J2SE 5.0 gibt es einen Mechanismus, der das automatische +Ein- und Auspacken von primitiven Typen in und aus Wrapper-Klassen +unterstützt. Dieses als Autoboxing +bzw. Autounboxing (»automatisches +Ein- und Auspacken«) bezeichnete Verfahren sorgt dafür, +dass an vielen Stellen automatisch zwischen primitiven Typen und Wrapperobjekten +konvertiert wird. Erwartet eine Methode beispielsweise einen Integer-Wert +als Argument, kann außer einem Integer +auch direkt ein int +übergeben werden; und er wird ohne Zutun des Entwicklers in einen +gleichwertigen Integer +konvertiert. Auch in umgekehrter Richtung funktioniert das, etwa wenn +in einem arithmetischen Ausdruck ein double +erwartet, aber ein Double +übergeben wird.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Das Beispiel aus Listing 10.5 +kann seit der J2SE 5.0 wie folgt vereinfacht werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1007.java */
+002 
+003 public class Listing1007
+004 {
+005   public static void mitAutoboxing(int arg)
+006   {
+007     Integer i = arg;
+008     int j = i + 1;
+009     System.out.println(i + " " + j);
+010   }
+011 
+012   public static void main(String[] args)
+013   {
+014     mitAutoboxing(new Integer(17));
+015   }
+016 }
+ +		 +Listing1007.java
+ +Listing 10.7: Autoboxing und Autounboxing

+ +

+Die Einführung des Autoboxings und Autounboxings hat eine Vielzahl +von Auswirkungen auf die Java-Sprachspezifikation gebracht. Primitive +Typen und Wrapper-Objekte können nun in weiten Bereichen fast +gleichberechtigt benutzt werden. Die mitunter kritisierte, und in +manchen reinen OO-Sprachen (wie etwa Smalltalk) nicht vorhandene Unterscheidung +zwischen beiden Gruppen ist für die meisten praktischen Belange +nun irrelevant. + +

+So wird das Autoboxing etwa bei Zuweisungen und Methodenaufrufen angewandt, +wenn ein Wrapper-Objekt erwartet wird, aber nur ein primitiver Wert +zur Verfügung steht. Umgekehrt wird ein entsprechender Wrapper +bei Bedarf automatisch ausgepackt, wenn ein primitiver Wert erwartet, +aber ein Wrapper-Objekt übergeben wird. Auch innerhalb von Ausdrücken +können Wrapper-Objekte meist nahtlos anstelle von (und zusammen +mit) primitiven Werten verwendet werden. Ausnahme sind einige verändernde +Operatoren wie ++ und -- oder die kombinierten Zuweisungsoperatoren ++= oder -=. Wegen der Nebeneffekte können diese nicht auf (die +per Definition unveränderlichen) Wrapper-Objekte angewendet werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das obige Beispiel wirkt zugegebenermaßen etwas konstruiert. +Der wahre Nutzen des Autoboxings und Autounboxings kommt vor allem +in Synergie mit der erweiterten for-Schleife +und den typisierten Collections zum Tragen. Beispiele finden sich +etwa in Listing 15.10 +oder Listing 15.12.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

10.3 Aufzählungstypen

+
+ +
+ + + + +

10.3.1 Grundlagen

+ +

+In der Praxis hat man es häufig mit Datentypen zu tun, deren +Werte aus einem kleinen, konstanten Wertevorrat entnommen werden. +Beispiele sind die booleschen Werte TRUE und FALSE, die Jahreszeiten +FRUEHLING, SOMMER, HERBST und WINTER oder die Anredekennzeichen HERR, +FRAU, FRÄULEIN und FIRMA. + +

+Um mit solchen Daten arbeiten zu können, gibt es in vielen Programmiersprachen +Aufzählungstypen, die es erlauben, einen solchen Datentyp +zu definieren und seine möglichen Wert-Ausprägungen explizit +festzulegen. Variablen oder Parameter dieses Typs können dann +jeweils nur die vereinbarten Werte enthalten. In Sprachen, die das +nicht vorsehen, behilft man sich meist mit kleinen Ganzzahlen, die +auf Konstanten gelegt werden, hat dann aber keine Typsicherheit mehr. +Der Compiler kann bei dieser Technik nicht unterscheiden, ob etwa +an einen Methodenparameter einer der zulässigen Aufzählungswerte +übergeben wurde oder ein unzulässiger Wert aus dem übrigen +Wertebereich der Ganzzahlen. + +

+In der Java-Gemeinde gab es seit einiger Zeit Ideen, wie man einen +Aufzählungstypen in Java realisieren könnte. Joshua Bloch + hat in seinem Buch »Effective Java« +einen sehr ausgefeilten Vorschlag zu dessen Realisierung gemacht. +Mit der J2SE 5.0 hat er sich nun ein Denkmal gesetzt und diesen Vorschlag +in den Kern der Sprache eingebaut. Neu eingeführt wurde dazu +das Schlüsselwort enum +mit dessen Hilfe ein Aufzählungstyp definiert werden kann. In +seiner einfachsten Form hat er folgende Syntax: +

+ + + + +
+ +
+enum Typname ( Wert1, Wert2, Wert3, ...)
+
+ +
+ +

+Durch diese Deklaration wird ein Datentyp Typname +vereinbart, der als möglichen Inhalt die Werte Typname.Wert1, +Typname.Wert2, Typname.Wert3 +usw. annehmen kann. Unter Verwendung des Typnamens können Variablen +oder Parameter deklariert werden und die Werte können diesen +zugewiesen oder in Ausdrücken zur Abfrage verwendet werden. Aufzählungen +sind als Klassen und ihre Werte als Objekte realisiert, und neben +den beschriebenen besitzen Aufzählungstypen noch eine Reihe weiterer +nützlicher Eigenschaften: +

+ +

+Das folgende Beispiel zeigt diese Eigenschaften in der praktischen +Anwendung: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1008.java */
+002 
+003 public class Listing1008
+004 {
+005   enum Farbe {ROT, GRUEN, BLAU, GELB};
+006 
+007   public static void farbVergleich(Farbe f1, Farbe f2)
+008   {
+009     System.out.print(f1);
+010     System.out.print(f1.equals(f2) ? " = " : " != ");
+011     System.out.println(f2);
+012   }
+013 
+014   public static String toRGB(Farbe f)
+015   {
+016     String ret = "?";
+017     switch (f) {
+018       case ROT:   ret = "(255,0,0)"; break;
+019       case GRUEN: ret = "(0,255,0)"; break;
+020       case BLAU:  ret = "(0,0,255)"; break;
+021       case GELB:  ret = "(255,255,0)"; break;
+022     }
+023     return ret;
+024   }
+025 
+026   public static void main(String[] args)
+027   {
+028     //Aufzählungsvariablen
+029     Farbe f1 = Farbe.ROT;
+030     Farbe f2 = Farbe.BLAU;
+031     Farbe f3 = Farbe.ROT;
+032     //toString() liefert den Namen
+033     System.out.println("--");
+034     System.out.println(f1);
+035     System.out.println(f2);
+036     System.out.println(f3);
+037     //equals funktioniert auch
+038     System.out.println("--");
+039     farbVergleich(f1, f2);
+040     farbVergleich(f1, f3);
+041     farbVergleich(f2, f3);
+042     farbVergleich(f1, f1);
+043     //Die Methode values()
+044     System.out.println("--");
+045     for (Farbe f : Farbe.values()) {
+046       System.out.println(f + "=" + toRGB(f));
+047     }
+048   }
+049 }
+ +		 +Listing1008.java
+ +Listing 10.8: Anwendung von Aufzählungstypen

+ +

+Das Programm erzeugt folgende Ausgabe: + +

+--
+ROT
+BLAU
+ROT
+--
+ROT != BLAU
+ROT = ROT
+BLAU != ROT
+ROT = ROT
+--
+ROT=(255,0,0)
+GRUEN=(0,255,0)
+BLAU=(0,0,255)
+GELB=(255,255,0)
+
+ + +

+Zunächst wird ein Aufzählungstyp Farbe +vereinbart, mit den Werten ROT, +GRUEN, BLAU +und GELB. In main +werden dann einige Variablen deklariert, ihnen Werte zugewiesen und +diese mit toString +auf der Konsole ausgegeben. Der Aufruf von farbVergleich +zeigt, wie man Farben als Parameter an eine Methode übergibt. +In der Methode wird mit Hilfe von equals +verglichen, ob die beiden Werte übereinstimmen. Die Methode toRGB +zeigt schließlich die Anwendung der switch-Anweisung +auf Aufzählungstypen. Sie wird in einer values-Schleife +auf alle Farbwerte angewendet. + + + + +

10.3.2 Erweiterung der Aufzählungsklasse

+ +

+Wie schon erwähnt, werden Aufzählungstypen in (lokale) Klassen +übersetzt (siehe Abschnitt 10.1) +und ihre Werte werden zu Instanzen dieser Klasse. Konsequenterweise +bietet der Aufzählungstyp die Möglichkeit, diese Klasse +direkt bei der Deklaration zu erweitern, etwa um eigene Membervariablen +oder Methoden und damit zusätzliche »Intelligenz« in +den Aufzählungstyp oder seine Werte zu packen. Wir wollen dazu +eine Klasse Farbe2 vorstellen, +die einige der zusätzlichen Möglichkeiten demonstriert: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Farbe2.java */
+002 
+003 public enum Farbe2
+004 {
+005   ROT(255, 0 , 0),
+006   GRUEN(0, 255, 0),
+007   BLAU(0, 0, 255),
+008   GELB(255, 255, 0);
+009 
+010   private final int r;
+011   private final int g;
+012   private final int b;
+013 
+014   Farbe2(int r, int g, int b)
+015   {
+016     this.r = r;
+017     this.g = g;
+018     this.b = b;
+019   }
+020 
+021   public String toRGB()
+022   {
+023     return "(" + r + "," + g + "," + b + ")";
+024   }
+025 
+026   public static void main(String[] args)
+027   {
+028     for (Farbe2 f : Farbe2.values()) {
+029       System.out.println(f + ":" + f.toRGB());
+030     }
+031   }
+032 }
+ +		 +Farbe2.java
+ +Listing 10.9: Erweiterung von Aufzählungstypen

+ +

+Im Vergleich zum vorigen Beispiel fallen einige Unterschiede auf: +

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+ROT:(255,0,0)
+GRUEN:(0,255,0)
+BLAU:(0,0,255)
+GELB:(255,255,0)
+
+ + +

+Wir haben nun Farbkonstanten, die nicht nur ihren Namen kennen, sondern +zusätzlich ihren RGB-Wert und diesen auch ausgeben können. +Dieses Beispiel deutet nur einige der Möglichkeiten an, die diese +Art der Implementierung mit sich bringt. Grundsätzlich ist ein +Aufzählungstyp eine gewöhnliche Klasse und kann wie diese +ausgebaut werden. So könnten beispielsweise auch nicht-konstante +Member verwendet und durch Methodenaufrufe verändert werden. +Ob das im Einzelfall sinnvoll ist, muss abgewogen werden. +

+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100068.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100068.html new file mode 100644 index 0000000..bdc0326 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100068.html @@ -0,0 +1,1926 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

10.4 Design-Patterns

+
+ +
+ +

+Design-Patterns (oder Entwurfsmuster) +sind eine der wichtigsten und interessantesten Entwicklungen der objektorientierten +Programmierung der letzten Jahre. Basierend auf den Ideen des Architekten +Christopher Alexander wurden sie durch +das Buch »Design-Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented +Software« von Erich Gamma, Richard +Helm, Ralph Johnson +und John Vlissides 1995 einer breiten +Öffentlichkeit bekannt. + +

+Als Design-Patterns bezeichnet man (wohlüberlegte) Designvorschläge +für den Entwurf objektorientierter Softwaresysteme. Ein Design-Pattern +deckt dabei ein ganz bestimmtes Entwurfsproblem ab und beschreibt +in rezeptartiger Weise das Zusammenwirken von Klassen, Objekten und +Methoden. Meist sind daran mehrere Algorithmen und/oder Datenstrukturen +beteiligt. Design-Patterns stellen wie Datenstrukturen oder Algorithmen +vordefinierte Lösungen für konkrete Programmierprobleme +dar, allerdings auf einer höheren Abstraktionsebene. + +

+Einer der wichtigsten Verdienste standardisierter Design-Patterns +ist es, Softwaredesigns Namen zu geben. Zwar ist es in der +Praxis nicht immer möglich oder sinnvoll, ein bestimmtes Design-Pattern +in allen Details zu übernehmen. Die konsistente Verwendung ihrer +Namen und ihres prinzipiellen Aufbaus erweitern jedoch das Handwerkszeug +und die Kommunikationsfähigkeit des OOP-Programmierers beträchtlich. +Begriffe wie Factory, Iterator oder Singleton +werden in OO-Projekten routinemäßig verwendet und sollten +für jeden betroffenen Entwickler dieselbe Bedeutung haben. + +

+Wir wollen nachfolgend einige der wichtigsten Design-Patterns vorstellen +und ihre Implementierung in Java skizzieren. Die Ausführungen +sollten allerdings nur als erster Einstieg in das Thema angesehen +werden. Viele Patterns können hier aus Platzgründen gar +nicht erwähnt werden, obwohl sie in der Praxis einen hohen Stellenwert +haben (z.B. Adapter, Bridge, Mediator, Command etc.). Zudem ist die +Bedeutung eines Patterns für den OOP-Anfänger oft gar nicht +verständlich, sondern erschließt sich erst nach Monaten +oder Jahren zusätzlicher Programmiererfahrung. + +

+Die folgenden Abschnitte ersetzen also nicht die Lektüre weiterführender +Literatur zu diesem Thema. Das oben erwähnte Werk von Gamma et +al. ist nach wie vor einer der Klassiker schlechthin (die Autoren +und ihr Buch werden meist als »GoF« bezeichnet, ein Akronym +für »Gang of Four«). Daneben +existieren auch spezifische Kataloge, in denen die Design-Patterns +zu bestimmten Anwendungsgebieten oder auf der Basis einer ganz bestimmten +Sprache, wie etwa C++ oder Java, beschrieben werden. + + + + +

10.4.1 Singleton +

+ +

+Ein Singleton ist eine Klasse, von der nur ein einziges Objekt +erzeugt werden darf. Es stellt eine globale Zugriffsmöglichkeit +auf dieses Objekt zur Verfügung und instanziert es beim ersten +Zugriff automatisch. Es gibt viele Beispiele für Singletons. +So ist etwa der Spooler in einem Drucksystem ein Singleton oder der +Fenstermanager unter Windows, der Firmenstamm in einem Abrechnungssystem +oder die Übersetzungstabelle in einem Parser. + +

+Wichtige Designmerkmale einer Singleton-Klasse sind: +

+ +

+Eine beispielhafte Implementierung könnte so aussehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 public class Singleton
+002 {
+003   private static Singleton instance = null;
+004 
+005   public static Singleton getInstance()
+006   {
+007     if (instance == null) {
+008       instance = new Singleton();
+009     }
+010     return instance;
+011   }
+012 
+013   private Singleton()
+014   {
+015   }
+016 }
+ +		 +Singleton.java
+ +Listing 10.10: Implementierung eines Singletons

+ +

+Singletons sind oft nützlich, um den Zugriff auf statische Variablen +zu kapseln und ihre Instanzierung zu kontrollieren. Da in der vorgestellten +Implementierung das Singleton immer an einer statischen Variable hängt, +ist zu beachten, dass es während der Laufzeit des Programms nie +an den Garbage Collector zurückgegeben und der zugeordnete Speicher +freigegeben wird. Dies gilt natürlich auch für weitere Objekte, +auf die von diesem Objekt verwiesen wird. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Manchmal begegnet man Klassen, die zwar nicht auf eine einzige, aber +doch auf sehr wenige Instanzen beschränkt sind. Auch bei solchen +»relativen Singletons«, »Fewtons« oder »Oligotons« +(Achtung, Wortschöpfungen des Autors) kann es sinnvoll sein, +ihre Instanzierung wie zuvor beschrieben zu kontrollieren. Mitunter +darf beispielsweise für eine Menge unterschiedlicher Kategorien +jeweils nur eine Instanz pro Kategorie erzeugt werden (etwa +ein Objekt der Klasse Uebersetzer +je unterstützter Sprache). Dann müssten lediglich die getInstance-Methode +parametrisiert und die erzeugten Instanzen anstelle einer einfachen +Variable in einer statischen Hashtable gehalten werden (siehe Abschnitt 14.4).

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

10.4.2 Immutable +

+ +

+Als immutable (unveränderlich) bezeichnet man Objekte, +die nach ihrer Instanzierung nicht mehr verändert werden können. +Ihre Membervariablen werden im Konstruktor oder in Initialisierern +gesetzt und danach ausschließlich im lesenden Zugriff verwendet. +Unveränderliche Objekte gibt es an verschiedenen Stellen in der +Java-Klassenbibliothek. Bekannte Beispiele sind die Klassen String +(siehe Kapitel 11) oder +die in Abschnitt 10.2 erläuterten +Wrapper-Klassen. Unveränderliche Objekte können gefahrlos +mehrfach referenziert werden und erfordern im Multithreading keinen +Synchronisationsaufwand. + +

+Wichtige Designmerkmale einer Immutable-Klasse sind: +

+ +

+Eine beispielhafte Implementierung könnte so aussehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 public class Immutable
+002 {
+003   private int      value1;
+004   private String[] value2;
+005 
+006   public Immutable(int value1, String[] value2)
+007   {
+008     this.value1 = value1;
+009     this.value2 = (String[])value2.clone();
+010   }
+011 
+012   public int getValue1()
+013   {
+014     return value1;
+015   }
+016 
+017   public String getValue2(int index)
+018   {
+019     return value2[index];
+020   }
+021 }
+ +		 +Immutable.java
+ +Listing 10.11: Implementierung eines Immutable

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Durch Ableitung könnte ein unveränderliches Objekt wieder +veränderlich werden. Zwar ist es der abgeleiteten Klasse nicht +möglich, die privaten Membervariablen der Basisklasse zu verändern. +Sie könnte aber ohne weiteres eigene Membervariablen einführen, +die die Immutable-Kriterien verletzen. Nötigenfalls ist die Klasse +als final +zu deklarieren, um weitere Ableitungen zu verhindern.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

10.4.3 Interface +

+ +

+Ein Interface trennt die Beschreibung von Eigenschaften einer Klasse +von ihrer Implementierung. Dabei ist es sowohl erlaubt, dass ein Interface +von mehr als einer Klasse implementiert wird, als auch, dass eine +Klasse mehrere Interfaces implementiert. In Java ist ein Interface +ein fundamentales Sprachelement. Es wurde in Kapitel 9 +ausführlich beschrieben und soll hier nur der Vollständigkeit +halber aufgezählt werden. Für Details verweisen wir auf +die dort gemachten Ausführungen. + + + + +

10.4.4 Factory +

+ +

+Eine Factory ist ein Hilfsmittel zum Erzeugen von Objekten. +Sie wird verwendet, wenn das Instanzieren eines Objekts mit dem new-Operator +alleine nicht möglich oder sinnvoll ist - etwa weil das Objekt +schwierig zu konstruieren ist oder aufwändig konfiguriert werden +muss, bevor es verwendet werden kann. Manchmal müssen Objekte +auch aus einer Datei, über eine Netzwerkverbindung oder aus einer +Datenbank geladen werden, oder sie werden auf der Basis von Konfigurationsinformationen +aus systemnahen Modulen generiert. Eine Factory wird auch dann eingesetzt, +wenn die Menge der Klassen, aus denen Objekte erzeugbar sind, dynamisch +ist und zur Laufzeit des Programms erweitert werden kann. + +

+In diesen Fällen ist es sinnvoll, das Erzeugen neuer Objekte +von einer Factory erledigen zu lassen. Wir wollen nachfolgend die +drei wichtigsten Varianten einer Factory vorstellen. + + + + +

Factory-Methode

+ +

+Gibt es in einer Klasse, von der Instanzen erzeugt werden sollen, +eine oder mehrere statische Methoden, die Objekte desselben Typs erzeugen +und an den Aufrufer zurückgeben, so bezeichnet man diese als +Factory-Methoden. Sie rufen implizit den new-Operator +auf, um Objekte zu instanzieren, und führen alle Konfigurationen +durch, die erforderlich sind, ein Objekt in der gewünschten Weise +zu konstruieren. + +

+Das Klassendiagramm für eine Factory-Methode sieht so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 10.1: Klassendiagramm einer Factory-Methode

+ +

+Wir wollen beispielhaft die Implementierung einer Icon-Klasse +skizzieren, die eine Factory-Methode loadFromFile +enthält. Sie erwartet als Argument einen Dateinamen, dessen Erweiterung +sie dazu verwendet, die Art des Ladevorgangs zu bestimmen. loadFromFile +instanziert ein Icon-Objekt +und füllt es auf der Basis des angegebenen Formats mit den Informationen +aus der Datei: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 public class Icon
+002 {
+003   private Icon()
+004   {
+005     //Verhindert das manuelle Instanzieren
+006   }
+007 
+008   public static Icon loadFromFile(String name)
+009   {
+010     Icon ret = null;
+011     if (name.endsWith(".gif")) {
+012       //Code zum Erzeugen eines Icons aus einer gif-Datei...
+013     } else if (name.endsWith(".jpg")) {
+014       //Code zum Erzeugen eines Icons aus einer jpg-Datei...
+015     } else if (name.endsWith(".png")) {
+016       //Code zum Erzeugen eines Icons aus einer png-Datei...
+017     }
+018     return ret;
+019   }
+020 }
+ +		 +Icon.java
+ +Listing 10.12: Eine Klasse mit einer Factory-Methode

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Eine Klasse mit einer Factory-Methode hat große Ähnlichkeit +mit der Implementierung des Singletons, die in Listing 10.10 +vorgestellt wurde. Anders als beim Singleton kann allerdings nicht +nur eine einzige Instanz erzeugt werden, sondern beliebig viele von +ihnen. Auch merkt sich die Factory-Methode nicht die erzeugten Objekte. +Die Singleton-Implementierung kann damit gewissermaßen als Spezialfall +einer Klasse mit einer Factory-Methode angesehen werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Factory-Klasse

+ +

+Eine Erweiterung des Konzepts der Factory-Methode ist die Factory-Klasse. +Hier ist nicht eine einzelne Methode innerhalb der eigenen +Klasse für das Instanzieren neuer Objekte zuständig, sondern +es gibt eine eigenständige Klasse für diesen Vorgang. Das +kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn der Herstellungsvorgang zu +aufwändig ist, um innerhalb der zu instanzierenden Klasse vorgenommen +zu werden. Eine Factory-Klasse könnte auch sinnvoll sein, wenn +es später erforderlich werden könnte, die Factory selbst +austauschbar zu machen. Ein dritter Grund kann sein, dass es +gar keine Klasse gibt, in der eine Factory-Methode untergebracht werden +könnte. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn unterschiedliche +Objekte hergestellt werden sollen, die lediglich ein gemeinsames Interface +implementieren. + +

+Das Klassendiagramm für eine Factory-Klasse sieht so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 10.2: Klassendiagramm einer Factory-Klasse

+ +

+Als Beispiel wollen wir noch einmal das Interface DoubleMethod +aus Listing 9.14 aufgreifen. +Wir wollen dazu eine Factory-Klasse DoubleMethodFactory +entwickeln, die verschiedene Methoden zur Konstruktion von Objekten +zur Verfügung stellt, die das Interface DoubleMethod +implementieren: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 public class DoubleMethodFactory
+002 {
+003   public DoubleMethodFactory()
+004   {
+005     //Hier wird die Factory selbst erzeugt und konfiguriert
+006   }
+007 
+008   public DoubleMethod createFromClassFile(String name)
+009   {
+010     //Lädt die Klassendatei mit dem angegebenen Namen,
+011     //prüft, ob sie DoubleMethod implementiert, und
+012     //instanziert sie gegebenenfalls...
+013     return null;
+014   }
+015 
+016   public DoubleMethod createFromStatic(String clazz,
+017                                        String method)
+018   {
+019     //Erzeugt ein Wrapper-Objekt, das das Interface
+020     //DoubleMethod implementiert und beim Aufruf von
+021     //compute die angegebene Methode der vorgegebenen
+022     //Klasse aufruft...
+023     return null;
+024   }
+025 
+026   public DoubleMethod createFromPolynom(String expr)
+027   {
+028     //Erzeugt aus dem angegebenen Polynom-Ausdruck ein
+029     //DoubleMethod-Objekt, in dem ein äquivalentes
+030     //Polynom implementiert wird...
+031     return null;
+032   }
+033 }
+ +		 +DoubleMethodFactory.java
+ +Listing 10.13: Eine Factory-Klasse

+ +

+Die Anwendung einer Factory-Klasse ist hier sinnvoll, weil der Code +zum Erzeugen der Objekte sehr aufwändig ist und weil Objekte +geliefert werden sollen, die zwar ein gemeinsames Interface implementieren, +aber aus sehr unterschiedlichen Vererbungshierarchien stammen können. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde das Erzeugen des +Rückgabewerts im Beispielprogramm lediglich angedeutet. Anstelle +von return null; würde +in der vollständigen Implementierung natürlich der Code +zum Erzeugen der jeweiligen DoubleMethod-Objekte +stehen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Abstrakte Factory

+ +

+Eine Abstracte Factory ist eine recht aufwändige Erweiterung +der Factory-Klasse, bei der zwei zusätzliche Gedanken im Vordergrund +stehen: +

+ +

+Eine abstrakte Factory wird auch als Toolkit +bezeichnet. Ein Beispiel dafür findet sich in grafischen Ausgabesystemen +bei der Erzeugung von Dialogelementen (Widgets) für unterschiedliche +Fenstermanager. Eine konkrete Factory muss in der Lage sein, unterschiedliche +Dialogelemente so zu erzeugen, dass sie in Aussehen und Bedienung +konsistent sind. Auch die Schnittstelle für Programme sollte +über Fenstergrenzen hinweg konstant sein. Konkrete Factories +könnte es etwa für Windows, X-Window oder die Macintosh-Oberfläche +geben. + +

+Eine abstrakte Factory kann durch folgende Bestandteile beschrieben +werden: +

+ +

+Das Klassendiagramm für eine abstrakte Factory sieht so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 10.3: Klassendiagramm einer abstrakten Factory

+ +

+Das folgende Listing skizziert ihre Implementierung: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1014.java */
+002 
+003 //------------------------------------------------------------------
+004 //Abstrakte Produkte
+005 //------------------------------------------------------------------
+006 abstract class Product1
+007 {
+008 }
+009 
+010 abstract class Product2
+011 {
+012 }
+013 
+014 //------------------------------------------------------------------
+015 //Abstrakte Factory
+016 //------------------------------------------------------------------
+017 abstract class ProductFactory
+018 {
+019   public abstract Product1 createProduct1();
+020 
+021   public abstract Product2 createProduct2();
+022 
+023   public static ProductFactory getFactory(String variant)
+024   {
+025     ProductFactory ret = null;
+026     if (variant.equals("A")) {
+027       ret = new ConcreteFactoryVariantA();
+028     } else if (variant.equals("B")) {
+029       ret = new ConcreteFactoryVariantB();
+030     }
+031     return ret;
+032   }
+033 
+034   public static ProductFactory getDefaultFactory()
+035   {
+036     return getFactory("A");
+037   }
+038 }
+039 
+040 //------------------------------------------------------------------
+041 //Konkrete Produkte für Implementierungsvariante A
+042 //------------------------------------------------------------------
+043 class Product1VariantA
+044 extends Product1
+045 {
+046 }
+047 
+048 class Product2VariantA
+049 extends Product2
+050 {
+051 }
+052 
+053 //------------------------------------------------------------------
+054 //Konkrete Factory für Implementierungsvariante A
+055 //------------------------------------------------------------------
+056 class ConcreteFactoryVariantA
+057 extends ProductFactory
+058 {
+059   public Product1 createProduct1()
+060   {
+061     return new Product1VariantA();
+062   }
+063 
+064   public Product2 createProduct2()
+065   {
+066     return new Product2VariantA();
+067   }
+068 }
+069 
+070 //------------------------------------------------------------------
+071 //Konkrete Produkte für Implementierungsvariante B
+072 //------------------------------------------------------------------
+073 class Product1VariantB
+074 extends Product1
+075 {
+076 }
+077 
+078 class Product2VariantB
+079 extends Product2
+080 {
+081 }
+082 
+083 //------------------------------------------------------------------
+084 //Konkrete Factory für Implementierungsvariante B
+085 //------------------------------------------------------------------
+086 class ConcreteFactoryVariantB
+087 extends ProductFactory
+088 {
+089   public Product1 createProduct1()
+090   {
+091     return new Product1VariantB();
+092   }
+093 
+094   public Product2 createProduct2()
+095   {
+096     return new Product2VariantB();
+097   }
+098 }
+099 
+100 //------------------------------------------------------------------
+101 //Beispielanwendung
+102 //------------------------------------------------------------------
+103 public class Listing1014
+104 {
+105   public static void main(String[] args)
+106   {
+107     ProductFactory fact = ProductFactory.getDefaultFactory();
+108     Product1 prod1 = fact.createProduct1();
+109     Product2 prod2 = fact.createProduct2();
+110   }
+111 }
+ +		 +Listing1014.java
+ +Listing 10.14: Eine abstrakte Factory

+ +

+Bemerkenswert an diesem Pattern ist, wie geschickt es die komplexen +Details seiner Implementierung versteckt. Der Aufrufer kennt lediglich +die Produkte, die abstrakte Factory und besitzt eine Möglichkeit, +eine konkrete Factory zu beschaffen. Er braucht weder zu wissen, welche +konkreten Factories oder Produkte es gibt, noch müssen ihn Details +ihrer Implementierung interessieren. Diese Sichtweise verändert +sich auch nicht, wenn eine neue Implementierungsvariante hinzugefügt +wird. Das würde sich lediglich in einem neuen Wert im variant-Parameter +der Methode getFactory der ProductFactory +äußern. + +

+Ein wenig mehr Aufwand muss allerdings getrieben werden, wenn ein +neues Produkt hinzukommt. Dann müssen nicht nur neue abstrakte +und konkrete Produktklassen definiert werden, sondern auch die Factories +müssen um eine Methode erweitert werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Mit Absicht wurde bei der Benennung der abstrakten Klassen nicht die +Vor- oder Nachsilbe »Abstract« verwendet. Da die Clients +nur mit den Schnittstellen der abstrakten Klassen arbeiten und die +Namen der konkreten Klassen normalerweise nie zu sehen bekommen, ist +es vollkommen unnötig, sie bei jeder Deklaration daran zu erinnern, +dass sie eigentlich nur mit Abstraktionen arbeiten.

 + + + + +
 Tipp 
+
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Auch in Java gibt es Klassen, die nach dem Prinzip der abstrakten +Factory implementiert sind. Ein Beispiel ist die Klasse Toolkit +des Pakets java.awt. +Sie dient dazu, Fenster, Dialogelemente und andere plattformabhängige +Objekte für die grafische Oberfläche eines bestimmten Betriebssystems +zu erzeugen. In Abschnitt 24.2.2 +finden sich ein paar Beispiele für die Anwendung dieser Klasse.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

10.4.5 Iterator +

+ +

+Ein Iterator ist ein Objekt, das es ermöglicht, die Elemente +eines Collection-Objekts nacheinander zu durchlaufen. Als Collection-Objekt +bezeichnet man ein Objekt, das eine Sammlung (meist gleichartiger) +Elemente eines anderen Typs enthält. In Java gibt es eine Vielzahl +von vordefinierten Collections, sie werden in Kapitel 14 +und Kapitel 15 ausführlich +erläutert. + +

+Obwohl die Objekte in den Collections unterschiedlich strukturiert +und auf sehr unterschiedliche Art und Weise gespeichert sein können, +ist es bei den meisten von ihnen früher oder später erforderlich, +auf alle darin enthaltenen Elemente zuzugreifen. Dazu stellt die Collection +einen oder mehrere Iteratoren zur Verfügung, die das Durchlaufen +der Elemente ermöglichen, ohne dass die innere Struktur der Collection +dem Aufrufer bekannt sein muss. + +

+Ein Iterator enthält folgende Bestandteile: +

+ +

+Das Klassendiagramm für einen Iterator sieht so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 10.4: Klassendiagramm eines Iterators

+ +

+Das folgende Listing zeigt die Implementierung eines Iterators, mit +dem die Elemente der Klasse StringArray +(die ein einfaches Array von Strings kapselt) durchlaufen werden können: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1015.java */
+002 
+003 interface StringIterator
+004 {
+005   public boolean hasNext();
+006   public String next();
+007 }
+008 
+009 class StringArray
+010 {
+011   String[] data;
+012 
+013   public StringArray(String[] data)
+014   {
+015     this.data = data;
+016   }
+017 
+018   public StringIterator getElements()
+019   {
+020     return new StringIterator()
+021     {
+022       int index = 0;
+023       public boolean hasNext()
+024       {
+025         return index < data.length;
+026       }
+027       public String next()
+028       {
+029         return data[index++];
+030       }
+031     };
+032   }
+033 }
+034 
+035 public class Listing1015
+036 {
+037   static final String[] SAYHI = {"Hi", "Iterator", "Buddy"};
+038 
+039   public static void main(String[] args)
+040   {
+041     //Collection erzeugen
+042     StringArray strar = new StringArray(SAYHI);
+043     //Iterator beschaffen und Elemente durchlaufen
+044     StringIterator it = strar.getElements();
+045     while (it.hasNext()) {
+046       System.out.println(it.next());
+047     }
+048   }
+049 }
+ +		 +Listing1015.java
+ +Listing 10.15: Implementierung eines Iterators

+ +

+Der Iterator wurde in StringIterator +als Interface realisiert, um in unterschiedlicher Weise implementiert +werden zu können. Die Methode getElements +erzeugt beispielsweise eine anonyme Klasse, die das Iterator-Interface +implementiert und an den Aufrufer zurückgibt. Dazu wird in diesem +Fall lediglich eine Hilfsvariable benötigt, die als Zeiger auf +das nächste zu liefernde Element zeigt. Im Hauptprogramm wird +nach dem Erzeugen der Collection der Iterator beschafft und mit seiner +Hilfe die Elemente durch fortgesetzten Aufruf von hasNext +und next +sukzessive durchlaufen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Implementierung eines Iterators erfolgt häufig mit Hilfe +lokaler oder anonymer Klassen. Das hat den Vorteil, dass alle benötigten +Hilfsvariablen je Aufruf angelegt werden. Würde die Klasse +StringArray dagegen selbst das +StringIterator-Interface implementieren +(und die Hilfsvariable index +als Membervariable halten), so könnte sie jeweils nur einen einzigen +aktiven Iterator zur Verfügung stellen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Iteratoren können auch gut mit Hilfe von for-Schleifen +verwendet werden. Das folgende Programmfragment ist äquivalent +zum vorigen Beispiel: + +

+for (StringIterator it = strar.getElements(); it.hasNext(); ) {
+  System.out.println(it.next());
+}
+
+ +		 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

10.4.6 Delegate +

+ +

+In objektorientierten Programmiersprachen gibt es zwei grundverschiedene +Möglichkeiten, Programmcode wiederzuverwenden. Die erste von +ihnen ist die Vererbung, bei der eine abgeleitete Klasse alle +Eigenschaften ihrer Basisklasse erbt und deren nicht-privaten Methoden +aufrufen kann. Die zweite Möglichkeit wird als Delegation +bezeichnet. Hierbei verwendet eine Klasse die Dienste von Objekten, +aus denen sie nicht abgeleitet ist. Diese Objekte werden oft als Membervariablen +gehalten. + +

+Das wäre an sich noch nichts Besonderes, denn Programme verwenden +fast immer Code, der in anderen Programmteilen liegt, und delegieren +damit einen Teil ihrer Aufgaben. Ein Designpattern wird daraus, wenn +Aufgaben weitergegeben werden müssen, die eigentlich in der eigenen +Klasse erledigt werden sollten. Wenn also der Leser des Programms +später erwarten würde, den Code in der eigenen Klasse vorzufinden. +In diesem Fall ist es sinnvoll, die Übertragung der Aufgaben +explizit zu machen und das Delegate-Designpattern anzuwenden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Anwendungen für das Delegate-Pattern finden sich meist, wenn +identische Funktionalitäten in Klassen untergebracht werden sollen, +die nicht in einer gemeinsamen Vererbungslinie stehen. Ein Beispiel +bilden die Klassen JFrame +und JInternalFrame +aus dem Swing-Toolkit (sie werden in Kapitel 36 +ausführlich besprochen). Beide Klassen stellen Hauptfenster für +die Grafikausgabe dar. Eines von ihnen ist ein eigenständiges +Top-Level-Window, das andere wird meist zusammen mit anderen Fenstern +in ein Desktop eingebettet. Soll eine Anwendung wahlweise in einem +JFrame +oder einem JInternalFrame +laufen, müssen alle Funktionalitäten in beiden Klassen zur +Verfügung gestellt werden. Unglücklicherweise sind beide +nicht Bestandteil einer gemeinsamen Vererbungslinie. Hier empfiehlt +es sich, die Gemeinsamkeiten in einer neuen Klasse zusammenzufassen +und beiden Fensterklassen durch Delegation zur Verfügung zu stellen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Das Delegate-Pattern besitzt folgende Bestandteile: +

+ +

+Das Klassendiagramm für ein Delegate sieht so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 10.5: Klassendiagramm eines Delegates

+ +

+Eine Implementierungsskizze könnte so aussehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1016.java */
+002 
+003 class Delegate
+004 {
+005   private Delegator delegator;
+006 
+007   public Delegate(Delegator delegator)
+008   {
+009     this.delegator = delegator;
+010   }
+011 
+012   public void service1()
+013   {
+014   }
+015 
+016   public void service2()
+017   {
+018   }
+019 }
+020 
+021 interface Delegator
+022 {
+023   public void commonDelegatorServiceA();
+024   public void commonDelegatorServiceB();
+025 }
+026 
+027 class Client1
+028 implements Delegator
+029 {
+030   private Delegate delegate;
+031 
+032   public Client1()
+033   {
+034     delegate = new Delegate(this);
+035   }
+036 
+037   public void service1()
+038   {
+039     //implementiert einen Service und benutzt
+040     //dazu eigene Methoden und die des
+041     //Delegate-Objekts
+042   }
+043 
+044   public void commonDelegatorServiceA()
+045   {
+046   }
+047 
+048   public void commonDelegatorServiceB()
+049   {
+050   }
+051 }
+052 
+053 class Client2
+054 implements Delegator
+055 {
+056   private Delegate delegate;
+057 
+058   public Client2()
+059   {
+060     delegate = new Delegate(this);
+061   }
+062 
+063   public void commonDelegatorServiceA()
+064   {
+065   }
+066 
+067   public void commonDelegatorServiceB()
+068   {
+069   }
+070 }
+071 
+072 public class Listing1016
+073 {
+074   public static void main(String[] args)
+075   {
+076     Client1 client = new Client1();
+077     client.service1();
+078   }
+079 }
+ +		 +Listing1016.java
+ +Listing 10.16: Das Delegate-/Delegator-Pattern

+ +

+Die Klasse Delegate implementiert +die Methoden service1 und service2. +Zusätzlich hält sie einen Verweis auf ein Delegator-Objekt, +über das sie die Callback-Methoden commonDelegatorServiceA +und commonDelegatorServiceB +der delegierenden Klasse erreichen kann. Die beiden Klassen Client1 +und Client2 verwenden das Delegate, +um Services zur Verfügung zu stellen (am Beispiel der Methode +service1 angedeutet). + + + + +

10.4.7 Composite +

+ +

+In der Programmierpraxis werden häufig Datenstrukturen benötigt, +bei denen die einzelnen Objekte zu Baumstrukturen zusammengesetzt +werden können. + +

+Es gibt viele Beispiele für derartige Strukturen: +

+ +

+Für diese häufig anzutreffende Abstraktion gibt es ein Design-Pattern, +das als Composite bezeichnet wird. Es ermöglicht derartige +Kompositionen und erlaubt eine einheitliche Handhabung von individuellen +und zusammengesetzten Objekten. Ein Composite enthält +folgende Bestandteile: +

+ +

+Somit sind beide Bedingungen erfüllt. Der Container ermöglicht +die Komposition der Objekte zu Baumstrukturen, und die Basisklasse +stellt die einheitliche Schnittstelle für elementare Objekte +und Container zur Verfügung. Das Klassendiagramm für ein +Composite sieht so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 10.6: Klassendiagramm eines Composite

+ +

+Das folgende Listing skizziert dieses Design-Pattern am Beispiel einer +einfachen Menüstruktur: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1017.java */
+002 
+003 class MenuEntry1
+004 {
+005   protected String name;
+006 
+007   public MenuEntry1(String name)
+008   {
+009     this.name = name;
+010   }
+011 
+012   public String toString()
+013   {
+014     return name;
+015   }
+016 }
+017 
+018 class IconizedMenuEntry1
+019 extends MenuEntry1
+020 {
+021   private String iconName;
+022 
+023   public IconizedMenuEntry1(String name, String iconName)
+024   {
+025     super(name);
+026     this.iconName = iconName;
+027   }
+028 }
+029 
+030 class CheckableMenuEntry1
+031 extends MenuEntry1
+032 {
+033   private boolean checked;
+034 
+035   public CheckableMenuEntry1(String name, boolean checked)
+036   {
+037     super(name);
+038     this.checked = checked;
+039   }
+040 }
+041 
+042 class Menu1
+043 extends MenuEntry1
+044 {
+045   MenuEntry1[] entries;
+046   int          entryCnt;
+047 
+048   public Menu1(String name, int maxElements)
+049   {
+050     super(name);
+051     this.entries = new MenuEntry1[maxElements];
+052     entryCnt = 0;
+053   }
+054 
+055   public void add(MenuEntry1 entry)
+056   {
+057     entries[entryCnt++] = entry;
+058   }
+059 
+060   public String toString()
+061   {
+062     String ret = "(";
+063     for (int i = 0; i < entryCnt; ++i) {
+064       ret += (i != 0 ? "," : "") + entries[i].toString();
+065     }
+066     return ret + ")";
+067   }
+068 }
+069 
+070 public class Listing1017
+071 {
+072   public static void main(String[] args)
+073   {
+074     Menu1 filemenu = new Menu1("Datei", 5);
+075     filemenu.add(new MenuEntry1("Neu"));
+076     filemenu.add(new MenuEntry1("Laden"));
+077     filemenu.add(new MenuEntry1("Speichern"));
+078 
+079     Menu1 confmenu = new Menu1("Konfiguration", 3);
+080     confmenu.add(new MenuEntry1("Farben"));
+081     confmenu.add(new MenuEntry1("Fenster"));
+082     confmenu.add(new MenuEntry1("Pfade"));
+083     filemenu.add(confmenu);
+084 
+085     filemenu.add(new MenuEntry1("Beenden"));
+086 
+087     System.out.println(filemenu.toString());
+088   }
+089 }
+ +		 +Listing1017.java
+ +Listing 10.17: Das Composite-Pattern

+ +

+Die Komponentenklasse hat den Namen MenuEntry1. +Sie repräsentiert Menüeinträge und ist Vaterklasse +der spezialisierteren Menüeinträge IconizedMenuEntry1 +und CheckableMenuEntry1. Zudem +ist sie Vaterklasse des Containers Menu1, +der Menüeinträge aufnehmen kann. + +

+Bestandteil der gemeinsamen Schnittstelle ist die Methode toString. +In der Basisklasse und den elementaren Menüeinträgen liefert +sie lediglich den Namen des Objekts. In der Containerklasse wird sie +überlagert und liefert eine geklammerte Liste aller darin enthaltenen +Menüeinträge. Dabei arbeitet sie unabhängig davon, +ob es sich bei dem jeweiligen Eintrag um einen elementaren oder einen +zusammengesetzten Eintrag handelt, denn es wird lediglich die immer +verfügbare Methode toString +aufgerufen. + +

+Das Testprogramm erzeugt ein »Datei«-Menü mit einigen +Elementareinträgen und einem Untermenü »Konfiguration« +und gibt es auf Standardausgabe aus: + +

+(Neu,Laden,Speichern,(Farben,Fenster,Pfade),Beenden)
+
+ + + + + +

10.4.8 Visitor +

+ +

+Das vorige Pattern hat gezeigt, wie man komplexe Datenstrukturen mit +einer inhärenten Teile-Ganzes-Beziehung aufbaut. Solche Strukturen +müssen oft auf unterschiedliche Arten durchlaufen und verarbeitet +werden. Ein Menü muss beispielsweise auf dem Bildschirm angezeigt +werden, aber es kann auch die Gliederung für einen Teil eines +Benutzerhandbuchs zur Verfügung stellen. Verzeichnisse in einem +Dateisystem müssen nach einem bestimmten Namen durchsucht werden, +die kumulierte Größe ihrer Verzeichnisse und Unterverzeichnisse +soll ermittelt werden, oder es sollen alle Dateien eines bestimmten +Typs gelöscht werden können. + +

+All diese Operationen erfordern einen flexiblen Mechanismus zum Durchlaufen +und Verarbeiten der Datenstruktur. Natürlich könnte man +die einzelnen Bestandteile jeder Operation in den Komponenten- und +Containerklassen unterbringen, aber dadurch würden diese schnell +unübersichtlich, und für jede neu hinzugefügte Operation +müssten alle Klassen geändert werden. + +

+Das Visitor-Pattern zeigt einen eleganteren Weg, Datenstrukturen +mit Verarbeitungsalgorithmen zu versehen. Es besteht aus folgenden +Teilen: +

+ +

+Das Klassendiagramm für einen Visitor sieht so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 10.7: Klassendiagramm eines Visitors

+ +

+Das folgende Listing erweitert das Composite des vorigen Abschnitts +um einen Visitor-Mechanismus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1018.java */
+002 
+003 interface MenuVisitor
+004 {
+005   abstract void visitMenuEntry(MenuEntry2 entry);
+006   abstract void visitMenuStarted(Menu2 menu);
+007   abstract void visitMenuEnded(Menu2 menu);
+008 }
+009 
+010 class MenuEntry2
+011 {
+012   protected String name;
+013 
+014   public MenuEntry2(String name)
+015   {
+016     this.name = name;
+017   }
+018 
+019   public String toString()
+020   {
+021     return name;
+022   }
+023 
+024   public void accept(MenuVisitor visitor)
+025   {
+026     visitor.visitMenuEntry(this);
+027   }
+028 }
+029 
+030 class Menu2
+031 extends MenuEntry2
+032 {
+033   MenuEntry2[] entries;
+034   int         entryCnt;
+035 
+036   public Menu2(String name, int maxElements)
+037   {
+038     super(name);
+039     this.entries = new MenuEntry2[maxElements];
+040     entryCnt = 0;
+041   }
+042 
+043   public void add(MenuEntry2 entry)
+044   {
+045     entries[entryCnt++] = entry;
+046   }
+047 
+048   public String toString()
+049   {
+050     String ret = "(";
+051     for (int i = 0; i < entryCnt; ++i) {
+052       ret += (i != 0 ? "," : "") + entries[i].toString();
+053     }
+054     return ret + ")";
+055   }
+056 
+057   public void accept(MenuVisitor visitor)
+058   {
+059     visitor.visitMenuStarted(this);
+060     for (int i = 0; i < entryCnt; ++i) {
+061       entries[i].accept(visitor);
+062     }
+063     visitor.visitMenuEnded(this);
+064   }
+065 }
+066 
+067 class MenuPrintVisitor
+068 implements MenuVisitor
+069 {
+070   String indent = "";
+071 
+072   public void visitMenuEntry(MenuEntry2 entry)
+073   {
+074     System.out.println(indent + entry.name);
+075   }
+076 
+077   public void visitMenuStarted(Menu2 menu)
+078   {
+079     System.out.println(indent + menu.name);
+080     indent += " ";
+081   }
+082 
+083   public void visitMenuEnded(Menu2 menu)
+084   {
+085     indent = indent.substring(1);
+086   }
+087 }
+088 
+089 public class Listing1018
+090 {
+091   public static void main(String[] args)
+092   {
+093     Menu2 filemenu = new Menu2("Datei", 5);
+094     filemenu.add(new MenuEntry2("Neu"));
+095     filemenu.add(new MenuEntry2("Laden"));
+096     filemenu.add(new MenuEntry2("Speichern"));
+097     Menu2 confmenu = new Menu2("Konfiguration", 3);
+098     confmenu.add(new MenuEntry2("Farben"));
+099     confmenu.add(new MenuEntry2("Fenster"));
+100     confmenu.add(new MenuEntry2("Pfade"));
+101     filemenu.add(confmenu);
+102     filemenu.add(new MenuEntry2("Beenden"));
+103 
+104     filemenu.accept(new MenuPrintVisitor());
+105   }
+106 }
+ +		 +Listing1018.java
+ +Listing 10.18: Das Visitor-Pattern

+ +

+Das Interface MenuVisitor stellt +den abstrakten Visitor für Menüeinträge dar. Die Methode +visitMenuEntry wird bei jedem +Durchlauf eines MenuEntry2-Objekts +aufgerufen; die Methoden visitMenuStarted +und visitMenuEnded zu Beginn +und Ende des Besuchs eines Menu2-Objekts. +In der Basisklasse MenuEntry2 +ruft accept die Methode visitMenuEntry +auf. Für die beiden abgeleiteten Elementklassen IconizedMenuEntry +und CheckableMenuEntry gibt +es keine Spezialisierungen; auch für diese Objekte wird visitMenuEntry +aufgerufen. Lediglich der Container Menu2 +verfeinert den Aufruf und unterteilt ihn in drei Schritte. Zunächst +wird visitMenuStarted aufgerufen, +um anzuzeigen, dass ein Menüdurchlauf beginnt. Dann werden die +accept-Methoden aller Elemente +aufgerufen, und schließlich wird durch Aufruf von visitMenuEnded +das Ende des Menüdurchlaufs angezeigt. + +

+Der konkrete Visitor MenuPrintVisitor +hat die Aufgabe, ein Menü mit allen Elementen zeilenweise und +entsprechend der Schachtelung seiner Untermenüs eingerückt +auszugeben. Die letzte Zeile des Beispielprogramms zeigt, wie er verwendet +wird. Die Ausgabe des Programms ist: + +

+Datei
+ Neu
+ Laden
+ Speichern
+ Konfiguration
+  Farben
+  Fenster
+  Pfade
+ Beenden
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+In Abschnitt 21.4.1 +zeigen wir eine weitere Anwendung des Visitor-Patterns. Dort wird +eine generische Lösung für den rekursiven Durchlauf von +geschachtelten Verzeichnisstrukturen vorgestellt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

10.4.9 Observer +

+ +

+Bei der objektorientierten Programmierung werden Programme in viele +kleine Bestandteile zerlegt, die für sich genommen autonom arbeiten. +Mit zunehmender Anzahl von Bausteinen steigt allerdings der Kommunikationsbedarf +zwischen diesen Objekten, und der Aufwand, sie konsistent zu halten, +wächst an. + +

+Ein Observer ist ein Design-Pattern, das eine Beziehung zwischen +einem Subject und seinen Beobachtern aufbaut. Als Subject +wird dabei ein Objekt bezeichnet, dessen Zustandsänderung für +andere Objekte interessant ist. Als Beobachter werden die Objekte +bezeichnet, die von Zustandsänderungen des Subjekts abhängig +sind; deren Zustand also dem Zustand des Subjekts konsistent folgen +muss. + +

+Das Observer-Pattern wird sehr häufig bei der Programmierung +grafischer Oberflächen angewendet. Ist beispielsweise die Grafikausgabe +mehrerer Fenster von einer bestimmten Datenstruktur abhängig, +so müssen die Fenster ihre Ausgabe verändern, wenn die Datenstruktur +sich ändert. Auch Dialogelemente wie Buttons, Auswahlfelder oder +Listen müssen das Programm benachrichtigen, wenn der Anwender +eine Veränderung an ihnen vorgenommen hat. In diesen Fällen +kann das Observer-Pattern angewendet werden. Es besteht aus folgenden +Teilen: +

+ +

+Das Klassendiagramm für einen Observer sieht so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 10.8: Klassendiagramm eines Observers

+ +

+Das folgende Listing zeigt eine beispielhafte Implementierung: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1019.java */
+002 
+003 interface Observer
+004 {
+005   public void update(Subject subject);
+006 }
+007 
+008 class Subject
+009 {
+010   Observer[] observers   = new Observer[5];
+011   int        observerCnt = 0;
+012 
+013   public void attach(Observer observer)
+014   {
+015     observers[observerCnt++] = observer;
+016   }
+017 
+018   public void detach(Observer observer)
+019   {
+020     for (int i = 0; i < observerCnt; ++i) {
+021       if (observers[i] == observer) {
+022         --observerCnt;
+023         for (;i < observerCnt; ++i) {
+024           observers[i] = observers[i + 1];
+025         }
+026         break;
+027       }
+028     }
+029   }
+030 
+031   public void fireUpdate()
+032   {
+033     for (int i = 0; i < observerCnt; ++i) {
+034       observers[i].update(this);
+035     }
+036   }
+037 }
+038 
+039 class Counter
+040 {
+041   int cnt = 0;
+042   Subject subject = new Subject();
+043 
+044   public void attach(Observer observer)
+045   {
+046     subject.attach(observer);
+047   }
+048 
+049   public void detach(Observer observer)
+050   {
+051     subject.detach(observer);
+052   }
+053 
+054   public void inc()
+055   {
+056     if (++cnt % 3 == 0) {
+057       subject.fireUpdate();
+058     }
+059   }
+060 }
+061 
+062 public class Listing1019
+063 {
+064   public static void main(String[] args)
+065   {
+066     Counter counter = new Counter();
+067     counter.attach(
+068       new Observer()
+069       {
+070         public void update(Subject subject)
+071         {
+072           System.out.print("divisible by 3: ");
+073         }
+074       }
+075     );
+076     while (counter.cnt < 10) {
+077       counter.inc();
+078       System.out.println(counter.cnt);
+079     }
+080   }
+081 }
+ +		 +Listing1019.java
+ +Listing 10.19: Das Observer-Pattern

+ +

+Als konkretes Subjekt wird hier die Klasse Counter +verwendet. Sie erhöht bei jedem Aufruf von inc +den eingebauten Zähler um eins und informiert alle registrierten +Beobachter, falls der neue Zählerstand durch drei teilbar ist. +Im Hauptprogramm instanzieren wir ein Counter-Objekt +und registrieren eine lokale anonyme Klasse als Listener, die bei +jeder Benachrichtigung eine Meldung ausgibt. Während des anschließenden +Zählerlaufs von 1 bis 10 wird sie dreimal aufgerufen: + +

+1
+2
+divisible by 3: 3
+4
+5
+divisible by 3: 6
+7
+8
+divisible by 3: 9
+10
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das Observer-Pattern ist in Java sehr verbreitet, denn die Kommunikation +zwischen grafischen Dialogelementen und ihrer Anwendung basiert vollständig +auf dieser Idee. Allerdings wurde es etwas erweitert, die Beobachter +werden als Listener bezeichnet, und +es gibt von ihnen eine Vielzahl unterschiedlicher Typen mit unterschiedlichen +Aufgaben. Da es zudem üblich ist, dass ein Listener sich bei +mehr als einem Subjekt registriert, wird ein Aufruf von update +statt des einfachen Arguments jeweils ein Listener-spezifisches Ereignisobjekt +übergeben. Darin werden neben dem Subjekt weitere spezifische +Informationen untergebracht. Zudem haben die Methoden gegenüber +der ursprünglichen Definition eine andere Namensstruktur, und +es kann sein, dass ein Listener nicht nur eine, sonderen mehrere unterschiedliche +Update-Methoden zur Verfügung stellen muss, um auf unterschiedliche +Ereignistypen zu reagieren. Das Listener-Konzept von Java wird auch +als Delegation Based Event Handling +bezeichnet und in Kapitel 28 +ausführlich erläutert.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100069.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100069.html new file mode 100644 index 0000000..4fbac44 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100069.html @@ -0,0 +1,84 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 10 - OOP IV: Verschiedenes +
+
+ + + + +

10.5 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100070.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100070.html new file mode 100644 index 0000000..8f05021 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100070.html @@ -0,0 +1,109 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 11 - Strings +
+
+ + + + +

Kapitel 11

+

Strings

+
+
+ + +
+
+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100071.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100071.html new file mode 100644 index 0000000..f5190c0 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100071.html @@ -0,0 +1,125 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 11 - Strings +
+
+ + + + +

11.1 Grundlegende Eigenschaften

+
+ +
+ +

+Wie in allen anderen Programmiersprachen gibt es auch in Java Zeichenketten. +Ähnlich wie in C und C++ kennt der Compiler nur einige ihrer +elementaren Eigenschaften und überläßt der Laufzeitbibliothek +einen Großteil der Implementierung. Wir werden uns in diesem +Kapitel die Implementierung und Verwendung von Zeichenketten in Java +ansehen und uns dabei der üblichen Praxis anschließen, +die Begriffe String und Zeichenkette synonym zu verwenden. + +

+In Java werden Zeichenketten durch die Klasse String +repräsentiert. Sie bietet Methoden zum Erzeugen von Zeichenketten, +zur Extraktion von Teilstrings, zum Vergleich mit anderen Strings +und zur Erzeugung von Strings aus primitiven Typen. Der Compiler erkennt +und interpretiert String-Literale +und ist in der Lage, String-Objekte +zu erzeugen und zu verketten. + +

+Eine Zeichenkette hat in Java prinzipiell dieselbe Bedeutung wie in +anderen Sprachen. Als Reihung von Elementen des Typs char +ist sie die wichtigste Datenstruktur für alle Aufgaben, die etwas +mit der Ein- und Ausgabe oder der Verarbeitung von Zeichen zu tun +haben. + +

+Da der char-Typ +in Java durch ein Unicode-Zeichen repräsentiert wird, besteht +auch ein String aus einer Kette von Unicode-Zeichen. Abgesehen davon, +dass er dadurch doppelt soviel Speicher belegt wie ein ASCII-String, +braucht man sich darüber aber nicht allzu viele Gedanken zu machen. +Wegen der bereits in Kapitel 4 +erwähnten Kompatibilität zwischen Unicode-Standard und ASCII-Zeichensatz +sind die Unterschiede bei der normalen Verwendung von Strings ohne +Belang. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Anders als in C braucht der Java-Programmierer keine Kenntnisse über +den internen Aufbau von Strings zu haben. Insbesondere ist nicht davon +auszugehen, dass ein String durch ein nullterminiertes Array von char-Elementen +dargestellt wird. Natürlich heißt dies nicht, dass die +interne Struktur von Strings vollkommen anonym ist, denn sowohl +Compiler als auch Laufzeitsystem müssen sie kennen. Für +den Programmierer, der lediglich Java-Programme schreiben will, ist +sie aber bedeutungslos.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100072.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100072.html new file mode 100644 index 0000000..1a74775 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100072.html @@ -0,0 +1,793 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 11 - Strings +
+
+ + + + +

11.2 Methoden der Klasse String

+
+ +
+ +

+Die Klasse String +definiert eine Vielzahl von Methoden zur Manipulation und zur Bestimmung +der Eigenschaften von Zeichenketten. Da Strings und die auf ihnen +definierten Operationen bei der Anwendung einer Programmiersprache +ein wichtiges und für die Effizienz der Programmentwicklung kritisches +Merkmal sind, sollen hier die wichtigsten String-Operationen vorgestellt +werden. Weitere Methoden dieser Klasse können den Referenzhandbüchern +der Java-Klassenbibliothek oder der Online-Hilfe entnommen werden. + + + + +

11.2.1 Konstruktoren

+ +

+Die Klasse String +bietet eine Reihe von Möglichkeiten, neue Instanzen zu erzeugen. +Neben der bereits in Kapitel 4 +erläuterten Initialisierung mit Hilfe von Literalen besitzt die +Klasse eine Reihe von Konstruktoren, die dazu verwendet werden können, +String-Objekte +explizit zu erzeugen. +

+ + + + + +
+ +
+String()
+
+ +		 +java.lang.String
+ +

+Erzeugt ein leeres String-Objekt. +

+ + + + + +
+ +
+String(String value)
+
+ +		 +java.lang.String
+ +

+Erzeugt einen neuen String durch Duplizierung eines bereits vorhandenen. +

+ + + + + +
+ +
+String(char[] value)
+
+ +		 +java.lang.String
+ +

+Erzeugt einen neuen String aus einem vorhandenen Zeichen-Array. Dabei +werden alle Elemente des Arrays in den String übernommen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Nachdem ein String +erzeugt wurde, kann er wie jedes andere Objekt verwendet werden. Insbesondere +erfolgt damit im Gegensatz zu C oder C++ das Speichermanagement vollautomatisch, +ohne dass sich der Programmierer darum kümmern muss.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

11.2.2 Zeichenextraktion

+

+ + + + + +
+ +
+char charAt(int index)
+  throws StringIndexOutOfBoundsException
+
+ +		 +java.lang.String
+ +

+Liefert das Zeichen an Position index. +Dabei hat das erste Element eines Strings den Index 0 und das letzte +den Index length()-1. Falls +der String kürzer als index + 1 +Zeichen ist, wird eine Ausnahme des Typs StringIndexOutOfBoundsException +erzeugt. +

+ + + + + +
+ +
+String substring(int begin, int end)
+
+ +		 +java.lang.String
+ +

+ Liefert den Teilstring, der an Position begin +beginnt und an Position end +endet. Wie bei allen Zugriffen über einen numerischen Index beginnt +auch hier die Zählung bei 0. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Ungewöhnlich bei der Verwendung dieser Methode ist die Tatsache, +dass der Parameter end auf das +erste Zeichen hinter den zu extrahierenden Teilstring verweist +(siehe Abbildung 11.1). +Der Rückgabewert ist also die Zeichenkette, die von Indexposition +begin bis Indexposition end +- 1 reicht.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + +

+ +

+Abbildung 11.1: Ein Aufruf von substring(begin, end)

+ +

+Es gibt noch eine zweite Variante der Methode substring, +die mit nur einem einzigen Parameter aufgerufen wird. Sie liefert +den Teilstring von der angegebenen Position bis zum Ende des Strings. +

+ + + + + +
+ +
+String trim()
+
+ +		 +java.lang.String
+ +

+Die Methode liefert den String, der entsteht, wenn auf beiden Seiten +der Zeichenkette jeweils alle zusammenhängenden Leerzeichen entfernt +werden. Dabei werden alle Zeichen, die einen Code kleiner gleich 32 +haben, als Leerzeichen angesehen. Leider gibt es keine separaten Methoden +für das rechts- oder linksbündige Entfernen von Leerzeichen, +trim +entfernt immer die Leerzeichen auf beiden Seiten. Da die Klasse String +als final +deklariert wurde, gibt es auch keine Möglichkeit, entsprechende +Methoden nachzurüsten. + + + + +

11.2.3 Die Länge der Zeichenkette +

+

+ + + + + +
+ +
+int length()
+
+ +		 +java.lang.String
+ +

+Liefert die aktuelle Länge des String-Objekts. +Ist der Rückgabewert 0, so bedeutet dies, dass der String leer +ist. Wird ein Wert n größer 0 zurückgegeben, +so enthält der String n Zeichen, die an den Indexpositionen +0 bis n - 1 liegen. + +

+Das folgende Beispiel zeigt die Verwendung der Methoden substring +und length +und der String-Verkettung + auf (letztere wird in Abschnitt 11.3.2 +noch einmal genauer behandelt). + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1101.java */
+002 
+003 public class Listing1101
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     String s1;
+008     s1 =  "Auf der Mauer";
+009     s1 += ", auf der Lauer";
+010     s1 += ", sitzt \'ne kleine Wanze";
+011     System.out.println(s1);
+012 
+013     for (int i = 1; i <= 5; ++i) {
+014       s1 = s1.substring(0,s1.length()-1);
+015       System.out.println(s1);
+016     }
+017   }
+018 }
+ +		 +Listing1101.java
+ +Listing 11.1: String-Verkettung und die Methode substring

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+Auf der Mauer, auf der Lauer, sitzt 'ne kleine Wanze
+Auf der Mauer, auf der Lauer, sitzt 'ne kleine Wanz
+Auf der Mauer, auf der Lauer, sitzt 'ne kleine Wan
+Auf der Mauer, auf der Lauer, sitzt 'ne kleine Wa
+Auf der Mauer, auf der Lauer, sitzt 'ne kleine W
+Auf der Mauer, auf der Lauer, sitzt 'ne kleine
+
+ + + + + +

11.2.4 Vergleichen von Zeichenketten

+

+ + + + + +
+ +
+boolean equals(Object anObject)
+boolean equalsIgnoreCase(String s)
+
+boolean startsWith(String s)
+boolean endsWith(String s)
+
+int compareTo(String s)
+
+boolean regionMatches(
+   int toffset,
+   String other,
+   int ooffset,
+   int len
+)
+
+ +		 +java.lang.String
+ +

+equals +liefert true, +wenn das aktuelle String-Objekt und anObject +gleich sind. Analog zu der gleichnamigen Methode der Klasse Object +überprüft equals +also nicht, ob beide Strings dasselbe Objekt referenzieren, sondern +testet auf inhaltliche Gleichheit. Interessant an equals +ist die Tatsache, dass als Parameter ein Objekt der Klasse Object +erwartet wird. equals +kann einen String also nicht nur mit einem anderen String vergleichen, +sondern mit der String-Darstellung eines beliebigen Objekts. + +

+Neben equals +gibt es noch eine ähnliche Methode, equalsIgnoreCase, +die eventuell vorhandene Unterschiede in der Groß-/Kleinschreibung +beider Zeichenketten ignoriert. + +

+startsWith +testet, ob das String-Objekt mit der Zeichenkette s +beginnt. Ist das der Fall, so gibt die Methode true +zurück, andernfalls false. +endsWith +überprüft dagegen, ob das String-Objekt mit der Zeichenkette +s endet. Ist das der Fall, gibt +die Methode ebenfalls true +zurück, andernfalls false. + +

+Die wichtige Methode compareTo +führt einen lexikalischen Vergleich beider Strings durch. +Bei einem lexikalischen Vergleich werden die Zeichen paarweise von +links nach rechts verglichen. Tritt ein Unterschied auf oder ist einer +der Strings beendet, wird das Ergebnis ermittelt. Ist das aktuelle +String-Objekt dabei kleiner als s, +wird ein negativer Wert zurückgegeben. Ist es größer, +wird ein positiver Wert zurückgegeben. Bei Gleichheit liefert +die Methode den Rückgabewert 0. + +

+regionMatches +vergleicht zwei gleich lange String-Regionen, die in zwei unterschiedlichen +Strings an zwei unterschiedlichen Positionen liegen können. Die +Region im ersten String beginnt dabei an der Position toffset, +die im zweiten String other +an der Position ooffset. Verglichen +werden len Zeichen. Das Ergebnis +ist true, +wenn beide Teilstrings identisch sind, andernfalls ist es false. +Die Methode steht auch in einer Variante zur Verfügung, bei der +Groß- und Kleinschreibung ignoriert werden. In diesem Fall wird +als zusätzlicher Parameter an erster Stelle ein boolescher Wert +ignoreCase übergeben. + +

+Die Anwendung von regionMatches +soll an folgendem Beispiel erläutert werden. Der erste Vergleich +liefert true +(siehe Abbildung 11.2), +der zweite false: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1102.java */
+002 
+003 public class Listing1102
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     System.out.println(
+008       "Grüße aus Hamburg".regionMatches(
+009         8,
+010         "Greetings from Australia",
+011         8,
+012         2
+013       )
+014     );
+015     System.out.println(
+016       "Grüße aus Hamburg".regionMatches(
+017         6,
+018         "Greetings from Australia",
+019         15,
+020         3
+021       )
+022     );
+023   }
+024 }
+ +		 +Listing1102.java
+ +Listing 11.2: Die Methode regionMatches der Klasse String

+

+ + +

+ +

+Abbildung 11.2: Der Aufruf von regionMatches

+ +

+Eine weitere Möglichkeit Zeichenketten zu vergleichen bieten +die Regulären Ausdrücke, die in Abschnitt 17.1 +beschrieben werden. + + + + +

11.2.5 Suchen in Zeichenketten

+

+ + + + + +
+ +
+int indexOf(String s)
+int indexOf(String s, int fromIndex)
+int lastIndexOf(String s)
+
+ +		 +java.lang.String
+ +

+Die Methode indexOf +sucht das erste Vorkommen der Zeichenkette s +innerhalb des String-Objekts. +Wird s gefunden, liefert die +Methode den Index des ersten übereinstimmenden Zeichens zurück, +andernfalls wird -1 zurückgegeben. Die Methode gibt es auch in +einer Version, die einen Parameter vom Typ char +akzeptiert. In diesem Fall sucht sie nach dem ersten Auftreten des +angegebenen Zeichens. + +

+Die zweite Variante von indexOf +arbeitet wie die erste, beginnt mit der Suche aber erst ab Position +fromIndex. Wird s +beginnend ab dieser Position gefunden, liefert die Methode den Index +des ersten übereinstimmenden Zeichens, andernfalls -1. Auch diese +Methode gibt es in einer Variante, die anstelle eines String-Parameters +ein Argument des Typs char +erwartet. Ihr Verhalten ist analog zur vorherigen. + +

+Die Methode lastIndexOf +sucht nach dem letzten Vorkommen des Teilstrings s +im aktuellen String-Objekt. +Wird s gefunden, liefert die +Methode den Index des ersten übereinstimmenden Zeichens, andernfalls +-1. Wie die beiden vorherigen Methoden gibt es auch lastIndexOf +wahlweise mit einem Parameter vom Typ char +und mit einem zweiten Parameter, der die Startposition der Suche bestimmt. + + + + +

11.2.6 Ersetzen von Zeichenketten

+

+ + + + + +
+ +
+String toLowerCase()
+String toUpperCase()
+
+String replace(CharSequence oldString, CharSequence newString)
+
+ +		 +java.lang.String
+ +

+Die Methode toLowerCase +liefert den String zurück, der entsteht, wenn alle Zeichen des +Argumentstrings in Kleinbuchstaben umgewandelt werden. Besitzt der +String keine umwandelbaren Zeichen, wird der Original-String zurückgegeben. +toUpperCase +arbeitet ganz ähnlich, liefert aber den String, der entsteht, +wenn alle Zeichen in Großbuchstaben umgewandelt werden. Besitzt +der String keine umwandelbaren Zeichen, wird der Original-String zurückgegeben. + +

+Mit Hilfe von replace +werden alle Vorkommen der Zeichenkette oldString +durch newString ersetzt. Dafür +wird die Zeichenkette von vorn nach hinten durchlaufen, so dass ein +Ersetzen von aa durch ab +auf dem Ausgangswort aaa zum +Resultat aba führt. + +

+Neben der Methode replace enthält +das JDK noch eine zweite namens replaceAll. +Diese akzeptiert statt der Originalzeichenkette auch einen Regulären +Ausdruck, dessen vorkommen dann mit der zweiten Zeichenkette ersetzt +werden. Reguläre Ausdrücke und ihre Verwendung finden Sie +in Abschnitt 17.1. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Bei CharSequence im obrigen +Listing handelt es sich um ein Interface die in Abschnitt 9.1 +beschrieben werden. Dieses Interface wird von allen zeichenorientierten +Klassen der Java Standardbibliothek beschrieben und am Ende dieses +Kapitels vorgestellt.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

11.2.7 Ersetzen von Zeichenketten

+ +

+Mit Hilfe der Methode split +können Zeichenketten in mehrere Teile zerlegt werden. Das folgende +Programm verdeutlicht, dies anhand einer einfachen Zeichenkette: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1103.java */
+002 
+003 public class Listing1103
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     String satz = "Dies ist nur ein Test";
+008     String[] result = satz.split("\\s");
+009     for (int x=0; x<result.length; x++) {
+010       System.out.println(result[x]);
+011     }
+012   }
+013 }
+ +		 +Listing1103.java
+ +Listing 11.3: Zerlegen von Zeichenketten

+ +

+Die Programmausgabe ist: + +

+Dies
+ist
+nur
+ein
+Test
+
+ + +

+Der Parameter, den die Methode split +dabei erwartet ist ein Regulärer Ausdruck, welcher die zu verwendenden +Trennzeichen beschreibt. '\s' +ist hierbei eine Kurzform für alle Arten von »Leerzeichen«. +Reguläre Ausdrücke und ihre Verwendung werden in Abschnitt 17.1 +vorgestellt. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Methode split wurde mit +dem JDK 5 in Java eingeführt. In den früheren Versionen +bediente man sich hierfür der Hilfsklasse StringTokenizer. +Um die Abwärtskompatibilität von Java-Programmen zu gewährleisten +ist diese natürlich auch weiterhin Bestandteil der aktuellen +JDKs.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

11.2.8 Konvertierungsfunktionen

+ +

+Da es oftmals nötig ist, primitive Datentypen in Zeichenketten +umzuwandeln, bietet Java eine ganze Reihe von Methoden, die zu diesem +Zweck entwickelt wurden. Allen Methoden ist der Name valueOf +und die Tatsache, dass sie exakt einen Parameter erwarten, gemein. + +

+Alle valueOf-Methoden +sind als Klassenmethoden implementiert, d.h. sie können auch +ohne ein String-Objekt +aufgerufen werden. Dies macht Sinn, denn sie werden ja in aller Regel +erst dazu verwendet, Strings zu erzeugen. Ein Aufruf von valueOf +wandelt ein primitives Objekt mit Hilfe der Methode toString, +die von der zugehörigen Wrapper-Klasse zur Verfügung gestellt +wird, in eine Zeichenkette um. Die wichtigsten valueOf-Methoden +sind: +

+ + + + + +
+ +
+static String valueOf(boolean b)
+static String valueOf(char c)
+static String valueOf(char[] c)
+static String valueOf(double d)
+static String valueOf(float f)
+static String valueOf(int i)
+static String valueOf(long l)
+static String valueOf(Object obj)
+
+ +		 +java.lang.String
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die meisten Java-Wrapperklassen für Basistypen im Paket java.lang +enthalten übrigens das Pendant zu valueOf. +Diese erwarten einen String +und geben den jeweiligen Basistyp zurück. Mehr zum Thema Pakete +in Java finden Sie in Abschnitt 13.1.5.

 + + + + +
 Tipp 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

11.3 Weitere Eigenschaften

+
+ +
+ + + + +

11.3.1 Die Klasse String ist final

+ +

+Beim Studium der Klassenbibliotheken erkennt man, dass die Klasse +String +mit dem Attribut final +belegt ist. Einer der Gründe für diese Maßnahme ist +die dadurch gesteigerte Effizienz beim Aufruf der Methoden von String-Objekten. +Anstelle der dynamischen Methodensuche, die normalerweise erforderlich +ist, kann der Compiler final-Methoden +statisch kompilieren und dadurch schneller aufrufen. Daneben spielten +aber auch Sicherheitsüberlegungen und Aspekte des Multithreadings +eine Rolle. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Leider hat dies den großen Nachteil, dass aus der String-Klasse +keine neuen Klassen abgeleitet werden können. Es gibt also keine +Möglichkeit, die vorhandenen Methoden auf natürliche +Art und Weise zu ergänzen oder zu modifizieren. Soll beispielsweise +eine neue Methode replace +geschrieben werden, die in der Lage ist, Strings (und nicht nur einzelne +Zeichen) gegeneinander auszutauschen, so bleibt nur der Umweg über +eine Methode einer anderen Klasse, die den zu modifizierenden String +als Parameter übergeben bekommt. Alternativ könnte man natürlich +auch die komplette String-Klasse +neu schreiben. Leider sind beide Varianten unschön und konterkarieren +die Vorteile der objektorientierten Implementierung von Zeichenketten +in Java.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

11.3.2 Was ist ein String für den Compiler?

+ +

+In Java gibt es an vielen Stellen Verbindungen zwischen dem Compiler +und der Laufzeitbibliothek, und zwar insofern, als der Compiler Kenntnis +über interne Eigenschaften bestimmter Klassen hat und die Fähigkeit +besitzt, Instanzen dieser Klassen zu erzeugen und zu manipulieren. +So ist er beispielsweise in der Lage, Code zu generieren, um String-Objekte +zu erzeugen, einander zuzuweisen oder mit Hilfe des +-Operators zu +verketten. + + + + +

String-Literale

+ +

+Jedes String-Literal +ist eine Referenz auf ein Objekt der Klasse String. +Wenn der Compiler beim Übersetzen des Quelltextes ein String-Literal +findet, erzeugt er ein neues String-Objekt +und verwendet es anstelle des Literals. + + + + +

String-Verkettung und -Zuweisung

+ +

+In Java ist der Operator + auch auf Strings definiert. Auf zwei String-Objekte +angewendet, liefert er die Verkettung beider Objekte, d.h. ihre Hintereinanderschreibung. +Eine Möglichkeit, die String-Verkettung +zu übersetzen, könnte darin bestehen, ein temporäres +StringBuilder-Objekt +zu konstruieren und die Operanden mit Hilfe der append-Methode +anzuhängen. Das resultierende Objekt könnte dann mit der +toString-Methode +effizient in einen String +konvertiert werden. Die Klasse StringBuilder +dient dazu, veränderliche Strings zu implementieren. Sie +wird im nächsten Abschnitt vorgestellt. + +

+Diese Vorgehensweise soll an dem folgenden Beispiel erläutert +werden. Das Programm gibt zweimal hintereinander »Hallo, Welt« +aus. Beim ersten Mal wird der +-Operator verwendet, beim zweiten Mal +die Variante mit dem temporären StringBuilder-Objekt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1104.java */
+002 
+003 public class Listing1104
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     String a, b, c;
+008 
+009     //Konventionelle Verkettung
+010     a = "Hallo";
+011     b = "Welt";
+012     c = a + ", " + b;
+013     System.out.println(c);
+014 
+015     //So könnte es der Compiler übersetzen
+016     a = "Hallo";
+017     b = "Welt";
+018     c =(new StringBuilder(a)).append(", ").append(b).toString();
+019     System.out.println(c);
+020   }
+021 }
+ +		 +Listing1104.java
+ +Listing 11.4: Implementierung der String-Verkettung

+ +

+Allerdings ist ein Java-Compiler nicht gezwungen, genau so vorzugehen. +Die Sprachspezifikation gibt lediglich die Empfehlung, dass es aus +Effizienzgründen sinnvoll sein kann, eine solche oder ähnliche +Implementierung zu wählen. + + + + +

11.3.3 String-Objekte sind nicht dynamisch

+ +

+Interessanterweise werden durch die Klasse String +keine dynamischen Zeichenketten implementiert. Nach der Initialisierung +eines String +bleiben dessen Länge und Inhalt konstant. Wie ist dann aber die +genaue Arbeitsweise von Funktionen wie substring +oder replace +zu erklären, und was genau passiert bei einer Anweisung wie der +folgenden: + +

+String s = "hello, world";
+s = s.substring(0,5);
+
+ + +

+Die Antwort darauf ist ganz einfach. Die substring-Methode +nimmt die Veränderungen nicht auf dem Original-String vor, sondern +erzeugt eine Kopie, die mit dem gewünschten Inhalt gefüllt +wird. Diese gibt sie dann an den Aufrufer zurück, der das Ergebnis +erneut an s zuweist und damit +die Originalinstanz für den Garbage Collector freigibt. Durch +den Referenzcharakter von Objekten und das automatische Speichermanagement +entsteht also der Eindruck, als wären String-Objekte +veränderlich. + +

+Als Entwickler braucht man sich hierüber normalerweise keine +Gedanken zu machen. Dennoch ist es manchmal nützlich, Zeichenketten +zur Verfügung zu haben, die sich dynamisch verändern können +(beispielsweise benötigt sie der Compiler selbst zur Implementierung +der String-Verkettung). In Java gibt es zu diesem Zweck die Klasse +StringBuilder. +Sie arbeitet ähnlich wie String, +implementiert aber Zeichenketten, die ihre Länge zur Laufzeit +ändern können. StringBuilder +besitzt nicht so viele Methoden zur Auswertung der Zeichenkette, sondern +legt den Schwerpunkt auf Operationen zur Veränderung ihres Inhalts. +Die wichtigsten Methoden sollen im folgenden vorgestellt werden. +

+ + + +
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+
+ + + + +

11.4 Die Klasse StringBuilder

+
+ +
+ +

+Da Objekte des Typs String nicht +dynamisch sind und String-Manipulationen +immer zu neuen »Kopien« des Ursprungsobjektes führen, +entwickelten die Java Ingenieure eine Klasse, die die dynamische Verkettung +von String-Objekten gestattet. +Bereits im JDK 1.0 war hierfür die Klasse StringBuffer +enthalten, die mit dem JDK 5 durch den StringBuilder +abgelöst wurde. Beide können verwendet werden, um Zeichenketten +zu Manipulieren oder »Stück für Stück« zusammenzusetzen. + + + + +

11.4.1 Konstruktoren

+

+ + + + + +
+ +
+StringBuilder()
+
+StringBuilder(String s)
+
+ +		 +java.lang.StringBuilder
+ +

+Der parameterlose Konstruktor erzeugt einen leeren StringBuilder. +Wird dagegen ein String +übergeben, erzeugt der Konstruktor ein StringBuilder-Objekt, +das eine Kopie der übergebenen Zeichenkette darstellt. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Klasse StringBuilder wurde +mit Java 5 eingeführt, davor verwendete man die - immer noch +in der Bibliothek vorhandene - Klasse StringBuffer +. Beide besitzen die gleichen Methoden. Die +Klasse StringBuilder ist eine +Neuimplementierung der »alten« Klasse und arbeitet auf den +meisten Plattformen schneller und ressourcenschonender. Dies hat sie +vor allem dem Umstand zu verdanken, dass sie nicht für nebenläufige +Zugriffe, wie sie in Kapitel 22 +beschrieben werden, konzipiert ist. Solange wir also nicht mit mehreren +Threads arbeiten werden wir die Klasse StringBuilder +verwenden.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

11.4.2 Einfügen von Elementen

+

+ + + + + +
+ +
+StringBuilder append(String s)
+
+StringBuilder insert(int offset, String s)
+
+ +		 +java.lang.StringBuilder
+ +

+Mit append +wird der String s an das Ende +des StringBuilder-Objekts +angehängt. Zurückgegeben wird das auf diese Weise verlängerte +StringBuilder-Objekt +s. Zusätzlich gibt es die +Methode append +in Varianten für das Anhängen aller Arten von primitiven +Typen. Anstelle eines String-Objekts +wird hier der entsprechende primitive Typ übergeben, in einen +String konvertiert und an das Ende des Objekts angehängt. + +

+insert +fügt den String s an der +Position offset in den aktuellen +StringBuilder +ein. Zurückgegeben wird das auf diese Weise verlängerte +StringBuilder-Objekt +s. Auch diese Methode gibt es +für primitive Typen. Der anstelle eines String +übergebene Wert wird zunächst in einen String +konvertiert und dann an der gewünschten Stelle eingefügt. + + + + +

11.4.3 Löschen von Elementen

+

+ + + + + +
+ +
+public StringBuilder deleteCharAt(int index)
+public StringBuilder delete(int start, int end)
+
+ +		 +java.lang.StringBuilder
+ +

+Mit deleteCharAt +wird das an Position index stehende +Zeichen entfernt und der StringBuilder +um ein Zeichen verkürzt. delete +entfernt den Teilstring, der von Position start +bis end reicht, aus dem StringBuilder +und verkürzt ihn um die entsprechende Anzahl Zeichen. + + + + +

11.4.4 Verändern von Elementen

+

+ + + + + +
+ +
+void setCharAt(int index, char c)
+  throws StringIndexOutOfBoundsException
+
+public StringBuilder replace(int start, int end, String str)
+
+ +		 +java.lang.StringBuilder
+ +

+Mit der Methode setCharAt +wird das an Position index stehende +Zeichen durch das Zeichen c +ersetzt. Falls der StringBuilder +zu kurz ist (also index hinter +das Ende des StringBuilder-Objekts +zeigt), löst die Methode eine Ausnahme des Typs StringIndexOutOfBoundsException +aus. + + + + +

11.4.5 Längeninformationen

+

+ + + + + +
+ +
+int length()
+
+public int capacity()
+
+ +		 +java.lang.StringBuilder
+ +

+length +liefert die Länge des Objekts, also die Anzahl der Zeichen, die +im StringBuilder +enthalten sind. Mit capacity +wird die Größe des belegten Pufferspeichers ermittelt. +Dieser Wert ist typischerweise größer als der von length +zurückgegebene Wert. + + + + +

11.4.6 Konvertierung in einen String

+

+ + + + + +
+ +
+String toString()
+
+ +		 +java.lang.StringBuilder
+ +

+ Nachdem die Konstruktion eines StringBuilder-Objekts +abgeschlossen ist, kann es mit Hilfe dieser Methode effizient in einen +String +verwandelt werden. Die Methode legt dabei keine Kopie des StringBuilder-Objekts +an, sondern liefert einen Zeiger auf den internen Zeichenpuffer. Erst +wenn der StringBuilder +erneut verändert werden soll, wird tatsächlich eine Kopie +erzeugt. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die sinnvolle Anwendung der Klassen String +und StringBuilder +hat bei vielen Programmen großen Einfluss auf ihr Laufzeitverhalten. +In Kapitel 50 gehen wir daher +noch einmal auf die speziellen Performanceaspekte beider Klassen ein +und geben Hinweise zu ihrer sinnvollen Anwendung.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

11.5 Das Interface CharSequence

+
+ +
+ + + + +

11.5.1 Parameterübergabe von beliebigen Zeichenketten

+ +

+Seit der Version 1.4 enthält die Java-Bibliothek das Interface +CharSequence welches eine Menge +von char symbolisiert und natürlich +auch von den Klassen String, +StringBuffer und StringBuilder +implementiert ist. Dieses Interface ist vor allem dann nützlich, +wenn Ihre Methoden mit verschiedenen Arten von Zeichenketten arbeiten +kann, da es Ihnen unnötige und ressourcenintensive Typumwandlungen +ersparen kann. +

+ + +

+ +

+Abbildung 11.3: Das Interface CharSequence

+ +

+Wenn Sie beispielsweise eine Methode out +zur Ausgabe von Zeichenketten auf der Kommandozeile schreiben möchten, +so könnte diese folgendermaßen aussehen. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1105.java */
+002 
+003 public class Listing1105
+004 {
+005   public void out(CharSequence text)
+006   {    
+007     // Ausgabe einer beliebigen 
+008     System.out.println("Ausgabe: " + text);    
+009   }
+010 }
+ +		 +Listing1105.java
+ +Listing 11.5: Ausgabe von beliebigen Zeichenketten

+ +

+Anstatt nun 3 Methoden für String, +StringBuffer und StringBuilder +zu schreiben oder letztere vor dem Methodenaufruf immer konvertieren +zu müssen, kann diese Methode - dank des gemeinsamen Interface +- nun für alle 3 Klassen gleichermaßen verwendet werden. +

+ + + +
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+
+ + + + +

11.6 Ausgabeformatierung

+
+ +
+ + + + +

11.6.1 Grundlagen

+ +

+C-Programmierer vermissen in Java schon länger eine bequeme und +flexible Möglichkeit, elementare Datentypen formatiert auszugeben. +Während Methoden wie toString +oder println +zwar bequem in der Anwendung sind, bieten sie kaum Möglichkeiten, +die Formatierung der Ausgabe gezielt zu beeinflussen. Und die seit +dem JDK 1.2 vorhandenen Klassen im Paket java.text +sind zwar flexibel und mächtig, aber oft umständlich in +der Anwendung und nicht ganz einfach zu verstehen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit der J2SE 5.0 gibt es die Klasse java.util.Formatter, +deren Möglichkeiten der printf-Funktion +in C und C++ ebenbürtig sind. Sie bietet die Möglichkeit, +alle primitiven Datentypen und ihre Wrapper, sowie Datums-/Zeitwerte +der Klassen Calendar +und Date +in vielfältiger Weise (auch länderspezifisch) formatiert +auszugeben. Prinzipiell muss dazu ein Formatter-Objekt +instanziert und dessen Ausgabemethode format +aufgerufen werden. Einfacher wird es dadurch, dass format +mit all seinen Möglichkeiten auch in den Klassen String +und PrintStream +zur Verfügung steht. Letztere besitzt als Remineszenz an C/C++ +sogar eine Methode printf +mit gleicher Funktionalität. Wir wollen uns auf die Klassen String +und das Objekt System.out +konzentrieren, die übrigen Stellen funktionieren in der gleichen +Weise.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Die Methode format gibt es in +zwei Varianten: +

+ + + + + +
+ +
+static String format(Locale l, String format, Object... args)
+
+static String format(String format, Object... args)
+
+ +		 +java.util.Formatter
+ +

+Bei der ersten Form kann explizit angegeben werden, welche Sprach- +bzw. Ländereinstellung verwendet werden soll, bei der zweiten +wird die Default-Locale +verwendet. Der Parameter format +dient zur Übergabe eines Formatstrings, die übrigen Parameter +sind dessen Argumente. Der Formatstring besteht aus Formatangaben +und festem Text. Die Formatangaben beginnen mit einem Prozentzeichen +und enden mit einem Konvertierungszeichen. Dazwischen können +weitere Optionen enthalten sein. Insgesamt sieht die Syntax so aus: +

+ + + + +
+ +
+  % [Argument-Index$][Flags][Width][.Precision]Conversion
+
+ +
+ +

+Der Formatstring wird von links nach rechts ausgegeben. Zu jeder Formatangabe +muss es einen Parameter geben, dessen Wert entsprechend formatiert +ausgegeben wird. Alle übrigen Teile des Formatstrings werden +als fester Text angesehen und unverändert ausgegeben. Das folgende +Listing zeigt ein einfaches Beispiel: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1106.java */
+002 
+003 public class Listing1106
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     for (int i = 5; i < 199; i += 37) {
+008       System.out.format("Aktueller Wert: %3d%n", i);
+009     }
+010   }
+011 }
+ +		 +Listing1106.java
+ +Listing 11.6: Formatierte Zahlenausgabe

+ +

+Die Ausgabe der Methode ist: + +

+Aktueller Wert:   5
+Aktueller Wert:  42
+Aktueller Wert:  79
+Aktueller Wert: 116
+Aktueller Wert: 153
+Aktueller Wert: 190
+
+ + +

+An format werden zwei Parameter +übergeben: der Formatstring »Aktueller Wert: %3d%n« +und die Schleifenvariable i. +Der Formatstring enthält den konstanten Text »Aktueller +Wert: «, der unverändert ausgegeben wird, sowie die beiden +Formatangaben »%3d« und »%n«. Die erste gibt an, +dass das nächste Argument als Ganzzahl mit einer Feldbreite von +drei Stellen ausgegeben werden soll. Die zweite steht als Platzhalter +für eine Zeilenschaltung. + + + + +

11.6.2 Die Formatangaben

+ +

+Auf diese Weise können auch sehr komplexe Ausgabeformatierungen +erzeugt werden. Dazu wollen wir uns die Bestandteile einer Formatangabe +etwas genauer ansehen. +

+ +

+Weitere Details, Möglichkeiten und Einschränkungen werden +in der sehr ausführlichen API-Dokumentation der Klasse java.util.Formatter +beschrieben. Das folgende Listing zeigt noch einmal alle besprochenen +Möglichkeiten im Überblick: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1107.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1107
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     //Boolesche Werte
+010     System.out.format("%b %b %2$b %1$b%n", true, false);
+011     //Ganzzahlen
+012     System.out.format("[%d]%n", -2517);
+013     System.out.format("[%7d]%n", -2517);
+014     System.out.format("[%-7d]%n", -2517);
+015     System.out.format("[%(7d]%n", -2517);
+016     System.out.format("[%07d]%n", -2517);
+017     System.out.format("[%,7d]%n", -2517);
+018     System.out.format("%1$d %<o %<x %<X%n", 127);
+019     //Fließkommazahlen
+020     System.out.format("%f%n", 0.000314);
+021     System.out.format("%1$6.2f %1$6.2e %1$6.2E %1$6.2G%n", 3.141592);
+022     System.out.format("%,8.2f%n", 31415.92);
+023     System.out.format(Locale.ENGLISH, "%,8.2f%n", 31415.92);
+024     //Zeichen und Strings
+025     System.out.format("%c%c%c\n", 97, 64, 98);
+026     System.out.format("%s nein\n", "ja");
+027     //Datum/Uhrzeit
+028     Calendar now = Calendar.getInstance();
+029     System.out.format(
+030       "%1$td.%1$tm.%1$tY %1$tH:%1$tM:%1$tS%n",
+031       now
+032     );
+033     System.out.format("%tF%n", now);
+034     System.out.format("%tc%n", now);
+035   }
+036 }
+ +		 +Listing1107.java
+ +Listing 11.7: Formatierte Ausgabe

+ +

+Seine Ausgabe ist: + +

+true false false true
+[-2517]
+[  -2517]
+[-2517  ]
+[ (2517)]
+[-002517]
+[ -2.517]
+127 177 7f 7F
+0,000314
+  3,14 3.14e+00 3.14E+00    3.1
+31.415,92
+31,415.92
+a@b
+ja nein
+02.10.2004 21:38:24
+2004-10-02
+Sa Okt 02 21:38:24 CEST 2004
+
+ +
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100077.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100077.html new file mode 100644 index 0000000..1112883 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100077.html @@ -0,0 +1,98 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 11 - Strings +
+
+ + + + +

11.7 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 12 - Exceptions +
+
+ + + + +

Kapitel 12

+

Exceptions

+
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+ + +
+
+
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100079.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100079.html new file mode 100644 index 0000000..72031fb --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100079.html @@ -0,0 +1,103 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

12.1 Grundlagen und Begriffe

+
+ +
+ +

+Mit den Exceptions besitzt Java einen Mechanismus zur strukturierten +Behandlung von Fehlern, die während der Programmausführung +auftreten. Tritt etwa ein Laufzeitfehler auf, +weil ein Array-Zugriff außerhalb der definierten Grenzen erfolgte +oder weil eine Datei, die geöffnet werden sollte, nicht gefunden +wurde, so gibt es in Java Sprachmittel, die eine systematische Behandlung +solcher Ausnahmen ermöglichen. + +

+Da Exceptions ein relativ neues Feature von Programmiersprachen sind, +ist es sinnvoll, zunächst die in diesem Zusammenhang verwendeten +Begriffe vorzustellen. Als Exception wird dabei die eigentliche +Ausnahme bezeichnet, die durch ein Programm zur Laufzeit verursacht +werden kann. Das Auslösen einer Ausnahme +wird im Java-Sprachgebrauch als throwing bezeichnet, wir werden +meist die deutsche Bezeichnung auslösen verwenden. Das +Behandeln einer Ausnahme, also die +explizite Reaktion auf das Eintreten einer Ausnahme, wird als catching +bezeichnet. Schließlich werden wir auch die Begriffe Ausnahme +und Exception synonym verwenden. + +

+Das Grundprinzip des Exception-Mechanismus in Java kann wie folgt +beschrieben werden: +

+ +

+Die folgenden Abschnitte erläutern die Details des Auftretens, +der Behandlung und der Weitergabe von Ausnahmen. +

+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100080.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100080.html new file mode 100644 index 0000000..85b751f --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100080.html @@ -0,0 +1,652 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

12.2 Behandlung von Exceptions

+
+ +
+ + + + +

12.2.1 Die try-catch-Anweisung

+ +

+Das Behandeln von Ausnahmen erfolgt mit Hilfe der try-catch-Anweisung: + + +

+ + + + +
+ +
+001 try {
+002   Anweisung;
+003   ...
+004 } catch (Ausnahmetyp x) {
+005   Anweisung;
+006   ...
+007 }
+ +
+ +Listing 12.1: Die try-catch-Anweisung

+ +

+Der try-Block +enthält dabei eine oder mehrere Anweisungen, bei deren Ausführung +ein Fehler des Typs Ausnahmetyp +auftreten kann. In diesem Fall wird die normale Programmausführung +unterbrochen, und der Programmablauf fährt mit der ersten Anweisung +nach der catch-Klausel +fort, die den passenden Ausnahmetyp deklariert hat. Hier kann nun +Code untergebracht werden, der eine angemessene Reaktion auf den Fehler +realisiert. + +

+Wir wollen das folgende fehlerhafte Programm betrachten: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* RTErrorProg1.java */
+002 
+003 public class RTErrorProg1
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int i, base = 0;
+008 
+009     for (base = 10; base >= 2; --base) {
+010       i = Integer.parseInt("40",base);
+011       System.out.println("40 base "+base+" = "+i);
+012     }
+013   }
+014 }
+ +		 +RTErrorProg1.java
+ +Listing 12.2: Ein Programm mit einem Laufzeitfehler

+ +

+Hier soll der String »40« aus verschiedenen Zahlensystemen +in ein int +konvertiert und als Dezimalzahl ausgegeben werden. Die dazu verwendete +Methode parseInt +überprüft, ob der übergebene String einen gültigen +Zahlenwert zur angegebenen Basis darstellt. Ist dies nicht der Fall, +löst sie eine Ausnahme des Typs NumberFormatException +aus. Ohne weitere Maßnahmen stürzt das Programm dann beim +Versuch, den String »40« als Zahl zur Basis 4 anzusehen, +ab: + +

+40 base 10 = 40
+40 base 9 = 36
+40 base 8 = 32
+40 base 7 = 28
+40 base 6 = 24
+40 base 5 = 20
+Exception in thread "main" java.lang.NumberFormatException: 40
+        at java.lang.Integer.parseInt(Compiled Code)
+        at RTErrorProg1.main(Compiled Code)
+
+ + +

+Das Programm läßt sich nun leicht gegen solche Fehler absichern, +indem die Programmsequenz, die den Fehler verursacht, in eine try-catch-Anweisung +eingeschlossen wird: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1203.java */
+002 
+003 public class Listing1203
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int i, base = 0;
+008 
+009     try {
+010       for (base = 10; base >= 2; --base) {
+011         i = Integer.parseInt("40",base);
+012         System.out.println("40 base "+base+" = "+i);
+013       }
+014     } catch (NumberFormatException e) {
+015       System.out.println(
+016         "40 ist keine Zahl zur Basis "+base
+017       );
+018     }
+019   }
+020 }
+ +		 +Listing1203.java
+ +Listing 12.3: Abfangen des Laufzeitfehlers mit einer try-catch-Anweisung

+ +

+Zwar ist 40 immer noch keine Zahl zur Basis 4, aber das Programm fängt +diesen Fehler nun ab und gibt eine geeignete Fehlermeldung aus: + +

+40 base 10 = 40
+40 base 9 = 36
+40 base 8 = 32
+40 base 7 = 28
+40 base 6 = 24
+40 base 5 = 20
+40 ist keine Zahl zur Basis 4
+
+ + + + + +

12.2.2 Das Fehlerobjekt

+ +

+In der catch-Klausel +wird nicht nur die Art des abzufangenden Fehlers definiert, sondern +auch ein formaler Parameter angegeben, der beim Auftreten der Ausnahme +ein Fehlerobjekt übernehmen soll. Fehlerobjekte sind dabei Instanzen +der Klasse Throwable +oder einer ihrer Unterklassen. Sie werden vom Aufrufer der Ausnahme +erzeugt und als Parameter an die catch-Klausel +übergeben. Das Fehlerobjekt enthält Informationen über +die Art des aufgetretenen Fehlers. So liefert beispielsweise die Methode +getMessage +einen Fehlertext (wenn dieser explizit gesetzt wurde), und printStackTrace +druckt einen Auszug aus dem Laufzeit-Stack. Am einfachsten kann der +Fehlertext mit der Methode toString +der Klasse Throwable +ausgegeben werden: +

+ + + + + +
+ +
+public String getMessage()
+
+public void printStackTrace()
+
+public String toString()
+
+ +		 +java.lang.Throwable
+ +

+Unser Beispielprogramm könnte dann wie folgt umgeschrieben werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* RTErrorProg2.java */
+002 
+003 public class RTErrorProg2
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int i, base = 0;
+008 
+009     try {
+010       for (base = 10; base >= 2; --base) {
+011         i = Integer.parseInt("40",base);
+012         System.out.println("40 base "+base+" = "+i);
+013       }
+014     } catch (NumberFormatException e) {
+015       System.out.println("***Fehler aufgetreten***");
+016       System.out.println("Ursache: "+e.getMessage());
+017       e.printStackTrace();
+018     }
+019   }
+020 }
+ +		 +RTErrorProg2.java
+ +Listing 12.4: Verwendung des Fehlerobjekts nach einem Laufzeitfehler

+ +

+Die Ausgabe des Programms wäre dann: + +

+40 base 10 = 40
+40 base 9 = 36
+40 base 8 = 32
+40 base 7 = 28
+40 base 6 = 24
+40 base 5 = 20
+***Fehler aufgetreten***
+Ursache: 40
+java.lang.NumberFormatException: 40
+        at java.lang.Integer.parseInt(Compiled Code)
+        at RTErrorProg2.main(Compiled Code)
+
+ + +

+Wie man sieht, ähnelt die Ausgabe des Programms der ersten Version, +die ohne expliziten Fehler-Handler geschrieben wurde. Das liegt daran, +dass das Java-Laufzeitsystem beim Auftreten eines Fehlers, der von +keiner Methode behandelt wurde, printStackTrace +aufruft, bevor es das Programm beendet. + + + + +

12.2.3 Die Fehlerklassen von Java

+ +

+Alle Laufzeitfehler in Java sind Unterklassen der Klasse Throwable. +Throwable +ist eine allgemeine Fehlerklasse, die im wesentlichen eine Klartext-Fehlermeldung +speichern und einen Auszug des Laufzeit-Stacks ausgeben kann. Unterhalb +von Throwable +befinden sich zwei große Vererbungshierarchien: +

+ +

+Viele Pakete der Java-Klassenbibliothek definieren ihre eigenen Fehlerklassen. +So gibt es spezielle Fehlerklassen für die Dateiein- und -ausgabe, +die Netzwerkkommunikation oder den Zugriff auf Arrays. Wir werden +diese speziellen Fehlerklassen immer dann erläutern, wenn eine +Methode besprochen wird, die diese Art von Fehler erzeugt. + + + + +

12.2.4 Fortfahren nach Fehlern

+ +

+Die Reaktion auf eine Ausnahme muss keinesfalls zwangsläufig +darin bestehen, das Programm zu beenden. Statt dessen kann auch versucht +werden, den Fehler zu beheben oder zu umgehen, um dann mit dem Programm +fortzufahren. Wird im obigen Programm die try-catch-Anweisung +in die Schleife gesetzt, so fährt das Programm nach jedem Fehler +fort und versucht, die Konvertierung zur nächsten Basis vorzunehmen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1205.java */
+002 
+003 public class Listing1205
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int i, base = 0;
+008 
+009     for (base = 10; base >= 2; --base) {
+010       try {
+011         i = Integer.parseInt("40",base);
+012         System.out.println("40 base "+base+" = "+i);
+013       } catch (NumberFormatException e) {
+014         System.out.println(
+015           "40 ist keine Zahl zur Basis "+base
+016         );
+017       }
+018     }
+019   }
+020 }
+ +		 +Listing1205.java
+ +Listing 12.5: Fortfahren nach Laufzeitfehlern

+ +

+Die Ausgabe des Programms lautet nun: + +

+40 base 10 = 40
+40 base 9 = 36
+40 base 8 = 32
+40 base 7 = 28
+40 base 6 = 24
+40 base 5 = 20
+40 ist keine Zahl zur Basis 4
+40 ist keine Zahl zur Basis 3
+40 ist keine Zahl zur Basis 2
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Ob es sinnvoller ist, nach einem Fehler mit der Programmausführung +fortzufahren oder das Programm abzubrechen, ist von der Art des Fehlers +und der Stelle im Programm, an der er aufgetreten ist, abhängig. +Hier muss von Fall zu Fall entschieden werden, wie vorgegangen werden +soll.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

12.2.5 Mehr als eine catch-Klausel

+ +

+Bisher sind wir davon ausgegangen, dass innerhalb eines try-Blocks +nur eine Ausnahme auftreten kann. Tatsächlich ist es natürlich +ohne weiteres möglich, dass zwei oder mehrere unterschiedliche +Ausnahmen ausgelöst werden. Das Programm kann auf verschiedene +Fehler reagieren, indem es mehr als eine catch-Klausel +verwendet. Jede catch-Klausel +fängt die Fehler ab, die zum Typ des angegebenen Fehlerobjekts +zuweisungskompatibel sind. Dazu gehören alle Fehler der angegebenen +Klasse und all ihrer Unterklassen (das wichtige Konzept der Zuweisungskompatibilität +von Objekttypen wurde in Abschnitt 7.1.6 +erläutert). Die einzelnen catch-Klauseln +werden in der Reihenfolge ihres Auftretens abgearbeitet. + +

+Wir wollen das Beispielprogramm nun so erweitern, dass nicht nur ein +einzelner String in eine Zahl konvertiert wird, sondern ein Array +von Strings. Aufgrund eines Fehlers in der verwendeten for-Schleife +verursacht das Programm einen Zugriff auf ein nicht vorhandenes Array-Element +und löst damit eine Ausnahme des Typs IndexOutOfBoundsException +aus. Diese kann zusammen mit der Ausnahme NumberFormatException +in einer gemeinsamen try-catch-Anweisung +behandelt werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1206.java */
+002 
+003 public class Listing1206
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int i, j, base = 0;
+008     String[] numbers = new String[3];
+009 
+010     numbers[0] = "10";
+011     numbers[1] = "20";
+012     numbers[2] = "30";
+013     try {
+014       for (base = 10; base >= 2; --base) {
+015         for (j = 0; j <= 3; ++j) {
+016           i = Integer.parseInt(numbers[j],base);
+017           System.out.println(
+018             numbers[j]+" base "+base+" = "+i
+019           );
+020         }
+021       }
+022     } catch (IndexOutOfBoundsException e1) {
+023       System.out.println(
+024         "***IndexOutOfBoundsException: " + e1.toString()
+025       );
+026     } catch (NumberFormatException e2) {
+027       System.out.println(
+028         "***NumberFormatException: " + e2.toString()
+029       );
+030     }
+031   }
+032 }
+ +		 +Listing1206.java
+ +Listing 12.6: Mehr als eine catch-Klausel

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist nun: + +

+10 base 10 = 10
+20 base 10 = 20
+30 base 10 = 30
+***IndexOutOfBoundsException: java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+ + + + + +

12.2.6 Die finally-Klausel

+ +

+Die try-catch-Anweisung +enthält einen optionalen Bestandteil, der bisher noch nicht erläutert +wurde. Mit Hilfe der finally-Klausel, +die als letzter Bestandteil einer try-catch-Anweisung +verwendet werden darf, kann ein Programmfragment definiert werden, +das immer dann ausgeführt wird, wenn die zugehörige try-Klausel +betreten wurde. Dabei spielt es keine Rolle, welches Ereignis +dafür verantwortlich war, dass die try-Klausel +verlassen wurde. Die finally-Klausel +wird insbesondere dann ausgeführt, wenn der try-Block +durch eine der folgenden Anweisungen verlassen wurde: +

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die finally-Klausel +ist also der ideale Ort, um Aufräumarbeiten durchzuführen. +Hier können beispielsweise Dateien geschlossen oder Ressourcen +freigegeben werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die folgende Variation unseres Beispielprogramms benutzt finally +dazu, am Ende des Programms eine Meldung auszugeben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1207.java */
+002 
+003 public class Listing1207
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int i, base = 0;
+008 
+009     try {
+010       for (base = 10; base >= 2; --base) {
+011         i = Integer.parseInt("40",base);
+012         System.out.println("40 base "+base+" = "+i);
+013       }
+014     } catch (NumberFormatException e) {
+015       System.out.println(
+016         "40 ist keine Zahl zur Basis "+base
+017       );
+018     } finally {
+019       System.out.println(
+020         "Sie haben ein einfaches Beispiel " +
+021         "sehr glücklich gemacht."
+022       );
+023     }
+024   }
+025 }
+ +		 +Listing1207.java
+ +Listing 12.7: Verwendung der finally-Klausel

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+40 base 10 = 40
+40 base 9 = 36
+40 base 8 = 32
+40 base 7 = 28
+40 base 6 = 24
+40 base 5 = 20
+40 ist keine Zahl zur Basis 4
+Sie haben ein einfaches Beispiel sehr glücklich gemacht.
+
+ +
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+
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12.3 Weitergabe von Exceptions

+
+ +
+ + + + +

12.3.1 Die catch-or-throw-Regel

+ +

+Bei der Behandlung von Ausnahmen in Java gibt es die Grundregel catch +or throw. Sie besagt, dass jede Ausnahme entweder behandelt +oder weitergegeben werden muss. Wie man Ausnahmen behandelt, +wurde anhand der try-catch-Anweisung +in den vorherigen Abschnitten erklärt. Soll eine Ausnahme nicht +behandelt, sondern weitergegeben werden, so kann dies einfach dadurch +geschehen, dass eine geeignete try-catch-Anweisung +nicht verwendet wird. + +

+In der Regel gibt es dann jedoch zunächst einen Fehler beim Übersetzen +des Programms, denn der Compiler erwartet, dass jede mögliche +Ausnahme, die nicht behandelt, sondern weitergegeben wird, mit Hilfe +der throws-Klausel +zu deklarieren ist. Dazu wird an das Ende des Methodenkopfes das Schlüsselwort +throws +mit einer Liste aller Ausnahmen, die nicht behandelt werden sollen, +angehängt: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public void SqrtTable()
+002 throws ArithmeticException
+003 {
+004   double x = -1.0;
+005 
+006   while (x <= 10.0) {
+007     System.out.println("sqrt("+x+")="+Math.sqrt(x));
+008     x += 1.0;
+009   }
+010 }
+ +
+ +Listing 12.8: Verwendung der throws-Klausel

+ + + + +

12.3.2 Weitergabe einer Exception

+ +

+Tritt eine Ausnahme ein, sucht das Laufzeitsystem zunächst nach +einer die Anweisung unmittelbar umgebenden try-catch-Anweisung, +die diesen Fehler behandelt. Findet es eine solche nicht, wiederholt +es die Suche sukzessive in allen umgebenden Blöcken. Ist auch +das erfolglos, wird der Fehler an den Aufrufer der Methode weitergegeben. +Dort beginnt die Suche nach einem Fehler-Handler von neuem, und der +Fehler wird an die umgebenden Blöcke und schließlich an +den Aufrufer weitergereicht. Enthält auch die Hauptmethode keinen +Code, um den Fehler zu behandeln, bricht das Programm mit einer Fehlermeldung +ab. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Da alle Fehler, die nicht innerhalb einer Methode behandelt werden, +dem Compiler mit Hilfe der throws-Klausel +bekanntgemacht werden, kennt dieser zu jeder Methode die potentiellen +Fehler, die von ihr verursacht werden können. Mit diesen Informationen +kann der Compiler bei jedem Methodenaufruf sicherstellen, dass der +Aufrufer seinerseits die catch-or-throw-Regel einhält.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Die Klasse RuntimeException

+ +

+Um den Aufwand durch explizites Fehler-Handling bei der Entwicklung +von Java-Programmen nicht zu groß werden zu lassen, gibt es +eine Ausnahme von der catch-or-throw-Regel. Direkt unterhalb +der Klasse Exception +gibt es die Klasse RuntimeException. +Sie ist die Vaterklasse aller Laufzeitfehler, die zwar behandelt werden +können, aber nicht müssen. Der Programmierer +kann in diesem Fall selbst entscheiden, ob er den entsprechenden Fehler +behandeln will oder nicht. + + + + +

12.3.3 Auslösen von Ausnahmen

+ +

+Wie schon erwähnt, sind Ausnahmeobjekte unter Java Instanzen +bestimmter Klassen und können somit behandelt werden wie andere +Objekte auch. Es ist also insbesondere möglich, ein Fehlerobjekt +zu instanzieren oder eigene Fehlerklassen aus den vorhandenen abzuleiten. + +

+Das Erzeugen eines Objekts aus einer Fehlerklasse gleicht dem Erzeugen +eines Objekts aus einer beliebigen anderen Klasse. So legt die Anweisung +new ArithmeticException ein +neues Fehlerobjekt der Klasse ArithmeticException +an, das einer Variablen des entsprechenden Typs zugewiesen werden +kann. + +

+Mit Hilfe der throw-Anweisung +kann ein solches Objekt dazu verwendet werden, eine Ausnahme zu erzeugen. +Die Syntax der throw-Anweisung +ist: +

+ + + + +
+ +
+throw AusnahmeObjekt;
+
+ +
+ +

+Die Behandlung dieser Fehler folgt den üblichen Regeln. Sie entspricht +damit genau dem Fall, wenn anstelle der throw-Anweisung +eine aufgerufene Methode denselben Fehler ausgelöst hätte: +Zunächst wird in den umgebenden Blöcken nach einem Fehler-Handler +gesucht. Falls das erfolglos ist, wird der Fehler an den Aufrufer +weitergegeben. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die throw-Anweisung +kann nicht nur dazu verwendet werden, neue Fehler auszulösen. +Sie kann ebenfalls eingesetzt werden, um innerhalb der catch-Klausel +einer try-catch-Anweisung +das übergebene Fehlerobjekt erneut zu senden. In diesem Fall +wird nicht noch einmal dieselbe catch-Klausel +ausgeführt, sondern der Fehler wird gemäß den oben +genannten Regeln an den umgebenden Block bzw. den Aufrufer weitergegeben.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Auch selbstdefinierte Ausnahmen müssen sich an die catch-or-throw-Regel +halten. Wird die Ausnahme nicht innerhalb derselben Methode behandelt, +ist sie mit Hilfe der throws-Klausel +im Methodenkopf zu deklarieren und weiter oben in der Aufrufkette +zu behandeln. + +

+Das folgende Beispiel definiert eine Funktion isPrim, +die ermittelt, ob der übergebene Parameter eine Primzahl ist. +Wird ein negativer Wert übergeben, verursacht die Methode eine +Ausnahme des Typs ArithmeticException: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public boolean isPrim(int n)
+002 throws ArithmeticException
+003 {
+004   if (n <= 0) {
+005     throw new ArithmeticException("isPrim: Parameter <= 0");
+006   }
+007   if (n == 1) {
+008     return false;
+009   }
+010   for (int i = 2; i <= n/2; ++i) {
+011     if (n % i == 0) {
+012       return false;
+013     }
+014   }
+015   return true;
+016 }
+ +
+ +Listing 12.9: Auslösen einer Ausnahme

+ +

+Die throw-Anweisung +hat dabei den Charakter einer Sprunganweisung. Sie unterbricht das +Programm an der aktuellen Stelle und verzweigt unmittelbar zu der +umgebenden catch-Klausel. +Gibt es eine solche nicht, wird der Fehler an den Aufrufer weitergegeben. +Tritt der Fehler innerhalb einer try-catch-Anweisung +mit einer finally-Klausel +auf, wird diese noch vor der Weitergabe des Fehlers ausgeführt. +

+ + + +
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+
+ + + + +

12.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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Kapitel 13

+

Strukturierung von Java-Programmen

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+
+ + + + +

13.1 Programmelemente

+
+ +
+ +

+Wie in jeder Programmiersprache kann man auch in Java Strukturen erkennen, +die auf den unterschiedlichen Abstraktionsebenen die Bestandteile +eines Programms bilden. Die Kenntnis und Bezeichnung dieser Strukturen +ist hilfreich für das Verständnis der entwickelten Programme +und für die Kommunikation mit anderen Programmierern. + +

+Wir wollen uns dazu in diesem Kapitel die folgenden Programmelemente +ansehen: +

+ + + + +

13.1.1 Anweisungen

+ +

+Anweisungen gehören zu den elementarsten ausführbaren Programmelementen +in Java. Eine Anweisung kann eine Deklaration enthalten, einen Ausdruck +auswerten oder den Programmablauf steuern. Wir wollen Anweisungen +an dieser Stelle als die kleinsten Bausteine von Java betrachten, +und alle anderen Elemente sollen darauf aufbauen. + + + + +

13.1.2 Blöcke

+ +

+Ein Block ist eine Kollektion von Anweisungen, die nacheinander ausgeführt +werden. Anders als eine einfache Anweisung kann ein Block eigene Variablen +definieren, die nur innerhalb des Blocks sichtbar sind. Sie werden +angelegt, wenn der Block aufgerufen wird, und zerstört, wenn +er wieder verlassen wird. + +

+Interessant ist ein Block vor allem deshalb, weil er selbst eine Anweisung +ist. Während er in seiner Zusammensetzung aus vielen verschiedenen +Anweisungen bestehen kann, stellt sich ein Block nach außen +hin als eine einzige Anweisung dar. Die ganze Semantik einer blockstrukturierten +Sprache ist darauf ausgelegt, dass ein Block für die Anweisungen, +die ihn verwenden, wie eine homogene Einzelanweisung aussieht. + +

+Rekursive Konstruktionsschemata, wie das hier beschriebene, treten +an vielen verschiedenen Stellen und in vielen verschiedenen Erscheinungsformen +bei der Programmentwicklung auf. Es gibt Methoden, die sich selbst +aufrufen, Strukturvariablen, die andere Variablen enthalten, oder +eben Blöcke, die Anweisungen enthalten und Anweisungen +sind. Grundlage von rekursiven Part-of-Beziehungen ist +immer der Umstand, dass die Kollektion selbst vom Typ der darin enthaltenen +Elemente ist. + +

+Die Sichtbarkeit und Lebensdauer von Blöcken +in Java entspricht den üblichen Regeln, die auch in anderen Programmiersprachen +gültig sind. Lokale Variablen werden angelegt, wenn die Ausführung +des Blocks beginnt, und wieder zerstört, wenn der Block verlassen +wird. Innerhalb eines Blocks sind die lokalen Variablen des Blocks +und die lokalen Variablen der umgebenden Blöcke bzw. der umgebenden +Methode sichtbar. Zusätzlich sind die Variablen der Klasse sichtbar, +in der die den Block umschließende Methode enthalten ist. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Lokale Variablen verdecken gleichnamige Instanz- oder Klassenvariablen. +Durch Voranstellen des this-Zeigers +kann trotzdem auf sie zugegriffen werden. Dies wird in Java oft ausgenutzt, +um im Konstruktor einer Methode Membervariablen zu initialisieren, +die denselben Namen wie formale Parameter haben: + + +

+ + + + +
+ +
+001 class Point
+002 {
+003   private int x, y;
+004   public Point(int x, int y)
+005   {
+006     this.x = x;
+007     this.y = y;
+008   }
+009 }
+ +
+ +Listing 13.1: Zugriff auf verdeckte Membervariablen

+		 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass man sich für die formalen +Parameter nicht extra Namen ausdenken muss, nur damit sie sich von +den zugehörigen Membervariablen unterscheiden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Sie hat aber auch den Nachteil, dass Membervariablen versehentlich +durch lokale Variablen verdeckt werden können. Das folgende Beispiel +zeigt einen typischen Fehler dieser Art: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1302.java */
+002 
+003 public class Listing1302
+004 {
+005   private int cnt = 0;
+006 
+007   public void printNext()
+008   {
+009     int value = cnt;
+010     System.out.println("value = " + value);
+011     int cnt = value + 1; 
+012   }
+013 
+014   public static void main(String[] args)
+015   {
+016     Listing1302 obj = new Listing1302();
+017     obj.printNext();
+018     obj.printNext();
+019     obj.printNext();
+020   }
+021 }
+ +		 +Listing1302.java
+ +Listing 13.2: Versehentliches Verdecken einer Membervariable

+ +

+Auf den ersten Blick würde man erwarten, dass nacheinander die +Werte 0, 1 und 2 ausgegeben werden. Dem ist aber nicht so, denn in +Zeile 011 wird der um eins +erhöhte Wert nicht der Membervariablen cnt +zugewiesen, sondern der lokalen Variablen gleichen Namens. Dieser +Fehler ist recht tückisch und kann bei unübersichtlichem +Programmcode leicht entstehen. Die hier vorgestellte Variante passiert +vor allem dann leicht, wenn eine ehemals lokale Variable zu einer +Membervariable umfunktioniert wurde und der Programmierer nicht daran +gedacht hat, den Typnamen zu entfernen.

 + + + + +
 Warnung 
+
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Im Gegensatz zu den meisten anderen Programmiersprachen gibt es in +Java die Regel, dass lokale Variablen sich nicht gegenseitig +verdecken dürfen. Es ist also nicht erlaubt, innerhalb eines +Blocks eine lokale Variable zu deklarieren, die unter demselben Namen +bereits als lokale Variable sichtbar ist. Weitere Details zu Blöcken +sind in Kapitel 6 zu +finden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

13.1.3 Methoden

+ +

+Methoden sind wie Blöcke Kollektionen, die Deklarationen und +Anweisungen enthalten können. Genaugenommen enthalten sie neben +dem Funktionskopf genau einen Block, der alle anderen Elemente +enthält. Sie unterscheiden sich von Blöcken folgendermaßen: +

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Methoden werden in Java immer lokal zu einer Klasse definiert. +Klassenlose Funktionen, wie sie beispielsweise in C++ zur Verfügung +stehen, gibt es in Java nicht. In diesem Sinne ist Java eine wirklich +objektorientierte Programmiersprache, denn die Methoden operieren +immer auf den Daten eines bestimmten Objekts, zu dem sie aufgerufen +werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Allerdings gibt es noch die Klassenmethoden. +Sie werden zwar auch innerhalb einer Klasse definiert, benötigen +aber später kein Objekt zur Ausführung. Statt dessen entsprechen +Klassenmethoden eher den globalen Funktionen anderer Programmiersprachen +und haben somit keinen Zugriff auf die Membervariablen eines Objekts. +Im Unterschied zu gewöhnlichen Funktionen werden Klassenmethoden +aber innerhalb einer Klasse definiert und besitzen damit einen eigenen +Namensraum, der sich über die Methoden der aktuellen Klasse erstreckt. +Der Zugriff auf eine Klassenmethode erfordert immer die Verwendung +eines qualifizierten Namens, der sich aus dem Klassennamen, einem +Punkt und dem eigentlichen Methodennamen zusammensetzt. + + + + +

13.1.4 Klassen

+ +

+Klassen sind das wichtigste Strukturierungsmittel objektorientierter +Sprachen. Eine Klasse enthält eine Menge von Variablen, die den +Zustand von Objekten dieser Klasse beschreiben, und eine Menge +von Methoden, die das Verhalten der Objekte festlegen. + +

+Klassen sind insofern schachtelbar, als ihre Instanzvariablen vom +Typ einer Klasse sein können. Dabei ist es insbesondere erlaubt, +dass die Membervariablen von demselben Typ wie die zu definierende +Klasse sind. Da in Java alle Objekte als Referenzen abgelegt werden, +können auf diese Weise rekursive Datentypen erzeugt und zur Konstruktion +von dynamischen Datenstrukturen verwendet +werden. + + + + +

13.1.5 Pakete

+ +

+In großen Programmsystemen reichen Klassen als Strukturelemente +alleine nicht aus. Deshalb bietet Java mit den Packages (oder +Paketen) oberhalb der Ebene der Klassen eine weitere Kollektion für +Programmelemente an. + +

+Ein Paket ist eine Sammlung von Klassen, die einen gemeinsamen Zweck +verfolgen oder aus anderen Gründen zusammengefasst werden sollen. +Jede Klasse in Java ist Bestandteil genau eines Pakets. Paketnamen +können aus mehreren Teilen bestehen und beliebig tiefe Hierarchien +ausdrücken. + +

+Der Name einer Methode oder einer Variablen besteht damit grundsätzlich +aus drei Elementen: +

+ +

+Ein Beispiel für einen Methodennamen ist java.lang.Math.sqrt. +Wir werden später Mechanismen kennenlernen, mit denen es möglich +ist, die Namen bei ihrer Verwendung abzukürzen. + + + + +

13.1.6 Applikationen

+ +

+Applikationen bilden eigenständige Programme in Java. Sie benötigen +keinen Browser zur Ausführung, sondern nur den Java-Interpreter +und die .class-Files der verwendeten +Klassen. + +

+Technisch betrachtet ist eine Applikation nicht mehr als eine einzelne +Klasse, in der eine Methode vom Typ public +static void main definiert wurde. +Jede Klasse, die eine solche Methode enthält, kann als Applikation +verwendet werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Durch einfaches Hinzufügen einer Methode public +static void main kann also jede beliebige Klasse sehr +leicht in eine Applikation verwandelt und vom Java-Interpreter aufgerufen +werden. Dies kann beispielsweise nützlich sein, um in Low-Level-Klassen, +die eigentlich nur als Dienstleister auftreten, eigenständig +ausführbaren Testcode unterzubringen, oder um eine solche Klasse +mit Benutzungshinweisen auszustatten, die der Entwickler durch einfaches +Starten der Klasse als Applikation abrufen kann.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

13.1.7 Applets

+ +

+Applets sind ebenfalls lauffähige Java-Programme. Anders als +Applikationen, werden sie aus einer HTML-Seite heraus aufgerufen und +benötigen zur Ausführung einen Web-Browser (oder ein Hilfsprogramm +wie den Appletviewer, das sich in gewissem +Sinne wie ein Web-Browser verhält). +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Applets werden nicht durch die Methode public +static void main gestartet, sondern müssen aus der +Klasse Applet +abgeleitet und nach deren Architekturmerkmalen konstruiert werden. +Zum Starten des Programms erzeugt der Browser eine Instanz der abgeleiteten +Klasse und ruft nacheinander eine Reihe vordefinierter Callback-Methoden +auf. Callback-Methoden sind Methoden, die von der abgeleiteten Klasse +zur Verfügung gestellt und vom Browser oder AppletViewer aufgerufen +werden. Weitere Details zur Applet-Programmierung finden sich in Kapitel 39 +und Kapitel 40.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

13.2 Pakete

+
+ +
+ + + + +

13.2.1 Verwendung von Paketen

+ +

+Jede Klasse in Java ist Bestandteil eines Pakets. Der vollständige +Name einer Klasse besteht aus dem Namen des Pakets, gefolgt von einem +Punkt, dem sich der eigentliche Name der Klasse anschließt. +Der Name des Pakets selbst kann ebenfalls einen oder mehrere Punkte +enthalten. + +

+Damit eine Klasse verwendet werden kann, muss angegeben werden, in +welchem Paket sie liegt. Hierzu gibt es zwei unterschiedliche Möglichkeiten: +

+ +

+Die Verwendung voll qualifizierter Namen hat den Nachteil, dass die +Klassennamen sehr lang und unhandlich werden. Bequemer ist daher die +Anwendung der zweiten Variante, bei der die benötigten Klassen +mit Hilfe einer import-Anweisung +dem Compiler bekanntgemacht werden. + +

+Die import-Anweisung +gibt es in zwei unterschiedlichen Ausprägungen: +

+ +

+Im Gegensatz zu ähnlichen Konstrukten in anderen Sprachen ist +die Verwendung der zweiten Variante der import-Anweisung +nicht zwangsläufig ineffizienter als die der ersten. In der Sprachspezifikation +wird sie als type import on demand bezeichnet, was bedeutet, +dass die Klasse erst dann in den angegebenen Paketen gesucht wird, +wenn das Programm sie wirklich benötigt. Keinesfalls muss der +Compiler beim Parsen der import-Anweisung +zwangsläufig alle Klassendateien des angegebenen Pakets in den +Hauptspeicher laden oder ähnlich zeit- und speicheraufwändige +Dinge machen. Es schadet also im allgemeinen nichts, die zweite Variante +der import-Anweisung +zu verwenden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Allerdings kann es zur Vermeidung von Verwechslungen mitunter nötig +sein, die erste Variante zu verwenden. Enthalten nämlich zwei +oder mehr Pakete, die mit der *-Notation importiert wurden, Klassen +mit demselben Namen, würde der Compiler die Übersetzung +mit einer Fehlermeldung »mehrdeutige Referenz auf Klasse...« +abbrechen. In diesem Fall muss im Programm entweder der qualifizierte +Klassenname verwendet oder die gewünschte Variante der Klasse +mit einer expliziten import-Anweisung +eingebunden werden.

 + + + + +
 Warnung 
+
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit der J2SE 5.0 gibt es unter dem Stichwort static import +eine weitere Variante der import-Anweisung. +Weitere Informationen dazu finden Sie in Abschnitt 9.4.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

Der Import von java.lang

+ +

+In vielen verschiedenen Beispielen in diesem Buch werden Klassennamen +(wie beispielsweise String, +Thread +oder Object) +verwendet, ohne dass eine zugehörige import-Anweisung +zu erkennen wäre. In diesem Fall entstammen die Klassen dem Paket +java.lang. + +

+Dieses Paket wurde von den Entwicklern der Sprache als so wichtig +angesehen, dass es bei jedem Compilerlauf automatisch importiert wird. +Man kann sich das so vorstellen, als wenn am Anfang jeder Quelldatei +implizit die folgende Anweisung stehen würde: + +

+import java.lang.*;
+
+ + +

+Ein expliziter Import von java.lang +ist daher niemals nötig. Alle anderen Pakete müssen jedoch +vor ihrer Verwendung importiert werden, wenn auf die Anwendung voll +qualifizierter Klassennamen verzichtet werden soll. + + + + +

Die vordefinierten Pakete im JDK

+ +

+Während beim Wechsel der Java-Versionen die Sprachspezifikation +relativ stabil geblieben ist, hat sich der Umfang der Laufzeitbibliothek +um ein Vielfaches erhöht. Dies zeigt sich unter anderem an der +gestiegenen Anzahl an vordefinierten Paketen, die mit dem JDK ausgeliefert +werden (siehe Tabelle 13.1 +und Tabelle 13.2). +Sie stieg von 8 Standardpaketen im JDK 1.0 auf 22 im JDK 1.1, 50 im +JDK 1.2, 70 im JDK 1.3, 130 im JDK 1.4 und schließlich knapp +200 seit der Java 5 Standard Edition. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
PaketBedeutung
java.appletApplets
java.awtDas Abstract Windowing Toolkit inkl. diverser +Unterpakete
java.beansJava Beans
java.ioBildschirm- und Datei-I/O
java.langElementare Sprachunterstützung
java.lang.refReferenz-Objekte
java.lang.reflectReflection-API
java.mathFließkomma-Arithmetik
java.netNetzwerkunterstützung
java.nioDas seit dem JDK 1.4 vorhandene New I/O +Package
java.rmiRemote Method Invocation (RMI)
java.securitySecurity-Dienste
java.sqlDatenbankzugriff (JDBC)
java.textInternationalisierung
java.utilDiverse Utilities, Collection-Klassen und +Datenstrukturen
+

+Tabelle 13.1: Wichtige Standard-Pakete des JDK

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Neben den Standardpaketen gibt es seit der Version 1.2 des JDK eine +Reihe von Standarderweiterungen, deren +Paketname mit javax. +beginnt. Sie stellen erweiterte Funktionalitäten in einem oder +mehreren .jar-Dateien zur Verfügung +und werden typischerweise im Unterverzeichnis lib\ext +des JDK installiert. Im Gegensatz zu den Standardpaketen des JDK sind +sie nicht unbedingt Bestandteil jedes Java-Entwicklungssystems und +müssen nicht auf allen Plattformen zur Verfügung stehen. +Sie stellen häufig gebrauchte Erweiterungen zur Verfügung, +deren Umfang die reinen Kernbibliotheken um ein Vielfaches übertrifft:

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 JDK1.1-6.0 
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PaketBedeutung
javax.accessibilityUnterstützung für Braille-Zeilen +und ähnliche Ein-/Ausgabegeräte
javax.cryptoKryptografische Erweiterungen
javax.imageioLesen und Schreiben von Bilddateien
javax.namingZugriff auf Namens-Services
javax.printUnterstützung zum Drucken
javax.security.authAuthentifizierung und Autorisierung
javax.soundDas Sound-API
javax.swingDas SWING-Toolkit
javax.xmlZugriff auf XML-Dateien
+

+Tabelle 13.2: Wichtige Standarderweiterungen des JDK

+ +

+Des weiteren sind einige Pakete im JDK enthalten, deren Inhalt von +Dritten hergestellt wurde. Beispiele dafür sind die diversen +Pakete unterhalb der org.omg-Hierarchie, +mit deren Hilfe CORBA-Support zur Verfügung +gestellt wird. Oder die Paket-Hierarchien org.xml +und org.w3c, +die Unterstützung zum Zugriff auf XML-Dateien +zur Verfügungv stellen. + + + + +

13.2.2 Die Bedeutung der Paketnamen

+ +

+Paketnamen bestehen in Java aus mehreren Komponenten, die durch Punkte +voneinander getrennt sind. Neben der Aufgabe, die Paketnamen visuell +zu strukturieren, hat die Unterteilung aber noch eine andere, sehr +viel wichtigere Bedeutung. + +

+Jeder Teil eines mehrstufigen Paketnamens bezeichnet nämlich +ein Unterverzeichnis auf dem Weg zu der gewünschten Klassendatei. +Soll beispielsweise eine Klasse aus dem Paket java.awt.image +eingebunden werden, sucht es der Java-Compiler im Unterverzeichnis +java\awt\image. Soll dagegen eine Klasse +aus dem Paket com.sun.image.codec.jpeg +geladen werden, wird es im Unterverzeichnis com\sun\image\codec\jpeg +gesucht. Interessant ist in diesem Zusammenhang natürlich die +Frage, in welchem Verzeichnis der Compiler mit der Suche beginnt. +Bei der Antwort darauf muss zwischen den JDKs 1.2, 1.3 und 1.4 und +ihren Vorgängerversionen 1.0 und 1.1 unterschieden werden. + + + + +

Laden von Klassen im JDK 1.0 und 1.1

+ +

+Wurde keine Umgebungsvariable CLASSPATH +angegeben und der Schalter -classpath +beim Compiler-Aufruf nicht verwendet, so suchen der Java-Compiler +und die übrigen Tools in einem systemspezifischen Installationsverzeichnis +(z.B. c:\java1.1.7\lib beim JDK 1.1.7) +und zusätzlich im aktuellen Verzeichnis nach den Klassendateien. + +

+Anders als im JDK 1.0 ist es bei einer Standardinstallation des JDK +1.1 unter Windows 95 nicht erforderlich, den CLASSPATH +explizit zu setzen. Alle Tools generieren den CLASSPATH +implizit aus der Position des bin-Verzeichnisses +(z.B. c:\java1.1.7\bin) nach folgendem +Schema: + +

+.;[bin]\..\classes;[bin]\..\lib\classes.zip
+
+ + +

+[bin] steht hier für den +Pfad des bin-Verzeichnisses. Nur wenn +die Klassendateien in einem anderen Verzeichnis liegen oder Klassendateien +in weiteren Verzeichnissen eingebunden werden sollen, muss die CLASSPATH-Variable +manuell geändert werden. + +

+Existiert zum Zeitpunkt des Compiler-Aufrufs die Umgebungsvariable +CLASSPATH, +beginnt der Compiler die Suche nach den eingebundenen Klassen in allen +im CLASSPATH +angegebenen Verzeichnissen. Die einzelnen Verzeichnisse werden durch +ein Semikolon (bzw. einen Doppelpunkt unter UNIX) voneinander getrennt. + +

+Beim Aufruf des Compilers kann der Schalter -classpath, +gefolgt von einer Liste von Verzeichnisnamen, übergeben werden. +Er hat dieselbe Bedeutung wie die Umgebungsvariable CLASSPATH +und definiert die Verzeichnisse, in denen der Compiler nach den .class-Dateien +sucht. Der Compiler-Schalter hat dabei Vorrang gegenüber einer +möglichen Umgebungsvariablen. + + + + +

Laden von Klassen seit dem JDK 1.2

+ +

+Die Verwendung der CLASSPATH-Variable +hat immer wieder zu Schwierigkeiten und Missverständnissen geführt. +Es ist insbesondere häufig passiert, dass durch falsches Setzen +der Umgebungsvariable die Systemklassen selbst nicht mehr gefunden +werden konnten und auf diese Weise das gesamte Laufzeitsystem unbenutzbar +wurde. + +

+Seit dem JDK 1.2 wurde daher die Bedeutung der CLASSPATH-Umgebungsvariable +dahingehend verändert, dass sie nur noch zur Suche der benutzerspezifischen +Klassen verwendet wird. Alle Standardpakete und Standarderweiterungen +(beide zusammen werden seit dem JDK 1.2 Bootstrap Classes +genannt) werden dagegen unabhängig vom CLASSPATH +mit Hilfe der auf das Installationsverzeichnis verweisenden Systemeigenschaft +sun.boot.class.path +gefunden. Sie wird bei der JDK-Installation automatisch gesetzt und +sollte später nicht mehr verändert werden. Der CLASSPATH +braucht also nur noch dann explizit gesetzt zu werden, wenn benutzerspezifische +Klassen vorhanden sind, die nicht im aktuellen Verzeichnis liegen +(letzteres wird ebenfalls automatisch durchsucht). +

+ + + + + + + + + + + +
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+Falls Sie zuvor eine ältere Versionen des Java Development Kit +auf Ihrem Rechner installiert hatten, überprüfen Sie bitte +nach der Installation die Umgebungsvariablen. Sorgen Sie dafür, +dass nicht ein veralteter CLASSPATH +auf Verzeichnisse oder Dateien verweist, aus denen das Laufzeitsystem +versehentlich unbrauchbare Klassendateien laden würde.

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 Warnung 
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Die Dateien classes.zip und rt.jar

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+Im Installationsverzeichnis von JDKs der Versionen 1.0 und 1.1 findet +man meist eine Datei classes.zip +anstelle der erwähnten Unterverzeichnisse mit den Klassendateien. +Aus Gründen der Performance beim Übersetzen haben sich die +Entwickler entschlossen, alle Standardklassendateien in diesem Archiv +abzulegen, um einen schnelleren Lesezugriff auf sie zu ermöglichen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Datei classes.zip sollte nicht ausgepackt +werden, denn der Compiler verwendet sie in archivierter Form. Obwohl +beim Einpacken der Klassen auf die Komprimierung verzichtet wurde, +bietet diese Form der Archivierung den Vorteil, dass viele kleine +Dateien in einer einzigen großen zusammengefasst werden. Zeitaufwändige +Verzeichniszugriffe und -wechsel können so entfallen, wenn der +Compiler nach Klassennamen suchen muss oder den Inhalt einer Klassendatei +lesen will.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Um dem Compiler diese Art der Speicherung der Klassendateien bekanntzumachen, +muss in der CLASSPATH-Umgebungsvariable +nicht nur das Verzeichnis, sondern auch der Name der .zip-Datei +angegeben werden, z.B.: + +

+CLASSPATH=.;c:\java\LIB\CLASSES.ZIP
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
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+Seit dem JDK 1.2 gibt es die Datei classes.zip +nicht mehr. Die Klassenbibliotheken liegen nun als .jar-Dateien +(z.B. rt.jar ) +vor und befinden sich im Unterverzeichnis jre\lib +der JDK-Installation. Wie zuvor erwähnt, werden sie unabhängig +vom Inhalt der CLASSPATH-Umgebungsvariable +gefunden. Weitere Informationen zu jar-Dateien finden Sie in Kapitel 51.

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 JDK1.1-6.0 
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Umgekehrte Domain-Namen

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+Die Entwickler von Java haben sich einen Mechanismus ausgedacht, um +auch bei sehr großen Projekten, an denen möglicherweise +viele Entwickler beteiligt sind, Namenskollisionen zwischen den beteiligten +Klassen und Paketen zu vermeiden. Auch die Verwendung einer großen +Anzahl unterschiedlicher Klassenbibliotheken von verschiedenen Herstellern +sollte möglich sein, ohne dass Namensüberschneidungen dies +schon im Keim ersticken. + +

+Um diese Probleme zu lösen, hat sich das Java-Team eine Vorgehensweise +zur Vergabe von Paketnamen überlegt, die an das Domain-Namen-System +bei Internet-Adressen angelehnt ist. Danach sollte jeder Anbieter +seine Pakete entsprechend dem eigenen Domain-Namen benennen, dabei +allerdings die Namensbestandteile in umgekehrter Reihenfolge verwenden. + +

+So sollten beispielsweise die Klassen der Firma SUN, deren Domain-Name +sun.com ist, in einem Paket +com.sun oder in darunter befindlichen +Subpaketen liegen. Da die Domain-Namen weltweit eindeutig sind, werden +Namenskollisionen zwischen Paketen unterschiedlicher Hersteller auf +diese Weise von vornherein vermieden. Beispiele für derartige +Paketnamen liefert die Standardinstallation gleich mit. So stellt +das JDK 1.2 diverse Pakete com.sun.* +zur Verfügung. Sie gehören nicht zum Standard-Sprachumfang +eines Java-Entwicklungssystems, sondern werden von SUN als eigenständige +Erweiterung mit dem JDK ausgeliefert. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Unterhalb des Basispakets können Unterpakete beliebig geschachtelt +werden. Die Namensvergabe liegt dabei in der Entscheidung des Unternehmens. +Gibt es beispielsweise die Abteilungen is, +se und tx +in einem Unternehmen mit der Domain tl.de, +kann es sinnvoll sein, diese Abteilungsnamen auch als Unterprojekte +zu verwenden. Die von diesen Abteilungen erstellten Klassen würden +dann in den Paketen de.tl.is, +de.tl.se und de.tl.tx +liegen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
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+Der Vollständigkeit halber sollte man anmerken, dass sich das +hier beschriebene System in der Praxis noch nicht komplett durchgesetzt +hat und insbesondere die Klassen der java.*- +und javax.*-Hierarchie Ausnahmen +bilden. Es wird mit der zunehmenden Anzahl allgemein verfügbarer +Pakete jedoch an Bedeutung gewinnen. Manche Entwickler verwenden ein +leicht abgewandeltes Schema, bei dem nur die Top-Level-Domain ausgelassen +wird. Die Paketnamen beginnen in diesem Fall nicht mit org +oder com, sondern direkt mit +dem zweiten Teil des Domain-Namens (oder einem ähnlichen herstellerspezifischen +Kürzel). Dadurch werden sie etwas kürzer und sind leichter +zu handhaben. + + + + +

13.2.3 Einbinden zusätzlicher Pakete +

+ +

+In der Praxis wird man neben der Klassenbibliothek des JDK häufig +zusätzliche Pakete von Drittanbietern verwenden wollen. Um den +Klassenpfad nicht unnötig lang werden zu lassen, empfiehlt es +sich, die Pakete in einem gemeinsamen Verzeichnis abzulegen. Falls +sich alle Entwickler von Libraries an das oben besprochene Schema +zur Vergabe von Paketnamen halten, kann es keine Überschneidungen +geben. + +

+Als Beispiel wollen wir einige Java-Klassen des Autors (zu finden +als Datei gkjava.zip unter http://www.gkrueger.com +oder auf der DVD zum Buch im Verzeichnis \misc) +und die Utilities der »ACME-Labs« von Jef Poskanzer (http://www.acme.com) +installieren: +

+ +

+Alle Libraries, die sich an diese Konventionen halten, können +in der beschriebenen Weise installiert werden. Probleme gibt es nur, +wenn ein Anbieter seine Klassendateien nicht in Paketen ablegt. In +diesem Fall müssten die Klassendateien in das aktuelle Verzeichnis +oder nach c:\classes kopiert werden. +Das würde bei Klassendateien von mehr als einem Anbieter natürlich +schnell zum Chaos führen, läßt sich aber nicht so +einfach ändern. Es bieten sich zwei Handlungsalternativen an: +

+ +

+Beide Varianten sind unbefriedigend, und es bleibt zu hoffen, dass +die Anbieter von Java-Klassenbibliotheken sich verstärkt an die +Namenskonventionen des Java-Teams halten werden. + + + + +

13.2.4 Erstellen eigener Pakete

+ + + + +

Benannte Pakete

+ +

+Bisher wurde nur gezeigt, wie man Klassen aus fremden Paketen verwendet, +nicht aber, wie man selbst Pakete erstellt. Glücklicherweise +ist das aber keine Aufgabe für Spezialisten, sondern sehr einfach +mit Bordmitteln realisierbar. + +

+Um eine Klasse einem ganz bestimmten Paket zuzuordnen, muss lediglich +am Anfang des Quelltextes eine geeignete package-Anweisung +verwendet werden. Diese besteht (analog zur import-Anweisung) +aus dem Schlüsselwort package +und dem Namen des Pakets, dem die nachfolgende Klasse zugeordnet werden +soll. Die package-Anweisung +muss als erste Anweisung in einer Quelldatei stehen, so dass der Compiler +sie noch vor den import-Anweisungen +findet. + +

+Der Aufbau und die Bedeutung der Paketnamen in der package-Anweisung +entspricht exakt dem der import-Anweisung. +Der Compiler löst ebenso wie beim import +den dort angegebenen hierarchischen Namen in eine Kette von Unterverzeichnissen +auf, an deren Ende die Quelldatei steht. Neben der Quelldatei wird +auch die Klassendatei in diesem Unterverzeichnis erstellt. + +

+Da der Java-Compiler eingebundene Quelldateien, die noch nicht übersetzt +sind, während der Übersetzung einer anderen Klasse automatisch +mit übersetzt, ist das Erstellen eines neuen Pakets sehr einfach. +Wir wollen uns ein Beispiel ansehen, bei dem zwei Pakete demo +und demo.tools angelegt und +die darin enthaltenen Klassen A, +B und C +in einer Klasse PackageDemo +verwendet werden. Am einfachsten ist es, wie nachfolgend beschrieben +vorzugehen. + +

+Wir gehen davon aus, dass der CLASSPATH +das aktuelle Verzeichnis enthält (also beispielsweise den Inhalt +».;c:\classes« hat), und legen im aktuellen Verzeichnis +die Unterverzeichnisse demo und demo\tools +an. +

+ +

+Ohne vorher die Klassen A, B +oder C separat übersetzen +zu müssen, kann nun einfach PackageDemo +kompiliert werden. Der Compiler erkennt die Verwendung von A, +B und C, +findet die Paketverzeichnisse demo und +demo\tools und erkennt, dass die Quellen +noch nicht übersetzt wurden. Er erzeugt dann aus den .java-Dateien + die zugehörigen .class-Dateien + (in demselben Verzeichnis wie die Quelldateien), +bindet sie ein und übersetzt schließlich die Klasse PackageDemo. +Die Ausgabe des Programms ist: + +

+Hier ist A
+Hier ist B
+Hier ist C
+
+ + + + + +

Das Default-Paket

+ +

+Würde nur dann ein eigenes Paket erzeugt werden, wenn die Quelldatei +eine package-Anweisung +enthält, müsste man sich fragen, zu welchem Paket die Klassen +gehören, in deren Quelldatei die package-Anweisung +fehlt (was ja erlaubt ist). Die Antwort auf diese Frage lautet, dass +es in Java ein Default-Paket gibt, das genau dann verwendet +wird, wenn keine andere Zuordnung getroffen wurde. + +

+Das Default-Paket ist ein Zugeständnis an kleinere Programme +oder einfache Programmierprojekte, bei denen es sich nicht lohnt, +eigene Pakete anzulegen. Ohne Teile des Projektes in Unterverzeichnissen +abzulegen und durch import- +und package-Anweisungen +unnötigen Aufwand zu treiben, ist es auf diese Weise möglich, +Quelldateien einfach im aktuellen Verzeichnis abzulegen, dort zu kompilieren +und automatisch einzubinden. Klassen des Default-Pakets können +ohne explizite import-Anweisung +verwendet werden. +

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+Ein Java-Compiler braucht laut Spezifikation nur ein einziges Default-Paket +zur Verfügung zu stellen. Typischerweise wird dieses Konzept +aber so realisiert, dass jedes unterschiedliche Verzeichnis die Rolle +eines Default-Pakets übernimmt. Auf diese Weise lassen sich beliebig +viele Default-Pakete erzeugen, indem bei Bedarf einfach ein neues +Unterverzeichnis angelegt wird und die Quelldateien eines Java-Projektes +dort abgelegt werden.

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 Hinweis 
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Das public-Attribut

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+Es gibt noch eine wichtige Besonderheit bei der Deklaration von Klassen, +die von anderen Klassen verwendet werden sollen. Damit eine Klasse +A eine andere Klasse B +einbinden darf, muss nämlich eine der beiden folgenden Bedingungen +erfüllt sein: +

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Wenn also nur Default-Pakete verwendet werden, spielt es keine Rolle, +ob eine Klasse vom Typ public +ist, denn alle Klassen liegen in demselben Paket. Werden aber Klassen +aus externen Paketen eingebunden, so gelingt das nur, wenn die einzubindende +Klasse vom Typ public +ist. Andernfalls verweigert der Compiler deren Einbindung und bricht +die Übersetzung mit einer Fehlermeldung ab.

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 Warnung 
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13.3 Der Entwicklungszyklus

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13.3.1 Schematische Darstellung

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+Der Turn-around-Zyklus beim Entwickeln von Java-Programmen unterscheidet +sich in mehrfacher Hinsicht von dem in traditionellen kompilierten +Programmiersprachen. +

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+Abbildung 13.1 zeigt +den schematischen Ablauf bei der Entwicklung eines Java-Programms, +das aus den Klassen A, B +und C besteht. +

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+Abbildung 13.1: Der Entwicklungszyklus in Java

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+Da der Java-Bytecode plattformunabhängig +ist, hätten die Klassen A, +B und C +aber auch ebensogut von verschiedenen Entwicklern auf drei unterschiedlichen +Plattformen entwickelt werden können, um später auf einer +vierten Plattform ausgeführt zu werden. Abbildung 13.2 +zeigt dies beispielhaft. +

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+Abbildung 13.2: Plattformübergreifende Entwicklung in Java

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13.3.2 Projektverwaltung

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Getrenntes Kompilieren

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+Wie die Abbildungen deutlich machen, spielen die .class-Files + für den Entwicklungsprozess +und die Portierbarkeit von Java-Programmen eine entscheidende Rolle. +Jede .class-Datei enthält den Bytecode +für eine übersetzte Klasse. Zusätzlich sind in ihr +Informationen enthalten, um dynamisches Linken und Late-Bindung zu +unterstützen und gegebenenfalls Symbole, Zeilennummern und andere +Informationen für den Debugger zur Verfügung zu stellen. +

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+Eine der Grundregeln bei der Entwicklung von Java-Programmen ist es, +genau eine Klassendefinition je Quelldatei aufzunehmen. Anders als +etwa in C++, ist es in Java grundsätzlich nicht möglich, +die Quellen einer einzigen Klasse auf mehrere Dateien zu verteilen +(und auf diese Weise weniger als eine Klasse in einer Quelldatei +zu speichern). Obwohl es - wie wir gleich sehen werden - möglich +ist, mehr als eine Klasse in einer Quelldatei abzulegen, sollte +dies in der Regel nicht getan werden. Wenn diese Regeln eingehalten +werden, ergibt sich eine eindeutige Abbildung zwischen Klassen und +Quelldateien, die bei der sauberen Strukturierung eines Projektes +hilft. Durch die Verwendung von Paketen kann eine Verteilung der Quelltexte +auf verschiedene Verzeichnisse und Unterverzeichnisse erreicht werden.

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 Hinweis 
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+Wie bereits angedeutet, dürfen tatsächlich auch zwei oder +mehr Klassen in einer Quelldatei enthalten sein. Voraussetzung dafür +ist allerdings, dass höchstens eine von ihnen als public +deklariert wurde. Eine solche Vorgehensweise kann beispielsweise bei +sehr kleinen Projekten, die nur aus ganz wenigen Klassen bestehen, +sinnvoll sein, um alle Klassen in eine einzige Datei zu bekommen. +Sie kann auch angewendet werden, wenn kleine Hilfsklassen benötigt +werden, die nur für eine einzige andere Klasse von Bedeutung +sind. Der Compiler erzeugt in jedem Fall eine separate .class-Datei +für jede Klasse, die in einer Quelldatei enthalten ist. Wurde +in einer Quelldatei mehr als eine Klasse public +deklariert, gibt es einen Compiler-Fehler. +

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+Wichtig ist in dem Zusammenhang auch, dass der Name der public-Klasse +und der Name der Quelldatei identisch sein müssen. Dabei muss +die Groß- und Kleinschreibung eingehalten werden, und auch bei +Klassennamen, die länger als 8 Zeichen sind, muss der Dateiname +so lang wie der Klassenname sein. Klassen- und Dateiname unterscheiden +sich also nur durch die Extension .java. +So befindet sich beispielsweise die Klasse Integer +in einer Datei mit dem Namen Integer.java +und die Klasse InterruptedException +in einer Datei mit dem Namen InterruptedException.java. +Da die Extension einer Java-Quelldatei in jedem Fall .java +(und damit vierstellig) ist, ist eine vernünftige Portierung +von Java auf Plattformen, die nur 8+3-Dateinamen unterstützen, +kaum sinnvoll möglich und bisher auch nur ansatzweise gelungen.

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 Warnung 
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+Interessanterweise bietet Java volle Typsicherheit +auch über die Grenzen von Quelldateien hinweg, ohne dass dazu +Header-Dateien oder andere Interface-Beschreibungen nötig wären. +Der Compiler verwendet während der Übersetzung einer Java-Klasse +die .class-Dateien aller eingebundenen +Klassen und entnimmt diesen die Signatur der aufgerufenen Methoden. +Die Notwendigkeit zur Bereitstellung von separaten Header-Dateien +(wie beispielsweise in C++) und das fehlerträchtige Management +der Abhängigkeiten zwischen ihnen und ihren Quelltexten entfällt +daher. + + + + +

Java und make

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+Genau aus diesem Grund ist aber auch die Verwendung des make-Tools +zur Verwaltung der Dateiabhängigkeiten in Java-Projekten schwierig. +Anstelle der klar definierten Abhängigkeit einer Quelldatei von +einigen Headerdateien besitzt eine Java-Quelle meist eine Vielzahl +von (teilweise impliziten oder indirekten) Abhängigkeiten zu +anderen Java-Quellen. Diese korrekt zu pflegen ist nicht einfach, +und ein makefile +kann leicht unvollständige Abhängigkeitsregeln enthalten. +Die daraus entstehenden Inkonsistenzen können zu schwer zu lokalisierenden +Laufzeitfehlern führen. + +

+Ein anderes Problem bei der Verwendung von make +ist die Vielzahl der separaten Compiler-Aufrufe. Da der Java-Compiler +des JDK selbst in Java geschrieben wurde, verursacht jeder Aufruf +einen erheblichen Overhead durch das erforderliche Starten der virtuellen +Maschine, der sich bei umfangreichen Projekten in unzumutbaren Wartezeiten +niederschlägt. +

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+ +

+Aus diesen Gründen ist es bei kleineren und mittleren Projekten +oftmals sinnvoll, auf den Einsatz von make +zu verzichten und die Programme bei Bedarf durch Aufruf von javac +*.java komplett neu zu kompilieren. Der Aufruf-Overhead +entsteht in diesem Fall nur einmal, und der Compiler braucht nicht +wesentlich länger, als wenn lediglich eine einzige Quelle übersetzt +würde. + +

+Eine Alternative zu make +ist das Open-Source-Projekt ant, +ein komplett in Java geschriebenes make-Tool +mit umfangreichen Scripting-Möglichkeiten. ant +kann am ehesten als Kombination aus make +und Kommando-Shell angesehen werden. Basierend auf XML als Steuerungssprache +bietet es eine Vielzahl von eingebauten Kommandos, die beim Übersetzen +von Java-Programm und während des gesamten Build-Prozesses nützlich +sind. Eigene Erweiterungen können in Java geschrieben und nahtlos +integriert werden. ant +wird als Jakarta-Projekt entwickelt, +und seine Homepage ist http://ant.apache.org/.

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 Tipp 
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13.4 Auslieferung von Java-Programmen

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13.4.1 Weitergabe des Bytecodes

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Direkte Weitergabe der Klassendateien

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+Der ausführbare Programmcode einer Java-Applikation befindet +sich in den vom Compiler erzeugten .class-Dateien. +Sie sind der wichtigste Bestandteil bei der Auslieferung eines Java-Programms. +Wir werden uns in diesem Abschnitt ansehen, auf welche Weise die Klassendateien +weitergegeben werden können und was dabei zu beachten ist. Neben +den Klassendateien müssen mitunter auch zusätzliche Dateien +mit Übersetzungstexten, Fehlermeldungen, Icons oder Bilddateien +weitergegeben werden. Wie diese zusammen mit den Klassendateien ausgeliefert +und verwendet werden können, zeigt der nächste Abschnitt. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Ausführungen in diesem und dem nächsten Abschnitt sind +möglicherweise schwierig zu verstehen, denn sie setzen Kenntnisse +voraus, die teilweise erst in späteren Kapiteln vermittelt werden. +Wegen ihres engen thematischen Bezuges zum vorliegenden Kapitel sind +sie hier dennoch richtig aufgehoben, und Sie sollten den Ausführungen +zumindest in groben Zügen folgen können. Lesen Sie diese +Abschnitte bei Bedarf einfach zu einem späteren Zeitpunkt noch +einmal, und viele Dinge, die jetzt unklar sind, werden dann leicht +zu verstehen sein.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Die einfachste Möglichkeit, ein Java-Programm auszuliefern, besteht +darin, die Klassendateien so zu belassen, wie sie sind, und sie entsprechend +ihrer Paketstruktur auf das Zielsystem zu kopieren. Das Programm kann +dann auf dem Zielsystem gestartet werden, indem der Java-Interpreter +aus dem Installationsverzeichnis aufgerufen und der Name der zu startenden +Klasse als Argument angegeben wird. + +

+Als Beispiel wollen wir uns eine hypothetische Applikation ansehen, +die aus folgenden Klassen besteht: + +

+com.gkrueger.app.App
+com.gkrueger.app.AppFrame
+com.gkrueger.util.Logger
+
+ + +

+Die Klassen App und AppFrame +befinden sich im Paket com.gkrueger.app +und die Klasse Logger im Paket +com.gkrueger.util. Ausgehend +vom Basisverzeichnis, liegen die Klassendateien also in den Unterverzeichnissen +com\gkrueger\app und com\gkrueger\util. +Die main-Methode +befindet sich in der Klasse App. +Soll das Programm auf dem Zielsystem beispielsweise im Verzeichnis +c:\gkapp installiert werden, müssen +die drei Dateien wie folgt kopiert werden: +

+ +

+Das Programm kann dann aus dem Installationsverzeichnis c:\gkapp +durch Angabe des qualifizierten Klassennamens gestartet werden: + +

+java com.gkrueger.app.App
+
+ + +

+Voraussetzung zum Starten der Applikation ist, dass der Klassenpfad +korrekt gesetzt ist. Soll das Programm stets aus dem Installationsverzeichnis +heraus gestartet werden, muss das aktuelle Verzeichnis ».« +im CLASSPATH +enthalten sein (alternativ kann seit dem JDK 1.2 auch gar kein Klassenpfad +gesetzt sein). Soll das Programm von beliebiger Stelle aus gestartet +werden können, muss der Pfad des Installationsverzeichnisses +c:\gkapp in den Klassenpfad aufgenommen +werden. Dazu kann entweder die Umgebungsvariable CLASSPATH +modifiziert oder der gewünschte Klassenpfad mit einer der Optionen +-cp +oder -classpath +an den Java-Interpreter übergeben werden. Dafür wäre +beispielsweise folgender Aufruf geeignet: + +

+java -cp c:\gkapp com.gkrueger.app.App
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Variante, bei der die Umgebungsvariable unverändert bleibt, +ist natürlich die bessere, denn Modifikationen an Umgebungsvariablen +beeinflussen möglicherweise auch andere Programme. Zudem hat +die explizite und präzise Übergabe des Klassenpfades an +den Interpreter den Vorteil, dass nicht versehentlich weitere Verzeichnisse +im Klassenpfad enthalten sind und unerwünschte Nebeneffekte verursachen +können.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Verwendung eines jar-Archivs

+ +

+Noch einfacher wird die Installation, wenn anstelle der verschiedenen +Klassendateien eine einzelne jar-Datei ausgeliefert wird. Auf dem +Zielsystem spielt es dann keine Rolle mehr, aus welchem Verzeichnis +heraus die Applikation aufgerufen wird und wie die CLASSPATH-Variable +gesetzt ist. Weitere Hinweise zur Anwendung des jar-Programms finden +sich in Abschnitt 51.6. Dort +wird auch erläutert, wie Applets in jar-Dateien ausgeliefert +werden können. + +

+Angenommen, das Basisverzeichnis für die Programmentwicklung +auf der Quellmaschine ist c:\prog\java +und die Klassendateien liegen in den Verzeichnissen c:\prog\java\com\gkrueger\app +und c:\prog\java\com\gkrueger\util. Um +eine jar-Datei zu unserem Beispielprojekt zu erstellen, ist aus dem +Entwicklungsverzeichnis c:\prog\java +heraus folgendes jar-Kommando +abzusetzen: + +

+jar cvf myapp.jar com
+
+ + +

+Dadurch werden alle Dateien aus dem Unterverzeichnis com +und allen darin enthaltenen Unterverzeichnissen unter Beibehaltung +der Verzeichnishierarchie in die jar-Datei myapp.jar +kopiert. Um das Programm auf der Zielmaschine aufzurufen, reicht es +aus, myapp.jar an eine beliebige Stelle +zu kopieren und den Java-Interpreter wie folgt zu starten: + +

+java -cp myapp.jar com.gkrueger.app.App
+
+ + +

+Anstelle des Unterverzeichnisses mit den Klassendateien haben wir +nun die jar-Datei im Klassenpfad angegeben. Für den Interpreter +sind beide Varianten gleichwertig und er wird das Programm in der +gleichen Weise wie zuvor starten. Vorteilhaft an dieser Vorgehensweise +ist, dass auf der Zielmaschine nur noch eine einzige Datei benötigt +wird und nicht mehr ein ganzes System von Verzeichnissen und Unterverzeichnissen +wie zuvor. Das vereinfacht nicht nur die Installation, sondern erhöht +auch ihre Haltbarkeit, denn einzelne Dateien können nicht mehr +überschrieben werden oder verlorengehen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Das oben beschriebene jar-Kommando kopiert alle Dateien aus +dem com-Unterverzeichnis und den darin +enthaltenen Unterverzeichnissen in die jar-Datei. Dazu zählen +natürlich auch die Quelldateien, sofern sie in denselben Verzeichnissen +liegen. Da diese aber meist nicht mit ausgeliefert werden sollen, +empfiehlt es sich, entweder die Klassendateien (unter Beibehaltung +der Unterverzeichnisstruktur) zuvor in ein leeres Verzeichnis zu kopieren +und das jar-Kommando von dort aus zu starten. Oder die Klassendateien +werden schon bei der Entwicklung von den Quelltexten getrennt, indem +beim Kompilieren die Option -d +verwendet wird.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

Ausführbare jar-Archive

+ +

+Wir können sogar noch einen Schritt weitergehen und die jar-Datei +selbst »ausführbar« machen. Dazu müssen wir eine +Manifest-Datei erstellen, in der der +Name der Klasse angegeben wird, die die main-Methode +enthält. Anschließend läßt sich die jar-Datei +mit der Option -jar +des Interpreters ohne explizite Angabe der Hauptklasse starten. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Manifest-Datei ist eine Hilfsdatei mit +Informationen über den Inhalt der jar-Datei. Sie hat den Namen +manifest.mf und liegt im Unterverzeichnis +meta-inf des jar-Archivs. +Die Manifest-Datei kann mit einem normalen Texteditor erstellt und +mit Hilfe der Option »m« in das jar-Archiv eingebunden werden. +In unserem Fall muss sie lediglich einen Eintrag Main-Class +enthalten. Weitere Informationen zu Manifest-Dateien finden sich in +Abschnitt 44.3.3 bei der +Beschreibung der Java-Beans-Architektur.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Wir erstellen also zunächst eine Textdatei manifest.txt +mit folgendem Inhalt (bitte mit einer Zeilenschaltung abschließen, +sonst wird die Manifest-Datei nicht korrekt erstellt): + +

+Main-Class: com.gkrueger.app.App
+
+ + +

+Nun kann das jar-Archiv erzeugt und die Manifest-Datei einbezogen +werden: + +

+jar cvfm myapp.jar manifest.txt com
+
+ + +

+Dieses Archiv kann nun mit Hilfe der Option -jar +ohne Angabe des Klassennamens gestartet werden: + +

+java -jar myapp.jar
+
+ + +

+Auch jetzt verhält sich das Programm genauso wie in den beiden +zuvor beschriebenen Beispielen. Diese Variante ist vor allem nützlich, +wenn die komplette Applikation in einem einzigen jar-Archiv ausgeliefert +wird und nur eine einzige main-Methode +enthält. Sie bietet sich beispielsweise für kleinere Programme, +Beispiel- oder Testapplikationen an (die Demos des JDK sind beispielsweise +in derartigen jar-Dateien untergebracht). Ist die Konfiguration dagegen +komplizierter oder gibt es mehr als eine lauffähige Applikation +in der jar-Datei, sollte der zuvor beschriebenen Variante der Vorzug +gegeben werden. + + + + +

13.4.2 Einbinden von Ressourcen-Dateien

+ +

+Wie eingangs erwähnt, benötigt ein Programm neben den Klassendateien +meist weitere Dateien mit zusätzlichen Informationen. Wird auf +diese ausschließlich lesend zugegriffen, wollen wir sie als +Ressourcen-Dateien bezeichnen, also +als Dateien, die dem Programm neben den Klassendateien als zusätzliche +Informationslieferanten zur Laufzeit zur Verfügung stehen. Die +Ressourcen-Dateien könnten zwar als separate Dateien ausgeliefert +und mit den Klassen zur Dateiverarbeitung eingelesen werden (diese +werden ab Kapitel 18 +vorgestellt). Das hätte jedoch den Nachteil, dass sich nicht +mehr alle benötigten Dateien in einem jar-Archiv befinden würden +und die Auslieferung dadurch verkompliziert würde. + +

+Glücklicherweise gibt es im JDK die Möglichkeit, auch Ressourcen-Dateien +in jar-Archiven unterzubringen und zur Laufzeit daraus einzulesen. +Mit dem Klassenlader steht das dafür erforderliche Werkzeug allen +Java-Programmen standardmäßig zur Verfügung. Während +der Klassenlader normalerweise von der virtuellen Maschine dazu verwendet +wird, Klassendateien einzulesen, kann er von der Anwendung zum Einlesen +beliebiger Dateien zweckentfremdet werden. Einzige Bedingung ist, +dass die Ressourcen-Dateien in einem Verzeichnis stehen, das vom Klassenlader +erreicht werden kann, das also innerhalb des Klassenpfades liegt. + +

+Dazu kann beispielsweise im Basisverzeichnis der Anwendung ein Unterverzeichnis +resources angelegt und die Ressourcen-Dateien +dort hineinkopiert werden. In unserem Fall würden wir also ein +Unterverzeichnis com.gkrueger.resources +anlegen. Mit Hilfe der Methode getResourceAsStream +der Klasse Class +(siehe Abschnitt 43.2.2) +kann ein InputStream +beschafft werden, mit dem die Datei Byte für Byte eingelesen +werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public InputStream getResourceAsStream(String name)
+
+ +		 +java.lang.Class
+ +

+Als Parameter wird der vollständige Name der Ressourcen-Datei +angegeben, allerdings unter Beachtung einiger Besonderheiten. Zunächst +werden die einzelnen Paketnamen nicht wie gewohnt durch Punkte, sondern +durch Schrägstriche »/« voneinander getrennt (auch +unter Windows wird dazu nicht der Backslash verwendet). Nur die Dateierweiterung +wird wie üblich hinter einem Punkt angegeben. Zudem muss als +erstes Zeichen ebenfalls ein Schrägstrich angegeben werden. Soll +also beispielsweise die Datei hello.txt +aus dem Ressourcenverzeichnis geladen werden, so lautet der an getResourceAsStream +zu übergebende Dateiname /com/gkrueger/resources/hello.txt. + +

+Das folgende Listing zeigt eine einfache Methode, in der die angesprochenen +Regeln implementiert werden. Sie beschafft zu einer beliebigen Datei, +die sich in einem vorgegebenen Ressource-Verzeichnis befindet, das +innerhalb des Klassenpfades liegt, einen InputStream, +mit dem die darin enthaltenen Daten eingelesen werden können: + + +

+ + + + +
+ +
+001 private InputStream getResourceStream(String pkgname, String fname)
+002 {
+003   String resname = "/" + pkgname.replace('.', '/') + "/" + fname;
+004   Class clazz = getClass();
+005   InputStream is = clazz.getResourceAsStream(resname);
+006   return is;
+007 }
+ +
+ +Listing 13.7: Einen InputStream zu einer Ressourcen-Datei beschaffen

+ +

+Als Argument wird der Paketname (in Punktnotation) und der Name der +Ressourcen-Datei angegeben. Den obigen Regeln entsprechend werden +beide in einen Ressourcen-Namen umgewandelt und an getResourceAsStream +übergeben. Diese liefert einen InputStream, +der zum Einlesen der Daten verwendet werden kann. Soll beispielsweise +eine Text-Ressource in einen String +geladen werden, kann dazu folgende Methode verwendet werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TestResource.inc */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.awt.*;
+005 
+006 //...
+007 
+008 public String loadTextResource(String pkgname, String fname)
+009 throws IOException
+010 {
+011   String ret = null;
+012   InputStream is = getResourceStream(pkgname, fname);
+013   if (is != null) {
+014     StringBuffer sb = new StringBuffer();
+015     while (true) {
+016       int c = is.read();
+017       if (c == -1) {
+018         break;
+019       }
+020       sb.append((char)c);
+021     }
+022     is.close();
+023     ret = sb.toString();
+024   }
+025   return ret;
+026 }
+027 
+028 //...
+ +		 +TestResource.inc
+ +Listing 13.8: Laden einer Text-Ressource

+ +

+Auch das Laden von Image-Ressourcen +(Programm-Icons, Abbildungen etc.) kann auf ähnliche Weise realisiert +werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* ImageResource.inc */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.awt.*;
+005 
+006 //...
+007 
+008 public Image loadImageResource(String pkgname, String fname)
+009 throws IOException
+010 {
+011   Image ret = null;
+012   InputStream is = getResourceStream(pkgname, fname);
+013   if (is != null) {
+014     byte[] buffer = new byte[0];
+015     byte[] tmpbuf = new byte[1024];
+016     while (true) {
+017       int len = is.read(tmpbuf);
+018       if (len <= 0) {
+019         break;
+020       }
+021       byte[] newbuf = new byte[buffer.length + len];
+022       System.arraycopy(buffer, 0, newbuf, 0, buffer.length);
+023       System.arraycopy(tmpbuf, 0, newbuf, buffer.length, len);
+024       buffer = newbuf;
+025     }
+026     //create image
+027     ret = Toolkit.getDefaultToolkit().createImage(buffer);
+028     is.close();
+029   }
+030   return ret;
+031 }
+032 
+033 //...
+ +		 +ImageResource.inc
+ +Listing 13.9: Laden einer Image-Ressource

+ +

+Voraussetzung ist natürlich, dass das Format der in den Puffer +buffer eingelesenen Datei von +der Methode createImage +verstanden wird. Beispiele für gültige Formate sind GIF +oder JPEG. + +

+Der große Vorteil bei dieser Vorgehensweise ist, dass sie sowohl +mit separaten Klassendateien funktioniert, als auch, wenn die komplette +Applikation inklusive der Ressourcen-Dateien innerhalb einer einzigen +jar-Datei ausgeliefert wird. Für die Anwendung selbst ist es +vollkommen gleichgültig, aus welcher Quelle die Dateien stammen. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100088.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100088.html new file mode 100644 index 0000000..5eda2f8 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100088.html @@ -0,0 +1,942 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 13 - Strukturierung von Java-Programmen +
+
+ + + + +

13.5 Java Web Start

+
+ +
+ + + + +

13.5.1 Einleitung und Funktionsweise

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Ausführungen in diesem Abschnitt können beim ersten +Lesen übersprungen werden. Sie setzen ein grundsätzliches +Verständnis für Applets voraus und verwenden Beispielcode +aus den Abschnitten 38.3 und 46.3.3. +Aus systematischen Gründen soll das Thema jedoch an dieser Stelle +behandelt werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Applets werden ab Kapitel 39 +erklärt. Sie waren es, die mit der Möglichkeit, eigenständige +Programme mit grafischer Oberfläche in Webseiten einzubinden, +einen großen Teil der anfänglichen Begeisterung für +Java auslösten. Später erkannte man noch einen zweiten, +strategischen Vorteil: diese Programme mußten nicht installiert +werden, sondern wurden einfach aufgerufen und waren immer up-to-date. +Das brachte »gute alte Zeiten« in Erinnerung, bei denen +die Anwender an einfachen Terminals saßen, die - wenn sie wirklich +einmal defekt waren - ohne großen Aufwand ausgetauscht werden +konnten. + +

+Schnell war die Idee geboren, dies mit aktueller (Java-)Technologie +nachzuahmen. Warum nicht alle benötigten Programme als Applets +implementieren, die bei Bedarf von einem zentralen Server geladen +werden? Man hatte nämlich erkannt, dass in den Unternehmen ein +Großteil der durch Computerarbeitsplätze verursachten Kosten +gar nicht bei deren Kauf entstand, sondern erst danach. Etwa durch +Updates, Reparaturen und Wartungen; aber auch durch Probleme, die +durch nicht verfügbare, fehlerhafte oder inkonsistente Programmversionen +entstand. Die aus dieser Idee entstandenen Java Workstations +konnten sich allerdings nicht durchsetzen. Trotz vielversprechender +Anfänge wurden die durch langsame Netzwerkverbindungen oder unzulängliche +Java-Implementierungen in den Browsern verursachten Probleme nicht +gelöst. Die Java-Stations verschwanden ebenso schnell von der +Bildfläche, wie sie zuvor aufgetaucht waren. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Während der Entwicklung des JDK 1.3 brachte SUN eine Technologie +auf den Markt, mit der die Vorteile von Applets und Applikationen +kombiniert werden sollten. Sie wird als Java Web Start (kurz +WebStart) bezeichnet und ist seit dem +JDK 1.4 fester Bestandteil jedes JDKs und JREs. Java Web Start bietet +die Möglichkeit, Applikationen über einen Web-Server +automatisch zu laden und zu aktualisieren, ohne dass dazu eine lokale +Installation oder das manuelle Einspielen eines Softwareupdates erforderlich +wäre. Sie kombiniert so die Installationsfreiheit von Applets +mit der Geschwindigkeit und Flexibilität von Java-Applikationen.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Wir wollen uns einmal ansehen, wie das Ganze funktioniert: +

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die hier skizzierte Vorgehensweise beschreibt die Nutzungsmöglichkeiten +von Java Web Start nur in Ansätzen. Tatsächlich bietet diese +Technologie weit mehr Möglichkeiten, als hier erläutert +werden könnte. So ist es beispielsweise möglich, die Anwendung +in separate Teile zu zerlegen, die erst bei Bedarf geladen werden. +Teile von Anwendungen lassen sich versionieren und werden nur dann +aktualisiert, wenn eine neuere Version zur Verfügung steht. Man +kann Applikationen auch signieren, um ihnen den Zugriff auf den kompletten +Arbeitsplatz zu ermöglichen. Ohne Signatur laufen sie - ähnlich +wie Applets - lediglich in einer »Sandbox« ab, in der sie +nur beschränkte Zugriffsmöglichkeiten auf lokale Ressourcen +haben. Weitere Informationen dazu werden in Abschnitt 13.5.3 +gegeben. + +

+Ein Großteil dieser Möglichkeiten wird im Java Network +Launching Protocol beschrieben, das +über die Download-Seite der WebStart-Homepage heruntergeladen +werden kann. Es findet sich wie alle anderen WebStart-Ressourcen und +-Dokumentationen auf http://java.sun.com/products/javawebstart/index.html.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

13.5.2 Erstellen einer WebStart-Applikation

+ + + + +

Erzeugen der jar-Dateien

+ +

+Wir wollen uns in diesem Abschnitt die Aufgabe stellen, das Beispielprogramm +JTree 3 aus Listing 38.13 +in eine WebStart-Applikation zu verwandeln. Der Übersichtlichkeit +halber erstellen wir dazu ein Unterverzeichnis wstest, +in dem wir alle benötigten Dateien sammeln. Auf der DVD zum Buch +befindet sich dieses unterhalb der Beispieldateien, also direkt im +Verzeichnis examples. Da es auf der DVD +bereits mit allen benötigten Dateien gefüllt ist, sind die +nachfolgend beschriebenen Schritte (bei Verwendung dieses Verzeichnisses) +redundant. Zum Lernen sollten sie aber dennoch nachvollzogen werden. + +

+Zunächst kopieren wir die Dateien Listing3813.java +und WindowClosingAdapter.java in das +Verzeichnis und kompilieren sie: + +

+javac *.java
+
+ + +

+Nach dem Kompilieren befinden sich die .class-Dateien +Listing3813.class und WindowClosingAdapter.class +in diesem Verzeichnis. Sie werden nun in ein jar-Archiv wstest.jar +verpackt: + +

+jar cvf wstest.jar Listing3813.class WindowClosingAdapter.class
+
+ + + + + +

Anlegen der Deskriptordatei

+ +

+Der nächste Schritt besteht darin, die Deskriptordatei zu unserem +WebStart-Projekt anzulegen. Hierbei handelt es sich um eine XML-Datei +mit der Erweiterung .jnlp, +in der alle Informationen untergebracht sind, die der WebStart-Anwendungsmanager +für das Laden, Ausführen und Darstellen der Applikation +benötigt. Sie heißt in unserem Beispiel wstest.jnlp +und hat folgenden Inhalt: + + +

+ + + + +
+ +
+001 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
+002 
+003 <!-- JNLP File fuer HJP3 WebStart Demo-Applikation -->
+004 <jnlp codebase="http://localhost:7777/" href="wstest.jnlp">
+005 
+006 <information>
+007   <title>HJP3 WebStart Demo Application</title>
+008   <vendor>Guido Krueger</vendor>
+009   <homepage href="http://www.javabuch.de"/>
+010   <description>HJP3 WebStart Demo Application</description>
+011   <icon href="wstest.gif"/>
+012   <offline-allowed/>
+013 </information>
+014 
+015 <information locale="de">
+016   <description>HJP3 WebStart Demo-Applikation</description>
+017   <offline-allowed/>
+018 </information>
+019 
+020 <security>
+021   <!-- <all-permissions/> -->
+022 </security>
+023 
+024 <resources>
+025   <j2se version="1.3+"/>
+026   <jar href="wstest.jar"/>
+027 </resources>
+028 
+029 <application-desc main-class="Listing3813"/>
+030 
+031 </jnlp>
+ +
+ +Listing 13.10: Eine WebStart-Deskriptordatei

+ +

+Die Datei besteht aus dem jnlp-Element +und vier Deskriptoren. Das jnlp-Element +enthält die Attribute codebase +und href. In codebase +wird das Basisverzeichnis für alle relativen URLs angegeben, +href ist die Lokation der jnlp-Datei +selbst. localhost:7777 bedeutet, +dass auf dem eigenen Rechner ein Web-Server auf TCP-Port 7777 läuft. +Wir werden später noch zeigen, wie der in Abschnitt 46.3.3 +vorgestellte ExperimentalWebServer +für diesen Zweck verwendet werden kann. Alle URLs innerhalb der +Datei können entweder absolut oder relativ zur codebase +angegeben werden. + +

+Die vier Deskriptoren haben folgende Bedeutung: +

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Anmerkung: das offline-allowed-Element +wird hier nur deshalb dupliziert, weil es auf Grund eines Bugs in +der zum JDK 1.4 gehörenden WebStart-Version 1.0.1 nicht vererbt +wurde. Laut BugParade sollte dieser Fehler ab WebStart 1.2 behoben +sein.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

Die Anwendung auf dem Web-Server installieren

+ +

+Zunächst benötigen wir für unsere Beispielapplikation +einen Web-Server. Der Einfachheit halber wollen wir dazu den in Abschnitt 46.3.3 +vorgestellten ExperimentalWebServer +verwenden. Wir kopieren dazu die Datei ExperimentalWebServer.java +aus dem Verzeichnis examples +ebenfalls in unser Beispielverzeichnis und übersetzen sie: + +

+javac ExperimentalWebServer.java
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Soll ein anderer Web-Server verwendet werden, ist es wichtig, den +Mime-Typ für jnlp-Dateien korrekt zu konfigurieren. Der Server +muss eine Datei mit der Erweiterung .jnlp +stets mit dem Mime-Typ application/x-java-jnlp-file +an den Client übertragen. Andernfalls könnte es sein, dass +der WebStart-Applikationsmanager nicht korrekt aufgerufen wird. In +unserem ExperimentalWebServer +ist dieser Typ bereits vorkonfiguriert, zusätzliche Anpassungen +sind daher nicht nötig.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Wir wollen nun noch eine einfache HTML-Datei wstest.html +zum Starten der WebStart-Applikation erstellen. Sie enthält im +wesentlichen einen Link auf die jnlp-Datei: + + +

+ + + + +
+ +
+001 <html>
+002 
+003 <head>
+004 <title>HJP3 WebStart Demo Application</title>
+005 </head>
+006 
+007 <body>
+008 
+009 <h2>HJP3 WebStart Demo Application</h2>
+010 
+011 <a href="wstest.jnlp">Anwendung laden/starten</a>
+012 
+013 </body>
+014 
+015 </html>
+ +
+ +Listing 13.11: Die HTML-Datei zum Aufruf der WebStart-Applikation

+ +

+Zusätzlich müssen wir die in der jnlp-Datei angegebene Icon-Datei +wstest.gif in unser Beispielverzeichnis +kopieren. Anschließend können wir den Web-Server starten: + +

+java ExperimentalWebServer 7777
+
+ + + + + +

Starten der Anwendung

+ +

+Zum erstmaligen Starten der Anwendung wird die Webseite mit dem Link +auf die jnlp-Datei aufgerufen: +

+ + +

+ +

+Abbildung 13.3: Die Startdatei der WebStart-Anwendung im Browser

+ +

+Wird nun der Link »Anwendung laden/starten« angeklickt, +lädt der Browser die jnlp-Datei und ruft als zugehörige +Applikation den WebStart-Applikationsmanager auf. Dieser liest die +Datei ein und lädt alle darin beschriebenen Ressourcen. Anschließend +wird die Applikation gestartet, und wir sehen das in Abbildung 38.10 +gezeigte Programm. + +

+Beim Herunterladen hat der WebStart-Applikationsmanager alle Dateien +der Anwendung in seinen lokalen Cache kopiert. Die HTML-Datei wird +nun zum Starten nicht mehr unbedingt benötigt. Stattdessen kann +der WebStart-Applikationsmanager direkt aufgerufen werden. Nach einem +Klick auf den Menüpunkt »Ansicht.Heruntergeladene Anwendungen« +stellt er sich wie folgt dar: +

+ + +

+ +

+Abbildung 13.4: Der WebStart-Applikationsmanager

+ +

+Durch Drücken des »Starten«-Buttons wird unsere Anwendung +gestartet. Die internen Abläufe unterscheiden sich dabei nicht +von denen beim Starten über den Link im Browser. Zunächst +wird stets die jnlp-Datei geladen und alle darin beschriebenen Ressourcen +überprüft bzw. aktualisiert. Sind alle Dateien verfügbar, +wird die Anwendung gestartet. Taucht ein Problem auf, bricht WebStart +den Startvorgang ab und gibt eine Fehlermeldung aus. Wir wollen hier +nicht weiter auf Details eingehen; der WebStart-Applikationsmanager +ist einfach aufgebaut, und seine Funktionen sind weitgehend selbsterklärend. + +

+Wird eine WebStart-Anwendung das zweite Mal gestartet, fragt der Anwendungsmanager, +ob die Anwendung auf dem Desktop bzw. im Startmenü verankert +werden soll. Stimmt der Anwender zu, kann sie anschließend auch +auf diesem Weg gestartet werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Nachdem die Anwendung im lokalen Cache gespeichert wurde, kann sie +auch offline betrieben werden, d.h. ohne den auf Port 7777 laufenden +Webserver. Sie kann dann zwar nicht mehr über den Link im Browser +gestartet werden, aber die drei anderen Wege stehen ihr noch offen. +Stellt WebStart beim Aufruf einer Applikation fest, dass die in der +jnlp-Datei genannten Ressourcen nicht erreichbar sind, verwendet er +die lokalen Kopien und startet die Anwendung aus dem Cache. Das ist +allerdings nur möglich, wenn in der jnlp-Datei das Element offline-allowed +gesetzt wurde. War das nicht der Fall, kann die Anwendung nicht offline +gestartet werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

13.5.3 Das jnlp-API

+ + + + +

Services

+ +

+Eingangs wurde schon erwähnt, dass unsignierte WebStart-Applikationen +nur eingeschränkten Zugriff auf lokale Systemressourcen haben. +Zwar ist - anders als bei Applets - der Aufruf von System.exit +erlaubt. Dennoch gibt es einige Einschränkungen: +

+ +

+Damit unsignierte WebStart-Anwendungen dennoch ein gewisses Maß +an praxisrelevanter Funktionalität anbieten können, stellt +die WebStart-Laufzeitumgebung einige Services +zur Verfügung, über die Anwendungen in kontrollierter Weise +auf Systemressourcen zugreifen können: +

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+All diese Services sind insofern als relativ sicher anzusehen, als +sie dem Programm entweder nur sehr beschränkten Zugriff auf Systemressourcen +erlauben (z.B. ClipboardService, +PersistenceService) +oder der Anwender per GUI-Dialog ihrer Benutzung zustimmen muss und +somit selbst entscheiden kann, welche konkreten Ressourcen verwendet +werden (z.B. FileOpenService, +FileSaveService, +PrintService). + +

+Dennoch sollten unsignierte WebStart-Applikationen aus potentiell +unsicheren Quellen mit der nötigen Vorsicht verwendet werden. +Einerseits ist nicht auszuschließen, dass man als Anwender im +Eifer des Gefechts einmal unbeabsichtigt einer Service-Nutzung zustimmt, +die später Schaden anrichtet. Andererseits sind Denial-of-Service-Attacken +nicht auszuschließen. Hierbei verwendet eine bösartige +Anwendung eine Ressource in so hohem Maße, dass sie für +den ordnungsgemäßen Betrieb anderer Anwendungen nicht mehr +ausreichend zur Verfügung steht. Beispiele sind etwa Programme, +die 100 Prozent CPU-Last verursachen oder solche, die das Dateisystem +durch Erzeugen riesiger Dateien zum Überlauf bringen. Gegen derartige +Programme bieten auch die Service-Einschränkungen der WebStart-Applikationen +keinen Schutz.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

Ein einfaches Beispiel

+ +

+In diesem Abschnitt wollen wir uns ein einfaches Beispiel für +die Verwendung des jnlp-APIs ansehen. Ein Programm soll dem Anwender +einen DateiÖffnen-Dialog präsentieren und den Inhalt der +darin ausgewählten Datei auf der Konsole ausgeben (sie läßt +sich im WebStart-Applikationsmanager im Dialog »Datei.Einstellungen.Erweitert« +sichtbar machen). Auf die übrigen Services wollen wir nicht weiter +eingehen, denn ihre Anwendung ähnelt der hier beschriebenen. +Weitere Details zu den Services sind in der jnlp-API-Dokumentation +zu finden. + +

+Soll ein WebStart-Programm auf einen jnlp-Service zugreifen, muss +dieser zunächst mit Hilfe der Klasse ServiceManager +aus dem Paket javax.jnlp +angefordert werden: +

+ + + + + +
+ +
+public static java.lang.Object lookup(java.lang.String name)
+  throws UnavailableServiceException
+
+ +		 +javax.jnlp.ServiceManager
+ +

+Die Methode lookup +erwartet einen String +mit dem Servicenamen als Argument. Dies muss ein qualifizierter Klassenname +sein, etwa »javax.jnlp.FileOpenService« oder »javax.jnlp.PrintService«. +Kann der Service nicht zur Verfügung gestellt werden (die meisten +Services sind optional und müssen nicht von allen WebStart-Clients +implementiert werden), wird eine Ausnahme des Typs UnavailableServiceException +ausgelöst. Andernfalls wird der Rückgabewert auf den gewünschten +Typ konvertiert und kann dann verwendet werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Alle Klassen aus dem jnlp-API befinden sich im Paket javax.jnlp. +Dieses ist - auch in der Version 1.4 - nicht Bestandteil des JDKs, +sondern muss separat heruntergeladen werden. Es ist wie alle anderen +WebStart-Ressourcen im Download-Bereich von http://java.sun.com/products/javawebstart/index.html +zu finden. Benötigt wird meist lediglich die Datei jnlp.jar, +die zum Kompilieren in den Klassenpfad einzubinden ist. Zur Laufzeit +muss sie nicht explizit angegeben werden, sondern wird vom WebStart-Applikationsmanager +zur Verfügung gestellt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die nun folgenden Schritte sind Service-spezifisch. Der FileOpenService +stellt beispielsweise folgende Methode zur Verfügung, um einen +DateiÖffnen-Dialog zu erzeugen: +

+ + + + + +
+ +
+public FileContents openFileDialog(
+  java.lang.String pathHint,
+  java.lang.String[] extensions
+)
+  throws java.io.IOException
+
+ +		 +javax.jnlp.FileOpenService
+ +

+Das erste Argument pathhint +ist ein Vorgabewert der Anwendung für das Verzeichnis, aus dem +die Datei geladen werden soll. Das zweite Argument enthält eine +Liste von Datei-Erweiterungen, die standardmäßig angezeigt +werden. Der Rückgabewert ist entweder null, +falls der Dialog abgebrochen wurde, oder er enthält ein FileContents-Objekt +für die vom Anwender ausgewählte Datei. Dieses kann verwendet +werden, um Informationen über die Datei abzufragen sowie um Eingabe- +oder Ausgabestreams zum Lesen und Schreiben der Datei zu beschaffen. + +

+Wichtige Methoden der Klasse FileContents +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public java.lang.String getName()
+  throws java.io.IOException
+
+public long getLength()
+  throws java.io.IOException
+
+public boolean canRead()
+  throws java.io.IOException
+
+public boolean canWrite()
+  throws java.io.IOException
+
+public InputStream getInputStream()
+  throws java.io.IOException
+
+public OutputStream getOutputStream(boolean overwrite)
+  throws java.io.IOException
+
+ +		 +javax.jnlp.FileContents
+ +

+getName +liefert den Namen der Datei, und mit getLength +kann ihre Länge bestimmt werden. Mit canRead +und canWrite +kann festgestellt werden, ob Lese- bzw. Schreibzugriffe erlaubt sind. +getInputStream +beschafft einen InputStream, +mit dem die Datei gelesen werden kann, und getOutputStream +stellt einen OutputStream +zum Schreiben der Datei zur Verfügung. Das Argument overwrite +gibt dabei an, ob der bestehende Inhalt überschrieben oder die +neuen Daten an das Ende der bestehenden Datei angehängt werden +sollen. + +

+Nach diesen Vorbemerkungen können wir uns nun das Beispielprogramm +ansehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* WebStartTest2.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import javax.jnlp.*;
+005 
+006 public class WebStartTest2
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     try {
+011       //FileOpenService anfordern
+012       FileOpenService fos = (FileOpenService)ServiceManager.lookup(
+013         "javax.jnlp.FileOpenService"
+014       );
+015       //DateiÖffnen-Dialog aufrufen
+016       FileContents fc = fos.openFileDialog(null, null);
+017       if (fc == null) {
+018         System.err.println("openFileDialog fehlgeschlagen");
+019       } else {
+020         //Dateiinhalt auf der Konsole ausgeben
+021         InputStream is = fc.getInputStream();
+022         int c;
+023         while ((c = is.read()) != -1) {
+024           System.out.print((char)c);
+025         }
+026         is.close();
+027       }
+028     } catch (UnavailableServiceException e) {
+029       System.err.println("***" + e + "***");
+030     } catch (IOException e) {
+031       System.err.println("***" + e + "***");
+032     }
+033     //10 Sekunden warten, dann Programm beenden
+034     try {
+035       Thread.sleep(10000);
+036     } catch (InterruptedException e) {
+037     }
+038     System.exit(0);
+039   }
+040 }
+ +		 +WebStartTest2.java
+ +Listing 13.12: Ein Beispielprogramm für das jnlp-API

+ +

+Das Programm kann wie im vorigen Abschnitt gezeigt übersetzt, +in eine WebStart-Applikation verpackt und ausgeführt werden. +Wenn die Konsole im WebStart-Applikationsmanager aktiviert wurde, +kann mit dem Programm jede beliebige Datei gelesen werden - vorausgesetzt, +der Anwender stimmt im DateiÖffnen-Dialog zu. +

+ + + +
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+
+ + + + +

13.6 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+
+ + + + +

Kapitel 14

+

Collections I

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+ + + + +

14.1 Grundlagen und Konzepte

+
+ +
+ +

+Als Collections bezeichnet man Datenstrukturen, die dazu dienen, +Mengen von Daten aufzunehmen und zu verarbeiten. Die Daten +werden gekapselt abgelegt, und der Zugriff ist nur mit Hilfe vorgegebener +Methoden möglich. Typische Collections sind Stacks, Queues, Deques, +Priority Queues, Listen und Trees. Collections gibt es in großer +Anzahl und diversen Implementierungsvarianten; jeder angehende Informatiker +kann ein Lied davon singen. + +

+Man könnte sagen, dass Collections für Datenstrukturen so +etwas sind wie Schleifenkonstrukte für Anweisungen. So wie Schleifen +die Wiederholbarkeit und Wiederverwendbarkeit von Code ermöglichen, +erlauben Collections die Zusammenfassung und repetitive Bearbeitung +von einzelnen Datenelementen. Tatsächlich werden Collections +sehr oft in Zusammenhang mit Schleifen verwendet, insbesondere, wenn +das Programm von seiner Grundstruktur her nicht Einzel-, sondern Mengendaten +verarbeitet. + +

+Ihre Hauptrolle besteht dann darin, Elementardaten zu speichern und +einen der Bearbeitung angemessenen Zugriff darauf zu ermöglichen. +Darüber hinaus können sie ganz neue Sichten auf die Daten +definieren. Eine Hashtable beispielsweise stellt Daten paarweise zusammen +und ermöglicht so die Definition einer Referenzbeziehung, die +ohne ihre Hilfe nur schwer herzustellen wäre. + +

+Einfache Programmiersprachen bieten Collections meist nur in Form +von Arrays. In Java und anderen objektorientierten Sprachen gibt es +dagegen eine ganze Reihe unterschiedlicher Collections mit einem viel +breiter gefächerten Aufgabenspektrum. + +

+Java kennt zwei unterschiedliche Collection-APIs. Während beider +Funktionalität sich beträchtlich überschneidet, weisen +ihre Schnittstellen teilweise recht große Unterschiede auf. +Einerseits gibt es seit dem JDK 1.0 die »traditionellen« +Collections mit den Klassen Vector, +Stack, +Dictionary, +Hashtable +und BitSet. +Andererseits wurde mit dem JDK 1.2 ein neues Collection-API eingeführt +und parallel zu den vorhandenen Klassen platziert. Wir werden uns +in diesem Kapitel mit den traditionellen Klassen beschäftigen +und in Kapitel 15 auf +die Neuerungen des JDK 1.2 eingehen. Dann werden wir auch einige der +Beweggründe beleuchten, die zur Einführung der neuen Klassen +geführt haben. +

+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100092.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100092.html new file mode 100644 index 0000000..58ee15c --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100092.html @@ -0,0 +1,401 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

14.2 Die Klasse Vector

+
+ +
+ +

+Die Klasse Vector +aus dem Paket java.util +ist die Java-Repräsentation einer linearen Liste. +Die Liste kann Elemente beliebigen Typs enthalten, und ihre Länge +ist zur Laufzeit veränderbar. Vector +erlaubt das Einfügen von Elementen an beliebiger Stelle und bietet +sowohl sequenziellen als auch wahlfreien Zugriff auf die Elemente. +Das JDK realisiert einen Vector +als Array von Elementen des Typs Object. +Daher sind Zugriffe auf vorhandene Elemente und das Durchlaufen der +Liste schnelle Operationen. Löschungen und Einfügungen, +die die interne Kapazität des Arrays überschreiten, sind +dagegen relativ langsam, weil Teile des Arrays umkopiert werden müssen. +In der Praxis können diese implementierungsspezifischen Details +allerdings meist vernachlässigt werden, und ein Vector +kann als konkrete Implementierung einer linearen Liste angesehen werden. + + + + +

14.2.1 Einfügen von Elementen

+ +

+Das Anlegen eines neuen Vektors kann mit Hilfe des parameterlosen +Konstruktors erfolgen: +

+ + + + + +
+ +
+public Vector()
+
+ +		 +java.util.Vector
+ +

+Nach dem Anlegen ist ein Vector +zunächst leer, d.h. er enthält keine Elemente. Durch Aufruf +von isEmpty +kann geprüft werden, ob ein Vector +leer ist; size +liefert die Anzahl der Elemente: +

+ + + + + +
+ +
+public final boolean isEmpty()
+
+public final int size()
+
+ +		 +java.util.Vector
+ +

+Elemente können an beliebiger Stelle in die Liste eingefügt +werden. Ein Vector +erlaubt die Speicherung beliebiger Objekttypen, denn die Einfüge- +und Zugriffsmethoden arbeiten mit Instanzen der Klasse Object. +Da jede Klasse letztlich aus Object +abgeleitet ist, können auf diese Weise beliebige Objekte in die +Liste eingefügt werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Leider ist der Zugriff auf die gespeicherten Elemente damit natürlich +nicht typsicher. Der Compiler kann nicht wissen, welche Objekte +an welcher Stelle im Vector +gespeichert wurden, und geht daher davon aus, dass beim Zugriff auf +Elemente eine Instanz der Klasse Object +geliefert wird. Mit Hilfe des Typkonvertierungsoperators muss diese +dann in das ursprüngliche Objekt zurückverwandelt werden. +Die Verantwortung für korrekte Typisierung liegt damit beim Entwickler. +Mit Hilfe des Operators instanceof +kann bei Bedarf zumindest eine Laufzeit-Typüberprüfung vorgeschaltet +werden.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Neue Elemente können wahlweise an das Ende des Vektors oder an +einer beliebigen anderen Stelle eingefügt werden. Das Einfügen +am Ende erfolgt mit der Methode addElement: +

+ + + + + +
+ +
+public void addElement(Object obj)
+
+ +		 +java.util.Vector
+ +

+In diesem Fall wird das Objekt obj +an das Ende der bisherigen Liste von Elementen angehängt. + +

+Soll ein Element dagegen an einer beliebigen Stelle innerhalb der +Liste eingefügt werden, ist die Methode insertElementAt +zu verwenden: +

+ + + + + +
+ +
+public void insertElementAt(Obj obj, int index)
+  throws ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+ +		 +java.util.Vector
+ +

+Diese Methode fügt das Objekt obj +an der Position index in den +Vektor ein. Alle bisher an dieser oder einer dahinterliegenden Position +befindlichen Elemente werden um eine Position weitergeschoben. + + + + +

14.2.2 Zugriff auf Elemente

+ +

+Ein Vektor bietet sowohl sequenziellen als auch wahlfreien +Zugriff auf seine Elemente. Für den sequenziellen Zugriff bietet +es sich an, den im nachfolgenden Abschnitt beschriebenen Iterator +zu verwenden. Der wahlfreie Zugriff erfolgt mit einer der Methoden +firstElement, +lastElement +oder elementAt: +

+ + + + + +
+ +
+public Object firstElement()
+  throws ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public Object lastElement()
+  throws ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public Object elementAt(int index)
+  throws ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+ +		 +java.util.Vector
+ +

+firstElement +liefert das erste Element, lastElement +das letzte. Mit Hilfe von elementAt +wird auf das Element an Position index +zugegriffen. Alle drei Methoden verursachen eine Ausnahme, wenn das +gesuchte Element nicht vorhanden ist. + + + + +

14.2.3 Der Vektor als Iterator

+ +

+Für den sequenziellen Zugriff auf die Elemente des Vektors steht +ein Iterator zur Verfügung. Ein Iterator ist eine Abstraktion +für den aufeinanderfolgenden Zugriff auf alle Elemente einer +komplexen Datenstruktur (siehe Abschnitt 10.4.5. +Ein Iterator für die traditionellen Collection-Klassen wird in +Java durch das Interface Enumeration +zur Verfügung gestellt und deshalb in der Java-Welt oft auch +als Enumerator bezeichnet. + +

+Das Interface Enumeration +besitzt die Methoden hasMoreElements +und nextElement. +Nach der Initialisierung zeigt ein Enumeration-Objekt +auf das erste Element der Aufzählung. Durch Aufruf von hasMoreElements +kann geprüft werden, ob weitere Elemente in der Aufzählung +enthalten sind, und nextElement +setzt den internen Zeiger auf das nächste Element: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean hasMoreElements()
+
+public Object nextElement()
+  throws NoSuchElementException
+
+ +		 +java.util.Enumeration
+ +

+In der Klasse Vector +liefert die Methode elements +einen Enumerator für alle Elemente, die sich im Vektor befinden: +

+ + + + + +
+ +
+public Enumeration elements()
+
+ +		 +java.util.Enumeration
+ +

+Das folgende Beispiel verdeutlicht die Anwendung von elements: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1401.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1401
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     Vector v = new Vector();
+010 
+011     v.addElement("eins");
+012     v.addElement("drei");
+013     v.insertElementAt("zwei",1);
+014     for (Enumeration el=v.elements(); el.hasMoreElements(); ) {
+015       System.out.println((String)el.nextElement());
+016     }
+017   }
+018 }
+ +		 +Listing1401.java
+ +Listing 14.1: Die Methode elements der Klasse Vector

+ +

+Das Programm erzeugt einen Vector, +fügt die Werte »eins«, »zwei« und »drei« +ein und gibt sie anschließend auf dem Bildschirm aus: + +

+eins
+zwei
+drei
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Ein Enumerator ist immer dann nützlich, wenn die Elemente eines +zusammengesetzten Datentyps nacheinander aufgezählt werden sollen. +Enumeratoren werden in Java noch an verschiedenen anderen Stellen +zur Verfügung gestellt, beispielsweise in den Klassen Hashtable +oder StringTokenizer.

 + + + + +
 Tipp 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

14.3 Die Klasse Stack

+
+ +
+ +

+Ein Stack ist eine Datenstruktur, die nach dem LIFO-Prinzip +(last-in-first-out) arbeitet. Die Elemente werden am vorderen Ende +der Liste eingefügt und von dort auch wieder entnommen. Das heißt, +die zuletzt eingefügten Elemente werden zuerst entnommen und +die zuerst eingefügten zuletzt. + +

+In Java ist ein Stack +eine Ableitung eines Vektors, der um neue Zugriffsfunktionen erweitert +wurde, um das typische Verhalten eines Stacks zu implementieren. Obwohl +dies eine ökonomische Vorgehensweise ist, bedeutet es, dass ein +Stack +alle Methoden eines Vektors erbt und damit auch wie ein Vektor verwendet +werden kann. Wir wollen diese Tatsache hier ignorieren und uns mit +den spezifischen Eigenschaften eines Stacks beschäftigen. + +

+Der Konstruktor der Klasse Stack +ist parameterlos: +

+ + + + + +
+ +
+public Stack()
+
+ +		 +java.util.Stack
+ +

+Das Anfügen neuer Elemente wird durch einen Aufruf der Methode +push +erledigt und erfolgt wie üblich am oberen Ende des Stacks. Die +Methode liefert als Rückgabewert das eingefügte Objekt: +

+ + + + + +
+ +
+public Object push(Object item)
+
+ +		 +java.util.Stack
+ +

+Der Zugriff auf das oberste Element kann mit einer der Methoden pop +oder peek +erfolgen. Beide liefern das oberste Element des Stacks, pop +entfernt es anschließend vom Stack: +

+ + + + + +
+ +
+public Object pop()
+
+public Object peek()
+
+ +		 +java.util.Stack
+ +

+Des weiteren gibt es eine Methode empty, +um festzustellen, ob der Stack +leer ist, und eine Methode search, +die nach einem beliebigen Element sucht und als Rückgabewert +die Distanz zwischen gefundenem Element und oberstem Stack-Element +angibt: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean empty()
+
+public int search(Object o)
+
+ +		 +java.util.Stack
+ +

+Das folgende Beispiel verdeutlicht die Anwendung eines Stacks: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1402.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1402
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     Stack s = new Stack();
+010 
+011     s.push("Erstes Element");
+012     s.push("Zweites Element");
+013     s.push("Drittes Element");
+014     while (true) {
+015       try {
+016         System.out.println(s.pop());
+017       } catch (EmptyStackException e) {
+018         break;
+019       }
+020     }
+021   }
+022 }
+ +		 +Listing1402.java
+ +Listing 14.2: Anwendung eines Stacks

+ +

+Das Programm erzeugt einen Stack +und fügt die Werte »Erstes Element«, »Zweites +Element« und »Drittes Element« ein. Anschließend +entfernt es so lange Elemente aus dem Stack, bis die Ausgabeschleife +durch eine Ausnahme des Typs EmptyStackException +beendet wird. Durch die Arbeitsweise des Stack +werden die Elemente in der umgekehrten Eingabereihenfolge auf dem +Bildschirm ausgegeben: + +

+Drittes Element
+Zweites Element
+Erstes Element
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Mit dem JDK 6 wurde das Interface java.util.Deque +eingeführt, welches beispielsweise von der Klasse LinkedList +implementiert wird und die gleichen Operationen wie ein Stack anbietet. +Dieses Interface wird in Abschnitt 15.2 +aufgeführt wird.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100094.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100094.html new file mode 100644 index 0000000..c723d90 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100094.html @@ -0,0 +1,529 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

14.4 Die Klasse Hashtable

+
+ +
+ +

+Die Klasse Hashtable +ist eine Konkretisierung der abstrakten Klasse Dictionary. +Diese stellt einen assoziativen Speicher dar, der Schlüssel +auf Werte abbildet und über den Schlüsselbegriff +einen effizienten Zugriff auf den Wert ermöglicht. Ein Dictionary +speichert also immer zusammengehörige Paare von Daten, bei denen +der Schlüssel als Name des zugehörigen Wertes angesehen +werden kann. Über den Schlüssel kann später der Wert +leicht wiedergefunden werden. + +

+Da ein Dictionary auf unterschiedliche Weise implementiert werden +kann, haben die Java-Designer entschieden, dessen abstrakte Eigenschaften +in einer Basisklasse zusammenzufassen. Die Implementierung Hashtable +benutzt das Verfahren der Schlüsseltransformation, +also die Verwendung einer Transformationsfunktion (auch Hash-Funktion +genannt), zur Abbildung von Schlüsseln auf Indexpositionen eines +Arrays. Weitere Konkretisierungen der Klasse Dictionary, +etwa auf der Basis binärer Bäume, gibt es in Java derzeit +nicht. + +

+Neben den erwähnten abstrakten Eigenschaften besitzt Hashtable +noch die konkreten Merkmale Kapazität und Ladefaktor. +Die Kapazität gibt die Anzahl der Elemente an, die insgesamt +untergebracht werden können. Der Ladefaktor zeigt dagegen an, +bei welchem Füllungsgrad die Hash-Tabelle vergrößert +werden muss. Das Vergrößern erfolgt automatisch, wenn die +Anzahl der Elemente innerhalb der Tabelle größer ist als +das Produkt aus Kapazität und Ladefaktor. Seit dem JDK 1.2 darf +der Ladefaktor auch größer als 1 sein. In diesem Fall wird +die Hashtable +also erst dann vergrößert, wenn der Füllungsgrad größer +als 100 % ist und bereits ein Teil der Elemente in den Überlaufbereichen +untergebracht wurde. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Wichtig bei der Verwendung der Dictionary-Klassen +ist, dass das Einfügen und der Zugriff auf Schlüssel nicht +auf der Basis des Operators ==, +sondern mit Hilfe der Methode equals +erfolgt. Schlüssel müssen daher lediglich inhaltlich +gleich sein, um als identisch angesehen zu werden. Eine Referenzgleichheit +ist dagegen nicht erforderlich.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

14.4.1 Einfügen von Elementen

+ +

+Eine Instanz der Klasse Hashtable +kann mit Hilfe eines parameterlosen Konstruktors angelegt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public Hashtable()
+
+ +		 +java.util.Hashtable
+ +

+Das Einfügen von Elementen erfolgt durch Aufruf der Methode put: +

+ + + + + +
+ +
+public Object put(Object key, Object value)
+
+ +		 +java.util.Hashtable
+ +

+Dieser Aufruf fügt das Schlüssel-Werte-Paar (key, value) +in die Hashtable +ein. Weder key noch value dürfen dabei null +sein. Falls bereits ein Wertepaar mit dem Schlüssel key +enthalten ist, wird der bisherige Wert gegen den neuen ausgetauscht, +und put +liefert in diesem Fall den Wert zurück, der bisher dem Schlüssel +zugeordnet war. Falls der Schlüssel bisher noch nicht vorhanden +ist, ist der Rückgabewert null. + + + + +

14.4.2 Zugriff auf Elemente

+ +

+Der Zugriff auf ein Element erfolgt mit Hilfe der Methode get +über den ihm zugeordneten Schlüssel. get +erwartet ein Schlüsselobjekt und liefert den dazu passenden Wert. +Falls der angegebene Schlüssel nicht enthalten war, ist der Rückgabewert +null: +

+ + + + + +
+ +
+public Object get(Object key)
+
+ +		 +java.util.Hashtable
+ +

+Zusätzlich zu den bisher erwähnten Methoden gibt es noch +zwei weitere mit den Namen contains +und containsKey. +Sie überprüfen, ob ein bestimmter Wert bzw. ein bestimmter +Schlüssel in der Hashtable +enthalten ist: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean contains(Object value)
+public boolean containsKey(Object key)
+
+ +		 +java.util.Hashtable
+ +

+Der Rückgabewert ist true, +falls das gesuchte Element enthalten ist, andernfalls ist er false. +Bei der Verwendung dieser Funktionen ist zu beachten, dass die Suche +nach einem Wert wahrscheinlich viel ineffizienter ist als die Suche +nach einem Schlüssel. Während der Schlüssel über +die Transformationsfunktion sehr schnell gefunden wird, erfordert +die Suche nach einem Wert einen sequenziellen Durchlauf durch die +Tabelle. + + + + +

14.4.3 Hashtable als Iterator

+ +

+In der Klasse Hashtable +gibt es zwei Iteratoren, die zur Auflistung von Schlüsseln und +Werten verwendet werden können: +

+ + + + + +
+ +
+public Enumeration elements()
+public Enumeration keys()
+
+ +		 +java.util.Hashtable
+ +

+Die Methode elements +liefert einen Iterator für die Auflistung aller Werte in der +Hashtable. +In welcher Reihenfolge die Elemente dabei durchlaufen werden, ist +nicht definiert. Da eine Hash-Funktion die Eigenschaft hat, Schlüssel +gleichmäßig über den verfügbaren Speicher zu +verteilen, ist davon auszugehen, dass die Iteratoren ihre Rückgabewerte +in einer zufälligen Reihenfolge liefern. + +

+Analog zu elements +liefert keys +eine Auflistung aller Schlüssel, die sich in der Hash-Tabelle +befinden. Wie üblich liefern beide Methoden ein Objekt, welches +das Interface Enumeration +implementiert. Wie zuvor erklärt, erfolgt der Zugriff daher mit +Hilfe der Methoden hasMoreElements +und nextElement. + +

+Das folgende Beispiel verdeutlicht die Anwendung einer Hashtable: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1403.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1403
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     Hashtable h = new Hashtable();
+010 
+011     //Pflege der Aliase
+012     h.put("Fritz","f.mueller@test.de");
+013     h.put("Franz","fk@b-blabla.com");
+014     h.put("Paula","user0125@mail.uofm.edu");
+015     h.put("Lissa","lb3@gateway.fhdto.northsurf.dk");
+016 
+017     //Ausgabe
+018     Enumeration e = h.keys();
+019     while (e.hasMoreElements()) {
+020       String alias = (String)e.nextElement();
+021       System.out.println(
+022         alias + " --> " + h.get(alias)
+023       );
+024     }
+025   }
+026 }
+ +		 +Listing1403.java
+ +Listing 14.3: Anwendung der Klasse Hashtable

+ +

+Das Programm legt eine leere Hashtable +an, die zur Aufnahme von Mail-Aliasen verwendet werden soll. Dazu +soll zu jeder E-Mail-Adresse ein kurzer Aliasname gepflegt werden, +unter dem die lange Adresse später angesprochen werden kann. +Das Programm legt zunächst die Aliase »Fritz«, »Franz«, +»Paula« und »Lissa« an und assoziiert jeden mit +der zugehörigen E-Mail-Adresse. Anschließend durchläuft +es alle Schlüssel und gibt zu jedem den dazu passenden Wert aus. +Die Ausgabe des Programms ist: + +

+Lissa --> lb3@gateway.fhdto.northsurf.dk
+Paula --> user0125@mail.uofm.edu
+Franz --> fk@b-blabla.com
+Fritz --> f.mueller@test.de
+
+ + + + + +

14.4.4 Die Klasse Properties

+ +

+Die Klasse Properties +ist aus Hashtable +abgeleitet und repräsentiert ein auf String-Paare +spezialisiertes Dictionary, das es erlaubt, seinen Inhalt auf einen +externen Datenträger zu speichern oder von dort zu laden. Ein +solches Objekt wird auch als Property-Liste (oder Eigenschaften-Liste) +bezeichnet. Zur Instanzierung stehen zwei Konstruktoren zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public Properties()
+public Properties(Properties defaults)
+
+ +		 +java.util.Properties
+ +

+Der erste legt eine leere Property-Liste an, der zweite füllt +sie mit den übergebenen Default-Werten. Der Zugriff auf die einzelnen +Elemente erfolgt mit den Methoden getProperty +und propertyNames: +

+ + + + + +
+ +
+public String getProperty(String key)
+public String getProperty(String key, String defaultValue)
+
+public Enumeration propertyNames()
+
+ +		 +java.util.Properties
+ +

+Die erste Variante von getProperty +liefert die Eigenschaft mit der Bezeichnung key. +Ist sie nicht vorhanden, wird null +zurückgegeben. Die zweite Variante hat dieselbe Aufgabe, gibt +aber den Standardwert defaultValue +zurück, wenn die gesuchte Eigenschaft nicht gefunden wurde. Mit +propertyNames +kann ein Enumeration-Objekt +beschafft werden, mit dem alle Eigenschaften der Property-Liste aufgezählt +werden können. + +

+Zum Speichern einer Property-Liste steht die Methode store +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public void store(OutputStream out, String header)
+  throws IOException
+
+ +		 +java.util.Properties
+ +

+Sie erwartet einen OutputStream +als Ausgabegerät (siehe Kapitel 19) +und einen Header-String, +der als Kommentar in die Ausgabedatei geschrieben wird. + +

+Das Gegenstück zu store +ist load. +Mit ihr kann eine Property-Datei eingelesen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void load(InputStream in)
+  throws IOException
+
+ +		 +java.util.Properties
+ +

+Hier muss ein InputStream +übergeben werden (siehe ebenfalls Kapitel 19), +der die Daten der Property-Liste zur Verfügung stellt. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Im JDK 1.1 wurde statt der Methode store +die Methode save +zum Speichern einer Property-Liste verwendet. Diese hatte dieselbe +Signatur, löste aber bei I/O-Problemen keine IOException +aus. Mit dem JDK 1.2 wurde save +als deprecated +deklariert und durch store +ersetzt.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Property-Dateien sind Textdateien mit einem recht einfachen Aufbau. +Je Zeile enthalten sie einen Schlüssel und den zugehörigen +Wert. Beide sind durch ein Gleichheitszeichen voneinander getrennt. +Falls das erste nicht-leere Zeichen einer Zeile ein »#« +oder »!« ist, wird die gesamte Zeile als Kommentar angesehen +und beim Einlesen ignoriert. Zusätzlich sind einige Escape-Zeichen +wie \t, \n, \r, \\, \" oder \' erlaubt, und es gibt die Möglichkeit, +sehr lange Schlüssel-Wert-Paare auf mehrere Zeilen zu verteilen. +Weitere Details können in der API-Dokumentation der Methoden +load +und store +nachgelesen werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Wir wollen an dieser Stelle die Betrachtung der Klasse Properties +abschließen. Ein weiteres Beispiel zu ihrer Verwendung findet +sich in Abschnitt 16.3.1. +

+ + + +
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+
+ + + + +

14.5 Die Klasse BitSet

+
+ +
+ +

+Die Klasse BitSet +dient dazu, Mengen ganzer Zahlen zu repräsentieren. Sie +erlaubt es, Zahlen einzufügen oder zu löschen und zu testen, +ob bestimmte Werte in der Menge enthalten sind. Die Klasse bietet +zudem die Möglichkeit, Teil- und Vereinigungsmengen zu bilden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Ein BitSet +erlaubt aber auch noch eine andere Interpretation. Sie kann nämlich +auch als eine Menge von Bits, die entweder gesetzt oder nicht gesetzt +sein können, angesehen werden. In diesem Fall entspricht das +Einfügen eines Elements dem Setzen eines Bits, das Entfernen +dem Löschen und die Vereinigungs- und Schnittmengenoperationen +den logischen ODER- bzw. UND-Operationen.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Diese Analogie wird insbesondere dann deutlich, wenn man eine Menge +von ganzen Zahlen in der Form repräsentiert, dass in einem booleschen +Array das Element an Position i genau dann auf true +gesetzt wird, wenn die Zahl i Element der repräsentierten +Menge ist. Mit BitSet +bietet Java nun eine Klasse, die sowohl als Liste von Bits als auch +als Menge von Ganzzahlen angesehen werden kann. + + + + +

14.5.1 Elementweise Operationen

+ +

+Ein neues Objekt der Klasse BitSet +kann mit dem parameterlosen Konstruktor angelegt werden. Die dadurch +repräsentierte Menge ist zunächst leer. +

+ + + + + +
+ +
+public BitSet()
+
+ +		 +java.util.BitSet
+ +

+Das Einfügen einer Zahl (bzw. das Setzen eines Bits) erfolgt +mit Hilfe der Methode set. +Das Entfernen einer Zahl (bzw. das Löschen eines Bits) erfolgt +mit der Methode clear. +Die Abfrage, ob eine Zahl in der Menge enthalten ist (bzw. die Abfrage +des Zustands eines bestimmten Bits), erfolgt mit Hilfe der Methode +get: +

+ + + + + +
+ +
+public void set(int bit)
+
+public void clear(int bit)
+
+public boolean get(int bit)
+
+ +		 +java.util.BitSet
+ + + + +

14.5.2 Mengenorientierte Operationen

+ +

+Die mengenorientierten Operationen benötigen zwei Mengen als +Argumente, nämlich das aktuelle Objekt und eine weitere Menge, +die als Parameter übergeben wird. Das Ergebnis der Operation +wird dem aktuellen Objekt zugewiesen. Das Bilden der Vereinigungsmenge +(bzw. die bitweise ODER-Operation) erfolgt durch Aufruf der Methode +or, +das Bilden der Durchschnittsmenge (bzw. die bitweise UND-Operation) +mit Hilfe von and. +Zusätzlich gibt es die Methode xor, +die ein bitweises Exklusiv-ODER durchführt. Deren mengentheoretisches +Äquivalent ist die Vereinigung von Schnittmenge und Schnittmenge +der Umkehrmengen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit dem JDK 1.2 gibt es zusätzlich die Methode andNot, +mit der die Bits der Ursprungsmenge gelöscht werden, deren korrespondierendes +Bit in der Argumentmenge gesetzt ist.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+

+ + + + + +
+ +
+public void or(BitSet set)
+
+public void and(BitSet set)
+
+public void xor(BitSet set)
+
+public void andNot(BitSet set)
+
+ +		 +java.util.BitSet
+ +

+Das folgende Programm verdeutlicht die Anwendung der Klasse BitSet +am Beispiel der Konstruktion der Menge der Primzahlen kleiner gleich +20. Dabei werden besagte Primzahlen einfach als Menge X der +natürlichen Zahlen bis 20 angesehen, bei der jedes Element keinen +echten Teiler in X enthält: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1404.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1404
+006 {
+007   private final static int MAXNUM = 20;
+008 
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     BitSet  b;
+012     boolean ok;
+013 
+014     System.out.println("Die Primzahlen <= " + MAXNUM + ":");
+015     b = new BitSet();
+016     for (int i = 2; i <= MAXNUM; ++i) {
+017       ok = true;
+018       for (int j = 2; j < i; ++j) {
+019         if (b.get(j) && i % j == 0) {
+020           ok = false;
+021           break;
+022         }
+023       }
+024       if (ok) {
+025         b.set(i);
+026       }
+027     }
+028     for (int i = 1; i <= MAXNUM; ++i) {
+029       if (b.get(i)) {
+030         System.out.println("  " + i);
+031       }
+032     }
+033   }
+034 }
+ +		 +Listing1404.java
+ +Listing 14.4: Konstruktion von Primzahlen mit der Klasse BitSet

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+Die Primzahlen <= 20:
+  2
+  3
+  5
+  7
+  11
+  13
+  17
+  19
+
+ +
+ + + +
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+
+ + + + +

14.6 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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Kapitel 15

+

Collections II

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+
+ + + + +

15.1 Grundlagen und Konzepte

+
+ +
+ +

+Wie in Kapitel 14 erläutert, +gibt es seit dem JDK 1.0 die »traditionellen« Collections +mit den Klassen Vector, +Stack, +Dictionary, +Hashtable +und BitSet. +Obwohl sie ihren Zweck durchaus erfüllen, gab es einige Kritik +am Collections-Konzept des JDK 1.0. Zunächst wurde die geringe +Vielseitigkeit kritisiert, etwa im Vergleich zum mächtigen Collection-Konzept +der Sprache SmallTalk. Zudem galten die JDK-1.0-Collections als nicht +sehr performant. Fast alle wichtigen Methoden sind synchronized, +und als generische Speicher von Elementen des Typs Object +ist bei jedem Zugriff ein Typecast bzw. eine Typüberprüfung +notwendig (wir kommen auf diese Begriffe in Kapitel 22 +zurück). Zudem gab es Detailschwächen, die immer wieder +kritisiert wurden. Als Beispiel kann die Wahl der Methodennamen des +Enumeration-Interfaces +genannt werden. Oder die Implementierung der Klasse Stack, +die als Ableitung von Vector +weit über ihr eigentliches Ziel hinausschießt. + +

+Diese Kritik wurde von den Java-Designern zum Anlaß genommen, +das Collection-Konzept im Rahmen der Version 1.2 neu zu überdenken. +Herausgekommen ist dabei eine Sammlung von gut 20 Klassen und Interfaces +im Paket java.util, +die das Collections-Framework des JDK 1.2 bilden. Wer bei dieser Zahl +erschreckt, sei getröstet. Letztlich werden im wesentlichen die +drei Grundformen Set, +List +und Map +realisiert. Die große Anzahl ergibt sich aus der Bereitstellung +verschiedender Implementierungsvarianten, Interfaces und einiger abstrakter +Basisklassen, mit denen die Implementierung eigener Collections vereinfacht +werden kann. Wir wollen uns zunächst mit der grundlegenden Arbeitsweise +der Collection-Typen vertraut machen: +

+ +

+Jede dieser Grundformen ist als Interface unter dem oben angegebenen +Namen implementiert. Zudem gibt es jeweils eine oder mehrere konkrete +Implementierungen. Sie unterscheiden sich in den verwendeten Datenstrukturen +und Algorithmen und damit in ihrer Eignung für verschiedene Anwendungsfälle. +Weiterhin gibt es eine abstrakte Implementierung des Interfaces, mit +dessen Hilfe das Erstellen eigener Collections erleichtert wird. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Im Gegensatz zu den 1.1-Klassen sind die Collections des JDK 1.2 aus +Performancegründen durchgängig unsynchronisiert. Soll also +von mehr als einem Thread gleichzeitig auf eine Collection zugegriffen +werden (Collections sind häufig Kommunikationsmittel zwischen +gekoppelten Threads), so ist unbedingt darauf zu achten, die Zugriffe +selbst zu synchronisieren. Andernfalls können leicht Programmfehler +und Dateninkonsistenzen entstehen. Wie Sie den Zugriff auf die Klassen +des Collection Frameworks synchronisieren erfahren Sie in Abschnitt 15.7.2.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Die Namensgebung der Interfaces und Klassen folgt einem einfachen +Schema. Das Interface hat immer den allgemein verwendeten Namen der +zu implementierenden Collection, also beispielsweise List, +Set +oder Map. +Jede Implementierungsvariante stellt vor den Namen dann eine spezifische +Bezeichnung, die einen Hinweis auf die Art der verwendeten Datenstrukturen +und Algorithmen geben soll. So gibt es für das Interface List +beispielsweise die Implementierungsvarianten LinkedList +und ArrayList +sowie die abstrakte Implementierung AbstractList. +Wenn man dieses Schema einmal begriffen hat, verliert der »Collection-Zoo« +viel von seinem Schrecken. + +

+Die Interfaces spielen eine wichtige Rolle, denn sie beschreiben bereits +recht detailliert die Eigenschaften der folgenden Implementierungen. +Dabei wurde im JDK 1.2 eine weitreichende Design-Entscheidung getroffen. +Um nicht für jede denkbare Collection-Klasse ein eigenes Interface +definieren zu müssen, wurde ein Basisinterface Collection +geschaffen, aus dem die meisten Interfaces abgeleitet wurden. Es fasst +die wesentlichen Eigenschaften einer großen Menge unterschiedlicher +Collections zusammen: +

+ + + + + +
+ +
+int size()
+boolean isEmpty()
+boolean contains(Object o)
+Iterator iterator()
+Object[] toArray()
+Object[] toArray(Object[] a)
+boolean add(Object o)
+boolean remove(Object o)
+boolean containsAll(Collection c)
+boolean addAll(Collection c)
+boolean removeAll(Collection c)
+boolean retainAll(Collection c)
+void clear()
+boolean equals(Object o)
+int hashCode()
+
+ +		 +java.util.Collection
+ +

+Zusätzlich fordert die JDK-1.2-Spezifikation für jede Collection-Klasse +zwei Konstruktoren (was ja leider nicht im Rahmen der Interface-Definition +sichergestellt werden kann). Ein parameterloser Konstruktor wird verwendet, +um eine leere Collection anzulegen. Ein weiterer, der ein einzelnes +Collection-Argument +besitzt, dient dazu, eine neue Collection anzulegen und mit allen +Elementen aus der als Argument übergebenen Collection zu füllen. +Die Interfaces List +und Set +sind direkt aus Collection +abgeleitet, SortedSet +entstammt ihr (als Nachfolger von Set) +mittelbar. Lediglich die Interfaces Map +und das daraus abgeleitete Interface SortedMap +wurden nicht aus Collection +abgeleitet. + +

+Der Vorteil dieses Designs ist natürlich, dass eine flexible +Schnittstelle für den Umgang mit Mengen von Objekten zur +Verfügung steht. Wenn eine Methode einen Rückgabewert vom +Typ Collection +besitzt, können die Aufrufer dieser Methode auf die zurückgegebenen +Elemente - unabhängig vom Typ der tatsächlich zurückgegebenen +Collection-Klasse - einheitlich zugreifen. Selbst wenn eine andere +Implementierung gewählt wird, ändert sich für +den Aufrufer nichts, solange das zurückgegebene Objekt das Collection-Interface +implementiert. + +

+Soweit zur Theorie. Der designerische Nachteil dieses Ansatzes besteht +darin, dass längst nicht alle tatsächlichen Collections +eine Schnittstelle besitzen, wie sie in Collection +definiert wurde. Während diese für eine Liste noch passen +mag, besitzt eine Queue oder ein Stack gänzlich anders arbeitende +Zugriffsroutinen. Dieser Konflikt wurde dadurch zu lösen versucht, +dass die Methoden zum Ändern der Collection optional +sind. Während also contains, +containsAll, +equals, +hashCode, +isEmpty, +size +und toArray +obligatorisch sind, müssen die übrigen Methoden in einer +konkreten Implementierung nicht unbedingt zur Verfügung gestellt +werden, sondern können weggelassen, ersetzt oder ergänzt +werden. + +

+Aus Kapitel 9 wissen wir allerdings, +dass alle definierten Methoden eines Interfaces in einer konkreten +Implementierung zur Verfügung gestellt werden müssen. Davon +sind natürlich auch die Collection-Klassen nicht ausgenommen. +Wenn sich diese entschließen, eine optionale Methode nicht zu +realisieren, so muss diese zwar implementiert werden, löst aber +beim Aufruf eine Exception des Typs UnsupportedOperationException +aus. Die tatsächliche Schnittstelle einer konkreten Collection-Klasse +kann also nicht dem Interface entnommen werden, das sie implementiert, +sondern erfordert zusätzlich die schriftliche Dokumentation der +Klasse. + +

+Über diesen Designansatz kann man sich streiten. Da sowieso nur +die nicht-verändernden Methoden nicht-optional sind, hätte +man ebenso gut diese allein in ein generisches Collection-Interface +stecken können und von allen Collection-Klassen implementieren +lassen können. Zusätzliche Methoden wären dann in abgeleiteten +Interfaces passend zur jeweiligen Collection-Klasse zu definieren. +

+ + + +
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+
+ + + + +

15.2 Die Collection des Typs List

+
+ +
+ + + + +

15.2.1 Abstrakte Eigenschaften

+ +

+Eine Collection vom Typ List +ist eine geordnete Menge von Objekten, auf die entweder sequenziell +oder über ihren Index (ihre Position in der Liste) zugegriffen +werden kann. Wie bei Arrays hat das erste Element den Index 0 und +das letzte den Index size() - 1. +Es ist möglich, an einer beliebigen Stelle der Liste ein Element +einzufügen oder zu löschen. Die weiter hinten stehenden +Elemente werden dann entsprechend nach rechts bzw. links verschoben. +Des weiteren gibt es Methoden, um Elemente in der Liste zu suchen. + +

+Das Interface List +ist direkt aus Collection +abgeleitet und erbt somit dessen Methoden. Zusätzlich gibt es +einige neue Methoden, die zum wahlfreien Zugriff auf die Elemente +benötigt werden. Um Elemente in die Liste einzufügen, können +die Methoden add +und addAll +verwendet werden: +

+ + + + + +
+ +
+void add(int index, Object element)
+boolean add(Object o)
+
+boolean addAll(Collection c)
+boolean addAll(int index, Collection c)
+
+ +		 +java.util.List
+ +

+Mit add +wird ein einfaches Element in die Liste eingefügt. Wenn die Methode +mit einem einzelnen Object +als Parameter aufgerufen wird, hängt sie das Element an das Ende +der Liste an. Wird zusätzlich der Index angegeben, so wird das +Element an der spezifizierten Position eingefügt und alle übrigen +Elemente um eine Position nach rechts geschoben. Mit addAll +kann eine komplette Collection in die Liste eingefügt werden. +Auch hier können die Elemente wahlweise an das Ende angehängt +oder an einer beliebigen Stelle in der Liste eingefügt werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Der Rückgabewert von add +ist true, +wenn die Liste durch den Aufruf von add +verändert, also das Element hinzugefügt wurde. Er ist false, +wenn die Liste nicht verändert wurde. Das kann beispielsweise +dann der Fall sein, wenn die Liste keine Doubletten erlaubt und ein +bereits vorhandenes Element noch einmal eingefügt werden soll. +Konnte das Element dagegen aus einem anderen Grund nicht eingefügt +werden, wird eine Ausnahme des Typs UnsupportedOperationException, +ClassCastException +oder IllegalArgumentException +ausgelöst.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Das Löschen von Elementen kann mit den Methoden remove, +removeAll +und retainAll +erfolgen: +

+ + + + + +
+ +
+Object remove(int index)
+boolean remove(Object o)
+
+boolean removeAll(Collection c)
+boolean retainAll(Collection c)
+
+ +		 +java.util.List
+ +

+An remove +kann dabei wahlweise der Index des zu löschenden Objekts oder +das Objekt selbst übergeben werden. Mit removeAll +werden alle Elemente gelöscht, die auch in der als Argument übergebenen +Collection enthalten sind, und retainAll +löscht alle Elemente außer den in der Argument-Collection +enthaltenen. + + + + +

15.2.2 Implementierungen

+ +

+Das Interface List +wird seit dem JDK 1.2 von verschiedenen Klassen implementiert: +

+ +

+Soll im eigenen Programm eine Liste verwendet werden, stellt sich +die Frage, welche der genannten Implementierungen dafür am besten +geeignet ist. Während die Klasse AbstractList +nur als Basisklasse eigener Listenklassen sinnvoll verwendet werden +kann, ist die Entscheidung für eine der drei übrigen Klassen +von den Spezifika der jeweiligen Anwendung abhängig. Bleibt die +Liste klein, wird hauptsächlich wahlfrei darauf zugegriffen; +überwiegen die lesenden gegenüber den schreibenden Zugriffen +deutlich, so liefert die ArrayList +die besten Ergebnisse. Ist die Liste dagegen sehr groß und werden +häufig Einfügungen und Löschungen vorgenommen, ist +wahrscheinlich die LinkedList +die bessere Wahl. Wird von mehreren Threads gleichzeitig auf die Liste +zugegriffen, kann die Klasse Vector +verwendet werden, denn ihre Methoden sind bereits weitgehend als synchronized +deklariert. Weitere Untersuchungen zur Performance der Listentypen +sind in Abschnitt 50.2.3 +zu finden. + +

+Das folgende Beispiel zeigt das Anlegen und Bearbeiten zweier unterschiedlicher +Listen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1501.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1501
+006 {
+007   static void fillList(List list)
+008   {
+009     for (int i = 0; i < 10; ++i) {
+010       list.add("" + i);
+011     }
+012     list.remove(3);
+013     list.remove("5");
+014   }
+015 
+016   static void printList(List list)
+017   {
+018     for (int i = 0; i < list.size(); ++i) {
+019       System.out.println((String)list.get(i));
+020     }
+021     System.out.println("---");
+022   }
+023 
+024   public static void main(String[] args)
+025   {
+026     //Erzeugen der LinkedList
+027     LinkedList list1 = new LinkedList();
+028     fillList(list1);
+029     printList(list1);
+030     //Erzeugen der ArrayList
+031     ArrayList list2 = new ArrayList();
+032     fillList(list2);
+033     printList(list2);
+034     //Test von removeAll
+035     list2.remove("0");
+036     list1.removeAll(list2);
+037     printList(list1);
+038   }
+039 }
+ +		 +Listing1501.java
+ +Listing 15.1: Anlegen und Bearbeiten zweier Listen

+ +

+Hierbei wird zunächst je eine Liste des Typs LinkedList +und ArrayList +angelegt; beide werden durch Aufruf von fillList +identisch gefüllt. Der Parameter list +hat den Typ List +und akzeptiert damit beliebige Objekte, die dieses Interface implementieren. +Tatsächlich spielt es für fillList +keine Rolle, welche konkrete Listenklasse verwendet wurde, und die +nachfolgenden Ausgabemethoden geben jeweils genau dasselbe aus: + +

+0
+1
+2
+4
+6
+7
+8
+9
+---
+0
+1
+2
+4
+6
+7
+8
+9
+---
+0
+---
+
+ + +

+Anschließend wird aus list2 +das Element »0« entfernt und dann aus list1 +alle Elemente gelöscht, die noch in list2 +enthalten sind. Nach dem Aufruf von removeAll +verbleibt also nur noch das (zu diesem Zeitpunkt nicht mehr in list2 +enthaltene) Element »0« in list1 +und wird durch den folgenden Aufruf von printList +ausgegeben. +

+ + + +
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+
+ + + + +

15.3 Iteratoren

+
+ +
+ + + + +

15.3.1 Das Interface Iterator

+ +

+Auf die Collections der Prä-1.2-JDKs konnte mit Hilfe des Enumeration-Interfaces +und seiner beiden Methoden hasMoreElements +und nextElement +zugegriffen werden. Da Objekte, die dem Durchlaufen von Collections +dienen, überall in der Informatik als Iteratoren bezeichnet +werden, wurde die Namensgebung des Interfaces und seiner Methoden +vielfach kritisiert. Die Designer der Collections der Version 1.2 +haben sich nun dem allgemeinen Sprachgebrauch angepasst und das Interface +zum Durchlaufen der Elemente einer Collection als Iterator +bezeichnet und mit folgenden Methoden ausgestattet: +

+ + + + + +
+ +
+boolean hasNext()
+
+Object next()
+
+void remove()
+
+ +		 +java.util.Iterator
+ +

+Ein solches Iterator-Objekt kann über die Methode iterator +für jede Collection des Frameworks erzeugt werden. Hierfür +wurde das Interface java.lang.Iterable +definiert, welches auch von jeder Collection implementiert wird. + +

+hasNext +gibt genau dann true +zurück, wenn der Iterator mindestens ein weiteres Element enthält. +next +liefert das nächste Element bzw. löst eine Ausnahme des +Typs NoSuchElementException +aus, wenn es keine weiteren Elemente gibt. Wie beim Enumeration-Interface +ist der Rückgabewert als Object +deklariert und muss daher auf das passende Object gecastet werden. +Als neues Feature (gegenüber einer Enumeration) +bietet ein Iterator +die Möglichkeit, die Collection während der Abfrage zu ändern, +indem das zuletzt geholte Element mit der Methode remove +gelöscht wird. Bei allen Collections, die das Interface Collection +implementieren, kann ein Iterator zum Durchlaufen aller Elemente mit +der Methode iterator +beschafft werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Dies ist auch gleichzeitig die einzige erlaubte Möglichkeit, +die Collection während der Verwendung eines Iterators zu ändern. +Alle direkt ändernden Zugriffe auf die Collection machen das +weitere Verhalten des Iterators undefiniert.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Wir wollen uns die Benutzung eines Iterators an einem Beispiel ansehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1502.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1502
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     //Füllen der Liste
+010     ArrayList list = new ArrayList();
+011     for (int i = 1; i <= 20; ++i) {
+012       list.add("" + i);
+013     }
+014     //Löschen von Elementen über Iterator
+015     Iterator it = list.iterator();
+016     while (it.hasNext()) {
+017       String s = (String) it.next();
+018       if (s.startsWith("1")) {
+019         it.remove();
+020       }
+021     }
+022     //Ausgeben der verbleibenden Elemente
+023     it = list.iterator();
+024     while (it.hasNext()) {
+025       System.out.println((String) it.next());
+026     }
+027   }
+028 }
+ +		 +Listing1502.java
+ +Listing 15.2: Zugriff auf eine Collection mit einem Iterator

+ +

+Das Programm erzeugt zunächst eine Liste mit den Elementen »1«, +»2«, ..., »20«. Anschließend wird durch +Aufruf von iterator +ein Iterator über alle Elemente der Liste beschafft. Mit seiner +Hilfe werden alle Elemente der Liste durchlaufen und diejenigen, die +mit »1« anfangen, gelöscht. Der zweite Durchlauf durch +die Liste zeigt dann nur noch die übriggebliebenen Elemente an: + +

+2
+3
+4
+5
+6
+7
+8
+9
+20
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit der J2SE 5.0 gibt es eine Erweiterung der for-Schleife, +mit der Collection-Klassen einfach durchlaufen werden können. +Diese, auch als foreach-Schleife bezeichnete Variante wird in Abschnitt 6.3.3 +ausführlich erläutert.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

15.3.2 Das Interface ListIterator

+ +

+Neben dem Iterator-Interface +gibt es das daraus abgeleitete Interface ListIterator. +Es steht nur bei Collections des Typs List +(und daraus abgeleiteten Klassen) zur Verfügung und bietet zusätzlich +die Möglichkeit, die Liste in beiden Richtungen zu durchlaufen, +auf den Index des nächsten oder vorigen Elements zuzugreifen, +das aktuelle Element zu verändern und ein neues Element hinzuzufügen: +

+ + + + + +
+ +
+boolean hasPrevious()
+Object previous()
+
+int nextIndex()
+int previousIndex()
+
+void add(Object o)
+void set(Object o)
+
+ +		 +java.util.ListIterator
+ +

+Mit hasPrevious +kann bestimmt werden, ob es vor der aktuellen Position ein +weiteres Element gibt; der Zugriff darauf würde mit previous +erfolgen. Die Methoden nextIndex +und previousIndex +liefern den Index des nächsten bzw. vorigen Elements des Iterators. +Wird previousIndex +am Anfang des Iterators aufgerufen, ist sein Rückgabewert -1. +Wird nextIndex +am Ende aufgerufen, liefert es size() +als Rückgabewert. Mit add +kann ein neues Element an der Stelle in die Liste eingefügt werden, +die unmittelbar vor dem nächsten Element des Iterators liegt. +set +erlaubt es, das durch den letzten Aufruf von next +bzw. previous +beschaffte Element zu ersetzen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Ebenso wie beim Interface Collection +sind die ändernden Methoden der Iteratoren optional. Falls +ein Iterator eine dieser Methoden nicht zur Verfügung stellen +will, löst er bei ihrem Aufruf eine Ausnahme des Typs UnsupportedOperationException +aus. Das gilt für die Methoden add, +set +und remove.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

15.4 Die Collection des Typs Set

+
+ +
+ + + + +

15.4.1 Abstrakte Eigenschaften

+ +

+Ein Set +ähnelt der List, +erlaubt aber im Gegensatz zu dieser keine doppelten Elemente. Genauer +gesagt, in einem Set +darf es zu keinem Zeitpunkt zwei Elemente x +und y geben, für die x.equals(y) +wahr ist. Ein Set +entspricht damit im mathematischen Sinn einer Menge, in der +ja ebenfalls jedes Element nur einmal vorkommen kann. Ein Set +hat allerdings keine spezielle Schnittstelle, sondern erbt seine Methoden +von der Basisklasse Collection. + +

+Die Unterschiede zu List +treten zutage, wenn man versucht, mit add +ein Element einzufügen, das bereits vorhanden ist (bei dem also +die equals-Methode +wie zuvor beschrieben true +ergibt). In diesem Fall wird es nicht erneut eingefügt, sondern +add +gibt false +zurück. Auch für die Methoden addAll +und den Konstruktor Set(Collection c) +gilt, dass sie kein Element doppelt einfügen und damit insgesamt +die Integritätsbedingung einer Menge erhalten. + +

+Ein weiterer Unterschied zu List +ist, dass ein Set +keinen ListIterator, +sondern lediglich einen einfachen Iterator +erzeugen kann. Dessen Elemente haben keine definierte Reihenfolge. +Sie kann sich durch wiederholtes Einfügen von Elementen im Laufe +der Zeit sogar ändern. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Besondere Vorsicht ist geboten, wenn ein Set +dazu benutzt wird, veränderliche Objekte +zu speichern (sie werden auch als mutable +bezeichnet). Wird ein Objekt, das in einem Set +gespeichert ist, so verändert, dass der equals-Vergleich +mit einem anderen Element danach einen anderen Wert ergeben könnte, +so gilt der komplette Set +als undefiniert und darf nicht mehr benutzt werden. + +

+Zentrale Ursache für dieses Problem ist die Tatsache, dass Objektvariablen +intern als Zeiger auf die zugehörigen Objekte dargestellt +werden. Auf ein Objekt, das in einem Set +enthalten ist, kann somit auch von außen zugegriffen werden, +wenn nach dem Einfügen des Objekts noch ein Verweis darauf zur +Verfügung steht. Bei den in Java vordefinierten »kleinen« +Klassen wie String, +Integer +usw. ist das kein Problem, denn Objekte dieses Typs können nach +ihrer Konstruktion nicht mehr verändert werden (sie sind immutable). +Bei veränderlichen Objekten könnten dagegen im Set +enthaltene Elemente unbemerkt verändert und dessen Integrität +verletzt werden.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

15.4.2 Implementierungen

+ +

+Das Set-Interface +wird im JDK nur von den Klassen HashSet +und AbstractSet +implementiert. Die abstrakte Implementierung dient lediglich als Basisklasse +für eigene Ableitungen. In der voll funktionsfähigen HashSet-Implementierung +werden die Elemente intern in einer HashMap +gespeichert. Vor jedem Einfügen wird geprüft, ob das einzufügende +Element bereits in der HashMap +enthalten ist. Die Performance der Einfüge-, Lösch- und +Zugriffsfunktionen ist im Mittel konstant. Neben den oben erwähnten +Standardkonstruktoren besitzt die Klasse HashSet +zwei weitere Konstruktoren, deren Argumente direkt an den Konstruktor +der HashMap +weitergereicht werden: +

+ + + + + +
+ +
+HashSet(int initialCapacity)
+HashSet(int initialCapacity, float loadFactor)
+
+ +		 +java.util.HashSet
+ +

+Wir wollen uns die Anwendung eines HashSet +am Beispiel der Generierung eines Lottotipps ansehen. Ein ähnliches +Beispiel gibt es in Listing 16.1. +Dort wird ein BitSet +verwendet, um doppelte Zahlen zu verhindern. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1503.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1503
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     HashSet set = new HashSet(10);
+010     int doubletten = 0;
+011     //Lottozahlen erzeugen
+012     while (set.size() < 6) {
+013       int num = (int)(Math.random() * 49) + 1;
+014       if (!set.add(new Integer(num))) {
+015         ++doubletten;
+016       }
+017     }
+018     //Lottozahlen ausgeben
+019     Iterator it = set.iterator();
+020     while (it.hasNext()) {
+021       System.out.println(((Integer)it.next()).toString());
+022     }
+023     System.out.println("Ignorierte Doubletten: " + doubletten);
+024   }
+025 }
+ +		 +Listing1503.java
+ +Listing 15.3: Generierung eines Lottotipps mit HashSet

+ +

+In diesem Listing wird ein HashSet +so lange mit Zufallszahlen zwischen 1 und 49 bestückt, bis die +Anzahl der Elemente 6 ist. Da in einen Set +keine Elemente eingefügt werden können, die bereits darin +enthalten sind, ist dafür gesorgt, dass jede Zahl nur einmal +im Tipp auftaucht. Der Zähler doubletten +wird durch den Rückgabewert false +von add +getriggert. Er zählt, wie oft eine Zahl eingefügt werden +sollte, die bereits enthalten war. Die Ausgabe des Programms könnte +beispielsweise so aussehen: + +

+29
+17
+16
+35
+3
+30
+Ignorierte Doubletten: 2
+
+ +
+ + + +
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+
+ + + + +

15.5 Die Collection des Typs Map

+
+ +
+ + + + +

15.5.1 Abstrakte Eigenschaften

+ +

+Eine Collection des Typs Map +realisiert einen assoziativen Speicher, der Schlüssel auf Werte +abbildet. Sowohl Schlüssel als auch Werte sind Objekte eines +beliebigen Typs. Je Schlüssel gibt es entweder keinen oder genau +einen Eintrag in der Collection. Soll ein Schlüssel-Wert-Paar +eingefügt werden, dessen Schlüssel bereits existiert, wird +dieses nicht neu eingefügt. Es wird lediglich dem vorhandenen +Schlüssel der neue Wert zugeordnet. Der Wert wird also praktisch +ausgetauscht. + +

+Das Interface Map +ist nicht von Collection +abgeleitet, sondern eigenständig. Es definiert folgende Methoden: +

+ + + + + +
+ +
+int size()
+boolean isEmpty()
+boolean containsKey(Object key)
+boolean containsValue(Object value)
+Object get(Object key)
+Object put(Object key, Object value)
+Object remove(Object key)
+void putAll(Map t)
+void clear()
+public Set keySet()
+public Collection values()
+public Set entrySet()
+boolean equals(Object o)
+int hashCode()
+
+ +		 +java.util.Map
+ +

+Die Methoden size, +isEmpty, +remove, +clear, +equals +und hashCode +sind mit den gleichnamigen Methoden des Collection-Interfaces +identisch und brauchen daher nicht noch einmal erklärt zu werden. + +

+Mit Hilfe von put +wird ein neues Schlüssel-Wert-Paar eingefügt bzw. dem bereits +vorhandenen Schlüssel ein neuer Wert zugeordnet. Die Methode +putAll +macht das für alle Paare der als Argument übergebenen Map. +Auch hier gilt die Regel, dass ein Schlüssel, der bereits vorhanden +ist, nicht neu eingefügt wird. Lediglich sein zugeordneter Wert +wird ausgetauscht. Mit der Methode get +kann der Wert zu einem Schlüssel beschafft werden. Da der Rückgabewert +vom Typ Object +ist, muss er auf den erwarteten Wert gecastet werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Falls der angegebene Schlüssel nicht in der Map +enthalten ist, wird null +zurückgegeben. Hier ist Vorsicht geboten, denn ein null-Wert +wird auch dann zurückgegeben, wenn die Map +das Einfügen von null-Werten +erlaubt und ein solcher diesem Schlüssel explizit zugeordnet +wurde. Um diese beiden Fälle zu unterscheiden, kann die Methode +containsKey +verwendet werden. Sie gibt genau dann true +zurück, wenn der gewünschte Schlüssel in der Map +enthalten ist. Andernfalls liefert sie false. +Analog dazu kann mit containsValue +festgestellt werden, ob ein bestimmter Wert mindestens einmal in der +Map +enthalten ist.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Im Vergleich zum Collection-Interface +fällt auf, dass eine Map +keine Methode iterator +besitzt. Statt dessen kann sie drei unterschiedliche Collections erzeugen, +die dann natürlich ihrerseits dazu verwendet werden können, +einen Iterator zu liefern. Diese Collections werden als Views, +also als Sichten auf die Collection bezeichnet: +

+ +

+Neben den im Interface definierten Methoden sollte eine konkrete Map-Implementierung +zwei Konstruktoren zur Verfügung stellen. Ein leerer Konstruktor +dient dazu, eine leere Map +zu erzeugen. Ein zweiter Konstruktor, der ein einzelnes Map-Argument +erwartet, erzeugt eine neue Map +mit denselben Schlüssel-Wert-Paaren wie die als Argument übergebene +Map. + + + + +

15.5.2 Implementierungen

+ +

+Das JDK stellt mehrere Implementierungen des Map-Interfaces +zur Verfügung: +

+ +

+Weitere Details zur Klasse Hashtable +finden sich in Abschnitt 14.4. +Dort gibt es auch ein kleines Anwendungsbeispiel, das wir hier in +einer für die Klasse HashMap +angepassten Form zeigen wollen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1504.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1504
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     HashMap h = new HashMap();
+010 
+011     //Pflege der Aliase
+012     h.put("Fritz","f.mueller@test.de");
+013     h.put("Franz","fk@b-blabla.com");
+014     h.put("Paula","user0125@mail.uofm.edu");
+015     h.put("Lissa","lb3@gateway.fhdto.northsurf.dk");
+016 
+017     //Ausgabe
+018     Iterator it = h.entrySet().iterator(); 
+019     while (it.hasNext()) {
+020       Map.Entry entry = (Map.Entry)it.next();
+021       System.out.println(
+022         (String)entry.getKey() + " --> " +
+023         (String)entry.getValue()
+024       );
+025     } 
+026   }
+027 }
+ +		 +Listing1504.java
+ +Listing 15.4: Anwendung der Klasse HashMap

+ +

+Der wichtigste Unterschied liegt in der Ausgabe der Ergebnisse. Während +bei der Hashtable +eine Enumeration +verwendet wurde, müssen wir hier durch Aufruf von entrySet +zunächst eine Menge der Schlüssel-Wert-Paare beschaffen. +Diese liefert dann einen Iterator, der für jedes Element ein +Objekt des Typs Map.Entry +zurückgibt. Dessen Methoden getKey +und getValue +liefern den Schlüssel bzw. Wert des jeweiligen Eintrags. Alternativ +hätten wir auch mit keySet +die Menge der Schlüssel durchlaufen und mit get +auf den jeweils aktuellen Wert zugreifen können. Dazu müssten +die Zeilen 018 bis 025 +im vorigen Listing durch folgenden Code ersetzt werden: + +

+Iterator it = h.keySet().iterator();
+while (it.hasNext()) {
+  String key = (String)it.next();
+  System.out.println(
+    key + " --> " + (String)h.get(key)
+  );
+}
+
+ + +

+Die Ausgabe des Programms unterscheidet sich nur in der Sortierung +von der von Listing 14.3: + +

+Franz --> fk@b-blabla.com
+Fritz --> f.mueller@test.de
+Paula --> user0125@mail.uofm.edu
+Lissa --> lb3@gateway.fhdto.northsurf.dk
+
+ +
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100103.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100103.html new file mode 100644 index 0000000..be10ac5 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100103.html @@ -0,0 +1,475 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

15.6 Sortierte Collections

+
+ +
+ + + + +

15.6.1 Comparable und Comparator

+ +

+Die bisher vorgestellten Set- +und Map-Collections +waren unsortiert, d.h. ihre Iteratoren haben die Elemente in keiner +bestimmten Reihenfolge zurückgegeben. Im Gegensatz dazu gibt +ein List-Iterator +die Elemente in der Reihenfolge ihrer Indexnummern zurück. Im +JDK gibt es nun auch die Möglichkeit, die Elemente eines Set +oder einer Map +zu sortieren. Dabei kann entweder die natürliche Ordnung +der Elemente verwendet werden, oder die Elemente können mit Hilfe +eines expliziten Vergleichsobjekts sortiert werden. + +

+Bei der natürlichen Ordnung muss sichergestellt sein, dass alle +Elemente der Collection eine compareTo-Methode +besitzen und je zwei beliebige Elemente miteinander verglichen werden +können, ohne dass es zu einem Typfehler kommt. Dazu müssen +die Elemente das Interface Comparable +aus dem Paket java.lang +implementieren: +

+ + + + + +
+ +
+public int compareTo(Object o)
+
+ +		 +java.lang.Comparable
+ +

+Comparable +besitzt lediglich eine einzige Methode compareTo, +die aufgerufen wird, um das aktuelle Element mit einem anderen zu +vergleichen. +

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Während in älteren JDKs bereits einige Klassen sporadisch +eine compareTo-Methode +besaßen, wird seit dem JDK 1.2 das Comparable-Interface +bereits von vielen der eingebauten Klassen implementiert, etwa von +String, +Character, +Double +usw. Die natürliche Ordnung einer Menge von Elementen ergibt +sich nun, indem man alle Elemente paarweise miteinander vergleicht +und dabei jeweils das kleinere vor das größere Element +stellt.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Die zweite Möglichkeit, eine Menge von Elementen zu sortieren, +besteht darin, an den Konstruktor der Collection-Klasse ein Objekt +des Typs Comparator +zu übergeben. Comparator +ist ein Interface, das lediglich eine einzige Methode compare +definiert: +

+ + + + + +
+ +
+public int compare(Object o1, Object o2)
+
+ +		 +java.util.Comparator
+ +

+Das übergebene Comparator-Objekt +übernimmt die Aufgabe einer »Vergleichsfunktion«, deren +Methode compare +immer dann aufgerufen wird, wenn bestimmt werden muss, in welcher +Reihenfolge zwei beliebige Elemente zueinander stehen. + + + + +

15.6.2 SortedSet und TreeSet

+ +

+Zur Realisierung von sortierten Mengen wurde aus Set +das Interface SortedSet +abgeleitet. Es erweitert das Basisinterface um einige interessante +Methoden: +

+ + + + + +
+ +
+Object first()
+Object last()
+
+SortedSet headSet(Object toElement)
+SortedSet subSet(Object fromElement, Object toElement)
+SortedSet tailSet(Object fromElement)
+
+ +		 +java.util.SortedSet
+ +

+Mit first +und last +kann das (gemäß der Sortierordnung) erste bzw. letzte Element +der Menge beschafft werden. Die übrigen Methoden dienen dazu, +aus der Originalmenge Teilmengen auf der Basis der Sortierung der +Elemente zu konstruieren: +

+ +

+Neben dem hier beschriebenen Interface fordert die Dokumentation zu +SortedSet +eine Reihe von Konstruktoren: +

+ +

+Die einzige Klasse im JDK, die das Interface SortedSet +implementiert, ist TreeSet. +Sie implementiert die sortierte Menge mit Hilfe der Klasse TreeMap. +Diese verwendet einen Red-Black-Tree +als Datenstruktur, also einen Baum, der durch eine imaginäre +Rot-Schwarz-Färbung seiner Knoten und spezielle Einfüge- +und Löschfunktionen davor geschützt wird, im Extremfall +zu einer linearen Liste zu entarten. Alle Basisoperationen können +in logarithmischer Zeit bezüglich der Anzahl der Elemente des +Baums ausgeführt werden und sind damit auch bei großen +Elementzahlen recht schnell. + +

+Für uns interessanter ist die Fähigkeit, einen sortierten +Iterator zu erzeugen. Wir wollen uns dazu ein Beispiel ansehen. Das +folgende Programm erzeugt eine sortierte Menge und fügt einige +Strings unsortiert ein. Anschließend werden die Strings mit +Hilfe eines Iterators ausgegeben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1505.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1505
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     //Konstruieren des Sets
+010     TreeSet s = new TreeSet();
+011     s.add("Kiwi");
+012     s.add("Kirsche");
+013     s.add("Ananas");
+014     s.add("Zitrone");
+015     s.add("Grapefruit");
+016     s.add("Banane");
+017     //Sortierte Ausgabe
+018     Iterator it = s.iterator();
+019     while (it.hasNext()) {
+020       System.out.println((String)it.next());
+021     }
+022   }
+023 }
+ +		 +Listing1505.java
+ +Listing 15.5: Die Klasse TreeSet

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+Ananas
+Banane
+Grapefruit
+Kirsche
+Kiwi
+Zitrone
+
+ + +

+Der Iterator hat die Elemente also in alphabetischer Reihenfolge ausgegeben. +Der Grund dafür ist, dass die Klasse String +seit dem JDK 1.2 das Comparable-Interface +implementiert und eine Methode compareTo +zur Verfügung stellt, mit der die Zeichenketten in lexikografischer +Ordnung angeordnet werden. Sollen die Elemente unserer Menge dagegen +rückwärts sortiert werden, ist die vorhandene compareTo-Methode +dazu nicht geeignet. Statt dessen wird nun einfach ein Comparator-Objekt +an den Konstruktor übergeben, dessen compare-Methode +so implementiert wurde, dass zwei zu vergleichende Strings genau dann +als aufsteigend beurteilt werden, wenn sie gemäß ihrer +lexikografischen Ordnung absteigend sind. Das folgende Listing zeigt +dies am Beispiel der Klasse ReverseStringComparator: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1506.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1506
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     //Konstruieren des Sets
+010     TreeSet s = new TreeSet(new ReverseStringComparator());
+011     s.add("Kiwi");
+012     s.add("Kirsche");
+013     s.add("Ananas");
+014     s.add("Zitrone");
+015     s.add("Grapefruit");
+016     s.add("Banane");
+017     //Rückwärts sortierte Ausgabe
+018     Iterator it = s.iterator();
+019     while (it.hasNext()) {
+020       System.out.println((String)it.next());
+021     }
+022   }
+023 }
+024 
+025 class ReverseStringComparator
+026 implements Comparator
+027 {
+028   public int compare(Object o1, Object o2)
+029   {
+030     return ((String)o2).compareTo((String)o1);
+031   }
+032 }
+ +		 +Listing1506.java
+ +Listing 15.6: Rückwärts sortieren mit einem Comparator

+ +

+Das Programm gibt nun die Elemente in umgekehrter Reihenfolge aus: + +

+Zitrone
+Kiwi
+Kirsche
+Grapefruit
+Banane
+Ananas
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Mit Hilfe eines Comparators kann eine beliebige Sortierung der Elemente +eines SortedSet +erreicht werden. Wird ein Comparator +an den Konstruktor übergeben, so wird die compareTo-Methode +überhaupt nicht mehr verwendet, sondern die Sortierung erfolgt +ausschließlich mit Hilfe der Methode compare +des Comparator-Objekts. +So können beispielsweise auch Elemente in einem SortedSet +gespeichert werden, die das Comparable-Interface +nicht implementieren.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

15.6.3 SortedMap und TreeMap

+ +

+Neben einem sortierten Set +gibt es auch eine sortierte Map. +Das Interface SortedMap +ist analog zu SortedSet +aufgebaut und enthält folgende Methoden: +

+ + + + + +
+ +
+Object first()
+Object last()
+
+SortedMap headMap(Object toElement)
+SortedMap subMap(Object fromElement, Object toElement)
+SortedMap tailMap(Object fromElement)
+
+ +		 +java.util.SortedMap
+ +

+Als konkrete Implementierung von SortedMap +gibt es die Klasse TreeMap, +die analog zu TreeSet +arbeitet. Die Methoden keySet +und entrySet +liefern Collections, deren Iteratoren ihre Elemente in aufsteigender +Reihenfolge abliefern. Auch bei einer SortedMap +kann wahlweise mit der natürlichen Ordnung der Schlüssel +gearbeitet werden oder durch Übergabe eines Comparator-Objekts +an den Konstruktor eine andere Sortierfolge erzwungen werden. +

+ + + +
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+
+ + + + +

15.7 Die Klasse Collections

+
+ +
+ +

+Im Paket java.util +gibt es eine Klasse Collections +(man achte auf das »s« am Ende), die eine große Anzahl +statischer Methoden zur Manipulation und Verarbeitung von Collections +enthält. Darunter finden sich Methoden zum Durchsuchen, Sortieren, +Kopieren und Synchronisieren von Collections sowie solche zur Extraktion +von Elementen mit bestimmten Eigenschaften. Wir wollen uns hier nur +einige der interessanten Methoden dieser Klasse ansehen und verweisen +für weitere Informationen auf die JDK-Dokumentation. + + + + +

15.7.1 Sortieren und Suchen

+ +

+Die Klasse Collections +enthält zwei Methoden sort: +

+ + + + + +
+ +
+static void sort(List list)
+static void sort(List list, Comparator c)
+
+ +		 +java.util.Collections
+ +

+Mit Hilfe von sort +können beliebige Listen sortiert werden. Als Argument werden +die Liste und wahlweise ein Comparator +übergeben. Fehlt der Comparator, +wird die Liste in ihrer natürlichen Ordnung sortiert. Dazu müssen +alle Elemente das Comparable-Interface +implementieren und ohne Typfehler paarweise miteinander vergleichbar +sein. Gemäß JDK-Dokumentation verwendet diese Methode ein +modifiziertes Mergesort, das auch im Worst-Case eine Laufzeit von +n*log(n) hat (auch bei der Klasse LinkedList) +und damit auch für große Listen geeignet sein sollte. + +

+Wir wollen als Beispiel noch einmal Listing 15.5 +aufgreifen und zeigen, wie man die unsortierten Elemente einer Liste +mit Hilfe der Methode sort +sortieren kann: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1507.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1507
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     //Konstruieren des Sets
+010     List l = new ArrayList();
+011     l.add("Kiwi");
+012     l.add("Kirsche");
+013     l.add("Ananas");
+014     l.add("Zitrone");
+015     l.add("Grapefruit");
+016     l.add("Banane");
+017     //Unsortierte Ausgabe
+018     Iterator it = l.iterator();
+019     while (it.hasNext()) {
+020       System.out.println((String)it.next());
+021     }
+022     System.out.println("---");
+023     //Sortierte Ausgabe
+024     Collections.sort(l);
+025     it = l.iterator();
+026     while (it.hasNext()) {
+027       System.out.println((String)it.next());
+028     }
+029   }
+030 }
+ +		 +Listing1507.java
+ +Listing 15.7: Sortieren einer Liste

+ +

+Die Ausgabe des Programms lautet: + +

+Kiwi
+Kirsche
+Ananas
+Zitrone
+Grapefruit
+Banane
+---
+Ananas
+Banane
+Grapefruit
+Kirsche
+Kiwi
+Zitrone
+
+ + +

+Muß in einer großen Liste wiederholt gesucht werden, macht +es Sinn, diese einmal zu sortieren und anschließend eine binäre +Suche zu verwenden. Dabei wird das +gewünschte Element durch eine Intervallschachtelung mit fortgesetzter +Halbierung der Intervallgröße immer weiter eingegrenzt, +und das gesuchte Element ist nach spätestens log(n) Schritten +gefunden. Die binäre Suche wird mit Hilfe der Methoden binarySearch +realisiert: +

+ + + + + +
+ +
+static int binarySearch(List list, Object key)
+static int binarySearch(List list, Object key, Comparator c)
+
+ +		 +java.util.Collections
+ +

+Auch hier gibt es wieder eine Variante, die gemäß der natürlichen +Ordnung vorgeht, und eine zweite, die einen expliziten Comparator +erfordert. + + + + +

15.7.2 Synchronisieren von Collections +

+ +

+Wir haben bereits mehrfach erwähnt, dass die neuen Collections +des JDK 1.2 nicht thread-sicher sind und wir aus Performancegründen +auf den Gebrauch des Schlüsselworts synchronized +weitgehend verzichtet haben. Damit in einer Umgebung, bei der von +mehr als einem Thread auf eine Collection zugegriffen werden kann, +nicht alle Manipulationen vom Aufrufer synchronisiert werden müssen, +gibt es einige Methoden, die eine unsynchronisierte Collection in +eine synchronisierte verwandeln: +

+ + + + + +
+ +
+static Collection synchronizedCollection(Collection c)
+static List synchronizedList(List list)
+static Map synchronizedMap(Map m)
+static Set synchronizedSet(Set s)
+static SortedMap synchronizedSortedMap(SortedMap m)
+static SortedSet synchronizedSortedSet(SortedSet s)
+
+ +		 +java.util.Collections
+ +

+Die Methoden erzeugen jeweils aus der als Argument übergebenen +Collection eine synchronisierte Variante und geben diese an den Aufrufer +zurück. Erreicht wird dies, indem eine neue Collection desselben +Typs erzeugt wird, deren sämtliche Methoden synchronisiert sind. +Wird eine ihrer Methoden aufgerufen, leitet sie den Aufruf innerhalb +eines synchronized-Blocks +einfach an die als Membervariable gehaltene Original-Collection weiter +(dieses Designpattern entspricht etwa dem in Abschnitt 10.4.6 +vorgestellten Delegate-Pattern). + + + + +

15.7.3 Erzeugen unveränderlicher Collections +

+ +

+Analog zum Erzeugen von synchronisierten Collections gibt es einige +Methoden, mit denen aus gewöhnlichen Collections unveränderliche +Collections erzeugt werden können: +

+ + + + + +
+ +
+static Collection unmodifiableCollection(Collection c)
+static List unmodifiableList(List list)
+static Map unmodifiableMap(Map m)
+static Set unmodifiableSet(Set s)
+static SortedMap unmodifiableSortedMap(SortedMap m)
+static SortedSet unmodifiableSortedSet(SortedSet s)
+
+ +		 +java.util.Collections
+ +

+Auch hier wird jeweils eine Wrapper-Klasse erzeugt, deren Methodenaufrufe +an die Original-Collection delegiert werden. Alle Methoden, mit denen +die Collection verändert werden könnte, werden so implementiert, +dass sie beim Aufruf eine Ausnahme des Typs UnsupportedOperationException +auslösen. +

+ + + +
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+
+ + + + +

15.8 Typisierte Klassen und generische Collections +

+
+ +
+ + + + +

15.8.1 Grundlagen

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Dieser Abschnitt beschreibt eine Erweiterung, die seit der J2SE 5.0 +zur Verfügung steht und unter dem Namen »Generics« +bekannt geworden ist. Es geht dabei vordergründig um die Möglichkeit, +typsichere Collection-Klassen zu definieren. Also solche, in die nicht +nur allgemein Objekte des Typs Object +gesteckt werden können, sondern die durch vorhergehende Typisierung +sicherstellen, dass nur Objekte des korrekten Typs (etwa Integer +oder String) +eingefügt werden können. Diese, von vielen Java-Entwicklern +seit langer Zeit geforderte, Spracherweiterung bringt zwei wichtige +Vorteile: +

    +
  • Da die Einfügeoperationen typsicher sind, kann zum Zugriffszeitpunkt +kein fehlerhaft typisiertes Objekt mehr in der Collection sein. Bereits +der Compiler stellt sicher, dass nur Objekte eingefügt werden +können, die zur Collection passen. Ausnahmen des Typs ClassCastException, +die beim späteren Auslesen von fehlerhaft typisierten Collection-Elementen +auftreten würden (also erst zur Laufzeit des Programms), gehören +der Vergangenheit an. +
  • Da der Compiler den Typ der Collection kennt, kann die umständliche +Typkonvertierung beim Auslesen der Collection-Elemente entfallen, +und der Programmcode wird kürzer und lesbarer. +
+		 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Genau genommen geht es nicht nur um Collections im eigentlichen Sinne, +sondern um die Typisierung von beliebigen Java-Klassen. Also die Möglichkeit, +festzulegen, dass eine bestimmte Klasse X +zwar so implementiert wurde, dass sie prinzipiell mit allen +anderen Klassen zusammen arbeitet (bzw. Objekte deren Typs aufnimmt), +im konkreten Anwendungsfall von X +aber die Möglichkeit besteht, die Zusammenarbeit (etwa aus Sicherheits- +oder Konsistenzgründen) auf eine fest vorgegebene andere Klasse +zu beschränken.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Was sich etwas kompliziert anhört, wollen wir durch ein einfaches +Beispiel illustrieren: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void printSorted1(int... args)
+002 {
+003   Vector v = new Vector();
+004   for (int i = 0; i < args.length; ++i) {
+005     v.addElement(new Integer(args[i]));
+006   }
+007   Collections.sort(v);
+008   for (int i = 0; i < v.size(); ++i) {
+009     int wert = 10 * ((Integer)v.elementAt(i)).intValue();
+010     System.out.print(wert + " ");
+011   }
+012   System.out.println();
+013 }
+ +
+ +Listing 15.8: Eine untypisierte Sortiermethode

+ +

+printSorted1 bekommt als Parameter +eine Menge von Ganzzahlen übergeben und hat die Aufgabe, diese +mit 10 zu multiplizieren und sortiert auf der Konsole auszugeben. +Die Methode legt dazu einen Vector v +an und fügt in diesen zunächst die in Integer +konvertierten int-Werte +ein. Anschließend sortiert sie den Vector, liest die Integer-Objekte +aus, konvertiert sie in int-Werte +zurück und gibt die mit 10 multiplizierten Ergebnisse auf der +Konsole aus. + +

+Seit der J2SE 5.0 kann die Methode nun typsicher gemacht werden: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void printSorted2(int... args)
+002 {
+003   Vector<Integer> v = new Vector<Integer>();
+004   for (int i = 0; i < args.length; ++i) {
+005     v.addElement(new Integer(args[i]));
+006   }
+007   Collections.sort(v);
+008   for (int i = 0; i < v.size(); ++i) {
+009     int wert = 10 * v.elementAt(i).intValue();
+010     System.out.print(wert + " ");
+011   }
+012   System.out.println();
+013 }
+ +
+ +Listing 15.9: Die typsichere Version der Sortiermethode

+ +

+Der Vector +wurde hier mit einem Typ-Parameter versehen, der in spitzen Klammern +angegeben wird: + +

+Vector<Integer> v = new Vector<Integer>();
+
+ + +

+Dadurch wird dem Compiler mitgeteilt, dass dieser Vector +ausschließlich Integer-Objekte +aufnehmen kann. Alle Versuche, darin einen String, +ein Double +oder irgendein anderes Nicht-Integer-Objekt zu speichern, werden vom +Compiler unterbunden. Auch der zweite der oben genannten Vorteile +kommt zum Tragen: beim Zugriff auf Vector-Elemente +mit Hilfe der Methode elementAt +werden diese automatisch in ein Integer +konvertiert, der übliche Typecast kann also entfallen. + +

+Auf diese Weise können nun seit der J2SE 5.0 alle Collection-Klassen +typsicher verwendet werden: einfach den Datentyp in spitzen Klammern +direkt hinter dem Klassennamen angeben! Auch bei Collections, die +mit mehr als einem Parameter arbeiten, ist das möglich, also +inbesondere bei den verschiedenen Maps. Hier werden beide Parameter +in spitzen Klammern angegeben und durch Kommata voneinander getrennt. +Wir werden dazu später ein Beispiel sehen. + +

+Zunächst soll jedoch das obige Beispiel weiter vereinfacht werden. +Tatsächlich ist printSorted2 +nämlich etwas länger als printSorted1, +d.h. wir haben uns die Typsicherheit durch zusätzlichen +Code erkauft. Daß es wesentlich einfacher geht, zeigt folgende +Variante: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void printSorted3(int... args)
+002 {
+003   Vector<Integer> v = new Vector<Integer>();
+004   for (int i : args) {
+005     v.addElement(i); 
+006   }
+007   Collections.sort(v);
+008   for (Integer i : v) {
+009     System.out.print((i * 10) + " "); 
+010   }
+011   System.out.println();
+012 }
+ +
+ +Listing 15.10: Die vereinfachte Version der typsicheren Variante

+ +

+Hier kommen zusätzlich folgende Techniken zum Einsatz: +

+ +

+Dieses Programm sieht wesentlich besser aus als die erste Fassung. +Es ist nun sowohl typsicher als auch besser lesbar. Möglich gemacht +wird dies durch verschiedene Neuerungen der J2SE 5.0, die hier im +Zusammenspiel ihr Synergiepotential entfalten. Autoboxing und Autounboxing +werden in Abschnitt 10.2.3 erläutert +und die erweiterte for-Schleife +in Abschnitt 6.3.3. Auch +die variablen Parameterlisten sind eine Neuerung der J2SE 5.0; sie +werden in Abschnitt 7.3.4 +erläutert. + + + + +

15.8.2 Collections mit mehreren Typparametern

+ +

+Wie bereits erwähnt können auch Collections typsicher gemacht +werden, deren Methoden üblicherweise mehr als einen Parameter +erwarten. Ein gutes Beispiel dafür ist das Interface Map +und dessen implementierende Klassen (etwa HashMap, +TreeMap +oder Hashtable). +Sie speichern nicht einzelne Werte, sondern Schlüssel-Wert-Paare. +Soll eine solche Klasse typsicher verwendet werden, sind bei der Deklaration +zwei Typ-Parameter anzugeben: + +

+Hashtable<String, Integer> h = new Hashtable<String, Integer>();
+
+ + +

+An die Einfügeoperationen, die beide Parameter erwarten, muss +nach einer solchen Deklaration zwangsweise ein String und ein Integer +übergeben werden. Die Zugriffsmethoden dagegen erwarten einen +String +als Schlüssel und liefern einen Integer +als Rückgabewert. Beispielhaft wollen wir uns eine Methode ansehen, +die eine Liste von Strings erwartet und dann zählt, wie oft jedes +einzelne Wort darin vorkommt. Eine Pre-5.0-Implementierung könnte +so aussehen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void wordCount1(String[] args)
+002 {
+003   Hashtable h = new Hashtable();
+004   for (int i = 0; i < args.length; ++i) {
+005     int cnt = 1;
+006     if (h.containsKey(args[i])) {
+007       cnt = 1 + ((Integer)h.get(args[i])).intValue();
+008     }
+009     h.put(args[i], new Integer(cnt));
+010   }
+011   System.out.println(h);
+012 }
+ +
+ +Listing 15.11: Ein untypisierter Wortzähler

+ +

+Für jedes Element des Parameter-Arrays wird geprüft, ob +es schon in der Hashtable +h enthalten ist. Ist das der +Fall, wird das Wort als Schlüssel verwendet, der zugehörige +Zählerstand aus h gelesen +und um 1 erhöht. Ist das nicht der Fall, wird der Zähler +mit 1 initialisiert. Anschließend wird der Zählerwert mit +dem Wort als Schlüssel in die Hashtable geschrieben. + +

+Seit der J2SE 5.0 kann man die Methode stark vereinfachen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void wordCount2(String... args)
+002 {
+003   Hashtable<String, Integer> h = new Hashtable<String, Integer>();
+004   for (String key : args) {
+005     if (h.containsKey(key)) {
+006       h.put(key, 1 + h.get(key));
+007     } else {
+008       h.put(key, 1);
+009     }
+010   }
+011   System.out.println(h);
+012 }
+ +
+ +Listing 15.12: Die 5.0-Wortzählervariante

+ +

+Auch hier machen wir uns gleich alle drei oben genannten Erweiterungen +der J2SE 5.0 zu Nutze. Zudem gibt es einen weiteren Vorteil. Da nun +die Datentypen der Methoden put +und get +bekannt sind, können wir - dank der Verkürzung durch Autoboxing +und Autounboxing - die Programmstruktur übersichtlicher machen. +Wir schreiben dazu die put- +und get-Operationen +in eine Zeile, die Hilfsvariable cnt +wird gar nicht mehr gebraucht. + + + + +

15.8.3 Eine eigene typisierte Listenklasse

+ +

+Nachdem wir uns in den vorherigen Abschnitten angesehen haben, wie +generische Collections verwendet werden, wollen wir nun eine eigene +generische Listenklasse implementieren. Deren Interface soll bewußt +schlank gehalten werden, um unnötige Verkomplizierungen zu vermeiden. +Es besteht aus je einer Methode, um Elemente einzufügen und auszulesen, +einer Methode zur Abfrage der Größe und aus einem Iterator, +um die Elemente (u.a. mit den neuen foreach-Schleifen der J2SE 5.0) +durchlaufen zu können. + +

+Der Einfachheit halber wollen wir die Liste mit einem Array als interne +Datenstruktur realisieren und definieren dazu folgende Klasse: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 import java.util.*;
+002 
+003 /**
+004  * Die folgende Klasse realisiert eine einfache Liste mit einer
+005  * festen Größe. Die Liste kann typisiert werden, so dass
+006  * Zugriffs- und Hinzufügemethoden typsicher werden. Darüber
+007  * hinaus implementiert sie das Interface Iterable und stellt
+008  * einen typsicheren Iterator zur Verfügung, um die Verwendung
+009  * in J2SE-5.0-foreach-Schleifen zu ermöglichen.
+010  */
+011 public class MiniListe<E>
+012 implements Iterable<E>
+013 {
+014   private Object[] data;
+015   private int      size;
+016 
+017   /**
+018    * Erzeugt eine leere Liste, die maximal maxSize Elemente
+019    * aufnehmen kann.
+020    */
+021   public MiniListe(int maxSize)
+022   {
+023     this.data = new Object[maxSize];
+024     this.size = 0;
+025   }
+026 
+027   /**
+028    * Fügt ein Element zur Liste hinzu. Falls diese schon
+029    * voll ist, wird eine Exception ausgelöst.
+030    */
+031   public void addElement(E element)
+032   {
+033     if (size >= data.length) {
+034       throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
+035     }
+036     data[size++] = element;
+037   }
+038 
+039   /**
+040    * Liefert die Anzahl der Elemente in der Liste.
+041    */
+042   public int size()
+043   {
+044     return size;
+045   }
+046 
+047   /**
+048    * Liefert das Element an Position pos. Falls kein solches
+049    * Element vorhanden ist, wird eine Exception ausgelöst.
+050    */
+051   public E elementAt(int pos)
+052   {
+053     if (pos >= size) {
+054       throw new NoSuchElementException();
+055     }
+056     return (E)data[pos];
+057   }
+058 
+059   /**
+060    * Liefert einen Iterator zum Durchlaufen der Elemente.
+061    */
+062   public Iterator<E> iterator()
+063   {
+064     return new Iterator<E>()
+065     {
+066       int pos = 0;
+067 
+068       public boolean hasNext()
+069       {
+070         return pos < size;
+071       }
+072       public E next()
+073       {
+074         if (pos >= size) {
+075           throw new NoSuchElementException();
+076         }
+077         return (E)data[pos++];
+078       }
+079       public void remove()
+080       {
+081         throw new UnsupportedOperationException();
+082       }
+083     };
+084   }
+085 
+086   //------------------------------------------
+087   public static void main(String[] args)
+088   {
+089     //Untypisierte Verwendung
+090     MiniListe l1 = new MiniListe(10);
+091     l1.addElement(3.14);
+092     l1.addElement("world");
+093     for (Object o : l1) {
+094       System.out.println(o);
+095     }
+096     //Ganzzahlige Typisierung
+097     System.out.println("---");
+098     MiniListe<Integer> l2 = new MiniListe<Integer>(5);
+099     l2.addElement(3);
+100     l2.addElement(1);
+101     l2.addElement(4);
+102     for (Integer i : l2) {
+103       System.out.println(i + 1000);
+104     }
+105     //Verwendung read-only
+106     System.out.println("---");
+107     MiniListe<? extends Number> l3 = l2;
+108     for (Number i : l3) {
+109       System.out.println(i.intValue() + 1000);
+110     }
+111   }
+112 }
+ +		 +MiniListe.java
+ +Listing 15.13: Eine eigene typisierte Listenklasse

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+3.14
+world
+---
+1003
+1001
+1004
+---
+1003
+1001
+1004
+
+ + +

+Wir wollen uns einige interessante Implementierungsdetails ansehen: +

+ +

+Damit ist die komplette Schnittstelle der Klasse typsicher, und wir +können sie wie in den vorigen Abschnitten beschrieben verwenden. +Die main-Methode +zeigt einige Anwendungen, die nach den bisherigen Ausführungen +selbsterklärend sein sollten. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Zu beachten ist, dass in diesem Beispiel »nur« die öffentliche +Schnittstelle der Klasse typsicher ist. Innerhalb der Klasse selbst +ist es nach wie vor möglich, fehlerhaft typisierte Werte in das +Datenarray einzufügen, denn als Object[] +kann es beliebige Objekte aufnehmen. Wir könnten eine solche +Schnittstelle sogar öffentlich machen: + +

+public void addStringElement(String s)
+{
+  if (size >= data.length) {
+    throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
+  }
+  data[size++] = s;
+}
+
+ + +

+Dieser Code wäre vollkommen korrekt und würde vom Compiler +nicht beanstandet werden. Ein Aufruf der Methode in einer MiniListe<Double> +würde tatsächlich einen String +einfügen, und beim Zugriff auf dieses Element würde es zu +einer ClassCastException +kommen. »Typsichere« Klassen sind also nur dann wirklich +typsicher, wenn die Implementierung sicherstellt, dass keine typfremden +Werte gespeichert werden.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

15.8.4 Typkompatibilität

+ + + + +

Ober- und Unterklassen in generischen Typen

+ +

+Beim Umgang mit typisierten Collections gibt es einige Besonderheiten, +die zu einer Verkomplizierung des ursprünglichen Mechanismus +geführt haben. Wir wollen zunächst eine einfache Methode +betrachten, um uns noch einmal das Zusammenspiel zwischen Ober- und +Unterklassen anzusehen (es wurde unter dem Stichwort »Polymorphismus« +bereits in den Abschnitten Abschnitt 7.1.6 +und Abschnitt 8.4 erläutert): + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void doesWork1()
+002 {
+003   Double pi = new Double(3.14);
+004   Number num = pi;
+005   System.out.println(num.toString());
+006   Double pi2 = (Double)num;
+007 }
+ +
+ +Listing 15.14: Funktionierendes Zusammenspiel von Ober- und Unterklassen

+ +

+Zunächst wird eine Double-Variable +pi angelegt und mit dem Fließkommawert +3.14 initialisiert. In der nächsten Zeile machen wir uns die +Tatsache zunutze, dass Double +eine Unterklasse von Number +ist und weisen der Variablen der Oberklasse einen Wert der Unterklasse +zu. Dies entspricht unserem bisherigen Verständnis von objektorientierter +Programmierung, denn ein Double +ist eine Number, +hat alle Eigenschaften von Number +(und ein paar mehr), und kann daher problemlos als Number +verwendet werden. Die nächsten beiden Zeilen beweisen, dass diese +Annahme korrekt ist (der Inhalt von num +ist tatsächlich 3.14) und dass man die Number-Variable +auch zurückkonvertieren kann - in Wirklichkeit zeigt sie ja auf +ein Double. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Überträgt man das Beispiel auf typisierte Collections, lassen +sich die dahinter stehenden Annahmen nicht ohne weiteres aufrecht +erhalten. Ein Vector<Double> +ist kein Subtyp eines Vector<Number>! +Die folgenden Codezeilen sind illegal und werden vom Compiler abgewiesen: + +

+Vector<Double> vd = new Vector<Double>();
+Vector<Number> vn = vd;
+
+ +		 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Wir wollen uns ansehen, warum das so ist. Wären sie nämlich +erlaubt, könnten wir folgende Methode schreiben: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void doesntWork1()
+002 {
+003   Vector<Double> vd = new Vector<Double>();
+004   Vector<Number> vn = vd;
+005   vn.addElement(new Integer(7));
+006   Double x = vd.elementAt(0);
+007 }
+ +
+ +Listing 15.15: Nicht funktionierendes Zusammenspiel von Ober- und +Unterklassen

+ +

+Das Programm erzeugt einen Vector<Double> +vd und weist ihn einer Vector<Number>-Variable +vn zu. Wäre diese eine Oberklasse von Vector<Double>, +könnten wir natürlich auch Integer-Werte +in den Vector +einfügen wollen. Denn auch Integer +ist eine Unterklasse von Number, +und mit derselben Berechtigung würden wir annehmen, dass Vector<Number> +Oberklasse von Vector<Integer> +ist. Dann wäre aber nicht mehr sichergestellt, dass beim Zugriff +auf vd nur noch Double-Elemente +geliefert werden, denn über den Umweg vn +haben wir ja auch ein Integer-Objekt +eingefügt. Der Compiler könnte also nicht mehr garantieren, +dass die vierte Zeile korrekt ausgeführt wird. + +

+Daraus ist ein folgenschwerer Schluß zu ziehen: Ist U +eine Unterklasse von O, so folgt +daraus eben nicht, dass auch G<U> +eine Unterklasse von G<O> +ist. Das ist schwer zu verstehen, denn es widerspricht unseren bisherigen +Erfahrungen im Umgang mit Ober- und Unterklassen. Das Problem dabei +ist die Veränderlichkeit des Vectors, denn dadurch könnte +man über den Alias-Zeiger vn +Werte einzufügen, die nicht typkonform sind. Aus diesem Grunde +würde der Compiler bereits die zweite Zeile der obigen Methode +mit einem Typfehler ablehnen. + + + + +

Der Wildcard ? +

+ +

+Diese neue Typinkompatibilität hat nun einige Konsequenzen, die +sich vor allem dort bemerkbar machen, wo wir bisher intuitiv angenommen +haben, dass Ober- und Unterklasse zuweisungskompatibel sind. Ein Beispiel +ist etwa die Parametrisierung von Methoden, bei der man üblicherweise +die formalen Parameter etwas allgemeiner fasst, um die Methode vielseitiger +einsetzen zu können. + +

+Betrachten wir eine Methode zur Ausgabe aller Elemente unserer Zahlenliste. +Mit etwas Weitblick würde man sie so formulieren: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void printAllNumbers1(List<Number> numbers)
+002 {
+003   for (Number s : numbers) {
+004     System.out.println(s);
+005   }
+006 }
+ +
+ +Listing 15.16: Nicht funktionierende Ausgabe der Zahlenliste

+ +

+Anstelle eines Vector<Double> +verallgemeinern wir auf List<Number>. +In der Annahme, dann nicht nur den Inhalt eines Vektors ausgeben zu +können, sondern auch den einer ArrayList +oder LinkedList +(die beide ebenfalls vom Typ List +sind), und zwar auch dann, wenn sie nicht Double-, +sondern auch Integer- +oder Long-Werte +enthalten (die ebenfalls vom Typ Number +sind). Diese Methode enthält nicht mehr Code als die speziellere +Form, ist aber viel universeller einzusetzen. Ergo würde sich +ein erfahrener Programmierer normalerweise dafür entscheiden, +sie auf diese Weise zu parametrisieren. + +

+Leider hat die Sache einen Haken. Zwar akzeptiert printAllNumbers1 +beliebige Collections vom Typ List, +aber eben nur, wenn sie Werte vom Typ Number +enthalten. Solche mit Double-, +Integer- +oder Long-Werten +lehnt sie - aus den oben beschriebenen Gründen - ab. Der praktische +Nutzen dieser Methode ist damit nur mehr gering. + +

+Um mehr Flexibilität zu gewinnen, wurde der Wildcard »?« +als Typparameter eingeführt. Wird das Fragezeichen anstelle eines +konkreten Elementtyps angegeben, bedeutet dies, das die Collection +beliebige Werte enthalten kann: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void printAllNumbers2(List<?> numbers)
+002 {
+003   for (Object o: numbers) {
+004     System.out.println(o);
+005   }
+006 }
+ +
+ +Listing 15.17: Funktionierende Ausgabe der Zahlenliste

+ +

+An diese Methode können nun Listen mit beliebig typisierten Elementen +übergeben werden. Allerdings gibt es beim Lesen der Elemente +keine Typsicherheit mehr. Am Kopf der for-Schleife +kann man erkennen, dass der Compiler die Listenelemente nun - wie +in früheren JDK-Versionen - lediglich als Werte des Typs Object +ansieht. Spezielle Eigenschaften sind damit unsichtbar bzw. müssen +mit Hilfe einer expliziten Typkonvertierung wieder sichtbar gemacht +werden. + + + + +

Gebundene Wildcards

+ +

+Eine abgeschwächte Form des »?«-Wildcards sind die +gebundenen Wildcards (»bounded wildcards«). Sie entstehen, +wenn nach dem Fragezeichen das Schlüsselwort extends +angegeben wird, gefolgt vom Namen des Elementtyps. Dadurch wird ausgedrückt, +dass die Collection Elemente der angegebenen Klasse oder einer ihrer +Unterklassen enthalten kann: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void printAllNumbers3(List<? extends Number> numbers)
+002 {
+003   for (Number s : numbers) {
+004     System.out.println(s.doubleValue());
+005   }
+006 }
+ +
+ +Listing 15.18: Verbesserte funktionierende Ausgabe der Zahlenliste

+ +

+Gebundene Wildcards realisieren am ehesten die bisher bekannten Regeln +von Typkonformität bei Ober- und Unterklassen von Elementen. +? extends O bedeutet, dass die +Collection Elemente des Typs O +oder einer (auch über mehrere Stufen) daraus abgeleiteten Unterklasse +enthalten kann. An einen formalen Parameter vom Typ List<? +extends Number> können also aktuelle Parameter +des Typs Vector<Double>, +ArrayList<Integer> usw. +übergeben werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Zu beachten ist allerdings, dass die Wildcards nur das Lesen +der Elemente flexibilisieren. Das Einfügen neuer Elemente ist +dagegen nicht mehr erlaubt und wird vom Compiler unterbunden. +Genauer gesagt, verboten ist der Aufruf von Methoden, die mindestens +einen generisch typisierten Parameter haben. Die Gründe entsprechen +den oben erläuterten. Wäre es nämlich zulässig, +in eine List<? extends Number> +einen Double +einzufügen, so würde ein Problem entstehen, wenn es sich +tatsächlich beispielsweise um einen Vector<Integer> +handeln würde, denn dieser darf ja kein Element des Typs Double +aufnehmen. Daher sorgt der Compiler dafür, dass bei der Verwendung +von Wildcards und gebundenen Wildcards die Collection nur noch zum +Lesen der Elemente verwendet werden darf. Versuche, neue Elemente +einzufügen, werden mit einem Compilerfehler quittiert.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

15.8.5 Sonstiges

+ +

+Die Implementierung von generischen Collections ist in Java im Prinzip +Sache des Compilers, die virtuelle Maschine merkt davon nichts. Der +Compiler interpretiert den Quelltext, prüft die Typ-Parameter +und erzeugt Bytecode mit den erforderlichen Typ-Konvertierungen, Warnungen +und Fehlermeldungen. Das Laufzeitsystem, die virtuelle Maschine, arbeitet +dabei im Grunde wie in früheren JDK-Versionen. Dabei bleibt insbesondere +die Integrität der VM stets erhalten und Typfehler führen +zu kontrollierten (ClassCast-) Exceptions, wie in früheren JDK-Versionen. +Trotz allen Aufwands lassen sich nämlich Fälle konstruieren, +bei denen fehlerhaft typisierte Werte in eine generische Collection +eingefügt werden. Wir werden dazu im nächsten Abschnitt +ein einfaches Beispiel sehen. + +

+Anders als Templates in C++ erzeugen generische Java-Klassen keinen +zusätzlichen Programmcode. Alle Instanzen einer generischen Klasse +verwenden denselben Bytecode, getClass +liefert ein und dasselbe Klassenobjekt und die statischen Variablen +werden gemeinsam verwendet. Es ist nicht erlaubt, in statischen Initialisierern +oder statischen Methoden auf den Typparameter einer Klasse zuzugreifen, +und die Anwendung des instanceof-Operators +auf eine typisierte Klasse ist illegal. + +

+Es ist zulässig, generische Collections und herkömmliche +Collections gemeinsam zu verwenden. Erwartet beispielsweise ein Methodenparameter +eine typisierte Collection, so kann auch eine untypisierte Collection +übergeben werden, und umgekehrt. In diesem Fall kann der Compiler +die Typsicherheit des Programmcodes allerdings nicht mehr sicherstellen +und generiert vorsichtshalber eine »unchecked warning« : + +

+Note: Some input files use unchecked or unsafe operations.
+Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.
+
+ + +

+Durch Rekompilieren mit -Xlint:unchecked +werden Detailinformationen ausgegeben. Die Entwickler des JDK gehen +davon aus, dass in Zukunft nur noch typisierte Collections verwendet +werden, und diese Warnungen nach einer gewissen Übergangszeit +der Vergangenheit angehören werden. + +

+Neben den hier beschriebenen Eigenschaften gibt es noch eine ganze +Reihe weiterer Aspekte von generischen Klassen, auf die wir hier nicht +näher eingehen wollen. Sie werden meist gebraucht, um spezielle +Sonderfälle bei der Entwicklung von Collection-Klassen zu realisieren; +für »Otto Normalprogrammierer« sind die meisten von +ihnen weniger relevant. Die nachfolgende Aufzählung listet einige +von ihnen auf, weitere Informationen können der Sprachspezifikation +bzw. der Dokumentation der J2SE 5.0 oder 6.0 entnommen werden: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100106.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100106.html new file mode 100644 index 0000000..d29beb7 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100106.html @@ -0,0 +1,83 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 15 - Collections II +
+
+ + + + +

15.9 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100107.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100107.html new file mode 100644 index 0000000..cefe511 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100107.html @@ -0,0 +1,100 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 16 - Utility-Klassen I +
+
+ + + + +

Kapitel 16

+

Utility-Klassen I

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+
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+
+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100108.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100108.html new file mode 100644 index 0000000..0a373f0 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100108.html @@ -0,0 +1,308 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 16 - Utility-Klassen I +
+
+ + + + +

16.1 Die Klasse Random

+
+ +
+ + + + +

16.1.1 Initialisierung des Zufallszahlengenerators

+ +

+Zufallszahlen werden beim Programmieren erstaunlich +häufig gebraucht, beispielsweise für Simulationen, für +Spiele oder zum Aufbau von Testszenarien. Java stellt zu diesem Zweck +eine Klasse Random +zur Verfügung, mit der Zufallszahlen erzeugt werden können. +Sie basiert auf dem Linear-Kongruenz-Algorithmus, wie er beispielsweise +in D.E. Knuths »The Art Of Computer Programming, Vol. 2« +beschrieben ist. + +

+Die Klasse Random +erlaubt das Instanzieren eines Zufallszahlengenerators mit oder ohne +manuelles Setzen des seed-Wertes +(also der internen Zufallsvariable): +

+ + + + + +
+ +
+public Random()
+
+public Random(long seed)
+
+ +		 +java.util.Random
+ +

+Wird der seed-Parameter übergeben, +initialisiert der Zufallszahlengenerator seinen internen Zähler +mit diesem Wert, und die anschließend erzeugte Folge von Zufallszahlen +ist reproduzierbar. Wird dagegen der parameterlose Konstruktor +aufgerufen, initialisiert er den Zufallszahlengenerator auf der Basis +der aktuellen Systemzeit. Die Zufallszahlenfolge ist in diesem Fall +nicht reproduzierbar. + + + + +

16.1.2 Erzeugen von Zufallszahlen

+ + + + +

Gleichverteilte Zufallszahlen

+ +

+Der Zufallszahlengenerator kann Zufallszahlen für die numerischen +Grundtypen int, +long, +float +oder double +erzeugen. Durch Aufruf einer der Methoden nextInt, +nextLong, +nextFloat +oder nextDouble +wird die jeweils nächste Zufallszahl des entsprechenden Typs +ermittelt und an den Aufrufer zurückgegeben: +

+ + + + + +
+ +
+public int nextInt()
+public int nextInt(int n)
+
+public long nextLong()
+
+public float nextFloat()
+
+public double nextDouble()
+
+ +		 +java.util.Random
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Anders als in vielen anderen Programmiersprachen liefern diese Methoden +Ergebnisse aus dem gesamten Wertebereich des entsprechenden Grundtyps, +also auch negative Zufallszahlen. Soll der Rückgabewert auf Werte +größer gleich Null beschränkt werden, kann das Ergebnis +mit Math.abs in einen positiven +Wert umgewandelt werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Sollen nur ganzzahlige Zufallswerte unterhalb einer bestimmten Obergrenze +n erzeugt werden, kann das Ergebnis zusätzlich modulo +n genommen werden. Sollen nur positive Ganzzahlen (inklusive +0) erzeugt werden, kann die mit einem int +parametrisierte Variante von nextInt +verwendet werden. Zurückgegeben werden gleichverteilte Zufallszahlen +zwischen 0 (inklusive) und n +(exklusive). + +

+Das folgende Beispiel zeigt die Verwendung von Zufallszahlen zur Generierung +eines Lottotips. Hierbei werden durch Aufruf von nextInt +ganzzahlige Zufallszahlen erzeugt und mit Hilfe der abs-Methode +und des Modulo-Operators auf den Wertebereich von 1 bis 49 beschränkt. +BitSet b verhindert, dass Zahlen +doppelt in den Tipp eingehen, und wird zur sortierten Ausgabe des +Ergebnisses verwendet: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1601.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1601
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     BitSet b = new BitSet();
+010     Random r = new Random();
+011 
+012     System.out.print("Mein Lottotip: ");
+013     int cnt = 0;
+014     while (cnt < 6) {
+015       int num = 1 + Math.abs(r.nextInt()) % 49;
+016       if (!b.get(num)) {
+017         b.set(num);
+018         ++cnt;
+019       }
+020     }
+021     for (int i = 1; i <= 49; ++i) {
+022       if (b.get(i)) {
+023         System.out.print(i + " ");
+024       }
+025     }
+026     System.out.println("");
+027   }
+028 }
+ +		 +Listing1601.java
+ +Listing 16.1: Zufallszahlen zur Generierung eines Lottotips

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Eine etwas einfacher zu handhabende Methode zur Erzeugung von Fließkomma-Zufallszahlen +befindet sich in der Klasse Math. +Die Klassenmethode Math.random +kann als Klassenmethode ohne Instanzierung eines Objekts verwendet +werden und erzeugt gleichverteilte Zufallszahlen auf der Basis von +nextDouble.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Weitere Informationen zu Zufallszahlen finden sich in Abschnitt 48.1.4, +in dem kryptografische Zufallszahlen erläutert werden. + + + + +

Normalverteilte Zufallszahlen

+ +

+Während diese Methoden gleichverteilte Zufallszahlen erzeugen, +liefert die Methode nextGaussian +die Zufallszahlen auf der Basis der Normalverteilung mit einem +Mittelwert von 0.0 und der Standardabweichung von 1.0: +

+ + + + + +
+ +
+public double nextGaussian()
+
+ +		 +java.util.Random
+ +

+Auch hier erzeugt ein Aufruf die jeweils nächste Zufallszahl +auf der Basis des vorherigen Werts. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100109.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100109.html new file mode 100644 index 0000000..16fd1bd --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100109.html @@ -0,0 +1,787 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 16 - Utility-Klassen I +
+
+ + + + +

16.2 Die Klassen Date, Calendar und GregorianCalendar +

+
+ +
+ +

+Bis zum JDK 1.0.2 war die Klasse Date +zur Darstellung und Manipulation von Datumswerten vorgesehen. Leider +war sie nicht ganz fehlerfrei und aufgrund diverser Einschränkungen +nur sehr bedingt zu gebrauchen. Ab der Version 1.1 des JDK gibt es +neben Date +die Klasse Calendar +zur Verarbeitung von Datumswerten. Obgleich der Name den Anschein +erwecken mag, dass ein Objekt vom Typ Calendar +ein visueller Kalender ist, der als Komponente in GUI-basierten Programmen +verwendet werden kann, ist dies nicht richtig. Statt dessen stellt +Calendar +eine Kapselung für Date +dar, deren Aufgabe es ist, ein Datum-/Uhrzeitobjekt zu realisieren +und Methoden zur Konstruktion, zum Verändern und Auslesen von +Datums-/Uhrzeitbestandteilen und für die Zeit- und Datumsarithmetik +zur Verfügung zu stellen. + +

+Zunächst ist Calendar +nichts weiter als eine abstrakte Basisklasse. Sie enthält die +Methoden, mit denen auf die einzelnen Elemente konkreter Kalenderklassen +zugegriffen werden kann bzw. mit denen diese Klassen manipuliert werden +können. Als einzige konkrete Ableitung von Calendar +steht die Klasse GregorianCalendar +zur Verfügung, die ein Datum nach dem hierzulande verwendeten +gregorianischen Kalender implementiert. Die Komplexität der Klassen +Calendar +und GregorianCalendar +kommt vor allem durch folgende Ursachen zustande: +

+ +

+In der Tat ist die Implementierung der Kalenderklassen des JDK komplex +und war lange Zeit fehlerbehaftet. Sie wird insbesondere dadurch erschwert, +dass ein Datumsobjekt nicht nur aus den einzelnen Feldern für +Tag, Monat, Jahr usw. besteht, sondern zusätzlich einen ganzzahligen +Wert des Typs long +enthält, der das Datum als Anzahl der Millisekunden seit dem +1.1.1970 speichert. Beide Werte müssen auch nach Veränderungen +einzelner Bestandteile des Datumsobjekts konsistent gehalten werden. + +

+Auch die Bedienung der Kalenderklassen ist nicht so eingängig +wie in vielen anderen Programmiersprachen. Hinderlich ist dabei oft +die Tatsache, dass neben Datum und Uhrzeit grundsätzlich auch +die Zeitzone mit betrachtet wird. Wir wollen in diesem Abschnitt einen +pragmatischen Ansatz wählen und nur die wesentlichen Eigenschaften +der beiden Klassen vorstellen. Fortgeschrittenere Themen wie Zeitzonenkalkulation +oder Lokalisierung werden außen vor bleiben. + + + + +

16.2.1 Konstruktoren

+ +

+Da die Klasse Calendar +abstrakt ist, müssen konkrete Datumsobjekte aus der Klasse GregorianCalendar +erzeugt werden. Dazu stehen folgende Konstruktoren zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public GregorianCalendar()
+
+public GregorianCalendar(int year, int month, int date)
+
+public GregorianCalendar(
+   int year, int month, int date,
+   int hour, int minute
+)
+
+public GregorianCalendar(
+   int year, int month, int date,
+   int hour, int minute, int second
+)
+
+ +		 +java.util.GregorianCalendar
+ +

+Der parameterlose Konstruktor initialisiert das Datumsobjekt mit dem +aktuellen Datum und der aktuellen Uhrzeit. Die übrigen Konstruktoren +weisen die als Parameter übergebenen Werte zu. Neben den hier +vorgestellten Konstruktoren gibt es noch weitere, die es erlauben, +die Zeitzone und Lokalisierung zu verändern. Standardmäßig +werden die lokale Zeitzone und die aktuelle Lokalisierung verwendet. + + + + +

16.2.2 Abfragen und Setzen von Datumsbestandteilen

+ +

+Das Abfragen und Setzen von Datumsbestandteilen erfolgt mit den Methoden +set +und get: +

+ + + + + +
+ +
+public final int get(int field)
+
+public final void set(int field, int value)
+
+ +		 +java.util.Calendar
+ +

+get +und set +erwarten als erstes Argument einen Feldbezeichner, der angibt, auf +welches der diversen Datums-/Zeitfelder des Objektes zugegriffen werden +soll. Als Rückgabewert liefert get +den Inhalt des angegebenen Feldes; set +schreibt den als zweiten Parameter value +übergebenen Wert in das Feld hinein. Tabelle 16.1 +gibt eine Übersicht der in Calendar +vorgesehenen Feldbezeichner, ihrer Wertegrenzen und Bedeutung: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
FeldbezeichnerMinimalwertMaximalwertBedeutung
Calendar.ERA01Ära
Calendar.YEAR15,000,000Jahr
Calendar.MONTH011Monat - 1
Calendar.WEEK_OF_YEAR154Woche im Jahr
Calendar.WEEK_OF_MONTH16Woche im Monat
Calendar.DAY_OF_MONTH131Tag im Monat
Calendar.DAY_OF_YEAR1366Tag im Jahr
Calendar.DAY_OF_WEEK17Wochentag
Calendar.DAY_OF_WEEK_IN_MONTH-16Wochentagswiederholung im Monat
Calendar.AM_PM01Vor-/nachmittags
Calendar.HOUR012Amerik. Stunde
Calendar.HOUR_OF_DAY023Stunde
Calendar.MINUTE059Minute
Calendar.SECOND059Sekunde
Calendar.MILLISECOND0999Millisekunde
Calendar.ZONE_OFFSET-12*60*60*100012*60*60*1000Zeitzonenoffset
Calendar.DST_OFFSET01*60*60*1000Sommerzeitoffset
+

+Tabelle 16.1: Feldbezeichner der Klasse Calendar

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Hierbei gibt es einige Besonderheiten zu beachten. So wird beispielsweise +der Monat nicht von 1 bis 12 gemessen, sondern von 0 bis 11. Das Feld +ERA +gibt an, ob das Datum vor Christi Geburt oder danach liegt. DAY_OF_WEEK +geht von 1 = Sonntag bis 7 = Samstag, es stehen aber auch symbolische +Konstanten zur Verfügung. ZONE_OFFSET +und DST_OFFSET +sind die Zeitzonen- und Sommerzeitabweichungen, die in Millisekunden +gemessen werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Wir wollen uns die Verwendung der verschiedenen Felder an einem einfachen +Beispiel ansehen. Das Programm zeigt auch die Verwendung einiger symbolischer +Konstanten zur Darstellung von Wochentagen und der Ära (vor/nach +Christi Geburt): + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1602.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1602
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     //Zuerst Ausgabe des aktuellen Datums
+010     GregorianCalendar cal = new GregorianCalendar();
+011     //cal.setTimeZone(TimeZone.getTimeZone("ECT")); 
+012     printCalendarInfo(cal);
+013     System.out.println("---");
+014 
+015     //Nun Ausgabe der Informationen zum 22.6.1910,
+016     //dem Geburtstag von Konrad Zuse
+017     cal.set(Calendar.DATE, 22);
+018     cal.set(Calendar.MONTH, 6 - 1);
+019     cal.set(Calendar.YEAR, 1910);
+020     printCalendarInfo(cal);
+021     //cal.setTime(cal.getTime()); 
+022   }
+023 
+024   public static void printCalendarInfo(GregorianCalendar cal)
+025   {
+026     //Aera
+027     int value = cal.get(Calendar.ERA);
+028     if (value == cal.BC) {
+029       System.out.println("Aera.......: vor Christi Geburt");
+030     } else if (value == cal.AD) {
+031       System.out.println("Aera.......: Anno Domini");
+032     } else {
+033       System.out.println("Aera.......: unbekannt");
+034     }
+035     //Datum
+036     System.out.println(
+037       "Datum......: " +
+038       cal.get(Calendar.DATE) + "." +
+039       (cal.get(Calendar.MONTH)+1) + "." +
+040       cal.get(Calendar.YEAR)
+041     );
+042     //Zeit
+043     System.out.println(
+044       "Zeit.......: " +
+045       cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY) + ":" +
+046       cal.get(Calendar.MINUTE) + ":" +
+047       cal.get(Calendar.SECOND) + " (+" +
+048       cal.get(Calendar.MILLISECOND) + " ms)"
+049     );
+050     //Zeit, amerikanisch
+051     System.out.print(
+052       "Am.Zeit....: " +
+053       cal.get(Calendar.HOUR) + ":" +
+054       cal.get(Calendar.MINUTE) + ":" +
+055       cal.get(Calendar.SECOND)
+056     );
+057     value = cal.get(Calendar.AM_PM);
+058     if (value == cal.AM) {
+059       System.out.println(" AM");
+060     } else if (value == cal.PM) {
+061       System.out.println(" PM");
+062     }
+063     //Tag
+064     System.out.println(
+065       "Tag........: " +
+066       cal.get(Calendar.DAY_OF_YEAR) + ". im Jahr"
+067     );
+068     System.out.println(
+069       "             " +
+070       cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH) + ". im Monat"
+071     );
+072     //Woche
+073     System.out.println(
+074       "Woche......: " +
+075       cal.get(Calendar.WEEK_OF_YEAR) + ". im Jahr"
+076     );
+077     System.out.println(
+078       "             " +
+079       cal.get(Calendar.WEEK_OF_MONTH) + ". im Monat"
+080     );
+081     //Wochentag
+082     System.out.print(
+083       "Wochentag..: " +
+084       cal.get(Calendar.DAY_OF_WEEK_IN_MONTH) +
+085       ". "
+086     );
+087     value = cal.get(Calendar.DAY_OF_WEEK);
+088     if (value == cal.SUNDAY) {
+089       System.out.print("Sonntag");
+090     } else if (value == cal.MONDAY) {
+091       System.out.print("Montag");
+092     } else if (value == cal.TUESDAY) {
+093       System.out.print("Dienstag");
+094     } else if (value == cal.WEDNESDAY) {
+095       System.out.print("Mittwoch");
+096     } else if (value == cal.THURSDAY) {
+097       System.out.print("Donnerstag");
+098     } else if (value == cal.FRIDAY) {
+099       System.out.print("Freitag");
+100     } else if (value == cal.SATURDAY) {
+101       System.out.print("Samstag");
+102     } else {
+103       System.out.print("unbekannt");
+104     }
+105     System.out.println(" im Monat");
+106     //Zeitzone
+107     System.out.println(
+108       "Zeitzone...: " +
+109       cal.get(Calendar.ZONE_OFFSET)/3600000 +
+110       " Stunden"
+111     );
+112     System.out.println(
+113       "Sommerzeit.: " +
+114       cal.get(Calendar.DST_OFFSET)/3600000 +
+115       " Stunden"
+116     );
+117   }
+118 }
+ +		 +Listing1602.java
+ +Listing 16.2: Die Felder der Klasse Calendar

+ +

+Das Programm erzeugt zunächst ein GregorianCalendar-Objekt +für das aktuelle Tagesdatum und gibt die internen Feldwerte aus. +Anschließend ändert es durch mehrfachen Aufruf von set +das Datum in den 22.6.1910 ab und gibt die Felder erneut aus. Die +Ausgabe des Programms lautet: + +

+Aera.......: Anno Domini
+Datum......: 28.4.2000
+Zeit.......: 17:55:0 (+590 ms)
+Am.Zeit....: 5:55:0 PM
+Tag........: 119. im Jahr
+             28. im Monat
+Woche......: 17. im Jahr
+             4. im Monat
+Wochentag..: 4. Freitag im Monat
+Zeitzone...: 1 Stunden
+Sommerzeit.: 1 Stunden
+---
+Aera.......: Anno Domini
+Datum......: 22.6.1910
+Zeit.......: 17:55:0 (+590 ms)
+Am.Zeit....: 5:55:0 PM
+Tag........: 173. im Jahr
+             22. im Monat
+Woche......: 25. im Jahr
+             4. im Monat
+Wochentag..: 4. Mittwoch im Monat
+Zeitzone...: 1 Stunden
+Sommerzeit.: 1 Stunden
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Wie man sieht, werden sowohl Datums- als auch Zeitwerte korrekt ausgegeben. +Damit dieses und vergleichbare Programme auch in den JDK-1.1-Versionen +korrekt laufen, sind einige Besonderheiten zu beachten: +

    +
  • Wird das Datumsobjekt ohne explizite Zeitzonenangabe +konstruiert, so verwendet der Konstruktor die von der Methode TimeZone.getDefault +gelieferte Zeitzone, die ihrerseits aus dem System-Property user.timezone +generiert wird. Unter dem JDK 1.1 wurde dieses Property aber nicht +immer gefüllt und es war erforderlich, die Zeitzone per Hand +zu setzen. Im JDK 1.2 und späteren Versionen können wir +dagegen auf den Aufruf von setTimeZone +in Zeile 011 verzichten. +
  • Das zweite Problem rührt aus der oben erwähnten Schwierigkeit, +den internen Zeitwert und die Feldwerte korrekt zu synchronisieren. +Nach der Zuweisung eines neuen Datums im Beispielprogramm werden zwar +die Felder für Tag, Monat und Jahr korrekt gesetzt, die übrigen +aber leider nicht. Nach dieser Zuweisung wäre also die Ausgabe +des Wochentags fehlerhaft gewesen. Als Workaround könnte das +Beispielprogramm nach dem Aufruf der set-Methoden +einen Aufruf von setTime(getTime()) +verwenden, der interne Uhrzeit und Feldwerte abgleicht. Wir haben +das im Listing in der Zeile 021 +hinter dem Kommentar angedeutet. Auch das scheint seit dem JDK 1.2 +nicht mehr nötig zu sein. +
+		 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

16.2.3 Vergleiche und Datums-/Zeitarithmetik +

+ +

+Die Methoden equals, +before +und after +erlauben es, zwei Datumswerte auf ihre relative zeitliche Lage zueinander +zu vergleichen: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean equals(Object obj)
+
+public boolean before(Object obj)
+
+public boolean after(Object obj)
+
+ +		 +java.util.Calendar
+ +

+Mit Hilfe der Methode add +kann zu einem beliebigen Feld eines Calendar- +oder GregorianCalendar-Objekts +ein beliebiger positiver oder negativer Wert hinzugezählt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract void add(int field, int amount)
+
+ +		 +java.util.Calendar
+ +

+Dabei ist es auch erlaubt, dass die Summe den für dieses Feld +erlaubten Grenzwert über- bzw. unterschreitet. In diesem Fall +wird der nächsthöherwertige Datums- bzw. Zeitbestandteil +entsprechend angepasst. + +

+Das folgende Programm konstruiert zunächst ein Datum für +den 30.10.1908 und gibt es aus. Anschließend wird zunächst +der Tag, dann der Monat und schließlich das Jahr je zweimal +um 1 erhöht. Nach erfolgter Ausgabe wird die Änderung schrittweise +wieder rückgängig gemacht und der ursprüngliche Wert +wieder erzeugt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1603.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1603
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     GregorianCalendar cal   = new GregorianCalendar();
+010     cal.set(Calendar.DATE, 30);
+011     cal.set(Calendar.MONTH, 10 - 1);
+012     cal.set(Calendar.YEAR, 1908);
+013     showDate(cal);
+014     addOne(cal, Calendar.DATE);
+015     addOne(cal, Calendar.DATE);
+016     addOne(cal, Calendar.MONTH);
+017     addOne(cal, Calendar.MONTH);
+018     addOne(cal, Calendar.YEAR);
+019     addOne(cal, Calendar.YEAR);
+020 
+021     cal.add(Calendar.DATE, -2);
+022     cal.add(Calendar.MONTH, -2);
+023     cal.add(Calendar.YEAR, -2);
+024     showDate(cal);
+025   }
+026 
+027   public static void addOne(Calendar cal, int field)
+028   {
+029     cal.add(field,1);
+030     showDate(cal);
+031   }
+032 
+033   public static void showDate(Calendar cal)
+034   {
+035     String ret = "";
+036     int    value = cal.get(Calendar.DAY_OF_WEEK);
+037 
+038     switch (value) {
+039     case Calendar.SUNDAY:
+040       ret += "Sonntag";
+041       break;
+042     case Calendar.MONDAY:
+043       ret += "Montag";
+044       break;
+045     case Calendar.TUESDAY:
+046       ret += "Dienstag";
+047       break;
+048     case Calendar.WEDNESDAY:
+049       ret += "Mittwoch";
+050       break;
+051     case Calendar.THURSDAY:
+052       ret += "Donnerstag";
+053       break;
+054     case Calendar.FRIDAY:
+055       ret += "Freitag";
+056       break;
+057     case Calendar.SATURDAY:
+058       ret += "Samstag";
+059       break;
+060     }
+061     ret += ", den ";
+062     ret += cal.get(Calendar.DATE) + ".";
+063     ret += (cal.get(Calendar.MONTH)+1) + ".";
+064     ret += cal.get(Calendar.YEAR);
+065     System.out.println(ret);
+066   }
+067 }
+ +		 +Listing1603.java
+ +Listing 16.3: Datumsarithmetik

+ +

+Die Ausgabe des Programms lautet: + +

+Freitag, den 30.10.1908
+Samstag, den 31.10.1908
+Sonntag, den 1.11.1908
+Dienstag, den 1.12.1908
+Freitag, den 1.1.1909
+Samstag, den 1.1.1910
+Sonntag, den 1.1.1911
+Freitag, den 30.10.1908
+
+ + + + + +

16.2.4 Umwandlung zwischen Date und Calendar

+ +

+In der Praxis ist es mitunter erforderlich, zwischen den beiden konkurrierenden +Zeitdarstellungen der Klassen Date +und Calendar +hin- und herzuschalten. So ist beispielsweise der in JDBC (siehe Kapitel 42) +häufig verwendete SQL-Datentyp java.sql.Date +aus java.util.Date +abgeleitet und repräsentiert ein Datum als Anzahl der Millisekunden +seit dem 1.1.1970. Mit Hilfe der Methoden setTime +und getTime +können beide Darstellungen ineinander überführt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public final Date getTime()
+
+public final void setTime(Date date)
+
+ +		 +java.util.Calendar
+ +

+Ein Aufruf von getTime +liefert das Datum als Objekt des Typs Date. +Soll das Datum aus einem vorhandenen Date-Objekt +in ein Calendar-Objekt +übertragen werden, kann dazu die Methode setTime +aufgerufen werden. Die Klasse Date +kann weiterhin dazu verwendet werden, auf die Anzahl der Millisekunden +seit dem 1.1.1970 zuzugreifen: +

+ + + + + +
+ +
+public Date(long date)
+
+public long getTime()
+
+ +		 +java.util.Date
+ +

+Der Konstruktor erzeugt aus dem long +ein Date-Objekt, +und die Methode getTime +kann dazu verwendet werden, zu einem gegebenen Date-Objekt +die Anzahl der Millisekunden seit dem 1.1.1970 zu ermitteln. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100110.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100110.html new file mode 100644 index 0000000..d0be778 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100110.html @@ -0,0 +1,817 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 16 - Utility-Klassen I +
+
+ + + + +

16.3 Die Klasse System

+
+ +
+ +

+Neben den bisher vorgestellten Datenstrukturen des Pakets java.util +gibt es in java.lang +eine Klasse System, +die eine Reihe nützlicher Hilfsmittel zur Verfügung stellt. +Die wichtigsten von ihnen sollen in den folgenden Abschnitten besprochen +werden. + + + + +

16.3.1 System-Properties

+ +

+In Java gibt es keine Möglichkeit, direkt auf die Umgebungsvariablen +eines Programms zuzugreifen. Ein solcher Zugriff wurde von den Java-Designern +als nichtportabel angesehen und statt dessen durch das Konzept der +Properties ersetzt. Properties sind Listen von Eigenschaften, +die dem Programm vom Java-Laufzeitsystem zur Verfügung gestellt +werden. Jede Eigenschaft besitzt einen Namen, unter dem auf sie zugegriffen +werden kann. Das Java-Laufzeitsystem stellt standardmäßig +die folgenden Properties zur Verfügung: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
PropertyBedeutung
java.versionJava-Versionsnummer
java.vendorHerstellerspezifische Zeichenkette
java.vendor.urlURL (also ein Internet-Link) zum Hersteller +
java.homeInstallationsverzeichnis
java.class.versionVersionsnummer der Java-Klassenbibliothek +
java.class.pathAktueller Klassenpfad
os.nameName des Betriebssystems
os.archBetriebssystem-Architektur
os.versionVersionsnummer des Betriebssystems
file.separatorTrennzeichen für die Bestandteile eines +Pfadnamens
path.separatorTrennzeichen für die Laufwerksangabe +eines Pfadnamens
line.separatorZeichenkette für Zeilenschaltung
user.nameName des angemeldeten Benutzers
user.homeHome-Verzeichnis
user.dirAktuelles Arbeitsverzeichnis
java.vm.specification.versionVersion der VM-Spezifikation
java.vm.specification.vendorHersteller der VM-Spezifikation
java.vm.specification.nameBezeichnung der VM-Spezifikation
java.vm.versionVM-Version
java.vm.vendorHersteller der VM
java.vm.nameName der VM-Implementierung
java.specification.versionVersion der Spezifikation der Laufzeitumgebung +
java.specification.vendorHersteller der Spezifikation der Laufzeitumgebung +
java.specification.nameBezeichnung der Spezifikation der Laufzeitumgebung +
+

+Tabelle 16.2: Standard-Properties

+ +

+Für den Zugriff auf diese Eigenschaften steht die Klasse Properties +aus dem Paket java.util +zur Verfügung. Sie bietet die Möglichkeit, Property-Listen +zu erzeugen, mit Werten zu füllen und vorhandene Werte auszulesen. +Die Klasse Properties +ist eine Ableitung der Klasse Hashtable +und stellt damit eine Tabelle von Schlüssel-/Wertepaaren dar. + +

+Für den Zugriff auf einzelne Properties reicht meist die einfach +zu bedienende Klassenmethode getProperty +der Klasse System +in java.lang +aus: +

+ + + + + +
+ +
+public static String getProperty(String key)
+public static String getProperty(String key, String default)
+
+ +		 +java.lang.System
+ +

+Die erste Variante liefert die Eigenschaft mit dem Namen key +in Form einer Zeichenkette. Falls keine Eigenschaft mit diesem Namen +gefunden wurde, wird null +zurückgegeben. Die zweite Variante erlaubt die Übergabe +eines Standardwertes. Der Unterschied zur ersten Variante besteht +darin, dass nicht null, +sondern der Standardwert zurückgegeben wird, wenn die gesuchte +Eigenschaft nicht gefunden wurde. + +

+Die Methode getProperties +liefert das komplette Properties-Objekt +mit den System-Properties: +

+ + + + + +
+ +
+public static Properties getProperties()
+
+ +		 +java.lang.System
+ +

+Das folgende Programm gibt eine Liste aller System-Properties auf +dem Bildschirm aus. Es verwendet dazu zunächst die Methode getProperties, +um das System-Properties-Objekt +zu beschaffen. Anschließend erzeugt es durch Aufruf von propertyNames +einen Enumerator, mit dem alle Schlüsselwerte durchlaufen werden +können und mit dem durch Aufruf von getProperty +der zugehörige Wert ermittelt werden kann. Auf diese Weise listet +das Programm alle verfügbaren System-Properties auf (das sind +in der Regel sehr viel mehr als die plattformübergreifend spezifizierten): + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1604.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1604
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     Properties sysprops   = System.getProperties();
+010     Enumeration propnames = sysprops.propertyNames();
+011     while (propnames.hasMoreElements()) {
+012       String propname = (String)propnames.nextElement();
+013       System.out.println(
+014         propname + "=" + System.getProperty(propname)
+015       );
+016     }
+017   }
+018 }
+ +		 +Listing1604.java
+ +Listing 16.4: Ausgeben der System-Properties

+ + + + +

16.3.2 in, err und out

+ +

+In den vorangegangenen Kapiteln wurde schon häufig der Aufruf +System.out.println +verwendet, um Daten auf die Standardausgabe bzw. in ein Debug-Fenster +auszugeben. Diese Anweisung ruft die Methode println +des Objekts out +der Klasse System +auf. Dabei ist out +eine statische Variable vom Typ PrintStream, +die beim Starten des Programms so initialisiert wird, dass ihre Ausgabe +auf die Standardausgabe geleitet wird. + +

+Analog zu out +gibt es die statischen Variablen err +und in. +Dabei dient err +zur Ausgabe von Fehlermeldungen, und in +ist ein Standardeingabekanal, der dazu verwendet werden kann, Eingaben +von der Tastatur zu lesen. + +

+Mit Hilfe der Methoden setIn, +setOut +und setErr +ist es sogar möglich, die Standardein- und -ausgabe aus dem Programm +heraus umzuleiten: +

+ + + + + +
+ +
+public static void setIn(InputStream in)
+
+public static void setOut(PrintStream out)
+
+public static void setErr(PrintStream err)
+
+ +		 +java.lang.System
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Verwendung dieser Klassenvariablen ist im Grunde genommen nicht +konform mit dem Dialogkonzept einer GUI-Anwendung. Ihr Einsatz kann +aber immer dann sinnvoll sein, wenn Java-Programme geschrieben werden +sollen, die keine ausgefeilte Oberfläche benötigen. In diesem +Fall sind sie ein nützliches Hilfsmittel, um einfache Ein-/Ausgaben +ohne großen Aufwand realisieren zu können. Bereits in Kapitel 3 +wurde gezeigt, wie man diese Routinen zur Ein- und Ausgabe verwenden +kann. Weitere Informationen darüber sind in Kapitel 19 +zu finden, das sich mit Byte-Streams beschäftigt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

16.3.3 exit

+ +

+Auch Aufrufe der Methode System.exit +sind uns schon begegnet: +

+ + + + + +
+ +
+public static void exit(int status)
+
+ +		 +java.lang.System
+ +

+Mit System.exit +wird das laufende Programm beendet. Der Aufrufparameter status +dient als Fehleranzeige und wird als Exitcode an den Aufrufer des +Programms zurückgegeben. Gemäß Konvention zeigt dabei +ein Wert größer oder gleich 1 einen Fehler während +der Programmausführung an, während 0 ein fehlerfreies Programmende +signalisiert. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Neben der Methoden System.exit +bietet die weiter unten beschriebene Klasse Runtime +auch die Methode System.halt +an, bei der die Virtuelle Machine sofort angehalten wird. Im Unterschied +zu Runtime.halt werden dabei +weder finalize -Methoden noch +finally-Zweige abgearbeitet. +Dies kann - z.B. beim Zugriff auf eine Datenbank - dazu führen, +dass externe Ressourcen nicht zurückgegeben werden. Sie sollten +deshalb auf die Verwendung von Runtime.halt +verzichten.

+ + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

16.3.4 gc

+

+ + + + + +
+ +
+public static void gc()
+
+ +		 +java.lang.System
+ +

+Ein Aufruf der Methode gc +führt einen expliziten Aufruf des Garbage Collectors +durch. Dieser sucht dann nach freiem Speicher und gibt diesen an das +Laufzeitsystem zurück. Normalerweise ist ein Aufruf dieser Methode +nicht erforderlich, denn der Garbage Collector läuft ständig +als niedrig priorisierter Thread im Hintergrund. Der Aufruf von gc +ist immer dann sinnvoll, wenn eine explizite Kontrolle über den +Zeitpunkt der Speicherfreigabe gewünscht ist. + + + + +

16.3.5 currentTimeMillis

+ +

+Die Methode currentTimeMillis +liefert die Anzahl der Millisekunden, die zum Zeitpunkt des Aufrufs +seit Mitternacht des 1.1.1970 vergangen sind: +

+ + + + + +
+ +
+public static long currentTimeMillis()
+
+ +		 +java.lang.System
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Ob dabei tatsächlich eine Auflösung von einer Millisekunde +erreicht wird, ist von der konkreten Java-Implementierung abhängig. +In PC-basierten Java-Systemen orientiert sie sich meist an der Auflösung +des System-Timers. Dieser wird 18,2 mal pro Sekunde aufgerufen, so +dass die Auflösung damit bei etwa 55 ms. liegt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Mit dem folgenden Beispielprogramm kann die Auflösung des System-Timers +ermittelt werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1605.java */
+002 
+003 public class Listing1605
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     long t1, t2;
+008     int  actres, sumres = 0, i = 0;
+009     while (true) {
+010       ++i;
+011       t1 = System.currentTimeMillis();
+012       while (true) {
+013         t2 = System.currentTimeMillis();
+014         if (t2 != t1) {
+015           actres = (int)(t2 - t1);
+016           break;
+017         }
+018       }
+019       sumres += actres;
+020       System.out.print("it="+i+", ");
+021       System.out.print("actres="+actres+" msec., ");
+022       System.out.print("avgres="+(sumres/i)+" msec.");
+023       System.out.println("");
+024       try {
+025         Thread.sleep(500);
+026       } catch (InterruptedException e) {
+027         //nichts
+028       }
+029     }
+030   }
+031 }
+ +		 +Listing1605.java
+ +Listing 16.5: Die Auflösung des System-Timers bestimmen

+ +

+Das Programm bestimmt zunächst die aktuelle Systemzeit und merkt +sich den Wert in der Variablen t1. +Nun wird die Systemzeit in einer Schleife erneut so oft gemessen, +bis sie sich geändert hat. Die Differenz zwischen beiden Werten +wird als Auflösung des aktuellen Durchgangs angesehen und der +Variablen actres zugewiesen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Um eine größere Genauigkeit zu erzielen, führt das +Programm die Bestimmung der Auflösung mit Hilfe der äußeren +Schleife viele Male durch. Die dabei jeweils ermittelte Auflösung +wird in der Variablen sumres +addiert und durch Division durch die Anzahl der Schleifendurchläufe +zur Ermittlung des gleitenden Durchschnitts verwendet. Das so errechnete +Ergebnis pendelt sich tatsächlich bereits nach wenigen Durchläufen +auf den vorausgesagten Wert von 55 ms. ein:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+it=1, actres=60 msec., avgres=60 msec.
+it=2, actres=50 msec., avgres=55 msec.
+it=3, actres=50 msec., avgres=53 msec.
+it=4, actres=50 msec., avgres=52 msec.
+it=5, actres=50 msec., avgres=52 msec.
+it=6, actres=50 msec., avgres=51 msec.
+...
+it=65, actres=50 msec., avgres=55 msec.
+it=66, actres=50 msec., avgres=55 msec.
+it=67, actres=50 msec., avgres=55 msec.
+it=68, actres=60 msec., avgres=55 msec.
+it=69, actres=60 msec., avgres=55 msec.
+it=70, actres=60 msec., avgres=55 msec.
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Interessanterweise bietet die Methode sleep +der Klasse Thread +(sie wird in Abschnitt 22.2.4 +beschrieben) auf aktuellen SUN-JDKs unter Windows mit etwa 1 ms. eine +wesentlich höhere Auflösung als currentTimeMillis. +Diese Eigenschaft ist allerdings nicht dokumentiert und kann von Interpreter +zu Interpreter sehr unterschiedlich sein. Selbst auf ein und derselben +Java-Maschine kann es durch unterschiedliche Lastsituationen zu Abweichungen +kommen. Das folgende Programm ermittelt die Auflösung von sleep:

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1606.java */
+002 
+003 public class Listing1606
+004 {
+005   public static long testSleep(int millis)
+006   {
+007     final int MINDURATION = 3000;
+008     int cnt = (millis >= MINDURATION ? 1 : MINDURATION/millis);
+009     long start = System.currentTimeMillis();
+010     for (int i = 0; i < cnt; ++i) {
+011       try {
+012         Thread.sleep(millis);
+013       } catch (InterruptedException e) {
+014       }
+015     }
+016     long end = System.currentTimeMillis();
+017     return (end - start) / cnt;
+018   }
+019 
+020   public static void main(String[] args)
+021   {
+022     final int DATA[] = {345, 27, 1, 1962, 2, 8111, 6, 89, 864};
+023     for (int i = 0; i < DATA.length; ++i) {
+024       System.out.println("Aufruf von sleep(" + DATA[i] + ")");
+025       long result = testSleep(DATA[i]);
+026       System.out.print("  Ergebnis: " + result);
+027       double prec = ((double)result / DATA[i] - 1.0) * 100;
+028       System.out.println(" (" + (prec > 0 ? "+": "") + prec + " %)");
+029     }
+030   }
+031 }
+ +		 +Listing1606.java
+ +Listing 16.6: Die Auflösung von Thread.sleep bestimmen

+ +

+Ein Aufruf unter dem JDK 1.4 auf einem Windows-98-System im Leerlauf +ergab folgendes Ergebnis: + +

+Aufruf von sleep(345)
+  Ergebnis: 343 (-0.5797101449275366 %)
+Aufruf von sleep(27)
+  Ergebnis: 27 (0.0 %)
+Aufruf von sleep(1)
+  Ergebnis: 1 (0.0 %)
+Aufruf von sleep(1962)
+  Ergebnis: 1920 (-2.1406727828746197 %)
+Aufruf von sleep(2)
+  Ergebnis: 2 (0.0 %)
+Aufruf von sleep(8111)
+  Ergebnis: 8080 (-0.3821970163974897 %)
+Aufruf von sleep(6)
+  Ergebnis: 6 (0.0 %)
+Aufruf von sleep(89)
+  Ergebnis: 89 (0.0 %)
+Aufruf von sleep(864)
+  Ergebnis: 860 (-0.462962962962965 %)
+
+ + + + + +

16.3.6 arraycopy

+ +

+Als letzte Methode der Klasse System +soll arraycopy +vorgestellt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public static native void arraycopy(
+   Object src, int src_position,
+   Object dst, int dst_position,
+   int length
+)
+
+ +		 +java.lang.System
+ +

+arraycopy +kann dazu verwendet werden, Arrays oder Teile davon zu kopieren. Dabei +können die Elemente sowohl innerhalb desselben Arrays als auch +in ein anderes Array kopiert werden. Falls innerhalb desselben Arrays +kopiert wird, dürfen sich Quell- und Zielbereich auch überlappen. +Die Methode arbeitet sowohl mit elementaren als auch mit Objekttypen, +Ziel- und Quellarray müssen lediglich zuweisungskompatibel sein. +Da die Methode in C bzw. Assembler implementiert ist, arbeitet sie +recht performant. + +

+Als erste Argumente werden das Quellarray src +und die Startposition src_position +angegeben. Anschließend folgen das Zielarray dst +und die Zielposition dst_position. +Als letztes Argument wird die Länge length +des zu kopierenden Bereichs angegeben. Falls die Argumente auf Elemente +zeigen, die außerhalb des Arrays liegen, wird eine Ausnahme +des Typs ArrayIndexOutOfBoundsException +ausgelöst. Falls ein Element aufgrund eines Typfehlers nicht +gespeichert werden kann, gibt es eine Ausnahme des Typs ArrayStoreException. + +

+Das folgende Programm zeigt die Verwendung von arraycopy +an einem einfachen Beispiel: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1607.java */
+002 
+003 public class Listing1607
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int[] ar = {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
+008 
+009     for (int i = 0; i < 10; ++i) {
+010       System.arraycopy(ar,0,ar,1,9);
+011       ar[0] = i;
+012     }
+013     System.out.print("ar = ");
+014     for (int i = 0; i < 10; ++i) {
+015       System.out.print(ar[i] + " ");
+016     }
+017     System.out.println("");
+018   }
+019 }
+ +		 +Listing1607.java
+ +Listing 16.7: Verwendung von System.arraycopy

+ +

+Das Programm füllt ein 10-elementiges Array von Ganzzahlen, das +zunächst nur Nullen enthält, mit den Zahlen 0 bis 9. Dabei +wird jeweils durch Kopieren der ersten neun Elemente an die zweite +Position des Arrays an der ersten Position Platz gemacht, um dort +den Inhalt des fortlaufenden Schleifenzählers abzulegen. Nach +10 Durchläufen stehen somit die Zahlen 0 bis 9 verkehrt herum +im Array. Die Ausgabe des Programms ist: + +

+ar = 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
+
+ +
+ + + +
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+
+ + + + +

16.4 Die Klasse RunTime

+
+ +
+ + + + +

16.4.1 Grundlagen

+ +

+Die Klasse Runtime +des Pakets java.lang +ermöglicht die Interaktion eines Java-Programms mit dem Bestandteil +seiner Laufzeitumgebung, der dafür verantwortlich ist, Programme +zu starten und zu beenden. Dabei ist es insbesondere möglich, +mit seiner Hilfe externe Programme und Kommandos zu starten, mit ihnen +zu kommunizieren und ihren Zustand zu überwachen. + +

+Objekte der Klasse Runtime +dürfen vom Programm nicht selbst instanziert werden, sondern +werden über die statische Methode getRuntime +der Klasse Runtime +beschafft: +

+ + + + + +
+ +
+public static Runtime getRuntime()
+
+ +		 +java.lang.Runtime
+ +

+Um ein externes Programm zu starten, gibt es vier Methoden mit dem +Namen exec: +

+ + + + + +
+ +
+public Process exec(String command)
+  throws IOException
+
+public Process exec(String command, String[] envp)
+  throws IOException
+
+public Process exec(String[] cmdarray)
+  throws IOException
+
+public Process exec(String[] cmdarray, String[] envp)
+  throws IOException
+
+ +		 +java.lang.Runtime
+ +

+Das auszuführende Kommando kann wahlweise als Einzelstring angegeben +werden (Kommandoname plus Argumente, getrennt durch Leerzeichen), +oder die einzelnen Bestandteile können in einem Array übergeben +werden. Das optionale zweite Argument envp +ermöglicht es, dem zu startenden Programm eine Liste von Umgebungsvariablen +zu übergeben. + +

+Das folgende Listing zeigt die einfachste Form der Anwendung von exec. +Das Programm startet den notepad-Editor unter Windows: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1608.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing1608
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     try {
+010       Runtime.getRuntime().exec("notepad");
+011     } catch (Exception e) {
+012       System.err.println(e.toString());
+013     }
+014   }
+015 }
+ +		 +Listing1608.java
+ +Listing 16.8: Starten von notepad.exe

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Leider macht die API-Dokumentation keine Angaben darüber, in +welchen Verzeichnissen nach dem auszuführenden Programm gesucht +wird. In den aktuellen Implementierungen des JDK scheint es jedoch +so zu sein, dass alle Verzeichnisse durchsucht werden, die in der +PATH-Umgebungsvariablen angegeben +sind. Unter Windows werden dabei aber offensichtlich nur Dateien mit +den Erweiterungen .com und .exe +automatisch berücksichtigt. Soll dagegen eine .bat-Datei +gestartet werden, muss die Erweiterung .bat +explizit angegeben werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

16.4.2 Interaktion mit dem externen Programm

+ +

+exec +gibt ein Objekt des Typs Process +zurück, das dazu verwendet werden kann, mit dem gestarteten Programm +zu interagieren. Dazu definiert Process +folgende Methoden: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract int waitFor()
+  throws InterruptedException
+
+public abstract int exitValue()
+
+public abstract void destroy()
+
+ +		 +java.lang.Process
+ +

+Ein Aufruf von waitFor +terminiert erst, wenn der zugehörige Prozess beendet wurde. Diese +Methode kann also dazu verwendet werden, auf das Ende des gestarteten +Programms zu warten. Das ist beispielsweise sinnvoll, um den Rückgabewert +des Programms auszuwerten oder um mit von ihm erzeugten oder veränderten +Daten zu arbeiten. Wird waitFor +nicht aufgerufen, kann auf aktuellen Betriebssystemen wohl davon ausgegangen +werden, dass das externe Programm parallel zum Java-Programm gestartet +wird und asynchron weiterläuft. Diese Aussage ist allerdings +mit Vorsicht zu genießen, denn spezifiziert ist dieses Verhalten +nicht. Im Zweifel hilft ausprobieren. + +

+Nach Ende des externen Programms kann mit exitValue +sein Rückgabewert abgefragt werden. Dieser gibt bei vielen Programmen +an, ob es fehlerfrei ausgeführt werden konnte oder nicht. Das +ist aber nicht zwangsläufig so. Unter Windows wird insbesondere +beim Aufruf von Batch-Dateien und bei der expliziten Ausführung +eines Kommandos in einen eigenen Kommandointerpreter der Rückgabewert +nicht weitergegeben. In diesem Fall liefert exitValue +immer den Wert 0. Wird exitValue +aufgerufen, wenn der Prozess noch läuft, gibt es eine IllegalThreadStateException. + +

+Die Methode destroy +dient dazu, das externe Programm abzubrechen. Es handelt sich hierbei +nicht um das normale Beenden eines Programms, sondern um einen harten +Abbruch. Ungesicherte Änderungen gehen also verloren und es können +Inkonsistenzen in manipulierten Daten entstehen. + +

+Das Process-Objekt +bietet zusätzlich die Möglichkeit, die Standardein- und +-ausgabe des externen Kommandos umzuleiten und aus dem eigenen Programm +heraus anzusprechen: +

+ + + + + +
+ +
+public OutputStream getOutputStream()
+
+public abstract InputStream getInputStream()
+
+public abstract InputStream getErrorStream()
+
+ +		 +java.lang.Process
+ +

+getInputStream +und getErrorStream +liefern einen InputStream, +mit dem die Ausgaben des Prozesses auf Standardausgabe und Standardfehler +gelesen werden können. Von getOutputStream +wird ein OutputStream +zur Verfügung gestellt, mit dem Daten in die Standardeingabe +des Prozesses geschrieben werden können. Auf diese Weise lassen +sich Programme, die über Standardein- und -ausgabe kommunizieren, +fernsteuern bzw. fernabfragen. + +

+Das folgende Programm fasst die wichtigsten Möglichkeiten zusammen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* RunCommand.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class RunCommand
+006 {
+007   static final int MODE_UNCONNECTED = 0;
+008   static final int MODE_WAITFOR     = 1;
+009   static final int MODE_CATCHOUTPUT = 2;
+010 
+011   private static void runCommand(String cmd, int mode)
+012   throws IOException
+013   {
+014     Runtime rt = Runtime.getRuntime();
+015     System.out.println("Running " + cmd);
+016     Process pr = rt.exec(cmd);
+017     if (mode == MODE_WAITFOR) {
+018       System.out.println("waiting for termination");
+019       try {
+020         pr.waitFor();
+021       } catch (InterruptedException e) {
+022       }
+023     } else if (mode == MODE_CATCHOUTPUT) {
+024       System.out.println("catching output");
+025       BufferedReader procout = new BufferedReader(
+026         new InputStreamReader(pr.getInputStream())
+027       );
+028       String line;
+029       while ((line = procout.readLine()) != null) {
+030         System.out.println("  OUT> " + line);
+031       }
+032     }
+033     try {
+034       System.out.println(
+035         "done, return value is " + pr.exitValue()
+036       );
+037     } catch (IllegalThreadStateException e) {
+038       System.out.println(
+039         "ok, process is running asynchronously"
+040       );
+041     }
+042   }
+043 
+044   private static void runShellCommand(String cmd, int mode) 
+045   throws IOException
+046   {
+047     String prefix = "";
+048     String osName = System.getProperty("os.name");
+049     osName = osName.toLowerCase();
+050     if (osName.indexOf("windows") != -1) {
+051       if (osName.indexOf("95") != -1) {
+052         prefix = "command.com /c ";
+053       } else if (osName.indexOf("98") != -1) {
+054         prefix = "command.com /c ";
+055       }
+056     }
+057     if (prefix.length() <= 0) {
+058       System.out.println(
+059         "unknown OS: don\'t know how to invoke shell"
+060       );
+061     } else {
+062       runCommand(prefix + cmd, mode);
+063     }
+064   }
+065 
+066   public static void main(String[] args)
+067   {
+068     try {
+069       if (args.length <= 0) {
+070         System.out.println(
+071           "Usage: java RunCommand [-shell] " +
+072           "[-waitfor|-catchoutput] <command>"
+073         );
+074         System.exit(1);
+075       }
+076       boolean shell = false;
+077       int mode = MODE_UNCONNECTED;
+078       String cmd = "";
+079       for (int i = 0; i < args.length; ++i) {
+080         if (args[i].startsWith("-")) {
+081           if (args[i].equals("-shell")) {
+082             shell = true;
+083           } else if (args[i].equals("-waitfor")) {
+084             mode = MODE_WAITFOR;
+085           } else if (args[i].equals("-catchoutput")) {
+086             mode = MODE_CATCHOUTPUT;
+087           }
+088         } else {
+089           cmd = args[i];
+090         }
+091       }
+092       if (shell) {
+093         runShellCommand(cmd, mode);
+094       } else {
+095         runCommand(cmd, mode);
+096       }
+097     } catch (Exception e) {
+098       System.err.println(e.toString());
+099     }
+100   }
+101 }
+ +		 +RunCommand.java
+ +Listing 16.9: Starten externer Programme

+ +

+Das Hauptprogramm erwartet das zu startende Programm und seine Parameter +als Argumente. Wird die Option »-catchoutput« angegeben, +liest das Programm die Ausgaben des gestarteten Programms und gibt +sie auf seiner eigenen Standardausgabe aus. Wird »-waitfor« +angegeben, wartet das Programm auf das Ende des gestarteten Programms, +ohne dessen Ausgaben anzuzeigen. In beiden Fällen wird schließlich +der Rückgabewert des Programms ausgegeben. Durch Angabe der Option +»-shell« kann das externe Programm mit einem separaten Kommandointerpreter +gestartet werden. Das ist beispielsweise nützlich, um Shell-Kommandos +auszuführen, die nicht als eigenständige Programmdateien +existieren. + +

+Der folgende Aufruf verwendet das Beispielprogramm, um das interne +MS-DOS-Kommando »set« auszuführen (es gibt die Inhalte +aller Umgebungsvariablen aus): + +

+java RunCommand -shell -catchoutput set
+
+ + +

+Seine Ausgabe könnte etwa so aussehen: + +

+Running command.com /c set
+catching output
+  OUT> winbootdir=C:\WINDOWS
+  OUT> COMSPEC=C:\COMMAND.COM
+  OUT> TEMP=C:\tmp
+  OUT> TMP=c:\tmp
+  OUT> USER=guido
+  OUT> windir=C:\WINDOWS
+  OUT> PATH=C:\JDK1.6\BIN;C:\WINDOWS;C:\WINDOWS\COMMAND;
+  OUT> CLASSPATH=.;c:\arc\prog\java
+  OUT> PROMPT=$p--$g
+done, return value is 0
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Übergabe des Programms an einen separaten Kommandointerpreter +erfolgt in der Methode runShellCommand +ab Zeile 044. Wie ein derartiger +Aufruf ausgeführt wird, ist natürlich betriebssystem- und +konfigurationsabhängig. Das Beispielprogramm versucht, einige +brauchbare Varianten für gängige Betriebssysteme vorzudefinieren. +Weitere können leicht hinzugefügt werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Während des Tests von RunCommand +gab es mitunter Schwierigkeiten beim Ausführen interner DOS-Programme +unter Windows 95 und 98. Während sich beispielsweise das Kommando +set problemlos aufrufen ließ, +gab es beim Aufruf von dir Hänger, +nach denen die MS-DOS-Task hart abgebrochen werden mußte. Die +JDK Bug Database listet eine ganze Reihe von Problemen in Zusammenhang +mit dem Aufruf von 16-Bit-Programmen unter Windows 95 oder 98 auf. +Sie rühren unter anderem daher, dass die Ein- und Ausgabepuffer +der DOS-Programme so klein sind, dass die Programme mitunter schon +blockieren, bevor die aufrufende Applikation die Chance hatte, eine +Verbindung zu ihnen herzustellen. Echte Workarounds für diese +Probleme scheinen nicht bekannt zu sein. Beim Aufruf von 32-Bit-Programmen +treten die Probleme offenbar nicht auf.

 + + + + +
 Warnung 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

16.5 Die Klasse Arrays

+
+ +
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit dem JDK 1.2 gibt es die Klasse Arrays +im Paket java.util, +die einige nützliche Methoden zum Zugriff auf Arrays zur Verfügung +stellt. Sie kann beispielsweise ein Array mit vorgegebenen Werten +füllen, eine binäre Suche durchführen, das Array sortieren +oder zwei Arrays miteinander vergleichen.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Die wichtigsten Methoden sind fill, +binarySearch, +sort +und equals: +

+ + + + + +
+ +
+public static void fill(int[] a, int val)
+
+public static int binarySearch(int[] a, int key)
+
+public static void sort(int[] a)
+
+public static boolean equals(int[] a, int[] a2)
+
+ +		 +java.util.Arrays
+ +

+Alle Methoden stehen auch in vergleichbaren Versionen für die +anderen primitiven Typen zur Verfügung. Wir wollen uns die Verwendung +der Klasse Arrays +am Beispiel eines einfachen Programms ansehen, das ein Array von Ganzzahlen +sortiert: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1610.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1610
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     final int SIZE = 20;
+010     int[] values = new int[SIZE];
+011     Random rand = new Random();
+012     //Erzeugen und Ausgeben des unsortierten Arrays
+013     for (int i = 0; i < SIZE; ++i) {
+014       values[i] = rand.nextInt(10 * SIZE);
+015     }
+016     for (int i = 0; i < SIZE; ++i) {
+017       System.out.println(values[i]);
+018     }
+019     //Sortieren des Arrays
+020     Arrays.sort(values);
+021     //Ausgeben der Daten
+022     System.out.println("---");
+023     for (int i = 0; i < SIZE; ++i) {
+024       System.out.println(values[i]);
+025     }
+026   }
+027 }
+ +		 +Listing1610.java
+ +Listing 16.10: Sortieren eines Arrays

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Sortiermethoden der Klasse Arrays +können Arrays mit primitiven Datentypen nur in aufsteigender +Reihenfolge sortieren. Zusätzlich gibt es eine Variante, die +ein Array von Elementen des Typs Object +sortiert und dazu als zweites Argument ein Comparator-Objekt +erwartet. Die Bedeutung und Anwendung dieser Klasse und ihre Verwendung +im Rahmen der Collection-Klassen des JDK 1.2 wurde in Abschnitt 15.6 +besprochen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100113.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100113.html new file mode 100644 index 0000000..ad3cef7 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100113.html @@ -0,0 +1,83 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 16 - Utility-Klassen I +
+
+ + + + +

16.6 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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Kapitel 17

+

Utility-Klassen II

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+
+ + + + +

17.1 Reguläre Ausdrücke

+
+ +
+ +

+Seit der Version 1.4 enthält das JDK auch Klassen zur Verwendung +von regulären Ausdrücken. Dabei handelt es sich um Muster, +die Mengen von Zeichenketten beschreiben und stellvertretend für +diese stehen. + +

+Wenn Sie schon einmal die Datei-Suchfunktionalität Ihres Betriebssystems +verwendet haben, haben Sie wahrscheinlich - ohne es zu bemerken - +einen regulären Ausdruck verwendet. Um beispielsweise alle Dateien +in einem Ordner aufzulisten, suchen Sie typischerweise mit dem Muster +*.*. Dabei steht der Stern stellvertretend +für eine beliebige Zeichenkette und schon haben Sie einen (wenn +auch recht einfachen) regulären Ausdruck verwendet, um nicht +jeden Dateinamen einzeln hinschreiben zu müssen. + + + + +

17.1.1 Die Klasse Pattern

+ +

+Um einen regulären Ausdruck zu erzeugen, hält das JDK die +Klasse Pattern im Package java.util.regex +bereit. So ist a*b beispielsweise +ein Pattern zur Beschreibung +der Zeichenketten b, ab, +aab und so weiter. Wobei der +Stern - wie allgemein üblich - für eine beliebige Menge +von Zeichen steht. Der obige Ausdruck ließt sich also: »Eine +beliebige Anzahl von kleinen as, +gefolgt von einem b«. + +

+Die folgende Tabelle zeigt einige häufig verwendete Platzhalter. +Die Möglichkeiten regulärer Ausdrücke in Java sind +dabei so vielfältig, dass Sie allein ein ganzes Kapitel füllen +würden. Eine vollständige Liste findet man z.B. in den JavaDocs +zur Klasse Pattern. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
SymbolBedeutung
.Ein beliebiges einzelnes Zeichen
*Eine beliebige Menge von Zeichen
\dEine Zahl zwischen 0 und 9
\DEin Zeichen das keine Zahl darstellt.
\sEin beliebiges Leerzeichen (Whitespace)
\SEin Zeichen, das kein Leerzeichen ist
+

+Tabelle 17.1: Häufige Elemente für reguläre Ausdrücke +in Java

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Achten Sie bei der Programmierung von regulären Ausdrücken +darauf, dass das Baskslash-Zeichen (\) +in Strings reserviert ist und durch einen doppelten Backslash (\\) +kodiert werden muss.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

17.1.2 Die Klasse Matcher

+ +

+Während die Klasse Pattern +einen regulären Ausdruck repräsentiert, können Sie +mit Hilfe der Methode matcher +ein Matcher-Objekt erzeugen, +das verwendet werden kann, um eine beliebige Zeichenkette auf den +regulären Ausdruck zu testen. + +

+Die Klassen für Pattern und Matcher sind dabei getrennt worden, +da erstere auf der einen Seite relativ komplexe Objekte sind, auf +der anderen allerdings auch threadsafe programmiert sind und in nebenläufigen +Programmen von verschiedenen Threads gemeinsam genutzt werden können. +Matcher auf der anderen Seite +sind leichtgewichtige Objekte, die nur von einem Thread verwendet +werden sollten. In einem Satz: Sie können jeden benötigten +Ausdruck durch ein global zu verwendendes Pattern +beschreiben und von diesem bei Bedarf beliebig viele Matcher-Objekte +erzeugen lassen. + + + + +

17.1.3 Vergleich einer Zeichenkette mit einem regulären Ausdruck

+ +

+Neben der Möglichkeit, Zeichenketten untereinander auf (partielle) +Gleichheit zu überprüfen, wie es in Abschnitt 11.2.4 +beschrieben wird, kann mit Hilfe von regulären Ausdrücken +auch überprüft werden, ob eine Zeichenkette von einem Ausdruck +beschrieben wird. Hierzu erzeugt man zunächst ein Pattern-Objekt, +das den Ausdruck repräsentiert und anschließend ein Matcher-Objekt, +das zum Testen verwendet werden kann. Das folgende Listing verdeutlicht +dies: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1701.java */
+002 
+003 import java.util.regex.*;
+004 
+005 public class Listing1701
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     // Erzeugen eines Pattern-Objektes für den Ausdruck a*b
+010     Pattern p = Pattern.compile("a*b");
+011 
+012     // Erzeugen eines Matcher-Objektes für die Zeichenkette
+013     Matcher m = p.matcher("aaaaab");
+014 		
+015     // Test, ob die Zeichenkette vom Ausdruck beschrieben wird
+016     boolean b = m.matches();  
+017   }
+018 }
+ +		 +Listing1701.java
+ +Listing 17.1: Reguläre Ausdrücke

+ +

+Auffällig an diesem Listing ist, dass weder Pattern +noch Matcher über einen +Konstruktor erzeugt werden. Stattdessen verwenden wir die statische +Methode compile, die ein Pattern- +Objekt zurück gibt und die Methode matcher, +um einen Matcher zu erzeugen. +Der Grund liegt möglicherweise darin, dass das JDK die Pattern +auf diese Weise intern cachen kann und auch bei der »zweiten« +Kompilierung das gleiche Objekt zurückgibt - aber verlassen Sie +sich nicht darauf. + +

+Wie bereits weiter oben beschrieben lassen sich einmal erzeugte Pattern +für viele Matcher wiederverwenden und helfen so, wertvolle Ressourcen +zu sparen. Um nur eine einzige Zeichenkette auf ein Pattern zu testen, +kann man aber auch die folgende Kurzform verwenden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1702.java */
+002 
+003 import java.util.regex.*;
+004 
+005 public class Listing1702
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     // Testet die Zeichenkette auf das Pattern
+010     boolean b = Pattern.matches("a*b", "aaaaab");
+011   }
+012 }
+ +		 +Listing1702.java
+ +Listing 17.2: Kurzer Zeichenketten-Vergleich mit regulären Ausdrücken

+ +

+Bei dieser Kurzversion wird das Pattern intern kompiliert, anschließend +ein passender Matcher erzeugt und schließlich nur das Resultat +zurückgegeben. Dieser »Einzeiler« ist zwar markant, +allerdings lässt sich das Pattern nicht wiederverwenden. + +

+Und es geht sogar noch kürzer und ohne explizite Verwendung der +Klassen im Package java.util.regex, +wie es das folgende Listing demonstriert. Seit dem JDK 5 stellt die +Klasse String nämlich die +Methode matches zur Verfügung, +hinter der sich nichts anderes als oben beschriebene Kurzform verbirgt. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1703.java */
+002 
+003 public class Listing1703
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     // Testet die Zeichenkette auf das Pattern
+008     boolean b = "aaaaab".matches("a*b");
+009   }
+010 }
+ +		 +Listing1703.java
+ +Listing 17.3: Strings und reguläre Ausdrücke

+ + + + +

17.1.4 Teilen einer Zeichenkette mit einem regulären Ausdruck

+ +

+Neben dem Test auf Äquivalenz erlauben es reguläre Ausdrücke +auch, Teile einer Zeichenkette zu ersetzen oder lange Zeichenketten +in mehrere Teile aufzuspalten (engl. Splitting). Für letzteres +besitzt die Klasse Pattern die +Methoden split +

+ + + + + +
+ +
+public String[] split(CharSequence input)
+
+public String[] split(CharSequence input, int limit)
+
+ +		 +java.util.regex.Pattern
+ +

+Mit Hilfe des zweiten Parameters kann dabei angegeben werden, in wieviele +Teile die Zeichenkette maximal aufgeteilt werden soll. Er ist eine +Obergrenze für die Größe des zurückgegebenen +Arrays. Wird als Limit eine negative Zahl angeben, wird die Zeichenkette +beliebig oft durch das Pattern geteilt. Beide Methoden verhalten sich +dann identisch. + +

+Das folgende Listing zeigt das Splitting der Zeichenkette, die uns +schon im Kapitel über Strings begegnet ist: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1704.java */
+002 
+003 import java.util.regex.*;
+004 
+005 public class Listing1704
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     // Der zu verwendende Testsatz
+010     String satz = "Dies ist nur ein Test";
+011     
+012     // Jedes Whitespace-Zeichen soll zur 
+013     // Trennung verwendet werden
+014     Pattern p = Pattern.compile("\\s");
+015     
+016     // Verwendung der Methode split
+017     String[] result = p.split(satz);
+018     for (int x=0; x<result.length; x++) {
+019       System.out.println(result[x]);
+020     }
+021   }
+022 }
+ +		 +Listing1704.java
+ +Listing 17.4: Zerlegen von Zeichenketten

+ +

+Soll das Pattern nicht wiederverwendet werden, kann man auch in diesem +Fall auf eine äquivalente Methode der Klasse String +zurückgreifen, wie bereits in Abschnitt 11.2.7 +beschrieben. +

+ + + +
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+
+ + + + +

17.2 Die Klasse Math

+
+ +
+ +

+Die Klasse Math +aus dem Paket java.lang +enthält Methoden zur Fließkomma-Arithmetik. Alle Methoden +dieser Klasse sind static +und können daher ohne konkretes Objekt verwendet werden. Nachfolgend +wollen wir die wichtigsten von ihnen auflisten und eine kurze Beschreibung +ihrer Funktionsweise geben. + + + + +

17.2.1 Winkelfunktionen

+ +

+java.lang.Math +stellt die üblichen Winkelfunktionen und ihre Umkehrungen zur +Verfügung. Winkelwerte werden dabei im Bogenmaß übergeben. + + +

+ + + + + +
+ +
+public static double sin(double x)
+public static double cos(double x)
+public static double tan(double x)
+public static double asin(double x)
+public static double acos(double x)
+public static double atan(double x)
+
+ +		 +java.lang.Math
+ + + + +

17.2.2 Minimum und Maximum

+ +

+Die Methoden min +und max +erwarten zwei numerische Werte als Argument und geben das kleinere +bzw. größere von beiden zurück. +

+ + + + + +
+ +
+public static int min(int a, int b)
+public static long min(long a, long b)
+public static float min(float a, float b)
+public static double min(double a, double b)
+
+public static int max(int a, int b)
+public static long max(long a, long b)
+public static float max(float a, float b)
+public static double max(double a, double b)
+
+ +		 +java.lang.Math
+ + + + +

17.2.3 Arithmetik

+ +

+Die nachfolgend aufgelisteten Methoden dienen zur Berechnung der Exponentialfunktion +zur Basis e, zur Berechnung des natürlichen Logarithmus +und zur Berechnung der Exponentialfunktion zu einer beliebigen Basis. +Mit sqrt +kann die Quadratwurzel berechnet werden. + +

+ + + + + +
+ +
+public static double exp(double a)
+
+public static double log(double a)
+   throws ArithmeticException
+
+public static double pow(double a, double b)
+   throws ArithmeticException
+
+public static double sqrt(double a)
+   throws ArithmeticException
+
+ +		 +java.lang.Math
+ + + + +

17.2.4 Runden und Abschneiden

+ +

+Mit Hilfe der Methode abs +wird der absolute Betrag eines numerischen Werts bestimmt. ceil +liefert die kleinste ganze Zahl größer und floor +die größte ganze Zahl kleiner oder gleich dem übergebenen +Argument. Mit Hilfe von round +kann ein Wert gerundet werden. +

+ + + + + +
+ +
+public static int abs(int a)
+public static long abs(long a)
+public static float abs(float a)
+public static double abs(double a)
+
+public static double ceil(double a)
+public static double floor(double a)
+public static int round(float a)
+
+ +		 +java.lang.Math
+

+ + + +
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+
+ + + + +

17.3 Die Klassen BigInteger und BigDecimal

+
+ +
+ +

+Seit dem JDK 1.1 gibt es das Paket java.math +mit den beiden Klassen BigInteger +und BigDecimal. +Beide implementieren beliebig große bzw. beliebig genaue Zahlen +und stellen Methoden zur Durchführung arithmetischer Berechnungen +zur Verfügung. Während BigInteger +beliebig große Ganzzahlen implementiert, dient BigDecimal +zur Darstellung sehr großer Fließkommazahlen. Objekte +beider Klassen sind immutable, d.h. sie können nach der +Instanzierung nicht mehr verändert werden. + + + + +

17.3.1 Die Klasse BigInteger

+ +

+Die einfachste Art, ein BigInteger-Objekt +zu konstruieren, besteht darin, eine String-Repräsentation der +darzustellenden Zahl an den Konstruktor zu übergeben. Das kann +wahlweise mit oder ohne Angabe des Zahlensystems geschehen: +

+ + + + + +
+ +
+public BigInteger(String val)
+
+public BigInteger(String val, int radix)
+
+ +		 +java.math.BigInteger
+ +

+Wird das Zahlensystem nicht angegeben, erwartet der Konstruktor eine +Zahl zur Basis 10. Der übergebene String darf eine beliebig lange +Folge von Ziffern sein. An erster Stelle kann ein Minuszeichen stehen, +um eine negative Zahl anzuzeigen. + +

+Die Arithmetik auf BigInteger-Zahlen +erfolgt durch Aufruf ihrer arithmetischen Methoden und Übergabe +der erforderlichen Argumente, die meist ebenfalls vom Typ BigInteger +sind. Der Methodenaufruf verändert dabei nicht den Wert des Objekts, +sondern gibt das Ergebnis als neue BigInteger-Zahl +an den Aufrufer zurück. Wichtige arithmetische Methoden sind: + + +

+ + + + + +
+ +
+public BigInteger add(BigInteger val)
+public BigInteger subtract(BigInteger val)
+public BigInteger multiply(BigInteger val)
+public BigInteger divide(BigInteger val)
+public BigInteger remainder(BigInteger val)
+public BigInteger pow(int exponent)
+
+ +		 +java.math.BigInteger
+ +

+Sie berechnen die Summe, Differenz, Produkt, Quotient, Restwert und +Potenz zweier BigInteger-Zahlen. +Neben den Grundrechenarten gibt es weitere Funktionen: + +

+ + + + + +
+ +
+public BigInteger abs()
+public BigInteger negate()
+public int signum()
+public BigInteger gcd(BigInteger val)
+
+public BigInteger min(BigInteger val)
+public BigInteger max(BigInteger val)
+
+ +		 +java.math.BigInteger
+ +

+Sie stellen den absoluten Betrag zur Verfügung, multiplizieren +mit -1, liefern das Vorzeichen und ermitteln den größten +gemeinsamen Teiler zweier Zahlen. min +und max +liefern den kleineren bzw. größeren Wert aus aktueller +und als Argument übergebener Zahl. Daneben gibt es logische und +bitweise Operationen, die denen der primitiven ganzzahligen Typen +entsprechen. + +

+Zum Vergleich zweier BigInteger-Zahlen +kann compareTo +und equals +verwendet werden, die Konvertierung in einen String wird mit toString +erledigt: +

+ + + + + +
+ +
+public int compareTo(BigInteger val)
+public boolean equals(Object x)
+
+public String toString()
+
+ +		 +java.math.BigInteger
+ +

+Die Arbeitsweise dieser Methoden entspricht der in der Klasse Object +und dem Interface Comparable +definierten und kann in Abschnitt 8.1.2 +und Abschnitt 9.2 nachgelesen +werden. Schließlich gibt es noch einige Methoden, um BigInteger-Objekte +in primitive Typen zu verwandeln: +

+ + + + + +
+ +
+public int intValue()
+public long longValue()
+public float floatValue()
+public double doubleValue()
+
+ +		 +java.math.BigInteger
+ +

+Die Umwandlung folgt den in Abschnitt 4.6 +beschriebenen Regeln für einschränkende Konvertierungen. + +

+Als abschließendes Beispiel wollen wir uns ein kleines Programm +ansehen, das die Fakultäten der Zahlen 30 bis 40 berechnet: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1705.java */
+002 
+003 import java.math.*;
+004 
+005 public class Listing1705
+006 {
+007   public static void printFaculty(int n)
+008   {
+009     BigInteger bi = new BigInteger("1");
+010     for (int i = 2; i <= n; ++i) {
+011       bi = bi.multiply(new BigInteger("" + i));
+012     }
+013     System.out.println(n + "! is " + bi.toString());
+014   }
+015 
+016   public static void main(String[] args)
+017   {
+018     for (int i = 30; i <= 40; ++i) {
+019       printFaculty(i);
+020     }
+021   }
+022 }
+ +		 +Listing1705.java
+ +Listing 17.5: Anwendung der Klasse BigInteger

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+30! is 265252859812191058636308480000000
+31! is 8222838654177922817725562880000000
+32! is 263130836933693530167218012160000000
+33! is 8683317618811886495518194401280000000
+34! is 295232799039604140847618609643520000000
+35! is 10333147966386144929666651337523200000000
+36! is 371993326789901217467999448150835200000000
+37! is 13763753091226345046315979581580902400000000
+38! is 523022617466601111760007224100074291200000000
+39! is 20397882081197443358640281739902897356800000000
+40! is 815915283247897734345611269596115894272000000000
+
+ + + + + +

17.3.2 Die Klasse BigDecimal

+ +

+Die Klasse BigDecimal +kann beliebig genaue Fließkommazahlen darstellen. Sie bestehen +aus einer Ziffernfolge (die als Objekt vom Typ BigInteger +gespeichert ist) und einer Skalierung, die als nicht-negative +Ganzzahl gespeichert wird. Die Skalierung bestimmt die Anzahl der +Nachkommastellen. Der Wert der Zahl ergibt sich aus der Formel Unskalierter +Wert / (10 Skalierung). + +

+Die Instanzierung eines BigDecimal-Objekts +kann analog zur Klasse BigInteger +durch Übergabe eines Strings an den Konstruktor erfolgen. Dabei +ist neben dem ganzzahligen Teil zusätzlich ein Dezimalpunkt und +ein Gleitkommateil erlaubt. Die Anzahl der Nachkommastellen bestimmt +die Skalierung. Alternativ kann das Objekt auch aus einem BigInteger +oder einem double +konstruiert werden: +

+ + + + + +
+ +
+public BigDecimal(BigInteger val)
+public BigDecimal(double val)
+public BigDecimal(String val)
+
+ +		 +java.math.BigDecimal
+ +

+BigDecimal +stellt elementare arithmetischen Funktionen zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public BigDecimal add(BigDecimal val)
+public BigDecimal subtract(BigDecimal val)
+public BigDecimal multiply(BigDecimal val)
+public BigDecimal divide(BigDecimal val, int roundingMode)
+
+public BigDecimal abs()
+public BigDecimal negate()
+public int signum()
+
+public BigDecimal min(BigDecimal val)
+public BigDecimal max(BigDecimal val)
+
+ +		 +java.math.BigDecimal
+ +

+Ihr Verhalten entspricht weitgehend dem bei BigInteger +beschriebenen. Eine Ausnahme bildet die Methode divide, +denn sie benötigt zusätzlich eine Konstante, die die Art +der Rundung (falls erforderlich) bestimmt: +

+ +

+Auch die Konvertierungs- und Vergleichsmethoden entsprechen denen +der Klasse BigInteger: +

+ + + + + +
+ +
+public int compareTo(BigDecimal val)
+public boolean equals(Object x)
+
+public String toString()
+
+public int intValue()
+public long longValue()
+public float floatValue()
+public double doubleValue()
+
+ +		 +java.math.BigDecimal
+ +

+Mit Hilfe der Methoden scale +und setScale +kann die Skalierung abgefragt bzw. ein neues Objekt mit geänderter +Skalierung erzeugt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public int scale()
+
+public BigDecimal setScale(int scale)
+public BigDecimal setScale(int scale, int roundingMode)
+
+ +		 +java.math.BigDecimal
+ +

+Das Ändern der Skalierung läßt den numerischen Wert +des Objekts intakt und verändert lediglich die Anzahl der darstellbaren +Dezimalstellen. Soll diese verkleinert werden, muss die zweite Variante +von setScale +verwendet und eine passende Rundungskonstante übergeben werden. +Soll die Anzahl der Dezimalstellen vergrößert werden, kann +die erste Variante verwendet werden. + +

+Zusätzlich gibt es zwei Methoden, mit denen der Dezimalpunkt +um eine bestimmte Anzahl Stellen nach links oder rechts verschoben +werden kann, also eine Multiplikation bzw. Division mit einer Zehnerpotenz +ausgeführt wird: +

+ + + + + +
+ +
+public BigDecimal movePointLeft(int n)
+public BigDecimal movePointRight(int n)
+
+ +		 +java.math.BigDecimal
+ +

+Zum Abschluss wollen wir uns ein Beispielprogramm ansehen, das die +Quadratwurzel der Zahl 2 in (theoretisch) beliebiger Genauigkeit errechnen +kann: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1706.java */
+002 
+003 import java.math.*;
+004 
+005 public class Listing1706
+006 {
+007   public static final BigDecimal ZERO = new BigDecimal("0");
+008   public static final BigDecimal ONE  = new BigDecimal("1");
+009   public static final BigDecimal TWO  = new BigDecimal("2");
+010 
+011   public static BigDecimal sqrt(BigDecimal x, int digits)
+012   {
+013     BigDecimal zero = ZERO.setScale(digits + 10);
+014     BigDecimal one  = ONE.setScale(digits + 10);
+015     BigDecimal two  = TWO.setScale(digits + 10);
+016     BigDecimal maxerr = one.movePointLeft(digits);
+017     BigDecimal lower = zero;
+018     BigDecimal upper = x.compareTo(one) <= 0 ? one : x;
+019     BigDecimal mid;
+020     while (true) {
+021       mid = lower.add(upper).divide(two, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);
+022       BigDecimal sqr = mid.multiply(mid);
+023       BigDecimal error = x.subtract(sqr).abs();
+024       if (error.compareTo(maxerr) <= 0) {
+025         break;
+026       }
+027       if (sqr.compareTo(x) < 0) {
+028         lower = mid;
+029       } else {
+030         upper = mid;
+031       }
+032     }
+033     return mid;
+034   }
+035 
+036   public static void main(String[] args)
+037   {
+038     BigDecimal sqrtTwo = sqrt(TWO, 100);
+039     BigDecimal apxTwo  = sqrtTwo.multiply(sqrtTwo);
+040     System.out.println("sqrt(2): " + sqrtTwo.toString());
+041     System.out.println("check  : " + apxTwo.toString());
+042   }
+043 }
+ +		 +Listing1706.java
+ +Listing 17.6: Anwendung der Klasse BigDecimal

+ +

+Das Programm arbeitet mit einer Intervallschachtelung. Dazu werden +zunächst passende Unter- und Obergrenzen gesucht, so dass das +Quadrat der Untergrenze auf jeden Fall kleiner gleich und das Quadrat +der Obergrenze größer oder gleich der gesuchten Zahl ist. +Nun wird der Wert genau in der Mitte zwischen beiden Punkten quadriert +und mit dem gesuchten Ergebnis verglichen. Ist er größer, +wird die Mitte als neue Obergrenze verwendet, andernfalls als neue +Untergrenze. Diese Iteration wird solange fortgesetzt, bis der Fehler +kleiner als der maximal erlaubte ist. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das Beispielprogramm berechnet das Ergebnis auf etwa 100 Stellen nach +dem Komma. Dieser Wert kann prinzipiell beliebig vergrößert +werden. Zu bedenken ist allerdings, dass dadurch die Laufzeit überproportional +ansteigt. Zwar bleibt die Intervallschachtelung an sich performant, +aber durch die größere Anzahl an zu verarbeitenden Dezimalstellen +benötigt jeder einzelne Aufruf einer arithmetischen Methode mehr +Rechenzeit. Zudem erfordert die höhere Genauigkeit insgesamt +mehr Iterationen, so dass insgesamt das Laufzeitverhalten wohl quadratisch +mit der Genauigkeitsanforderung wachsen dürfte.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100118.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100118.html new file mode 100644 index 0000000..3d4c992 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100118.html @@ -0,0 +1,1368 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 17 - Utility-Klassen II +
+
+ + + + +

17.4 Internationalisierung und Lokalisierung +

+
+ +
+ +

+Seit dem JDK 1.1 bietet Java Unterstützung für das Internationalisieren +von Anwendungen. Auf diese Weise können Programme geschrieben +werden, die nicht nur im eigenen, sondern auch in anderen Ländern +der Erde verwendbar sind. Verschiedene Länder und Regionen unterscheiden +sich nicht nur durch die verwendete Sprache und die zugrunde liegenden +Schrift- und Zahlzeichen, sondern auch durch unterschiedliche Kalender +und Zeitzonen, abweichende Zahlen-, Zeit- und Datumsformatierungen, +eigene Währungen, unterschiedliche Telefonnummern- und Anschriftenkonventionen +und so weiter. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Begriffe Internationalisierung und Lokalisierung +werden häufig synonym gebraucht oder miteinander verwechselt. +Unter Internationalisierung wollen wir das Bündel technischer +Maßnahmen verstehen, mit denen ein Programm für die Verwendung +in verschiedenen Ländern und Sprachräumen vorbereitet wird. +Unter Lokalisierung verstehen wir dagegen die konkrete Anpassung +eines internationalisierten Programms an eine ganz bestimmte Sprache. +Ein Teil der Internationalisierung eines Programms ist es also beispielsweise, +wenn Textkonstanten nicht mehr fest im Programm enthalten sind, sondern +zur Laufzeit aus Ressourcendateien geladen werden. Die Lokalisierung +hingegen besteht darin, eben diese Textressourcen in die jeweilige +Sprache zu übersetzen. + +

+Im angelsächsischen Sprachraum werden die beiden unhandlichen +Begriffe meist abgekürzt. Statt »Internationalisierung« +wird I18N gesagt, statt »Lokalisierung« +L10N. Die Spielregel ist ganz einfach: +Zwischen den ersten und letzten Buchstaben des jeweiligen Wortes steht +die Gesamtzahl der Zeichen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Internationalisierung ist ein nicht-triviales Thema, das viele Facetten +hat. Einige Beispiele dafür, in welcher Weise es von Java unterstützt +wird, sind: +

+ + + + +

17.4.1 Die Klasse Locale

+ +

+Ausgangspunkt der Lokalisierung eines Java-Programms ist die Klasse +Locale +aus dem Paket java.util. +Jede Instanz dieser Klasse identifiziert eine bestimmte geografische, +kulturelle oder politische Region auf der Erde inklusive der Sprache, +die dort üblicherweise verwendet wird. Ein Locale-Objekt +kann wie folgt erzeugt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public Locale(String language, String country)
+
+ +		 +java.util.Locale
+ +

+Das erste Argument ist ein String +mit dem Code für die Sprache, wie er im Standard ISO-639 +definiert ist. Der Sprachcode wird kleingeschrieben und lautet z.B. +»en« für englisch, »fr« für französich +oder »de« für deutsch. Das zweite Argument gibt das +Land gemäß dem Standard ISO-3166 +an, hier werden stets große Buchstaben verwendet. So stehen +beispielsweise »US« für die USA, »GB« für +England, »FR« für Frankreich und »DE« für +Deutschland. + +

+Der Länderteil ist optional. Wird an seiner Stelle ein Leerstring +übergeben, repräsentiert die Locale +lediglich eine Sprache ohne spezifisches Land. »en« alleine +steht dann beispielsweise für die englische Sprache, wie sie +nicht nur in England, sondern auch in den USA oder Kanada verständlich +wäre. Soll dagegen auf kanadische Besonderheiten abgestellt werden, +ist als Land »CA« zu ergänzen. Für den französischsprachigen +Teil von Kanada würde dagegen eine Locale +aus »fr« und »CA« gebildet werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Neben Sprach- und Länderkennung kann eine Locale +einen dritten Parameter haben. Dieser wird als Variante bezeichnet +und kann dazu verwendet werden, Betriebssysteme oder Konfigurationen +voneinander zu unterscheiden. So werden lokalisierte Hilfetexte unter +UNIX möglicherweise mit anderen Zeichensätzen oder Hilfsprogrammen +arbeiten als unter Windows oder auf dem Macintosh. Wir wollen darauf +allerdings nicht weiter eingehen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die Klasse Locale +bietet mit der statischen Methode getDefault +die Möglichkeit, eine Locale +zu beschaffen, die dem Land entspricht, in dem das laufende Programm +ausgeführt wird. Mit getCountry +kann der Länder-, mit getLanguage +der Sprachcode und mit getVariant +die Variante ermittelt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public static Locale getDefault()
+
+public String getLanguage()
+public String getCountry()
+public String getVariant()
+
+ +		 +java.util.Locale
+ +

+Mit getDefault +kann ein Programm zur Laufzeit ermitteln, in welchem Land es läuft +und welche Sprache dort gesprochen wird. Weiterhin stellt die Klasse +noch einige Konstanten mit vordefinierten Locale-Objekten +für wichtige Länder und Sprachen zur Verfügung. + +

+Das folgende Beispielprogramm ermittelt die Standard-Locale +des aktuellen Rechners und die vordefinierten Locales für Deutschland, +England und die USA und gibt sie auf der Console aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1707.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1707
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     System.out.println("Default: " + Locale.getDefault());
+010     System.out.println("GERMANY: " + Locale.GERMANY);
+011     System.out.println("UK     : " + Locale.UK);
+012     System.out.println("US     : " + Locale.US);
+013   }
+014 }
+ +		 +Listing1707.java
+ +Listing 17.7: Darstellung einiger Locales

+ +

+Die Ausgabe des Programm sieht hierzulande etwa so aus: + +

+Default: de_DE
+GERMANY: de_DE
+UK     : en_GB
+US     : en_US
+
+ + + + + +

17.4.2 Zahlen formatieren

+ +

+In früheren Abschnitten wurde schon gezeigt, wie Fließkommazahlen +erzeugt und verarbeitet werden können. Nach Umwandlung in einen +String +lassen sie sich mit den Methoden print +und println +auf der Console, in Dateien oder auf einer grafischen Oberfläche +ausgeben - allerdings ohne die Möglichkeit, auf die Formatierung +der Ausgabe Einfluss zu nehmen. Wir wollen uns in diesem Abschnitt +die Klasse DecimalFormat +aus dem Paket java.text +ansehen und zeigen, wie Ganz- und Fließkommazahlen mit ihrer +Hilfe formatiert werden können. + +

+DecimalFormat +ist eine Spezialisierung der Klasse NumberFormat +und dient zur Formatierung von Ganz- oder Fließkommazahlen in +Dezimaldarstellung unter Berücksichtigung länderspezifischer +Besonderheiten. Der Aufrufer legt dabei die Anzahl der Vor- oder Nachkommastellen +fest, und DecimalFormat +entscheidet, ob ein Punkt oder Komma als Dezimaltrennzeichen verwendet +werden soll. + +

+Eine Instanz der Klasse DecimalFormat +kann entweder mit new +oder durch Aufruf einer der Factory-Methoden der Klasse NumberFormat +erzeut werden: +

+ + + + + +
+ +
+public DecimalFormat(String pattern)
+
+ +		 +java.text.DecimalFormat
+

+ + + + + +
+ +
+public static NumberFormat getNumberInstance()
+public static NumberFormat getNumberInstance(Locale locale)
+
+ +		 +java.text.NumberFormat
+ +

+Soll ein DecimalFormat-Objekt +für die aktuelle Locale +erzeugt werden, kann es durch Übergabe eines Formatstrings direkt +instanziert werden. Wird es dagegen für eine andere Locale +benötigt, muss es mit der statischen Methode getNumberInstance +der Klasse NumberFormat +erzeugt werden. In diesem Fall muss noch die Methode applyPattern +aufgerufen werden, um den Formatstring zuzuweisen: +

+ + + + + +
+ +
+public void applyPattern(String pattern)
+
+ +		 +java.text.NumberFormat
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+getNumberInstance +gibt einen Wert vom Typ NumberFormat +zurück (der Basisklasse von DecimalFormat). +Das ist zwar in westlichen Ländern in der Regel eine Instanz +von DecimalFormat. +Ganz sicher kann sich ein Programm aber nur sein, wenn es den Typ +des Rückgabewerts vor der Konvertierung nach DecimalFormat +mit instanceof +überprüft.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Der Formatstring definiert eine Maske zur Formatierung der Ausgabe. +Er besteht aus zwei Teilen, die durch ein Semikolon voneinander getrennt +sind. Der erste gibt die Formatierungsregeln für positive, der +zweite für negative Zahlen an. Der zweite Teil kann auch ausgelassen +werden. Dann werden negative Zahlen wie positive Zahlen mit vorangestelltem +Minuszeichen formatiert. Jedes Zeichen im Formatstring regelt die +Darstellung der korrespondierenden Ziffer. Der Formatstring kann folgende +Zeichen enthalten: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
SymbolBedeutung
0Eine einzelne Ziffer
#Eine einzelne Ziffer. Wird ausgelassen, +falls führende Null.
.Dezimaltrennzeichen
,Tausendertrennzeichen
EAktiviert Exponentialdarstellung
%Ausgabe als Prozentwert
+

+Tabelle 17.2: Formatzeichen für DecimalFormat

+ +

+Zusätzlich können beliebige Zeichen vorangestellt oder hinten +angefügt werden; sie werden dann unverändert ausgegeben. +Ungültige Formatstrings werden mit einer IllegalArgumentException +quittiert. Falls nach einem Semikolon ein eigener Formatstring für +negative Zahlen angegeben wird, muss er mit Ausnahme eines veränderten +Prefixes und Suffixes genau dem Formatstring für positive Zahlen +entsprechen. + +

+Die Formatierung einer Zahl wird durch Aufruf von format +ausgeführt: +

+ + + + + +
+ +
+public final String format(long number)
+public final String format(double number)
+
+ +		 +java.text.DecimalFormat
+ +

+Die Methode gibt es sowohl mit einem long-Parameter +zur Ausgabe von Ganzzahlen als auch mit einem double +zur Ausgabe von Fließkommazahlen. Da der Formatstring bereits +bei der Konstruktion des Objekts übergeben wurde, kann format +mehrfach aufgerufen werden, um nacheinander weitere Zahlen zu formatieren. + +

+Das folgende Programm zeigt die beispielhafte Anwendung von DecimalFormat. +Es gibt die Zahl 1768.3518 für die aktuelle Locale +in unterschiedlichen Längen und Formatierungen auf der Console +aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1708.java */
+002 
+003 import java.text.*;
+004 
+005 public class Listing1708
+006 {
+007   public static void print(double value, String format)
+008   {
+009     DecimalFormat df = new DecimalFormat(format);
+010     System.out.println(df.format(value));
+011   }
+012   public static void main(String[] args)
+013   {
+014     double value = 1768.3518;
+015     print(value, "#0.0");
+016     print(value, "#0.000");
+017     print(value, "000000.000");
+018     print(value, "#.000000");
+019     print(value, "#,###,##0.000");
+020     print(value, "0.000E00");
+021   }
+022 }
+ +		 +Listing1708.java
+ +Listing 17.8: Anwendung von DecimalFormat

+ +

+Die Ausgabe des Programms lautet: + +

+1768,4
+1768,352
+001768,352
+1768,351800
+1.768,352
+1,768E03
+
+ + +

+Sie kommt wie folgt zustande: +

+ +

+Wenn das Programm mit englischer Locale +aufgerufen worden wäre, wären in der Ausgabe Punkte und +Kommata vertauscht (denn im englischen Sprachraum werden Kommata als +Tausenderseparatoren und Punkte als Dezimaltrennzeichen verwendet). +Die Ausgabe wäre dann wie folgt gewesen: + +

+1768.4
+1768.352
+001768.352
+1768.351800
+1,768.352
+1.768E03
+12345678.909
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Neben der Ausgabesteuerung mit Hilfe des Formatstrings stellt DecimalFormat +noch weitere Methoden zur Konfiguration der Ausgabe zur Verfügung. +Beispiele sind etwa setGroupingSize +zur Einstellung der Größe der Tausendergruppen oder setDecimalSeparatorAlwaysShown +zur Festlegung, ob auch Ganzzahlen mit Dezimalzeichen ausgegeben werden +sollen. Zudem bietet DecimalFormat +eine Methode parse, +mit der lokalisierte Zahleneingaben eingelesen werden können. +Weitere Details zu diesen Methoden können in der API-Dokumentation +nachgelesen werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

17.4.3 Datum und Uhrzeit formatieren +

+ +

+Neben Zahlen lassen sich mit dem Paket java.text +auch Datums- und Uhrzeitwerte unter Beachtung nationaler Besonderheiten +formatieren und in einen String +konvertieren. Die dafür vorgesehene Klasse DateFormat +wird zunächst (analog zu NumberFormat) +mit einer Factory-Methode instanziert und konfiguriert. Anschließend +wird format +aufgerufen, um den Ausgabestring zu erzeugen. + +

+Bei der Instanzierung gibt es einige Varianten zu unterscheiden: +

+ + + + + +
+ +
+public static final DateFormat getDateInstance(
+  int style,
+  Locale locale
+)
+
+public static final DateFormat getTimeInstance(
+  int style,
+  Locale locale
+)
+
+public static final DateFormat getDateTimeInstance(
+  int datestyle,
+  int timestyle,
+  Locale locale
+)
+
+public final String format(Date date)
+
+ +		 +java.text.DateFormat
+ +

+Mit getDateInstance +wird eine Instanz zur Ausgabe eines Datums erzeugt, getTimeInstance +dient zur Ausgabe der Uhrzeit und getDateTimeInstance +zur kombinierten Ausgabe von Datum und Uhrzeit. Alle Methoden erwarten +ein Argument style, das mit +einer der Konstanten SHORT, +MEDIUM, +LONG, +FULL +oder DEFAULT +belegt werden muss. Es gibt an, wie lang die jeweilige Ausgabe später +sein soll und welche Daten sie enthalten soll. So werden beispielsweise +bei der kurzen Uhrzeit lediglich Stunden und Minuten ausgegeben, während +in den übrigen Stufen auch die Sekunden und andere Informationen +enthalten sind. Als zweites Argument wird die gewünschte Locale +angegeben; für die Standard-Locale +kann es auch ausgelassen werden. + +

+Das folgende Programm formatiert das aktuelle Datum und die aktuelle +Uhrzeit mit allen möglichen style-Parametern +und gibt die Ergebnisse auf der Console aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1709.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 import java.text.*;
+005 
+006 public class Listing1709
+007 {
+008   public static void print(Calendar cal, int style)
+009   {
+010     DateFormat df;
+011     df = DateFormat.getDateInstance(style);
+012     System.out.print(df.format(cal.getTime()) + " / ");
+013     df = DateFormat.getTimeInstance(style);
+014     System.out.println(df.format(cal.getTime()));
+015   }
+016 
+017   public static void main(String[] args)
+018   {
+019     GregorianCalendar cal = new GregorianCalendar();
+020     print(cal, DateFormat.SHORT);
+021     print(cal, DateFormat.MEDIUM);
+022     print(cal, DateFormat.LONG);
+023     print(cal, DateFormat.FULL);
+024     print(cal, DateFormat.DEFAULT);
+025   }
+026 }
+ +		 +Listing1709.java
+ +Listing 17.9: Anwendung von DateFormat

+ +

+Die Ausgabe des Programms lautet: + +

+24.05.00 / 21:58
+24.05.2000 / 21:58:55
+24. Mai 2000 / 21:58:55 GMT+02:00
+Mittwoch, 24. Mai 2000 / 21.58 Uhr GMT+02:00
+24.05.2000 / 21:58:55
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Leider ist nicht sehr genau dokumentiert, welche Felder des Datums +bzw. der Uhrzeit in Abhängigkeit von dem style-Parameter +tatsächlich ausgegeben werden, zudem ist die Formatierung länderspezifisch. +Wenn es also auf eine präzise definierte Formatierung ankommt, +muss ausprobiert werden, welche Ergebnisse jeweils zustande kommen, +und die am besten passende Variante gewählt werden. Alternativ +kann mit Hilfe der Klasse FieldPosition +auf jedes einzelne Feld zugegriffen und so eine genauere Steuerung +der Ausgabe erreicht werden.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

17.4.4 Laden von Ressourcen

+ +

+Ein ausgeliefertes Java-Programm besteht in aller Regel nicht nur +aus Bytecode in Form von .class-Dateien, +sondern enthält weitere Dateien mit zusätzlichen Informationen. +Dazu zählen beispielsweise Textkonserven und Grafikdateien für +grafische Oberflächen, Sounddateien zur akustischen Untermalung +von Programmereignissen oder Hilfsdateien mit Klartextmeldungen zu +möglichen Programmfehlern. Diese zusätzlichen Informationen +werden als Ressourcen bezeichnet und müssen zusammen mit +dem Programm ausgeliefert werden. Die meisten von ihnen müssen +lokalisiert werden. + +

+Java stellt seit der Version 1.1 mit der Klasse ResourceBundle +aus dem Paket java.util +ein universelles Hilfsmittel zur Verwendung derartiger Ressourcen +zur Verfügung. Die Grundidee ist dabei einfach: Ein ResourceBundle +ist ein Java-Objekt, das eine Sammlung von Ressourcen zusammenfasst +und auf Anfrage einzeln zur Verfügung stellt. Jede Ressource +hat einen eindeutigen und für alle unterstützten Sprachvarianten +identischen Namen, mit dem auf sie zugegriffen werden kann. Ein konkretes +ResourceBundle +ist stets sprachabhängig und enthält nur die Ressourcen +für eine bestimmte Locale. + +

+Damit ist ein ResourceBundle +zunächst nicht viel mehr als eine Schlüssel-Wert-Collection +wie beispielsweise Hashtable +oder HashMap. +Der Clou liegt in der Tatsache, dass der Name des ResourceBundle +die Locale +angibt, deren Daten er enthält. Während der vordere Teil +fest und für alle lokalisierten Varianten gleich ist, ist der +hintere Teil Locale-spezifisch +und gibt Sprache, Land und gegebenenfalls Variante an. Lautet der +feste Teil beispielsweise »ImageResources«, wären »ImageResources_fr« +und »ImageResources_en_US« die Namen für die französiche +und US-englische Variante. + + + + +

Die Methode getBundle

+ +

+ResourceBundle +stellt eine statische Methode getBundle +zur Verfügung, mit der zu einem Basisnamen und einer vorgegebenen +Locale +ein ResourceBundle +beschafft werden kann. Diese gibt es in unterschiedlichen Ausprägungen: +

+ + + + + +
+ +
+public static final ResourceBundle getBundle(String baseName)
+  throws MissingResourceException
+
+public static final ResourceBundle getBundle(
+  String baseName,
+  Locale locale
+)
+
+ +		 +java.util.ResourceBundle
+ +

+Die erste Variante besorgt ein ResourceBundle +für die aktuelle Default-Locale, +die zweite für die als Argument angegebene. In beiden Fällen +wird wie folgt vorgegangen: +

+ +

+Ist beispielsweise Deutschland die Default-Locale +und soll die Resource »MyTextResource« für Frankreich +beschafft werden, sucht getBundle +nacheinander nach folgenden Klassen: +

    +
  1. MyTextResource_fr_FR +
  2. MyTextResource_fr +
  3. MyTextResource_de_DE +
  4. MyTextResource_de +
  5. MyTextResource +
+ +

+Die Suche bricht ab, wenn die erste passende Klasse gefunden wurde. +Ist überhaupt keine passende Ressource vorhanden, löst getBundle +eine MissingResourceException +aus. Dies ist auch der Fall, wenn die gefundene Klasse nicht aus ResourceBundle +abgeleitet ist. + + + + +

Eigene Ressourcenklassen erstellen

+ +

+Eigene Resourcenklassen müssen aus ResourceBundle +abgeleitet werden und die beiden (in der Basisklasse abstrakten) Methoden +getKeys +und handleGetObject +überlagern: +

+ + + + + +
+ +
+public Enumeration getKeys()
+
+protected Object handleGetObject(String key)
+  throws MissingResourceException
+
+ +		 +java.util.ResourceBundle
+ +

+handleGetObject +liefert eine Ressource zu einem vorgegebenen Schlüssel, getKeys +eine Aufzählung aller vorhandenen Schlüssel. Gibt es zu +einem vorgegebenen Schlüssel keine Ressource, muss handleGetObject +null +zurückgeben. + +

+Das folgende Listing zeigt eine Klasse SimpleTextResource, +die zur Internationalisierung von einfachen Texten verwendet werden +kann. Die lokalisierten Varianten können dabei sehr einfach realisiert +werden, indem sie aus SimpleTextResource +abgeleitet werden. Sie müssen dann lediglich im Konstruktor die +Hashtable +mit den gewünschten Schlüssel-/Textpaaren füllen. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* SimpleTextResource.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class SimpleTextResource
+006 extends ResourceBundle
+007 {
+008   protected Hashtable data = new Hashtable();
+009 
+010   public Enumeration getKeys()
+011   {
+012     return data.keys();
+013   }
+014 
+015   public Object handleGetObject(String key)
+016   {
+017     return data.get(key);
+018   }
+019 
+020   public ResourceBundle getParent()
+021   {
+022     return parent;
+023   }
+024 }
+ +		 +SimpleTextResource.java
+ +Listing 17.10: Die Klasse SimpleTextResource

+ +

+Nun soll ein ResourceBundle +mit dem Namen »MyTextResource« erstellt werden, das Übersetzungen +zu den beiden Schlüsseln »Hi« und »To« liefert. +Dazu definieren wir zunächst eine Klasse MyTextResource, +die immer dann verwendet wird, wenn keine passende lokale Variante +gefunden wird. In unserem Fall soll sie die Texte in englischer Sprache +zur Verfügung stellen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* MyTextResource.java */
+002 
+003 public class MyTextResource
+004 extends SimpleTextResource
+005 {
+006   public MyTextResource()
+007   {
+008     data.put("Hi", "Hello");
+009     data.put("To", "World");
+010   }
+011 }
+ +		 +MyTextResource.java
+ +Listing 17.11: Die Basisvariante MyTextResource

+ +

+Des weiteren wollen wir eine allgemeine deutschsprachige und eine +spezielle schweizerische Variante zur Verfügung stellen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* MyTextResource_de.java */
+002 
+003 public class MyTextResource_de
+004 extends SimpleTextResource
+005 {
+006   public MyTextResource_de()
+007   {
+008     data.put("Hi", "Hallo");
+009     data.put("To", "Welt");
+010   }
+011 }
+ +		 +MyTextResource_de.java
+ +Listing 17.12: Die deutschsprachige Variante MyTextResource_de

+ + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* MyTextResource_de_CH.java */
+002 
+003 public class MyTextResource_de_CH
+004 extends SimpleTextResource
+005 {
+006   public MyTextResource_de_CH()
+007   {
+008     data.put("Hi", "Grüezi");
+009     data.put("To", "Schweiz");
+010   }
+011 }
+ +		 +MyTextResource_de_CH.java
+ +Listing 17.13: Die schweizerische Variante MyTextResource_de_CH

+ +

+Will ein Client auf eine Ressource in einem ResourceBundle +zugreifen, tut er das nicht durch direkten Aufruf von handleGetObject, +sondern verwendet dazu eine der folgenden Methoden: +

+ + + + + +
+ +
+public Object getObject(String key)
+  throws MissingResourceException
+
+public String getString(String key)
+  throws MissingResourceException
+
+public final String[] getStringArray(String key)
+  throws MissingResourceException
+
+ +		 +java.util.ResourceBundle
+ +

+getObject +liefert die Ressource als Object, +getString +als String +und getStringArray +als String-Array. +Die letzten beiden Methoden dienen vornehmlich der Bequemlichkeit: +sie rufen selber getObject +auf und nehmen dem Aufrufer die anschließend erforderliche Typkonvertierung +ab. + +

+Das folgende Listing zeigt ein einfaches Testprogramm, das die Textressourcen +für verschiedene Lokalisierungen ermittelt und auf der Console +ausgibt. Das ResourceBundle +wird beschafft, indem getBundle +mit »MyTextResource« und der jeweils gewünschten Locale +als Argument aufgerufen wird. Anschließend wird auf die übersetzten +Texte mit Aufrufen von getString +zugegriffen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1714.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class Listing1714
+006 {
+007   public static void sayHello(Locale locale)
+008   {
+009     System.out.print(locale + ": ");
+010     ResourceBundle textbundle = ResourceBundle.getBundle(
+011       "MyTextResource",
+012       locale
+013     );
+014     if (textbundle != null) {
+015       System.out.print(textbundle.getString("Hi") + ", ");
+016       System.out.println(textbundle.getString("To"));
+017     }
+018   }
+019 
+020   public static void main(String[] args)
+021   {
+022     sayHello(Locale.getDefault());
+023     sayHello(new Locale("de", "CH"));
+024     sayHello(Locale.US);
+025     sayHello(Locale.FRANCE);
+026   }
+027 }
+ +		 +Listing1714.java
+ +Listing 17.14: Test von MyTextResource

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+de_DE: Hallo, Welt
+de_CH: Grüezi, Schweiz
+en_US: Hallo, Welt
+fr_FR: Hallo, Welt
+
+ + +

+Die Default-Locale +war beim Testen »de_DE«. Zwar wurde keine passende Klasse +MyTextResource_de_DE definiert, +aber durch den oben beschriebenen Fallback-Mechanismus liefert getBundle +eine Instanz von MyTextResource_de. +Bei der nächsten Lokalisierung wird die erforderliche Klasse +MyTextResource_de_CH direkt +gefunden, und die Ausgabe erfolgt entsprechend. Zu den letzten beiden +Lokalisierungswünschen werden keine passenden Ressourcen gefunden. +getBundle +verwendet in beiden Fällen die Datei MyTextResource_de +zur Default-Locale, und die +Ausgaben erfolgen in deutscher Sprache. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Damit die Suche nach Ressourcen und die (im nächsten Abschnitt +zu besprechende) Vaterverkettung richtig funktionieren, müssen +zu einer Ressource auch stets alle allgemeineren Ressourcen vorhanden +sein. Gibt es etwa - wie in unserem Beispiel - eine Ressource mit +der Endung »_de_CH«, so müssen auch die Ressourcen +mit der Endung »_de« und die Basisressource ohne lokale +Endung vorhanden sein.

 + + + + +
 Warnung 
+
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Um die Übersichtlichkeit zu verbessern, sollten Ressourcendateien +in eigenen Verzeichnissen gehalten werden. Da sie mit Hilfe des Classloaders +geladen werden, müssen sie in einem Verzeichnis abgelegt werden, +in dem auch eine Klasse gefunden werden würde. Man könnte +beispielsweise im Hauptpaket der Anwendung ein Unterverzeichnis resources +anlegen und alle Ressourcendateien dort platzieren. Der im Programm +zu verwendende Ressourcenname wird dann einfach vorne um »resources.« +ergänzt. Derartige Ressourcen, die über den Klassenpfad +erreichbar sind, werden auch dann gefunden, wenn das Programm in Form +einer .jar-Datei ausgeliefert wird.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

Die Verkettung von ResourceBundles

+ +

+Ein Aufruf von getObject +wird zunächst an die Methode handleGetObject +weitergeleitet. Ist deren Rückgabewert nicht null, +wird er an den Aufrufer übergeben. Andernfalls wird die Anfrage +an den Vater des ResourceBundles weitergereicht. Die Vaterverkettung +erfolgt bei der Instanzierung von ResourceBundle-Objekten +automatisch, indem das jeweils nächstmögliche allgemeinere +ResourceBundle +als Vater verwendet wird. So ist beispielsweise der Vater von »MyTextResource_de_DE« +die Ressource »MyTextResource_de«, und deren Vater ist »MyTextResource«. + +

+Durch diese Vaterverkettung muss ein spezielleres ResourceBundle +nur die Ressourcen zur Verfügung stellen, die sich gegenüber +dem Vater unterscheiden oder neu hinzugekommen sind. Alle unveränderten +Ressourcen brauchen dagegen nicht erneut definiert zu werden. Soll +beispielsweise eine »MyTextResource« für englischsprachige +Lokalisierungen definiert werden, die sich nur durch die Übersetzung +des Schlüssels »To« von der Basisressource unterscheidet, +muss »Hi« nicht definiert werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* MyTextResource_en.java */
+002 
+003 public class MyTextResource_en
+004 extends SimpleTextResource
+005 {
+006   public MyTextResource_en()
+007   {
+008     data.put("To", "World of English");
+009   }
+010 }
+ +		 +MyTextResource_en.java
+ +Listing 17.15: Die englische Variante MyTextResource_en

+ +

+Nach dem Anlegen und Übersetzen dieser Klasse würde ein +Aufruf von Listing 17.14 +zu folgender Ausgabe führen: + +

+de_DE: Hallo, Welt
+de_CH: Grüezi, Schweiz
+en_US: Hello, World of English
+fr_FR: Hallo, Welt
+
+ + +

+Die Übersetzung von »Hi« kommt nun aus der Vater-Ressource +MyTextResource. + + + + +

Die Klasse PropertyResourceBundle

+ +

+Die vorangegangenen Beispiele haben an Textkonserven exemplarisch +gezeigt, wie man Ressourcen lokalisieren kann. Sollen einfache Texte +übersetzt werden, gibt es aber noch einen einfacheren Weg. Das +oben beschriebene Suchschema von getBundle +war nämlich insofern unvollständig, als nach jedem einzelnen +Schritt zusätzlich eine Datei desselben Names wie die aktuelle +Klasse, aber mit der Erweiterung .properties, +gesucht wird. Wird also beispielsweise in einem beliebigen Suchschritt +die Klasse MyResource_de_DE +nicht gefunden, so sucht getBundle +vor dem Übergang zum nächsten Schritt nach einer Datei mit +dem Namen MyResource_de_DE.properties. + +

+Ist eine solche vorhanden, wird eine Instanz der Klasse PropertyResourceBundle +erzeugt und an den Aufrufer zurückgegeben. PropertyResourceBundle +liest die Eingabedatei (sie muss dasselbe Format wie die in Abschnitt 14.4.4 +beschriebenen Property-Dateien haben) und speichert alle darin gefundenen +Schlüssel-Wert-Paare ab. Anschließend können diese +als gewöhnliche Text-Ressourcen vom Programm verwendet werden. + +

+Um beispielsweise die vorigen Beispiele um eine französische +Übersetzung zu erweitern, könnten wir einfach eine Datei +MyTextResource_fr.properties anlegen +und ihr folgenden Inhalt geben: + +

+Hi=Salut
+To=monde francais
+
+ + +

+Listing 17.14 würde +nun folgende Ausgabe erzeugen: + +

+de_DE: Hallo, Welt
+de_CH: Grüezi, Schweiz
+en_US: Hello, World of English
+fr_FR: Salut, monde francais
+
+ +
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100119.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100119.html new file mode 100644 index 0000000..4997f8c --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100119.html @@ -0,0 +1,79 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 17 - Utility-Klassen II +
+
+ + + + +

17.5 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100120.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100120.html new file mode 100644 index 0000000..2dc3a12 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100120.html @@ -0,0 +1,100 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

Kapitel 18

+

Character-Streams

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+ + + + +

18.1 Allgemeine Konzepte

+
+ +
+ +

+Als Sprache, die nicht nur das Erstellen vorwiegend grafikorientierter +Web-Applets ermöglicht, sondern auch zur Entwicklung von eigenständigen +Anwendungen eingesetzt werden soll, bietet Java eine umfangreiche +Bibliothek zum sequenziellen und wahlfreien Zugriff auf Dateien und +zur Verwaltung von Verzeichnissen. Während der wahlfreie Zugriff +ähnlich wie in anderen Sprachen gelöst ist, wurden bei der +sequenziellen Ein-/Ausgabe neue Wege beschritten. Die dafür verwendeten +Klassen realisieren das aus anderen Sprachen bekannte Konzept der +Streams auf der Basis objektorientierter Techniken. + +

+Ein Stream wird dabei zunächst +als abstraktes Konstrukt eingeführt, dessen Fähigkeit darin +besteht, Zeichen auf ein imaginäres Ausgabegerät zu schreiben +oder von diesem zu lesen. Erst konkrete Unterklassen binden die Zugriffsroutinen +an echte Ein- oder Ausgabegeräte, wie beispielsweise an Dateien, +Strings oder Kommunikationskanäle im Netzwerk. + +

+Das Stream-Klassenkonzept von Java bietet die Möglichkeit, Streams +zu verketten oder zu schachteln. Die Verkettung von Streams ermöglicht +es, mehrere Dateien zusammenzufassen und für den Aufrufer als +einen einzigen Stream darzustellen. Das Schachteln von Streams erlaubt +die Konstruktion von Filtern, die bei der Ein- oder Ausgabe bestimmte +Zusatzfunktionen übernehmen, beispielsweise das Puffern von Zeichen, +das Zählen von Zeilen oder die Interpretation binärer Daten. +Beide Konzepte sind mit normalen Sprachmitteln realisiert und können +selbst erweitert werden. Es ist ohne weiteres möglich, eigene +Filter zu schreiben, die den Ein- oder Ausgabestrom analysieren und +anwendungsbezogene Funktionalitäten realisieren. + +

+Alle Klassen zur Dateiein- und -ausgabe befinden sich im Paket java.io. +Um sie zu verwenden, sollte daher folgende Anweisung an den Anfang +eines Programms gestellt werden: + +

+import java.io.*;
+
+ + +

+Bis zur Version 1.0 des JDK gab es nur Byte-Streams +in Java. Wesentliches Merkmal eines Byte-Streams war es dabei, dass +jede einzelne Transporteinheit 8 Bit lang war (also ein einzelnes +Byte). Während damit die Kompatibilität zu Textdateien, +die mit konventionellen Programmiersprachen erstellt wurden oder von +diesen gelesen werden sollten, gewährleistet war, gab es naturgemäß +Probleme bei der Umwandlung in die 16 Bit langen Unicode-Zeichen, +die innerhalb von Java zur Zeichendarstellung benutzt werden. Zudem +war die Abbildung zwischen Bytes und Characters eher unsystematisch +gelöst und bot wenig Unterstützung für die Anpassung +an unterschiedliche Zeichensätze und nationale Gegebenheiten. + +

+All dies hat die JDK-Designer dazu bewogen, das Konzept der Streams +in der Version 1.1 zu überdenken und die neue Gruppe der Character-Streams +einzuführen. Character-Streams verwenden grundsätzlich 16 +Bit lange Unicode-Zeichen und arbeiten daher besser mit den String- +und Zeichentypen von Java zusammen. Um zu den 8-Bit-Zeichensätzen +in externen Dateien kompatibel zu bleiben, wurden explizite Brückenklassen +eingeführt, die Character-Streams in Byte-Streams überführen +und umgekehrt. Diese bieten nun auch die Möglichkeit der Anpassung +an spezielle Zeichensätze und lokale Besonderheiten. + +

+Wir werden uns in diesem Kapitel ausschließlich mit den Character-Streams +beschäftigen, weil sie für die Verarbeitung von textbasierten +Streams wichtig sind. Byte-Streams und Brückenklassen werden +im nächsten Kapitel erläutert. Wir werden dort sehen, dass +es - selbst im UNICODE-Zeitalter - eine ganze Reihe von Anwendungen +für byteorientierte Dateizugriffe gibt. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Beispiele in diesem Kapitel wurden hauptsächlich unter Windows +entwickelt und getestet, und mitunter kommen darin windows-spezifische +Besonderheiten vor. So wird als Zeilenendezeichen »\r\n« +verwendet, obwohl unter UNIX »\n« und auf dem Mac »\r« +gebräuchlich ist. Am besten ist es natürlich, das System-Property +line.separator +zu verwenden (siehe Abschnitt 16.3.1). +Auch bei den Pfadseparatoren gibt es Unterschiede. Während unter +Windows der Backslash »\« verwendet wird, ist es unter UNIX +der Slash »/«. Mit dem System-Property file.separator +kann auch auf diese Eigenschaft portabel zugegriffen werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

18.2 Ausgabe-Streams

+
+ +
+ + + + +

18.2.1 Die abstrakte Klasse Writer

+ +

+Basis aller sequenziellen Ausgaben ist die abstrakte Klasse Writer +des Pakets java.io, +die eine Schnittstelle für stream-basierte Ausgaben zur Verfügung +stellt: +

+ + + + + +
+ +
+protected Writer()
+
+public void close()
+public void flush()
+
+public void write(int c)
+public void write(char[] cbuf)
+abstract public void write(char[] cbuf, int off, int len)
+public void write(String str)
+public void write(String str, int off, int len)
+
+ +		 +java.io.Writer
+ +

+Neben einem parameterlosen Konstruktor definiert sie die Methoden +close +und flush +und eine Reihe überladener write-Methoden. +Die Bedeutung des Konstruktors liegt darin, den Ausgabestrom zu öffnen +und für einen nachfolgenden Aufruf von write +vorzubereiten, bevor er schließlich mit close +wieder geschlossen wird. In der Grundform erwartet write +einen einzigen int-Parameter +und schreibt diesen als Byte in den Ausgabestrom. Daneben gibt es +weitere Varianten, die ein Array von Bytes oder ein String-Objekt +als Parameter erwarten und dieses durch wiederholten Aufruf der primitiven +write-Methode +ausgeben. Durch Aufruf von flush +werden eventuell vorhandene Puffer geleert und die darin enthaltenen +Daten an das Ausgabegerät weitergegeben. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Von abgeleiteten Klassen wird erwartet, dass sie mindestens die Methoden +flush +und close +sowie write(char, int, int) +überlagern. Aus Gründen der Performance ist es aber oftmals +sinnvoll, auch die übrigen write-Methoden +zu überlagern.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

18.2.2 Auswahl des Ausgabegerätes

+ +

+Als abstrakte Basisklasse kann Writer +nicht instanziert werden. Statt dessen gibt es eine Reihe konkreter +Klassen, die aus Writer +abgeleitet wurden und deren Aufgabe es ist, die Verbindung zu einem +konkreten Ausgabegerät herzustellen oder Filterfunktionen zu +übernehmen. Tabelle 18.1 +gibt eine Übersicht dieser abgeleiteten Klassen. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
KlasseBedeutung
OutputStreamWriterBasisklasse für alle Writer, die einen +Character-Stream in einen Byte-Stream umwandeln
FileWriterKonkrete Ableitung von OutputStreamWriter +zur Ausgabe in eine Datei
FilterWriterAbstrakte Basisklasse für die Konstruktion +von Ausgabefiltern
PrintWriterAusgabe aller Basistypen im Textformat
BufferedWriterWriter zur Ausgabepufferung
StringWriterWriter zur Ausgabe in einen String +
CharArrayWriterWriter zur Ausgabe in ein Zeichen-Array +
PipedWriterWriter zur Ausgabe in einen PipedReader +
+

+Tabelle 18.1: Aus Writer abgeleitete Klassen

+ +

+In den folgenden Unterabschnitten werden die Klassen OutputStreamWriter, +FileWriter, +StringWriter +und CharArrayWriter +erläutert. Die Klassen BufferedWriter, +PrintWriter +und FilterWriter +sind Thema des nächsten Abschnitts. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Klasse PipedWriter +soll hier nicht erläutert werden. In Abschnitt 22.4.4 +findet sich jedoch ein Beispiel zur Anwendung der Klassen PipedInputStream +und PipedOutputStream, +das auf PipedReader +und PipedWriter +übertragbar ist.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

OutputStreamWriter und FileWriter

+ +

+Die Klasse OutputStreamWriter +ist die Basisklasse für alle Writer, die eine Konvertierung zwischen +Character- und Byte-Streams vornehmen. Sie enthält ein Objekt +des Typs CharToByteConverter +(aus dem undokumentierten Paket sun.io), +das die Konvertierung der Ausgabezeichen bei allen schreibenden Zugriffen +vornimmt. Als übergeordnete Basisklasse ist OutputStreamWriter +für uns allerdings nicht so interessant wie die daraus abgeleitete +Klasse FileWriter, +die die Ausgabe in eine Datei ermöglicht. Sie implementiert die +abstrakten Eigenschaften von Writer +und bietet vier zusätzliche Konstruktoren, die es erlauben, eine +Datei zu öffnen: +

+ + + + + +
+ +
+public FileWriter(String fileName)
+  throws IOException
+
+public FileWriter(String fileName, boolean append)
+  throws IOException
+
+public FileWriter(File file)
+  throws IOException
+
+public FileWriter(FileDescriptor fd)
+
+ +		 +java.io.FileWriter
+ +

+Am einfachsten kann eine Datei göffnet werden, indem der Dateiname +als String-Parameter +fileName übergeben wird. +Falls fileName eine bereits +vorhandene Datei bezeichnet, wird sie geöffnet und ihr bisheriger +Inhalt gelöscht, andernfalls wird eine neue Datei mit diesem +Namen angelegt. Sukzessive Aufrufe von write +schreiben weitere Bytes in diese Datei. Wird zusätzlich der Parameter +append mit dem Wert true +an den Konstruktor übergeben, so werden die Ausgabezeichen an +die Datei angehängt, falls sie bereits existiert. + +

+Das folgende Programm erstellt eine Datei hallo.txt +und schreibt die Zeile »Hallo JAVA« in die Datei: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1801.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing1801
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     String hello = "Hallo JAVA\r\n";
+010     FileWriter f1;
+011 
+012     try {
+013       f1 = new FileWriter("hallo.txt");
+014       f1.write(hello);
+015       f1.close();
+016     } catch (IOException e) {
+017       System.out.println("Fehler beim Erstellen der Datei");
+018     }
+019   }
+020 }
+ +		 +Listing1801.java
+ +Listing 18.1: Erstellen einer Datei

+ +

+Fast alle Methoden der Klassen OutputStreamWriter +und FileWriter +deklarieren die Ausnahme IOException, +die als allgemeine Fehleranzeige im Paket java.io +verwendet wird. IOException +kann von einer Vielzahl von Methoden ausgelöst werden und hat +dabei teilweise sehr unterschiedliche Bedeutungen. So bedeutet sie +beim Aufruf des Konstruktors, dass es nicht möglich war, die +Datei anzulegen, was wiederum eine ganze Reihe von Gründen haben +kann. Beim Aufruf von write +signalisiert sie einen Schreibfehler, und bei close +zeigt sie einen nicht näher spezifizierten I/O-Fehler an. + +

+In unserem Beispiel wurden alle Ausnahmen dieses Typs von einer einzigen +try-catch-Anweisung +behandelt. Falls eine differenziertere Fehlererkennung nötig +ist, macht es Sinn, für die unterschiedlichen I/O-Operationen +verschiedene try-catch-Anweisungen +vorzusehen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die anderen Konstruktoren von FileWriter +erwarten ein File-Objekt +bzw. ein Objekt vom Typ FileDescriptor. +Während wir auf die Klasse FileDescriptor +nicht näher eingehen werden, ist ein File +die Repräsentation einer Datei im Kontext ihres Verzeichnisses. +Wir werden später in Kapitel 21 +darauf zurückkommen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

StringWriter und CharArrayWriter

+ +

+Die Klassen StringWriter +und CharArrayWriter +sind ebenfalls aus Writer +abgeleitet. Im Gegensatz zu FileWriter +schreiben sie ihre Ausgabe jedoch nicht in eine Datei, sondern in +einen dynamisch wachsenden StringBuffer +bzw. in ein Zeichenarray. + +

+StringWriter +besitzt zwei Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public StringWriter()
+
+public StringWriter(int initialSize)
+
+ +		 +java.io.StringWriter
+ +

+Der parameterlose Konstruktor legt einen StringWriter +mit der Standardgröße eines StringBuffer-Objekts +an, während der zweite Konstruktor es erlaubt, die initiale Größe +selbst festzulegen. Wie schon erwähnt, wächst der interne +Puffer automatisch, wenn fortgesetzte Aufrufe von write +dies erforderlich machen. Die schreibenden Zugriffe auf den Puffer +erfolgen mit den von Writer +bekannten write-Methoden. + +

+Für den Zugriff auf den Inhalt des Puffers stehen die Methoden +getBuffer +und toString +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public StringBuffer getBuffer()
+
+public String toString()
+
+ +		 +java.io.StringWriter
+ +

+Die Methode getBuffer +liefert den internen StringBuffer, +während toString +den Puffer in einen String +kopiert und diesen an den Aufrufer liefert. + +

+Die Klasse CharArrayWriter +arbeitet ähnlich wie StringWriter, +schreibt die Zeichen allerdings in ein Character-Array. Analog zu +StringWriter +wächst dieses automatisch bei fortgesetzten Aufrufen von write. +Die Konstruktoren haben dieselbe Struktur wie bei StringWriter, +und auch die dort verfügbaren write-Methoden +stehen allesamt hier zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public CharArrayWriter()
+
+public CharArrayWriter(int initialSize)
+
+ +		 +java.io.CharArrayWriter
+ +

+Auf den aktuellen Inhalt des Arrays kann mit Hilfe der Methoden toString +und toCharArray +zugegriffen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public String toString()
+
+public char[] toCharArray()
+
+ +		 +java.io.CharArrayWriter
+ +

+Zusätzlich stehen die Methoden reset +und size +zur Verfügung, mit denen der interne Puffer geleert bzw. die +aktuelle Größe des Zeichen-Arrays ermittelt werden kann. +Durch Aufruf von writeTo +kann des weiteren der komplette Inhalt des Arrays an einen anderen +Writer +übergeben und so beispielsweise mit einem einzigen Funktionsaufruf +in eine Datei geschrieben werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void reset()
+
+public int size()
+
+public void writeTo(Writer out)
+  throws IOException
+
+ +		 +java.io.CharArrayWriter
+ + + + +

18.2.3 Schachteln von Ausgabe-Streams +

+ +

+Wie eingangs erwähnt, ist es in Java möglich, Streams zu +schachteln. Dazu gibt es die aus Writer +abgeleiteten Klassen BufferedWriter, +PrintWriter +und FilterWriter, +deren wesentlicher Unterschied zu Writer +darin besteht, dass sie als Membervariable einen zusätzlichen +Writer +besitzen, der im Konstruktor übergeben wird. Wenn nun die write-Methode +eines derart geschachtelten Writers aufgerufen wird, gibt sie die +Daten nicht direkt an den internen Writer +weiter, sondern führt zuvor erst die erforderlichen Filterfunktionen +aus. Damit lassen sich beliebige Filterfunktionen transparent realisieren. + + + + +

BufferedWriter

+ +

+Diese Klasse hat die Aufgabe, Stream-Ausgaben zu puffern. Dazu enthält +sie einen internen Puffer, in dem die Ausgaben von write +zwischengespeichert werden. Erst wenn der Puffer voll ist oder die +Methode flush +aufgerufen wird, werden alle gepufferten Ausgaben in den echten Stream +geschrieben. Das Puffern der Ausgabe ist immer dann nützlich, +wenn die Ausgabe in eine Datei geschrieben werden soll. Durch die +Verringerung der write-Aufrufe +reduziert sich die Anzahl der Zugriffe auf das externe Gerät, +und die Performance wird erhöht. + +

+BufferedWriter +besitzt zwei Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public BufferedWriter(Writer out)
+
+public BufferedWriter(Writer out, int size)
+
+ +		 +java.io.BufferedWriter
+ +

+In beiden Fällen wird ein bereits existierender Writer +übergeben, an den die gepufferten Ausgaben weitergereicht werden. +Falls die Größe des Puffers nicht explizit angegeben wird, +legt BufferedWriter +einen Standardpuffer an, dessen Größe für die meisten +Zwecke ausreichend ist. Die write-Methoden +von BufferedWriter +entsprechen denen der Klasse Writer. + +

+Zusätzlich gibt es eine Methode newLine, +mit der eine Zeilenschaltung in den Stream geschrieben werden kann. +Diese wird dem System-Property line.separator +entnommen und entspricht damit den lokalen Konventionen. + +

+Das nachfolgende Beispiel demonstriert die gepufferte Ausgabe einer +Reihe von Textzeilen in eine Datei buffer.txt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1802.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing1802
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009      Writer f1;
+010      BufferedWriter f2;
+011      String s;
+012 
+013      try {
+014        f1 = new FileWriter("buffer.txt");
+015        f2 = new BufferedWriter(f1);
+016        for (int i = 1; i <= 10000; ++i) {
+017          s = "Dies ist die " + i + ". Zeile";
+018          f2.write(s);
+019          f2.newLine();
+020        }
+021        f2.close();
+022        f1.close();
+023     } catch (IOException e) {
+024       System.out.println("Fehler beim Erstellen der Datei");
+025     }
+026   }
+027 }
+ +		 +Listing1802.java
+ +Listing 18.2: Gepufferte Ausgabe in eine Datei

+ +

+Dieses Beispiel erzeugt zunächst einen neuen Writer +f1, um die Datei buffer.txt +anzulegen. Dieser wird anschließend als Parameter an den BufferedWriter +f2 übergeben, der dann für den Aufruf der Ausgaberoutinen +verwendet wird. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die etwas umständliche Verwendung zweier Stream-Variablen läßt +sich vereinfachen, indem die Konstruktoren direkt beim Aufruf geschachtelt +werden. Das ist die unter Java übliche Methode, die auch zukünftig +bevorzugt verwendet werden soll:

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1803.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing1803
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     BufferedWriter f;
+010     String s;
+011 
+012     try {
+013       f = new BufferedWriter(
+014          new FileWriter("buffer.txt"));
+015       for (int i = 1; i <= 10000; ++i) {
+016         s = "Dies ist die " + i + ". Zeile";
+017         f.write(s);
+018         f.newLine();
+019       }
+020       f.close();
+021     } catch (IOException e) {
+022       System.out.println("Fehler beim Erstellen der Datei");
+023     }
+024   }
+025 }
+ +		 +Listing1803.java
+ +Listing 18.3: Schachteln von Writer-Konstruktoren

+ + + + +

PrintWriter

+ +

+Die stream-basierten Ausgaberoutinen in anderen Programmiersprachen +bieten meistens die Möglichkeit, alle primitiven Datentypen in +textueller Form auszugeben. Java realisiert dieses Konzept über +die Klasse PrintWriter, +die Ausgabemethoden für alle primitiven Datentypen und für +Objekttypen zur Verfügung stellt. PrintWriter +besitzt folgende Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public PrintWriter(Writer out)
+
+public PrintWriter(Writer out, boolean autoflush)
+
+ +		 +java.io.PrintWriter
+ +

+Der erste Konstruktor instanziert ein PrintWriter-Objekt durch Übergabe +eines Writer-Objekts, auf das die Ausgabe umgeleitet werden soll. +Beim zweiten Konstruktor gibt zusätzlich der Parameter autoflush +an, ob nach der Ausgabe einer Zeilenschaltung automatisch die Methode +flush +aufgerufen werden soll. + +

+Die Ausgabe von primitiven Datentypen wird durch eine Reihe überladener +Methoden mit dem Namen print +realisiert. Zusätzlich gibt es alle Methoden in einer Variante +println, +bei der automatisch an das Ende der Ausgabe eine Zeilenschaltung angehängt +wird. println +existiert darüber hinaus parameterlos, um lediglich eine einzelne +Zeilenschaltung auszugeben. Damit stehen folgende print-Methoden +zur Verfügung (analog für println): +

+ + + + + +
+ +
+public void print(boolean b)
+public void print(char c)
+public void print(char[] s)
+public void print(double d)
+public void print(float f)
+public void print(int i)
+public void print(long l)
+public void print(Object obj)
+public void print(String s)
+
+ +		 +java.io.PrintWriter
+ +

+Das folgende Beispiel berechnet die Zahlenfolge 1 + 1/2 + 1/4 + ... +und gibt die Folge der Summanden und die aktuelle Summe unter Verwendung +mehrerer unterschiedlicher print-Routinen +in die Datei zwei.txt aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1804.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing1804
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     PrintWriter f;
+010     double sum = 0.0;
+011     int nenner;
+012 
+013     try {
+014       f = new PrintWriter(
+015           new BufferedWriter(
+016           new FileWriter("zwei.txt")));
+017 
+018       for (nenner = 1; nenner <= 1024; nenner *= 2) {
+019         sum += 1.0 / nenner;
+020         f.print("Summand: 1/");
+021         f.print(nenner);
+022         f.print("   Summe: ");
+023         f.println(sum);
+024       }
+025       f.close();
+026     } catch (IOException e) {
+027       System.out.println("Fehler beim Erstellen der Datei");
+028     }
+029   }
+030 }
+ +		 +Listing1804.java
+ +Listing 18.4: Die Klasse PrintWriter

+ +

+Das Programm verwendet Methoden zur Ausgabe von Strings, Ganz- und +Fließkommazahlen. Nach Ende des Programms hat die Datei zwei.txt +folgenden Inhalt: + +

+Summand: 1/1   Summe: 1
+Summand: 1/2   Summe: 1.5
+Summand: 1/4   Summe: 1.75
+Summand: 1/8   Summe: 1.875
+Summand: 1/16   Summe: 1.9375
+Summand: 1/32   Summe: 1.96875
+Summand: 1/64   Summe: 1.98438
+Summand: 1/128   Summe: 1.99219
+Summand: 1/256   Summe: 1.99609
+Summand: 1/512   Summe: 1.99805
+Summand: 1/1024   Summe: 1.99902
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Das vorliegende Beispiel realisiert sogar eine doppelte Schachtelung +von Writer-Objekten. +Das PrintWriter-Objekt +schreibt in einen BufferedWriter, +der seinerseits in den FileWriter +schreibt. Auf diese Weise werden Datentypen im ASCII-Format gepuffert +in eine Textdatei geschrieben. Eine solche Schachtelung ist durchaus +üblich in Java und kann in einer beliebigen Tiefe ausgeführt +werden.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

FilterWriter

+ +

+Wie bereits mehrfach angedeutet, bietet die Architektur der Writer-Klassen +die Möglichkeit, eigene Filter zu konstruieren. Dies kann beispielsweise +durch Überlagern der Klasse Writer +geschehen, so wie es etwa bei PrintWriter +oder BufferedWriter +realisiert wurde. Der offizielle Weg besteht allerdings darin, die +abstrakte Klasse FilterWriter +zu überlagern. FilterWriter +besitzt ein internes Writer-Objekt +out, das bei der Instanzierung +an den Konstruktor übergeben wird. Zusätzlich überlagert +es drei der vier write-Methoden, +um die Ausgabe auf out umzuleiten. +Die vierte write-Methode +(write(String)) wird dagegen +nicht überlagert, sondern ruft gemäß ihrer Implementierung +in Writer +die Variante write(String, int, int) +auf. + +

+Soll eine eigene Filterklasse konstruiert werden, so ist wie folgt +vorzugehen: +

+ +

+Anschließend kann die neue Filterklasse wie gewohnt in einer +Kette von geschachtelten Writer-Objekten +verwendet werden. + +

+Wir wollen uns die Konstruktion einer Filterklasse anhand der folgenden +Beispielklasse UpCaseWriter +ansehen, deren Aufgabe es ist, innerhalb eines Streams alle Zeichen +in Großschrift zu konvertieren: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1805.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 class UpCaseWriter
+006 extends FilterWriter
+007 {
+008   public UpCaseWriter(Writer out)
+009   {
+010     super(out);
+011   }
+012 
+013   public void write(int c)
+014   throws IOException
+015   {
+016     super.write(Character.toUpperCase((char)c));
+017   }
+018 
+019   public void write(char[] cbuf, int off, int len)
+020   throws IOException
+021   {
+022     for (int i = 0; i < len; ++i) {
+023       write(cbuf[off + i]);
+024     }
+025   }
+026 
+027   public void write(String str, int off, int len)
+028   throws IOException
+029   {
+030     write(str.toCharArray(), off, len);
+031    }
+032 }
+033 
+034 public class Listing1805
+035 {
+036    public static void main(String[] args)
+037    {
+038       PrintWriter f;
+039       String s = "und dieser String auch";
+040 
+041       try {
+042          f = new PrintWriter(
+043              new UpCaseWriter(
+044              new FileWriter("upcase.txt")));
+045          //Aufruf von außen
+046          f.println("Diese Zeile wird schön groß geschrieben");
+047          //Test von write(int)
+048          f.write('a');
+049          f.println();
+050          //Test von write(String)
+051          f.write(s);
+052          f.println();
+053          //Test von write(String, int, int)
+054          f.write(s,0,17);
+055          f.println();
+056          //Test von write(char[], int, int)
+057          f.write(s.toCharArray(),0,10);
+058          f.println();
+059          //---
+060          f.close();
+061       } catch (IOException e) {
+062          System.out.println("Fehler beim Erstellen der Datei");
+063       }
+064    }
+065 }
+ +		 +Listing1805.java
+ +Listing 18.5: Konstruktion einer eigenen FilterWriter-Klasse

+ +

+Im Konstruktor wird lediglich der Superklassen-Konstruktor aufgerufen, +da keine weiteren Aufgaben zu erledigen sind. Die drei write-Methoden +werden so überlagert, dass jeweils zunächst die Ausgabezeichen +in Großschrift konvertiert werden und anschließend die +passende Superklassenmethode aufgerufen wird, um die Daten an den +internen Writer +out zu übergeben. + +

+Der Test von UpCaseWriter erfolgt +mit der Klasse Listing1805. +Sie schachtelt einen UpCaseWriter +innerhalb eines FileWriter- +und eines PrintWriter-Objekts. +Die verschiedenen Aufrufe der write- +und println-Methoden +rufen dann jede der vier unterschiedlichen write-Methoden +des UpCaseWriter-Objekts mindestens +einmal auf, um zu testen, ob die Konvertierung in jedem Fall vorgenommen +wird. Die Ausgabe des Programms ist: + +

+DIESE ZEILE WIRD SCHÖN GROß GESCHRIEBEN
+A
+UND DIESER STRING AUCH
+UND DIESER STRING
+UND DIESER
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Wenn man sich die Implementierung der write-Methoden +von UpCaseWriter genauer ansieht, +könnte man auf die Idee kommen, dass sie wesentlich performanter +implementiert werden könnten, wenn nicht alle Ausgaben einzeln +an write(int) gesendet würden. +So scheint es nahezuliegen, beispielsweise write(String, +int, int) in der folgenden Form zu implementieren, denn +die Methode toUpperCase +existiert auch in der Klasse String:

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+super.write(str.toUpperCase(), off, len);
+
+ + +

+Die Sache hat nur leider den Haken, dass String.toUpperCase +möglicherweise die Länge des übergebenen Strings verändert. +So wird beispielsweise das »ß« in ein »SS« +umgewandelt (an sich lobenswert!) und durch die unveränderlichen +Konstanten off und len +geht ein Zeichen verloren. Der hier beschrittene Workaround besteht +darin, grundsätzlich die Methode Character.toUpperCase +zu verwenden. Sie kann immer nur ein einzelnes Zeichen zurückgeben +und läßt damit beispielsweise ein »ß« bei +Umwandlung unangetastet. + +

+Als interessante Erkenntnis am Rande lernen wir dabei, dass offensichtlich +String.toUpperCase und Character.toUpperCase +unterschiedlich implementiert sind. Ein Blick in den Quellcode der +Klasse String +bestätigt den Verdacht und zeigt zwei Sonderbehandlungen, eine +davon für das »ß«, wie folgender Auszug aus dem +Quellcode des JDK 1.1 belegt (im JDK 1.2 sieht es ähnlich aus): + +

+for (i = 0; i < len; ++i) {
+   char ch = value[offset+i];
+   if (ch == '\u00DF') { // sharp s
+      result.append("SS");
+      continue;
+   }
+   result.append(Character.toUpperCase(ch));
+}
+
+ + +

+Im Umfeld dieser Methode sollte man also mit der nötigen Umsicht +agieren. Das Gegenstück lowerCase +hat diese Besonderheit übrigens nicht. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100123.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100123.html new file mode 100644 index 0000000..3892152 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100123.html @@ -0,0 +1,781 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 18 - Character-Streams +
+
+ + + + +

18.3 Eingabe-Streams

+
+ +
+ + + + +

18.3.1 Die abstrakte Klasse Reader

+ +

+Basis aller sequenziellen Eingaben ist die abstrakte Klasse Reader, +die eine Schnittstelle für stream-basierte Eingaben zur Verfügung +stellt: +

+ + + + + +
+ +
+public Reader()
+
+public void close()
+public void mark(int readAheadlimit)
+public boolean markSupported()
+
+public int read()
+public int read(char[] cbuf)
+public int read(char[] cbuf, int off, int len)
+
+public long skip(long n)
+public boolean ready()
+public void reset()
+
+ +		 +java.io.Reader
+ +

+Analog zu den write-Methoden +von Writer +stellt die Klasse Reader +eine Reihe von read-Methoden +zum Lesen von Daten zur Verfügung. Die parameterlose Variante +liest das nächste Zeichen aus dem Eingabestrom und liefert es +als int, +dessen Wert im Bereich von 0 bis 65535 liegt. Ein Rückgabewert +von -1 zeigt das Ende des Eingabestroms an. Die beiden anderen Varianten +von read +übertragen eine Reihe von Zeichen in das als Parameter übergebene +Array und liefern die Anzahl der tatsächlich gelesenen Zeichen +als Rückgabewert. Auch hier wird -1 zurückgegeben, wenn +das Ende des Streams erreicht ist. + +

+Die Methode ready +liefert true, +falls der nächste Aufruf von read +erfolgen kann, ohne dass die Eingabe blockt, und close +schließt den Eingabestrom. Mit Hilfe der Methoden mark +und reset +gibt es die Möglichkeit, eine bestimmte Position innerhalb des +Eingabe-Streams zu markieren und zu einem späteren Zeitpunkt +wieder anzuspringen. Zuvor muss allerdings durch einen Aufruf von +markSupported +überprüft werden, ob das Markieren überhaupt unterstützt +wird. Ist dies nicht der Fall, würde ein Aufruf von mark +oder reset +eine Ausnahme erzeugen. Die Methode mark +merkt sich die aktuelle Leseposition und spezifiziert, wie viele Bytes +anschließend maximal gelesen werden können, bevor die Markierung +ungültig wird. Ein Aufruf von reset +setzt den Lesezeiger an die markierte Stelle zurück. + +

+Mit der Methode skip +ist es möglich, n Zeichen im Eingabestrom zu überspringen. +Dabei kann es aus verschiedenen Gründen vorkommen, dass nicht +exakt die angegebene Anzahl an Zeichen übersprungen wird (beispielsweise, +wenn nicht mehr genügend Zeichen vorhanden sind). Der Rückgabewert +von skip +gibt die tatsächliche Anzahl an. + + + + +

18.3.2 Auswahl des Eingabegerätes

+ +

+Analog zur Klasse Writer +dient auch bei der Klasse Reader +die erste Ebene abgeleiteter Klassen vorwiegend dazu, die Art des +Datenlieferanten zu bestimmen. Tabelle 18.2 +gibt eine Übersicht der aus Reader +abgeleiteten Klassen. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
KlasseBedeutung
InputStreamReaderBasisklasse für alle Reader, die einen +Byte-Stream in einen Character-Stream umwandeln.
FileReaderKonkrete Ableitung von InputStreamReader +zum Einlesen aus einer Datei.
FilterReaderAbstrakte Basisklasse für die Konstruktion +von Eingabefiltern.
PushbackReaderEingabefilter mit der Möglichkeit, +Zeichen zurückzugeben.
BufferedReaderReader zur Eingabepufferung und zum Lesen +von kompletten Zeilen.
LineNumberReaderAbleitung aus BufferedReader +mit der Fähigkeit, Zeilen zu zählen.
StringReaderReader zum Einlesen von Zeichen aus einem +String. +
CharArrayReaderReader zum Einlesen von Zeichen aus einem +Zeichen-Array.
PipedReaderReader zum Einlesen von Zeichen aus einem +PipedWriter. +
+

+Tabelle 18.2: Aus Reader abgeleitete Klassen

+ +

+In den folgenden Unterabschnitten werden die Klassen InputStreamReader, +FileReader, +StringReader +und CharArrayReader +erläutert. FilterReader, +PushbackReader, +BufferedReader +und LineNumberReader +werden in Abschnitt 18.3.3 +behandelt. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Klasse PipedReader +soll hier nicht erläutert werden. In Abschnitt 22.4.4 +findet sich jedoch ein Beispiel zur Anwendung der Klassen PipedInputStream +und PipedOutputStream, +das auf PipedReader +und PipedWriter +übertragbar ist.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

InputStreamReader und FileReader

+ +

+Die Klasse InputStreamReader +ist die Basisklasse für alle Reader, die eine Konvertierung zwischen +Byte- und Character-Streams vornehmen. Sie enthält ein Objekt +des Typs ByteToCharConverter +(aus dem undokumentierten Paket sun.io), +das die Konvertierung der Eingabezeichen bei allen lesenden Zugriffen +vornimmt. Als übergeordnete Basisklasse ist InputStreamReader +für uns allerdings nicht so interessant wie die daraus abgeleitete +Klasse FileReader, +die die Eingabe aus einer Datei ermöglicht. Sie implementiert +die abstrakten Eigenschaften von Reader +und bietet zusätzliche Konstruktoren, die es erlauben, eine Datei +zu öffnen: +

+ + + + + +
+ +
+public FileReader(String fileName)
+  throws FileNotFoundException
+
+public FileReader(File file)
+  throws FileNotFoundException
+
+public FileReader(FileDescriptor fd)
+
+ +		 +java.io.FileReader
+ +

+Bei der Übergabe der Zeichenkette fileName +wird die Datei mit dem angegebenen Namen zum Lesen geöffnet. +Falls sie nicht vorhanden ist, löst der Konstruktor eine Ausnahme +des Typs FileNotFoundException +aus. Die beiden anderen Konstruktoren erwarten ein File-Objekt, +das eine zu öffnende Datei spezifiziert, oder ein FileDescriptor-Objekt, +das eine bereits geöffnete Datei angibt. + +

+Das folgende Beispiel demonstriert die Anwendung der Klasse FileReader. +Das Programm liest die Datei config.sys +und gibt ihren Inhalt auf dem Bildschirm aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1806.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing1806
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     FileReader f;
+010     int c;
+011 
+012     try {
+013       f = new FileReader("c:\\config.sys");
+014       while ((c = f.read()) != -1) {
+015          System.out.print((char)c);
+016       }
+017       f.close();
+018     } catch (IOException e) {
+019       System.out.println("Fehler beim Lesen der Datei");
+020     }
+021   }
+022 }
+ +		 +Listing1806.java
+ +Listing 18.6: Anwendung der Klasse FileReader

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+DEVICE=c:\windows\himem.sys
+DOS=HIGH,UMB
+DEVICE=c:\windows\emm386.exe noems
+SHELL=c:\command.com/e:1536/p
+FILES=101
+BUFFERS=5
+DEVICEHIGH=c:\windows\command\ansi.sys
+
+ + + + + +

StringReader und CharArrayReader

+ +

+Diese beiden Klassen sind die Pendants zu StringWriter +und CharArrayWriter. +Sie erlauben das Lesen von Zeichen aus einem String +bzw. einem Zeichen-Array. Die Schnittstelle der beiden Klassen ist +identisch und unterscheidet sich von der Basisklasse Reader +nur durch die geänderten Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public StringReader(String s)
+
+ +		 +java.io.StringReader
+

+ + + + + +
+ +
+public CharArrayReader(char[] buf)
+
+public CharArrayReader(char[] buf, int offset, int length)
+
+ +		 +java.io.CharArrayReader
+ +

+Das folgende Programm zeigt die Verwendung der Klasse StringReader +am Beispiel eines Programms, das einen Reader +konstruiert, der den Satz liest, der hier an dieser Stelle steht: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1807.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing1807
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     Reader f;
+010     int c;
+011     String s;
+012 
+013     s =  "Das folgende Programm zeigt die Verwendung\r\n";
+014     s += "der Klasse StringReader am Beispiel eines\r\n";
+015     s += "Programms, das einen Reader konstruiert, der\r\n";
+016     s += "den Satz liest, der hier an dieser Stelle steht:\r\n";
+017     try {
+018       f = new StringReader(s);
+019       while ((c = f.read()) != -1) {
+020         System.out.print((char)c);
+021       }
+022       f.close();
+023     } catch (IOException e) {
+024       System.out.println("Fehler beim Lesen des Strings");
+025     }
+026   }
+027 }
+ +		 +Listing1807.java
+ +Listing 18.7: Verwendung der Klasse StringReader

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+Das folgende Programm zeigt die Verwendung
+der Klasse StringReader am Beispiel eines
+Programms, das einen Reader konstruiert, der
+den Satz liest, der hier an dieser Stelle steht:
+
+ + + + + +

18.3.3 Schachteln von Eingabe-Streams +

+ +

+Das Konzept der geschachtelten Streams funktioniert bei der sequenziellen +Eingabe genauso wie bei der Ausgabe. Mit den Klassen BufferedReader, +LineNumberReader, +FilterReader +und PushbackReader +stehen Klassen zur Verfügung, die im Konstruktor die Übergabe +eines weiteren Readers erwarten und die Leseoperationen vor Ausführung +der Filterfunktion an diesen Reader +weiterleiten. + + + + +

BufferedReader

+ +

+Dieser Filter dient zur Pufferung von Eingaben und kann verwendet +werden, um die Performance beim Lesen von externen Dateien zu erhöhen. +Da nicht jedes Byte einzeln gelesen wird, verringert sich die Anzahl +der Zugriffe auf den externen Datenträger, und die Lesegeschwindigkeit +erhöht sich. Zusätzlich stellt BufferedReader +die Methode readLine +zur Verfügung, die eine komplette Textzeile liest und als String +an den Aufrufer zurückgibt: +

+ + + + + +
+ +
+public String readLine()
+  throws IOException
+
+ +		 +java.io.BufferedReader
+ +

+Eine Textzeile wird dabei durch die Zeichen '\n' +oder '\r' oder durch die Folge +"\r\n" begrenzt. Der Rückgabewert +von readLine +ist ein String, +der den Zeileninhalt ohne Begrenzungszeichen enthält bzw. null, +falls das Ende des Streams erreicht ist. BufferedReader +besitzt zwei Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public BufferedReader(Reader in)
+
+public BufferedReader(Reader in, int sz)
+
+ +		 +java.io.BufferedReader
+ +

+Der erste Parameter in ist das +Reader-Objekt, +auf dem der BufferedReader +aufgesetzt werden soll. Der optionale zweite Parameter sz +gibt die Größe des internen Puffers an. Fehlt er, so wird +eine für die meisten Situationen angemessene Standardeinstellung +verwendet. + +

+Das folgende Beispiel demonstriert den Einsatz der Eingabepufferung +durch die Erweiterung von Listing 18.6. +Auch hier wird die Datei config.sys eingelesen +und auf dem Bildschirm ausgegeben. Durch den Einsatz der Klasse BufferedReader +versucht das Programm, die Perfomance beim Lesen der Datei zu erhöhen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1808.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing1808
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     BufferedReader f;
+010     String line;
+011 
+012     try {
+013       f = new BufferedReader(
+014           new FileReader("c:\\config.sys"));
+015       while ((line = f.readLine()) != null) {
+016         System.out.println(line);
+017       }
+018       f.close();
+019     } catch (IOException e) {
+020       System.out.println("Fehler beim Lesen der Datei");
+021     }
+022   }
+023 }
+ +		 +Listing1808.java
+ +Listing 18.8: Eingabepufferung beim Lesen aus Dateien

+ +

+Zusätzlich wird die Eingabe nicht zeichen-, sondern mit Hilfe +von readLine +zeilenweise gelesen, was die Performance weiter erhöht. Die Ausgabe +des Programms ist mit der von Listing 18.6 +identisch. + + + + +

LineNumberReader

+ +

+Diese Klasse ist eine Ableitung von BufferedReader, +die um die Fähigkeit erweitert wurde, die Anzahl der Eingabezeilen +beim Einlesen zu zählen. Die Schnittstelle entspricht dabei exakt +der von BufferedReader, +erweitert um die Methoden getLineNumber +und setLineNumber: +

+ + + + + +
+ +
+public int getLineNumber()
+
+public void setLineNumber(int lineNumber)
+
+ +		 +java.io.LineNumberReader
+ +

+Mit getLineNumber +wird der aktuelle Stand des Zeilenzählers abgefragt, mit setLineNumber +kann er sogar verändert werden. + +

+Das folgende Beispiel erweitert unsere bisherigen Programme zur Ausgabe +der Datei config.sys in der Weise, dass +nun jede einzelne Zeile mit vorangestellter Zeilennummer angezeigt +wird. Dazu wird der BufferedReader +durch einen LineNumberReader +ersetzt und vor der Ausgabe jeder einzelnen Zeile zunächst die +korrespondierende Zeilennummer ausgegeben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1809.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing1809
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     LineNumberReader f;
+010     String line;
+011 
+012     try {
+013       f = new LineNumberReader(
+014           new FileReader("c:\\config.sys"));
+015       while ((line = f.readLine()) != null) {
+016         System.out.print(f.getLineNumber() + ": ");
+017         System.out.println(line);
+018       }
+019       f.close();
+020     } catch (IOException e) {
+021       System.out.println("Fehler beim Lesen der Datei");
+022     }
+023   }
+024 }
+ +		 +Listing1809.java
+ +Listing 18.9: Die Klasse LineNumberReader

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist nun: + +

+1: DEVICE=c:\windows\himem.sys
+2: DOS=HIGH,UMB
+3: DEVICE=c:\windows\emm386.exe noems
+4: SHELL=c:\command.com/e:1536/p
+5: FILES=101
+6: BUFFERS=5
+7: DEVICEHIGH=c:\windows\command\ansi.sys
+
+ + + + + +

FilterReader und PushbackReader

+ +

+Das Schachteln von Eingabestreams funktioniert analog zum Schachteln +von Ausgabestreams. Auch hier existiert eine abstrakte Basisklasse +FilterReader, +die den eigentlichen Reader +im Konstruktor übergeben bekommt und als Membervariable speichert. +Bei der Konstruktion eigener Eingabefilter kann analog zur Konstruktion +von Ausgabefiltern vorgegangen werden. + +

+Das JDK 1.1 enthält einen vordefinierten Eingabefilter PushbackReader, +der aus FilterReader +abgeleitet wurde. Ein PushbackReader +erweitert die Klasse FilterReader +um einen ein Byte großen Pushbackbuffer. Dieser erlaubt +einer Anwendung, das zuletzt gelesene Zeichen wieder in den Eingabestrom +zurückzuschieben. Der nächste Lesezugriff liest dann nicht +das folgende Zeichen im Eingabestrom, sondern das gerade zurückgegebene +Zeichen. Wahlweise kann beim Aufruf des Konstruktors die Größe +des Pushbackbuffers angegeben werden: +

+ + + + + +
+ +
+public PushbackReader(Reader in)
+
+public PushbackReader(Reader in, int size)
+
+ +		 +java.io.PushbackReader
+ +

+Ein PushbackReader +kann beispielsweise angewendet werden, wenn eine Methode das nächste +Eingabezeichen kennen muss, um zu entscheiden, welche Aktion als nächstes +auszuführen ist. Falls die Methode selbst nicht für die +Behandlung des Eingabezeichens zuständig ist, kann sie das Zeichen +an den Eingabestrom zurückgeben, und eine andere Methode kann +mit der Bearbeitung beauftragt werden. Derartige Techniken finden +beispielsweise in Werkzeugen zur lexikalischen Analyse Anwendung, +wie sie im Compilerbau verwendet werden. + +

+Die Rückgabe eines Zeichens wird mit Hilfe der Methode unread +durchgeführt. Diese steht in verschiedenen Varianten zur Verfügung +und kann zur Rückgabe eines einzelnen Zeichens oder mehrerer +Zeichen verwendet werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void unread(int c)
+  throws IOException
+
+public void unread(char[] cbuf, int off, int len)
+  throws IOException
+
+public void unread(char[] cbuf)
+  throws IOException
+
+ +		 +java.io.PushbackReader
+ +

+Hierbei muss das oder die zurückzugebenden Zeichen als Parameter +unread +übergeben werden. +

+ + + +
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+
+ + + + +

18.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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Kapitel 19

+

Byte-Streams

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19.1 Architektur und Vergleich mit Character-Streams

+
+ +
+ +

+Es gibt viele Gemeinsamkeiten zwischen Byte-Streams und den im vorigen +Kapitel behandelten Character-Streams. Am wichtigsten ist, dass die +Architektur beider weitgehend übereinstimmt. Das Grundlagenwissen, +das wir uns im vorigen Kapitel angeeignet haben, ist also problemlos +auf Byte-Streams übertragbar. + +

+Die Namensgebung für Byte-Streams in Java folgt dem Prinzip, +eine Klasse für lesenden Zugriff als InputStream +und eine solche für schreibenden Zugriff als OutputStream +zu bezeichnen (Character-Streams werden dagegen als Reader +und Writer bezeichnet). Die Basisklassen haben demnach die +Namen OutputStream +und InputStream. + +

+Sie sind jeweils Wurzel einer Hierarchie von Klassen, die in vergleichbarer +Weise auch bei Character-Streams zu finden sind. Insbesondere sind +die Konzepte der Verkettung und Schachtelung von Streams auf dieselbe +Art und Weise realisiert. Auch die Byte-Streams befinden sich im Paket +java.io. +

+ + + +
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+
+ + + + +

19.2 Ausgabe-Streams

+
+ +
+ + + + +

19.2.1 Die Basisklasse OutputStream

+ +

+Basis der Ausgabe-Streams ist die abstrakte Klasse OutputStream. +Sie stellt folgende Methoden zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+protected OutputStream()
+
+public void close()
+public void flush()
+
+public void write(int b)
+public void write(byte[] b)
+public void write(byte[] b, int offs, int len)
+
+ +		 +java.io.OutputStream
+ +

+Der parameterlose Konstruktor initialisiert einen OutputStream. +Er ist protected +und wird in abgeleiteten Klassen überlagert. Mit close +wird der OutputStream +geschlossen, und flush +schreibt die gepufferten Daten physikalisch auf das Ausgabegerät +und leert alle Puffer. + +

+Die write-Methoden +erwarten Bytes oder Byte-Arrays als Daten. Wird ein byte-Array +angegeben, so gibt die Klasse es vollständig aus, wenn nicht +zusätzlich ein Arrayoffset und die Anzahl der zu schreibenden +Bytes angegeben wird. Die Methode zum Schreiben eines einzelnen Bytes +erwartet ein int +als Argument, gibt aber lediglich seine unteren 8 Bit aus und ignoriert +alle übrigen. + + + + +

19.2.2 Aus OutputStream direkt abgeleitete Klassen

+ +

+Aus OutputStream +sind einige weitere Klassen direkt abgeleitet. Wie bei den Character-Streams +bestimmen sie im wesentlichen die Art bzw. das Ziel der Datenausgabe. + + + + +

FileOutputStream

+ +

+Der FileOutputStream +stellt einen Byte-Stream zur Ausgabe in eine Datei zur Verfügung. +Er besitzt folgende Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public FileOutputStream(String name)
+  throws FileNotFoundException
+
+public FileOutputStream(String name, boolean append)
+  throws FileNotFoundException
+
+public FileOutputStream(File file)
+  throws IOException
+
+ +		 +java.io.FileOutputStream
+ +

+Wird lediglich ein Dateiname angegeben, legt ein FileOutputStream +die gewünschte Ausgabedatei neu an und setzt den Dateizeiger +auf den Anfang der Datei. Wird der zweite Konstruktor verwendet und +true +als zweites Argument übergeben, wird der Dateizeiger auf das +Ende der Datei positioniert, falls diese bereits existiert. Andernfalls +entspricht das Verhalten dem des ersten Konstruktors. Der dritte Konstruktor +entspricht dem ersten, erwartet aber ein File-Objekt +anstelle eines Strings. + +

+Das folgende Programm zeigt beispielhaft die Anwendung eines FileOutputStream. +Es legt die in der Kommandozeile angegebene Datei an (bzw. springt +zu ihrem Ende, falls sie bereits vorhanden ist) und hängt 256 +Bytes mit den Werten 0 bis 255 an. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1901.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing1901
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     try {
+010       FileOutputStream out = new FileOutputStream(
+011         args[0],
+012         true
+013       );
+014       for (int i = 0; i < 256; ++i) {
+015         out.write(i);
+016       }
+017       out.close();
+018     } catch (Exception e) {
+019       System.err.println(e.toString());
+020       System.exit(1);
+021     }
+022   }
+023 }
+ +		 +Listing1901.java
+ +Listing 19.1: Verwendung eines FileOutputStream

+ + + + +

ByteArrayOutputStream

+ +

+Die Klasse ByteArrayOutputStream +schreibt die auszugebenden Daten in ein byte-Array, +dessen Größe mit dem Datenvolumen wächst. Sie besitzt +zwei Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public ByteArrayOutputStream()
+public ByteArrayOutputStream(int size)
+
+ +		 +java.io.ByteArrayOutputStream
+ +

+Der parameterlose Konstruktor legt ein Ausgabearray mit einer anfänglichen +Größe von 32 Byte an, der andere erlaubt die freie Vorgabe +der initialen Puffergröße. + + + + +

ObjectOutputStream

+ +

+Ein ObjectOutputStream +erlaubt es, primitive Datentypen und komplette Objekte (inklusive +aller referenzierten Objekte) auszugeben. Zwar ist er nicht von FilterOutputStream +abgeleitet, wird aber ebenso verwendet und erwartet im Konstruktor +einen OutputStream +zur Weiterleitung der Ausgabedaten. Die Klasse ObjectOutputStream +ist eine der Säulen des Serialisierungs-APIs in Java. Sie wird +in Abschnitt 41.1.2 +ausführlich beschrieben. + + + + +

PipedOutputStream

+ +

+Ein PipedOutputStream +dient zusammen mit einem PipedInputStream +zur Kommunikation zweier Threads. Beide zusammen implementieren eine +Message Queue, in die einer der beiden +Threads seine Daten hineinschreibt, während der andere sie daraus +liest. Ein ausführliches Beispiel zur Anwendung der beiden Klassen +findet sich in Abschnitt 22.4.4. + + + + +

19.2.3 Aus FilterOutputStream abgeleitete Klassen

+ +

+Die aus OutputStream +abgeleitete Klasse FilterOutputStream +ist die Basisklasse aller gefilterten Ausgabe-Streams. Diese definieren +kein eigenes Ausgabegerät, sondern bekommen es beim Instanzieren +in Form eines OutputStream-Arguments +übergeben: +

+ + + + + +
+ +
+public FilterOutputStream(OutputStream out)
+
+ +		 +java.io.FilterOutputStream
+ +

+Die Aufgabe der aus FilterOutputStream +abgeleiteten Klassen besteht darin, die Schreibzugriffe abzufangen, +in einer für sie charakteristischen Weise zu verarbeiten und +dann an das eigentliche Ausgabegerät (den im Konstruktor übergebenen +OutputStream) +weiterzuleiten. + + + + +

BufferedOutputStream

+ +

+BufferedOutputStream +puffert die Ausgabe in einen OutputStream. +Er kann insbesondere dann die Ausgabe beschleunigen, wenn viele einzelne +write-Aufrufe +erfolgen, die jeweils nur wenig Daten übergeben. Ein BufferedOutputStream +besitzt zwei zusätzliche Konstruktoren und eine Methode flush, +die dafür sorgt, dass die gepufferten Daten tatsächlich +geschrieben werden: +

+ + + + + +
+ +
+public BufferedOutputStream(OutputStream out)
+public BufferedOutputStream(OutputStream out, int size)
+
+public void flush()
+  throws IOException
+
+ +		 +java.io.BufferedOutputStream
+ + + + +

PrintStream

+ +

+Ein PrintStream +bietet die Möglichkeit, Strings und primitive Typen im Textformat +auszugeben. Er stellt eine Vielzahl von print- +und println-Methoden +für unterschiedliche Datentypen zur Verfügung. Seine Schnittstelle +und Anwendung entspricht der Klasse PrintWriter, +die in Abschnitt 18.2.3 +beschrieben wurde. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Im Zuge der Internationalisierung des JDK wurden mit der Version 1.1 +die öffentlichen Konstruktoren der Klasse PrintStream +als deprecated +markiert (wegen der möglicherweise unzulänglichen Konvertierung +zwischen Bytes und Zeichen). Damit war die Klasse praktisch nicht +mehr verwendbar. Insbesondere war es nicht mehr möglich, die +Methoden setOut +und setErr +der Klasse System +sinnvoll zu verwenden (siehe Abschnitt 16.3.2). +Später wurde die Entscheidung als falsch angesehen und mit dem +JDK 1.2 revidiert. Seither sind die Konstruktoren wieder zulässig. +Einen einfach anzuwendenden Workaround, der die deprecated-Warnungen +im JDK 1.1 vermeidet, gibt es leider nicht.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

DataOutput und DataOutputStream

+ +

+Ein DataOutputStream +ermöglicht es, primitive Datentypen in definierter (und portabler) +Weise auszugeben. So geschriebene Daten können mit Hilfe eines +DataInputStream +wieder eingelesen werden. Ein DataOutputStream +implementiert das Interface DataOutput, +das folgende Methoden enthält: +

+ + + + + +
+ +
+void write(int b)
+  throws IOException
+void write(byte[] b)
+  throws IOException
+void write(byte[] b, int off, int len)
+  throws IOException
+void writeBoolean(boolean v)
+  throws IOException
+void writeByte(int v)
+  throws IOException
+void writeShort(int v)
+  throws IOException
+void writeChar(int v)
+  throws IOException
+void writeInt(int v)
+  throws IOException
+void writeLong(long v)
+  throws IOException
+void writeFloat(float v)
+  throws IOException
+void writeDouble(double v)
+  throws IOException
+void writeBytes(String s)
+  throws IOException
+void writeChars(String s)
+  throws IOException
+void writeUTF(String str)
+  throws IOException
+
+ +		 +java.io.DataOutput
+ +

+Zu jeder einzelnen Methode ist in der JDK-Dokumentation genau angegeben, +auf welche Weise der jeweilige Datentyp ausgegeben wird. Dadurch ist +garantiert, dass eine mit DataOutputStream +geschriebene Datei auf jedem anderen Java-System mit einem DataInputStream +lesbar ist. Die Beschreibungen sind sogar so genau, dass Interoperabilität +mit Nicht-Java-Systemen erreicht werden kann, wenn diese in der Lage +sind, die primitiven Typen in der beschriebenen Weise zu verarbeiten. + +

+Eine Sonderstellung nimmt die Methode writeUTF +ein. Sie dient dazu, die 2 Byte langen UNICODE-Zeichen, mit denen +Java intern arbeitet, in definierter Weise in 1, 2 oder 3 Byte lange +Einzelzeichen zu verwandeln. Hat das Zeichen einen Wert zwischen \u0000 +und \u007F, wird es als Einzelbyte ausgeben. Hat es einen Wert zwischen +\u0080 und \u07FF, belegt es zwei Byte, und in allen anderen Fällen +werden drei Byte verwendet. Diese Darstellung wird als UTF-8-Codierung +bezeichnet und ist entsprechend Tabelle 19.1 +implementiert. Zusätzlich werden an den Anfang jedes UTF-8-Strings +zwei Längenbytes geschrieben. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
VonBisByteDarstellung
\u0000\u007F10nnnnnnn
\u0080\u07FF2110nnnnn 10nnnnnn
\u0800\uFFFF31110nnnn 10nnnnnn 10nnnnnn
+

+Tabelle 19.1: Die UTF-8-Kodierung

+ +

+Die UTF-8-Kodierung arbeitet bei den gebräuchlichsten Sprachen +platzsparend. Alle ASCII-Zeichen werden mit nur einem Byte codiert, +und viele andere wichtige Zeichen (insbesondere die im ISO-8859-Zeichensatz +definierten nationalen Sonderzeichen, aber auch griechische, hebräische +und kyrillische Zeichen), benötigen nur zwei Byte zur Darstellung. +Jedes Byte mit gesetztem High-Bit ist Teil einer Multibyte-Sequenz +und am ersten Byte einer Sequenz kann die Anzahl der Folgezeichen +abgelesen werden. + +

+Wir wollen uns ein Beispielprogramm ansehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1902.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing1902
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     try {
+010       DataOutputStream out = new DataOutputStream(
+011                              new BufferedOutputStream(
+012                              new FileOutputStream("test.txt")));
+013       out.writeInt(1);
+014       out.writeInt(-1);
+015       out.writeDouble(Math.PI);
+016       out.writeUTF("häßliches");
+017       out.writeUTF("Entlein");
+018       out.close();
+019     } catch (IOException e) {
+020       System.err.println(e.toString());
+021     }
+022   }
+023 }
+ +		 +Listing1902.java
+ +Listing 19.2: Verwendung der Klasse DataOutputStream

+ +

+Das Programm erzeugt eine Ausgabedatei test.txt +von 38 Byte Länge (wie sie wieder eingelesen wird, zeigt Listing 19.5): + +

+00 00 00 01 FF FF FF FF-40 09 21 FB 54 44 2D 18   ........@.!.TD-.
+00 0B 68 C3 A4 C3 9F 6C-69 63 68 65 73 00 07 45   ..h....liches..E
+6E 74 6C 65 69 6E                                 ntlein
+
+ + +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+DataOutput +wird nicht nur von DataOutputStream +implementiert, sondern auch von der Klasse RandomAccessFile, +die darüber hinaus das Interface DataInput +implementiert. Sollen primitive Daten wahlweise seriell oder wahlfrei +verarbeitet werden, ist es daher sinnvoll, die serielle Verarbeitung +mit Hilfe der Klassen DataOutputStream +und DataInputStream +vorzunehmen. Die Verarbeitung von Random-Access-Dateien wird in Kapitel 20 +behandelt.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

Komprimieren von Dateien

+ +

+Die aus FilterOutputStream +abgeleitete Klasse DeflaterOutputStream +ist die Basisklasse der beiden Klassen ZipOutputStream +und GZIPOutputStream +aus dem Paket java.util.zip. +Zudem ist ZipOutputStream +Basisklasse von JarOutputStream +aus dem Paket java.util.jar. +Sie alle dienen dazu, die auszugebenden Daten in eine Archivdatei +zu schreiben und platzsparend zu komprimieren: +

+ +

+Das folgende Listing zeigt, wie mehrere Dateien mit Hilfe eines ZipOutputStream +komprimiert und in eine gemeinsame Archivdatei geschrieben werden. +Es wird als Kommandozeilenprogramm aufgerufen und erwartet die Namen +der zu erstellenden Archivdatei und der Eingabedateien als Argumente. +Das erzeugte Archiv kann mit jar, +winzip +oder pkunzip +ausgepackt werden. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Zip.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.zip.*;
+005 
+006 public class Zip
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     if (args.length < 2) {
+011       System.out.println("Usage: java Zip zipfile files...");
+012       System.exit(1);
+013     }
+014     try {
+015       byte[] buf = new byte[4096];
+016       ZipOutputStream out = new ZipOutputStream(
+017                             new FileOutputStream(args[0]));
+018       for (int i = 1; i < args.length; ++i) {
+019         String fname = args[i];
+020         System.out.println("adding " + fname);
+021         FileInputStream in = new FileInputStream(fname);
+022         out.putNextEntry(new ZipEntry(fname));
+023         int len;
+024         while ((len = in.read(buf)) > 0) {
+025           out.write(buf, 0, len);
+026         }
+027         in.close();
+028       }
+029       out.close();
+030     } catch (IOException e) {
+031       System.err.println(e.toString());
+032     }
+033   }
+034 }
+ +		 +Zip.java
+ +Listing 19.3: Erstellen eines ZIP-Archivs

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Bitte beachten Sie, dass das Programm nur die Grundzüge des Erstellens +von ZIP-Dateien demonstriert. Insbesondere verzichtet es darauf, die +verschiedenen Eigenschaften des jeweiligen ZIP-Eintrags korrekt zu +setzen (Größe, Datum/Uhrzeit, Prüfsumme etc.). Um +dies zu tun, müssten die entsprechenden Daten ermittelt und dann +an die jeweiligen set-Methoden +des ZipEntry-Objekts +übergeben werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Berechnung von Prüfsummen

+ +

+Soll sichergestellt werden, dass Daten während einer Übertragung +unverändert bleiben (etwa weil der Übertragungskanal unsicher +oder störanfällig ist), werden diese meist mit einer Prüfsumme +übertragen. Dazu wird aus den Originaldaten eine Art mathematische +Zusammenfassung gebildet und zusammen mit den Daten übertragen. +Der Empfänger berechnet aus den empfangenen Daten mit demselben +Verfahren die Prüfsumme und vergleicht sie mit der übertragenen. +Stimmen beide überein, kann davon ausgegangen werden, dass die +Daten nicht verfälscht wurden. + +

+Das Verfahren zur Berechnung der Prüfsumme muss natürlich +so beschaffen sein, dass möglichst viele Übertragungsfehler +aufgedeckt werden. Oder mit anderen Worten: es soll möglichst +unwahrscheinlich sein, dass zwei unterschiedliche Texte (von denen +der eine durch Modifikation des anderen enstanden ist) dieselbe Prüfsumme +ergeben. + +

+Im JDK können Prüfsummen beim Schreiben von Daten mit der +Klasse CheckedOutputStream +berechnet werden. Sie ist aus FilterOutputStream +abgeleitet und erweitert deren Schnittstelle um einen Konstruktor +zur Auswahl des Prüfsummenverfahrens und um die Methode getChecksum +zur Berechnung der Prüfsumme. Ihre Anwendung ist einfach und +entspricht der Klasse CheckedInputStream. +Ein Beispiel ist in Listing 19.6 +zu finden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Ein Message Digest ist eine erweiterte +Form einer Prüfsumme. Er besitzt zusätzliche Eigenschaften, +die ihn für kryptografische Anwendungen qualifizieren, und wird +in Abschnitt 48.1.3 erläutert. +Die Klasse DigestOutputStream +dient dazu, einen Message Digest für Daten zu berechnen, die +mit einem OutputStream +ausgegeben werden. Analog dazu gibt es eine Klasse DigestInputStream +zur Berechnung eines Message Digests für einen InputStream.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100128.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100128.html new file mode 100644 index 0000000..f93b84a --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100128.html @@ -0,0 +1,760 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

19.3 Eingabe-Streams

+
+ +
+ + + + +

19.3.1 Die Basisklasse InputStream

+ +

+Basis der Eingabe-Streams ist die abstrakte Klasse InputStream. +Sie stellt folgende Methoden zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract int read()
+  throws IOException
+
+public int read(byte[] b)
+  throws IOException
+
+public int read(byte[] b, int off, int len)
+  throws IOException
+
+public long skip(long n)
+  throws IOException
+
+public int available()
+  throws IOException
+
+public void close()
+  throws IOException
+
+public void mark(int readlimit)
+
+public void reset()
+  throws IOException
+
+public boolean markSupported()
+
+ +		 +java.io.InputStream
+ +

+Die read-Methoden +dienen dazu, Bytes zu lesen. Sie können entweder einzelne Bytes +lesen (die als int +zurückgegeben werden, dessen obere 3 Byte leer sind) oder ihre +Daten direkt in einen Bytearray-Puffer schreiben. Mit skip +kann eine beliebige Anzahl Bytes übersprungen werden. available +liefert die Anzahl an Bytes, die ohne Blockieren mindestens gelesen +werden können (Vorsicht, manche Implementierungen geben hier +nie einen Wert größer als 1 zurück). Mit close +wird der Eingabe-Stream geschlossen. + +

+Die Methode markSupported +gibt Auskunft darüber, ob Markieren/Positionieren unterstützt +wird. Ist das der Fall, kann mit mark +die aktuelle Position im Eingabestrom markiert und später mit +reset +dorthin zurückgesprungen werden. Das Argument von mark +gibt dabei die maximale Anzahl an Zeichen an, die der Eingabestrom +sich merken soll. + + + + +

19.3.2 Aus InputStream direkt abgeleitete Klassen

+ +

+Aus InputStream +sind einige weitere Klassen direkt abgeleitet. Wie bei den Character-Streams +bestimmen sie im wesentlichen die Art bzw. die Quelle der Dateneingabe. + + + + +

FileInputStream

+ +

+Ein FileInputStream +stellt einen Byte-Stream zum Lesen aus einer Datei zur Verfügung. +Er besitzt einige zusätzliche Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public FileInputStream(String name)
+  throws FileNotFoundException
+
+public FileInputStream(File file)
+  throws FileNotFoundException
+
+public FileInputStream(FileDescriptor fdObj)
+
+ +		 +java.io.FileInputStream
+ +

+Um eine Datei zu öffnen, kann entweder ihr Name oder ein dafür +konstruiertes File-Objekt +verwendet werden (siehe Kapitel 21. +Existiert die Datei nicht oder kann nicht darauf zugegriffen werden, +löst der Konstruktor eine FileNotFoundException +aus. Mit Hilfe des dritten Konstruktors kann ein InputStream +zu einer bereits geöffneten Datei erstellt werden. + +

+Das folgende Programm zeigt die Verwendung der Klassen FileInputStream +und FileOutputStream +zum Kopieren einer Datei (Vorsicht, eine bereits +vorhandene Zieldatei wird ohne Rückfrage überschrieben). + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* FileCopy.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class FileCopy
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     if (args.length != 2) {
+010       System.out.println("java FileCopy inputfile outputfile");
+011       System.exit(1);
+012     }
+013     try {
+014       FileInputStream in = new FileInputStream(args[0]);
+015       FileOutputStream out = new FileOutputStream(args[1]);
+016       byte[] buf = new byte[4096];
+017       int len;
+018       while ((len = in.read(buf)) > 0) {
+019         out.write(buf, 0, len);
+020       }
+021       out.close();
+022       in.close();
+023     } catch (IOException e) {
+024       System.err.println(e.toString());
+025     }
+026   }
+027 }
+ +		 +FileCopy.java
+ +Listing 19.4: Kopieren einer Datei

+ + + + +

ByteArrayInputStream

+ +

+Die Klasse ByteArrayInputStream +stellt einen Adapter dar, mit dessen Hilfe die Daten aus einem Byte-Array +gelesen werden können. Sie besitzt zwei zusätzliche Konstruktoren, +in denen die Datenquelle angegeben wird: +

+ + + + + +
+ +
+public ByteArrayInputStream(byte[] buf)
+public ByteArrayInputStream(byte[] buf, int offset, int length)
+
+ +		 +java.io.ByteArrayInputStream
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Im JDK gibt es eine Klasse StringBufferInputStream, +die einen String als Datenquelle für einen Eingabe-Stream verwendet. +Sie ist seit dem JDK 1.1 deprecated, +weil die Konvertierung von UNICODE-Zeichen in Bytes nicht vollständig +korrekt implementiert wurde. An ihrer Stelle ist die Klasse StringReader +zu verwenden; sie wird in Abschnitt 18.3.2 +erklärt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

ObjectInputStream

+ +

+Ein ObjectInputStream +erlaubt es, primitive Datentypen und Objekte von einem Input-Stream +zu lesen. Zwar ist er nicht von FilterInputStream +abgeleitet, wird aber ebenso verwendet und erwartet im Konstruktor +einen InputStream +als Datenquelle. Die Klasse ObjectInputStream +ist eine der Säulen des Serialisierungs-APIs in Java und wird +in Abschnitt 41.1.3 ausführlich +beschrieben. + + + + +

SequenceInputStream

+ +

+Ein SequenceInputStream +dient dazu, zwei oder mehr Eingabe-Streams so miteinander zu verbinden, +dass die Daten nacheinander aus den einzelnen Streams gelesen werden. +Die beteiligten Streams können entweder in einer Enumeration +oder - wenn es sich um genau zwei von ihnen handelt - direkt an den +Konstruktor übergeben werden: +

+ + + + + +
+ +
+public SequenceInputStream(Enumeration e)
+public SequenceInputStream(InputStream s1, InputStream s2)
+
+ +		 +java.io.SequenceInputStream
+ + + + +

PipedInputStream

+ +

+Ein PipedInputStream +ist das Gegenstück zum PipedOutputStream. +Beide zusammen bilden eine Pipe zur Kommunikation zweier Threads. +Ein Beispiel zur Anwendung der beiden Klassen findet sich in Abschnitt 22.4.4. + + + + +

19.3.3 Aus FilterInputStream abgeleitete Klassen

+ +

+FilterInputStream + +

+Die aus InputStream +abgeleitete Klasse FilterInputStream +ist die Basisklasse aller gefilterten Eingabe-Streams. Diese definieren +kein eigenes Eingabegerät, sondern bekommen es beim Instanzieren +in Form eines InputStream-Arguments +übergeben: +

+ + + + + +
+ +
+public FilterInputStream(inputStream in)
+
+ +		 +java.io.FilterInputStream
+ +

+Die Aufgabe der aus FilterInputStream +abgeleiteten Klassen besteht darin, die Lesezugriffe abzufangen, in +einer für sie charakteristischen Weise zu verarbeiten und die +Daten erst dann an den Aufrufer weiterzugeben. + + + + +

BufferedInputStream

+ +

+Ein BufferedInputStream +dient zur Pufferung der Eingabedaten. Er kann insbesondere dann die +Performance der Lesezugriffe erhöhen, wenn häufig nur kleine +Datenmengen oder einzelne Bytes gelesen werden müssen. Ein BufferedInputStream +besitzt zwei zusätzliche Konstruktoren, mit denen die Datenquelle +und Puffergröße angegeben werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public BufferedInputStream(InputStream in)
+public BufferedInputStream(InputStream in, int size)
+
+ +		 +java.io.BufferedInputStream
+ + + + +

PushbackInputStream

+ +

+Die Klasse PushbackInputStream +erweitert den Eingabe-Stream um die Fähigkeit, bereits gelesene +Zeichen wieder zurückzunehmen. Dazu besitzt sie drei Methoden +mit dem Namen unread, +mit denen einzelne Bytes oder Byte-Arrays wieder zurückgegeben +werden können: +

+ + + + + +
+ +
+public void unread(int b)
+  throws IOException
+
+public void unread(byte[] b, int off, int len)
+  throws IOException
+
+public void unread(byte[] b)
+  throws IOException
+
+ +		 +java.io.PushbackInputStream
+ + + + +

DataInputStream und DataInput

+ +

+Analog zum DataOutputStream +gibt es eine Klasse DataInputStream, +mit der die von diesem geschriebenen Daten eingelesen werden können. +Der DataInputStream +implementiert das Interface DataInput, +das folgende Methoden definiert: +

+ + + + + +
+ +
+void readFully(byte[] b)
+  throws IOException
+void readFully(byte[] b, int off, int len)
+  throws IOException
+int skipBytes(int n)
+  throws IOException
+boolean readBoolean()
+  throws IOException
+byte readByte()
+  throws IOException
+int readUnsignedByte()
+  throws IOException
+short readShort()
+  throws IOException
+int readUnsignedShort()
+  throws IOException
+char readChar()
+  throws IOException
+int readInt()
+  throws IOException
+long readLong()
+  throws IOException
+float readFloat()
+  throws IOException
+double readDouble()
+  throws IOException
+String readLine()
+  throws IOException
+String readUTF()
+  throws IOException
+
+ +		 +java.io.DataInput
+ +

+Die einzelnen Methoden lesen jeweils ein Element des angegebenen Typs, +das in dem durch die korrespondierende write...-Methode +vorgegebenen binären Format vorliegen muss. readFully +kann dazu verwendet werden, beliebig viele Datenbytes ungeachtet ihres +Datentyps einzulesen. readLine +liest eine Zeile Text aus der Eingabedatei und gibt sie als String +an den Aufrufer zurück. Da die Eingabe byteweise gelesen wird, +werden lediglich UNICODE-Zeichen von \u0000 bis \u00FF korrekt konvertiert. +Die readUnsigned...-Methoden + betrachten die Eingabe als vorzeichenlosen +Wert im Bereich von 0 bis 255 (bzw. 0 bis 65535) und geben niemals +negative Werte zurück. + +

+Das folgende Programm liest die in Listing 19.2 +erzeugten Daten ein und gibt sie auf der Console aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1905.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing1905
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     try {
+010       DataInputStream in = new DataInputStream(
+011                            new BufferedInputStream(
+012                            new FileInputStream("test.txt")));
+013       System.out.println(in.readInt());
+014       System.out.println(in.readInt());
+015       System.out.println(in.readDouble());
+016       System.out.println(in.readUTF());
+017       System.out.println(in.readUTF());
+018       in.close();
+019     } catch (IOException e) {
+020       System.err.println(e.toString());
+021     }
+022   }
+023 }
+ +		 +Listing1905.java
+ +Listing 19.5: Verwendung der Klasse DataInputStream

+ + + + +

CheckedInputStream

+ +

+Die Klasse CheckedInputStream +aus dem Paket java.util.zip +dient dazu, die Prüfsumme zu einer Menge von Eingabedaten direkt +beim Einlesen zu berechnen. Sie stellt einen Konstruktor zur Verfügung, +mit dem das gewünschte Prüfsummenverfahren angegeben werden +kann, und besitzt eine Methode getChecksum, +mit der die Prüfsumme ermittelt werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public CheckedInputStream(InputStream in, Checksum cksum)
+
+public Checksum getChecksum()
+
+ +		 +java.util.zip.CheckedInputStream
+ +

+Das im Konstruktor erforderliche Objekt muss das Interface Checksum +implementieren. Mit den beiden Klassen CRC32 +und Adler32 +stehen im JDK zwei vordefinierte Implementierungen zur Verfügung. +Das folgende Programm berechnet die Adler-32-Prüfsumme zu der +in der Kommandozeile angegebenen Datei: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing1906.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.zip.*;
+005 
+006 public class Listing1906
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     if (args.length != 1) {
+011       System.out.println("Usage: java Listing1906 file");
+012       System.exit(1);
+013     }
+014     try {
+015       CheckedInputStream in = new CheckedInputStream(
+016         new FileInputStream(args[0]),
+017         new Adler32()
+018       );
+019       byte[] buf = new byte[4096];
+020       int len;
+021       while ((len = in.read(buf)) > 0) {
+022         //nichts
+023       }
+024       System.out.println(in.getChecksum().getValue());
+025       in.close();
+026     } catch (IOException e) {
+027       System.err.println(e.toString());
+028     }
+029   }
+030 }
+ +		 +Listing1906.java
+ +Listing 19.6: Berechnung der Adler-32-Prüfsumme

+ + + + +

Entpacken von Dateien

+ +

+Analog zur Klasse DeflaterOutputStream +gibt es im Paket java.util.zip +eine Klasse InflaterInputStream +zum Entpacken von gepackten und/oder komprimierten Dateien. Die daraus +abgeleiteten Klassen GZIPInputStream +und ZipInputStream +können direkt zum Entpacken von GZIP- und ZIP-Dateien verwendet +werden. + +

+Das folgende Programm zeigt, wie die mit dem Programm Zip.java +aus Listing 19.3 gepackten Dateien +wieder entpackt und dekomprimiert werden können: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Unzip.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.zip.*;
+005 
+006 public class Unzip
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     if (args.length != 1) {
+011       System.out.println("Usage: java Unzip zipfile");
+012       System.exit(1);
+013     }
+014     try {
+015       byte[] buf = new byte[4096];
+016       ZipInputStream in = new ZipInputStream(
+017                           new FileInputStream(args[0]));
+018       while (true) {
+019         //Nächsten Eintrag lesen
+020         ZipEntry entry = in.getNextEntry();
+021         if (entry == null) {
+022           break;
+023         }
+024         //Beschreibung ausgeben
+025         System.out.println(
+026           entry.getName() +
+027           " (" + entry.getCompressedSize() + "/" +
+028           entry.getSize() + ")"
+029         );
+030         //Ausgabedatei erzeugen
+031         FileOutputStream out = new FileOutputStream(
+032           entry.getName()
+033         );
+034         int len;
+035         while ((len = in.read(buf)) > 0) {
+036           out.write(buf, 0, len);
+037         }
+038         out.close();
+039         //Eintrag schließen
+040         in.closeEntry();
+041       }
+042       in.close();
+043     } catch (IOException e) {
+044       System.err.println(e.toString());
+045     }
+046   }
+047 }
+ +		 +Unzip.java
+ +Listing 19.7: Entpacken eines ZIP-Archivs

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Das hier vorgestellte Programm dient - wie sein Gegenstück Zip.java +- vor allem als »Proof of Concept«. Einerseits bietet es +nur einen Bruchteil der üblicherweise von einem Entpacker erwarteten +Features (es werden beispielsweise keine Unterverzeichnisse automatisch +erzeugt). Andererseits überschreibt es vorhandene Ausgabedateien +ohne Vorwarnung. Der Umgang mit dem Programm sollte also mit der notwendigen +Umsichtigkeit erfolgen.

 + + + + +
 Warnung 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100129.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100129.html new file mode 100644 index 0000000..0499529 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100129.html @@ -0,0 +1,86 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 19 - Byte-Streams +
+
+ + + + +

19.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100130.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100130.html new file mode 100644 index 0000000..aabb2ed --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100130.html @@ -0,0 +1,77 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

Kapitel 20

+

Random-Access-I/O

+
+
+ + +
+
+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100131.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100131.html new file mode 100644 index 0000000..2201f72 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100131.html @@ -0,0 +1,192 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

20.1 Grundlegende Operationen

+
+ +
+ +

+Neben der stream-basierten Ein- und Ausgabe bietet die Java-Klassenbibliothek +auch die Möglichkeit des wahlfreien Zugriffs auf Dateien. +Dabei wird eine Datei nicht als Folge von Bytes angesehen, die nur +sequenziell durchlaufen werden kann, sondern als eine Art externes +Array, das an beliebiger Stelle gelesen oder beschrieben werden kann. + +

+Für den Zugriff auf Random-Access-Dateien stellt das Paket java.io +die Klasse RandomAccessFile +zur Verfügung. Anders als bei der stream-orientierten Ein-/Ausgabe +kann dabei allerdings nur auf »echte Dateien« zugegriffen +werden; die Verwendung von Arrays oder Pipes als Dateiersatz wird +nicht unterstützt. Auch das bei Streams realisierte Filterkonzept +ist in Random-Access-Dateien nicht zu finden. + +

+Die Klasse RandomAccessFile +stellt Methoden zum Anlegen neuer Dateien und zum Öffnen vorhandener +Dateien zur Verfügung. Für den lesenden oder schreibenden +Zugriff auf die Datei gibt es ähnliche Methoden wie bei der sequenziellen +Dateiverarbeitung. Zusätzlich kann der Satzzeiger wahlfrei positioniert +werden, und es ist möglich, seine aktuelle Position abzufragen. + +

+Das Öffnen von Random-Access-Dateien erfolgt mit dem Konstruktor +der Klasse RandomAccessFile, +der in zwei verschiedenen Varianten zur Verfügung steht: +

+ + + + + +
+ +
+public RandomAccessFile(File file, String mode)
+  throws IOException
+
+public RandomAccessFile(String name, String mode)
+  throws FileNotFoundException
+
+ +		 +java.io.RandomAccessFile
+ +

+Bei der Übergabe des String-Parameters +name wird die Datei mit diesem +Namen geöffnet und steht für nachfolgende Schreib- und Lesezugriffe +zur Verfügung. Bei der Übergabe eines File-Objekts +wird die durch dieses Objekt spezifizierte Datei geöffnet (die +Klasse File +wird in Kapitel 21 besprochen). +Der zweite Parameter mode gibt +die Art des Zugriffs auf die Datei an. Er kann entweder »r« +sein, um die Datei nur zum Lesen zu öffnen, oder »rw«, +um sie zum Schreiben und zum Lesen zu öffnen. Ein reiner Schreibmodus, +wie er beispielsweise unter UNIX möglich wäre, wird nicht +unterstützt. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Während der Testphase des JDK 1.2 wurde die Deklaration der Konstruktoren +teilweise dahingehend geändert, dass bei Zugriffsproblemen nicht +mehr die Ausnahme IOException, +sondern FileNotFoundException +ausgelöst wird. Gründe für eine der beiden Ausnahmen +können sein, dass eine nicht vorhandene Datei zum Lesen geöffnet +werden soll, dass der Dateiname ein Verzeichnis bezeichnet +oder dass keine ausreichenden Zugriffsrechte auf die Datei zur Verfügung +stehen.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Leider gibt es in der Klasse RandomAccessFile +keine explizite Differenzierung zwischen dem Öffnen einer +Datei zum Schreiben und dem Neuanlegen. Hier gilt die implizite +Regel, dass eine Datei neu angelegt wird, wenn sie beim Öffnen +im Modus »w« nicht vorhanden ist. Existiert sie dagegen, +wird sie unverändert geöffnet, und es gibt keine Möglichkeit, +ihren Inhalt zu löschen oder die Dateilänge auf einen bestimmten +Wert zu setzen. Glücklicherweise bietet die Klasse File +mit der Methode delete +die Möglichkeit, eine Datei zu löschen und so das Neuanlegen +über einen kleinen Umweg doch zu erreichen.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Das Schließen einer Random-Access-Datei erfolgt wie bei Streams +durch Aufruf der parameterlosen Methode close. +Diese leert zunächst alle internen Puffer und ruft dann die entsprechende +Betriebssystemfunktion zum Schließen der Datei auf. +

+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100132.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100132.html new file mode 100644 index 0000000..6db94d1 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100132.html @@ -0,0 +1,184 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

20.2 Navigation in der Datei

+
+ +
+ + + + +

20.2.1 Positionierung des Dateizeigers

+ +

+Der Hauptunterschied zwischen dem sequenziellen und dem wahlfreien +Zugriff auf eine Datei besteht darin, dass beim wahlfreien Zugriff +mit einem expliziten Satzzeiger gearbeitet wird. Jeder Schreib- +und Lesezugriff erfolgt an der Position, die durch den aktuellen Inhalt +des Satzzeigers bestimmt wird, und positioniert den Zeiger um die +Anzahl gelesener bzw. geschriebener Bytes weiter. Die Klasse RandomAccessFile +stellt verschiedene Methoden zum Zugriff auf den Satzzeiger zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public long getFilePointer()
+
+public void seek(long pos)
+
+public void skipBytes(int n)
+
+public long length()
+
+ +		 +java.io.RandomAccessFile
+ +

+getFilePointer +liefert die aktuelle Position des Satzzeigers; das erste Byte einer +Datei steht dabei an Position 0. Da der Rückgabewert vom Typ +long +ist, unterstützt Java den Zugriff auf Dateien, die größer +als 2 GByte sind, sofern es das Betriebssystem zuläßt. + +

+Das Positionieren des Satzzeigers erfolgt mit der Methode seek +an die durch pos angegebene +Stelle. Anders als in C bezieht sich der Wert von pos +dabei immer auf den Anfang der Datei. Das Positionieren relativ zur +aktuellen Position kann mit der Methode skipBytes +erledigt werden. Die neue Position wird dabei aus der aktuellen Position +plus dem Inhalt des Parameters n +berechnet. Auch negative Werte für n +sind dabei erlaubt und bewirken eine Rückwärtsverschiebung +des Satzzeigers. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Es ist erlaubt, den Satzzeiger hinter das derzeitige Ende der Datei +zu verschieben. Allerdings wird dadurch ihre tatsächliche Länge +nicht verändert. Dies geschieht erst, wenn an der angesprungenen +Position tatsächlich Zeichen geschrieben werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

20.2.2 Die Länge der Datei

+ +

+Die Klasse RandomAccessFile +besitzt zwei Methoden zum Zugriff auf die Länge der Datei: +

+ + + + + +
+ +
+public long length()
+  throws IOException
+
+public void setLength(long length)
+  throws IOException
+
+ +		 +java.io.RandomAccessFile
+ +

+Mit length +kann die derzeitige Länge der Datei bestimmt werden. Nach dem +Öffnen einer bestehenden Datei liefert diese Methode deren initiale +Länge. Schreibzugriffe am Ende der Datei erhöhen diesen +Wert. Mit setLength +kann die Länge der Datei verändert werden. Ist der als Argument +übergebene Wert kleiner als die bisherige Länge, wird die +Datei verkürzt. Ein eventuell dahinter stehender Dateizeiger +wird auf das neue Ende der Datei gesetzt. Ist das Argument größer +als die bisherige Länge, wird die Datei vergrößert. +Der Wert der neu eingefügten Bytes bleibt allerdings undefiniert, +bis sie explizit beschrieben werden. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100133.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100133.html new file mode 100644 index 0000000..0ecb1a5 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100133.html @@ -0,0 +1,260 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 20 - Random-Access-I/O +
+
+ + + + +

20.3 Lesezugriffe

+
+ +
+ +

+Für die lesenden Zugriffe auf eine Random-Access-Datei stehen +die folgenden Methoden zur Verfügung: + + + + +

+ + + + + +
+ +
+public final boolean readBoolean()
+public final byte readByte()
+public final char readChar()
+public final double readDouble()
+public final float readFloat()
+public final int readInt()
+public final long readLong()
+public final short readShort()
+public final String readUTF()
+public final void readFully(byte[] b)
+public final void readFully(byte[] b, int off, int len)
+public final String readLine()
+public final int readUnsignedByte()
+public final int readUnsignedShort()
+
+ +		 +java.io.RandomAccessFile
+ +

+Sie lesen jeweils ein Element des angegebenen Typs und erwarten, dass +es in der Datei in dem durch die korrespondierende write...-Methode +vorgegebenen binären Format vorliegt. readFully +kann dazu verwendet werden, beliebig viele Datenbytes ungeachtet ihres +Datentyps einzulesen. readLine +liest eine ganze Zeile Text aus und gibt sie als String +an den Aufrufer zurück. + +

+Darüber hinaus steht auch eine Reihe von read-Methoden + zur Verfügung, die zum Einlesen eines +einzelnen Bytes oder einer Menge von Bytes verwendet werden können: +

+ + + + + +
+ +
+public int read()
+public int read(byte[] b)
+public int read(byte[] b, int off, int len)
+
+ +		 +java.io.RandomAccessFile
+ +

+Das folgende Listing zeigt die Verwendung der Klasse RandomAccessFile +am Beispiel eines Programms, das die Signatur und Versionsnummer aus +einem .class-File +herausliest. Die Signatur einer Klassendatei ergibt das Wort »CAFEBABE«, +wenn man die hexadezimale Darstellung der ersten vier Bytes ausgibt. +In den nächsten beiden Bytes folgt die Minor-Versionsnummer und +in den darauffolgenden zwei Bytes die Major-Versionsnummer. Die Versionsnummer +liegt bis zum JDK 1.3 bei 45.3 und wurde mit dem JDK 1.4 auf 46.0 +geändert. + +

+Das Programm implementiert eine Klasse ClassFileReader, +die den Zugriff auf die Klassendatei ermöglicht. Der Konstruktor +öffnet die Datei, und die Ausgabe der Signatur und Versionsinformation +erfolgt mit Hilfe der Methoden printSignature +und printVersion. + +

+Das Einlesen der Signatur erfolgt durch Lesen der ersten 4 Byte der +Datei, die dann jeweils in High- und Lowbyte zerlegt und in ihre hexadezimale +Darstellung umgewandelt werden. Bei der Verwendung der Methode read +zum Einlesen der Bytes ist zu beachten, dass der Rückgabewert +vom Typ int +ist. Er darf auch nicht in ein byte +konvertiert werden, weil es sonst einen Vorzeichenüberlauf geben +würde. Das Einlesen der Versionsnummern erfolgt mit der Methode +readShort, +die einen vorzeichenlosen 16-Bit-Wert aus der Datei liest. Auch hier +ist der Rückgabewert vom Typ int, +um den gesamten Wertebereich von 0 bis 65535 darstellen zu können. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2001.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 class ClassFileReader
+006 {
+007   private RandomAccessFile f;
+008 
+009   public ClassFileReader(String name)
+010   throws IOException
+011   {
+012     if (!name.endsWith(".class")) {
+013       name += ".class";
+014     }
+015     f = new RandomAccessFile(name,"r");
+016   }
+017 
+018   public void close()
+019   {
+020     if (f != null) {
+021       try {
+022         f.close();
+023       } catch (IOException e) {
+024         //nichts
+025       }
+026     }
+027   }
+028 
+029   public void printSignature()
+030   throws IOException
+031   {
+032     String ret = "";
+033     int b;
+034 
+035     f.seek(0);
+036     for (int i=0; i<4; ++i) {
+037       b = f.read();
+038       ret += (char)(b/16+'A'-10);
+039       ret += (char)(b%16+'A'-10);
+040     }
+041     System.out.println(
+042       "Signatur...... "+
+043       ret
+044     );
+045   }
+046 
+047   public void printVersion()
+048   throws IOException
+049   {
+050     int minor, major;
+051 
+052     f.seek(4);
+053     minor = f.readShort();
+054     major = f.readShort();
+055     System.out.println(
+056       "Version....... "+
+057       major+"."+minor
+058     );
+059   }
+060 }
+061 
+062 public class Listing2001
+063 {
+064   public static void main(String[] args)
+065   {
+066     ClassFileReader f;
+067 
+068     try {
+069       f = new ClassFileReader("Listing2001");
+070       f.printSignature();
+071       f.printVersion();
+072     } catch (IOException e) {
+073       System.out.println(e.toString());
+074     }
+075   }
+076 }
+ +		 +Listing2001.java
+ +Listing 20.1: Lesen einer .class-Datei mit der Klasse RandomAccessFile

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+Signatur...... CAFEBABE
+Version....... 45.3
+
+ +
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100134.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100134.html new file mode 100644 index 0000000..c18fdef --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100134.html @@ -0,0 +1,195 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

20.4 Schreibzugriffe

+
+ +
+ +

+Die schreibenden Zugriffe erfolgen mit Methoden, die zu denen für +die Lesezugriffe korrespondieren: + + + +

+ + + + + +
+ +
+public final void writeBoolean(boolean v)
+public final void writeByte(int v)
+public final void writeBytes(String s)
+public final void writeChar(int v)
+public final void writeChars(String s)
+public final void writeDouble(double v)
+public final void writeFloat(float v)
+public final void writeInt(int v)
+public final void writeLong(long v)
+public final void writeShort(int v)
+public final void writeUTF(String str)
+
+ +		 +java.io.RandomAccessFile
+ +

+Zusätzlich gibt es auch hier einige Methoden zum Schreiben von +untypisierten Daten: +

+ + + + + +
+ +
+public void write(int b)
+public void write(byte[] b)
+public void write(byte[] b, int off, int len)
+
+ +		 +java.io.RandomAccessFile
+ +

+Das folgende Beispiel zeigt ein Programm, das den Inhalt der als Argument +übergebenen Datei liest und spiegelverkehrt an Ende anhängt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2002.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing2002
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     try {
+010       RandomAccessFile f1 = new RandomAccessFile(
+011         args[0], "rw"
+012       );
+013       long len = f1.length();
+014       f1.setLength(2 * len);
+015       for (long i = 0; i < len; ++i) {
+016         f1.seek(i);
+017         int c = f1.read();
+018         f1.seek(2 * len - i - 1);
+019         f1.write(c);
+020       }
+021       f1.close();
+022     } catch (IOException e) {
+023       System.err.println(e.toString());
+024     }
+025   }
+026 }
+ +		 +Listing2002.java
+ +Listing 20.2: Spiegeln einer Datei

+ +

+Das Programm bestimmt zunächst die Länge der Datei und verdoppelt +diese durch Aufruf von setLength. +Dann wird die Datei von Beginn an zeichenweise gelesen und - beginnend +am neuen Ende der Datei rückwärts - beschrieben. Als Resultat +entsteht eine Datei, deren zweite Hälfte das Spiegelbild ihrer +ersten ist. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Klasse RandomAccessFile +implementiert die beiden Interfaces DataOutput +und DataInput, +die in Abschnitt 19.2.3 +und Abschnitt 19.3.3 +erläutert wurden. Dadurch steht ein einheitliches Interface für +den Zugriff auf Streams und Random-Access-Dateien zur Verfügung, +und es ist möglich, primitive Typen wahlweise streambasiert oder +wahlfrei zu verarbeiten.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100135.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100135.html new file mode 100644 index 0000000..385d153 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100135.html @@ -0,0 +1,72 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

20.5 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100136.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100136.html new file mode 100644 index 0000000..f239802 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100136.html @@ -0,0 +1,83 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

Kapitel 21

+

Datei- und Verzeichnis-Handling

+
+
+ + +
+
+ +
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100137.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100137.html new file mode 100644 index 0000000..4b52e6e --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100137.html @@ -0,0 +1,143 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

21.1 Konstruktion eines File-Objekts

+
+ +
+ +

+Im Paket java.io +gibt es eine Klasse File, +die als Abstraktion einer Datei oder eines Verzeichnisses angesehen +werden kann. File +kann sowohl absolute als auch relative Namen unter UNIX und DOS/Windows +(UNC und Laufwerksbuchstabe) repräsentieren. Im Gegensatz zu +den bisher besprochenen Klassen, die sich mit dem Zugriff auf den +Inhalt einer Datei beschäftigten, spielt dieser in der +Klasse File +keine Rolle. Statt dessen abstrahiert sie den Namen und Zugriffspfad +einer Datei und die im Verzeichniseintrag zur ihr gespeicherten Eigenschaften. + +

+Die Klasse File +besitzt drei Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public File(String pathname)
+
+public File(String parent, String child)
+
+public File(File parent, String child)
+
+ +		 +java.io.File
+ +

+Wird lediglich der String pathname +übergeben, so wird ein File-Objekt +zu dem angegebenen Datei- oder Verzeichnisnamen konstruiert. Alternativ +kann der zweite Konstruktor verwendet werden, wenn Verzeichnis- und +Dateiname getrennt übergeben werden sollen. Eine ähnliche +Funktion übernimmt auch der dritte Konstruktor. Hier wird jedoch +der übergebene Verzeichnisname als File-Objekt +zur Verfügung gestellt. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Bei der Konstruktion von Datei- und Verzeichnisnamen unter MS-DOS +ist zu beachten, dass der Separator (Backslash) gleichzeitig Escape-Zeichen +für Strings ist und daher in Verzeichnis- oder Dateiliteralen +doppelt angegeben werden muss (siehe Abschnitt 4.2.2).

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Beispiele für gültige Konstruktoraufrufe sind: + +

+new File("TestFile.java");
+new File("c:\\arc\\doku\\javacafe\\kap01.doc");
+new File(".", "TestFile.java");
+new File("c:\\config.sys");
+
+ +
+ + + +
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+
+ + + + +

21.2 Zugriff auf Teile des Pfadnamens

+
+ +
+ +

+Nachdem ein File-Objekt +konstruiert ist, können die Methoden zum Zugriff auf die einzelnen +Bestandteile des Dateinamens aufgerufen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public String getName()
+
+public String getPath()
+
+public String getAbsolutePath()
+
+public String getParent()
+
+ +		 +java.io.File
+ +

+getName +liefert den Namen der Datei oder des Verzeichnisses; eventuelle Verzeichnisinformationen +sind darin nicht enthalten. getPath +liefert den kompletten Namen inklusive darin enthaltener Verzeichnisinformationen. + +

+Mit getAbsolutePath +kann der absolute Pfadname für das File-Objekt +ermittelt werden. Wurde das File-Objekt +mit Hilfe eines absoluten Pfadnamens konstruiert, liefert getAbsolutePath +genau diesen Namen. Wurde es dagegen mit einem relativen Namen +konstruiert, so stellt getAbsolutePath +den Namen des aktuellen Verzeichnisses vor den Namen. Namensbestandteile +der Art . und .. +werden dabei allerdings nicht eliminiert, und es können leicht +Pfadangaben wie C:\ARC\DOKU\javacafe\examples\.\TestFile.java +entstehen, die in der Mitte einen oder mehrere Punkte enthalten. + +

+Schließlich gibt es noch die Methode getParent, +die den Namen des Vaterverzeichnisses ermittelt. Steht das +File-Objekt +für eine Datei, ist dies der Name des Verzeichnisses, in dem +die Datei liegt. Handelt es sich um ein Verzeichnis, wird der Name +des darüber liegenden Verzeichnisses geliefert. Gibt es kein +Vaterverzeichnis, liefert getParent +den Rückgabewert null. +

+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100139.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100139.html new file mode 100644 index 0000000..e1af70b --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100139.html @@ -0,0 +1,161 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

21.3 Informationen über die Datei

+
+ +
+ +

+Die Klasse File +besitzt eine ganze Reihe von Methoden, um Informationen über +die durch das File-Objekt +bezeichnete Datei oder das Verzeichnis zu gewinnen: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean exists()
+
+public boolean canWrite()
+public boolean canRead()
+
+public boolean isHidden()
+
+public boolean isFile()
+public boolean isDirectory()
+
+public boolean isAbsolute()
+
+public long lastModified()
+
+public long length()
+
+ +		 +java.io.File
+ +

+Mit exists +kann getestet werden, ob die Datei oder das Verzeichnis überhaupt +existiert. Die Methoden canWrite +und canRead +ermitteln, ob ein lesender bzw. schreibender Zugriff möglich +ist, mit isHidden +kann festgestellt werden, ob die Datei versteckt ist. Mit isFile +und isDirectory +kann unterschieden werden, ob es sich um eine Datei oder ein Verzeichnis +handelt. isAbsolute +gibt an, ob das Objekt mit Hilfe einer absoluten Pfadbezeichnung konstruiert +wurde. + +

+lastModified +liefert den Zeitpunkt der letzten Änderung der Datei. Der Rückgabewert +liefert die Anzahl der Millisekunden seit dem 1.1.1970 und kann entweder +direkt (etwa in arithmetischen Vergleichen) oder zur Konstruktion +eines Date-Objekts +verwendet werden. Das Date-Objekt +kann dann an die Methode setTime +der Klasse GregorianCalendar +übergeben werden, um die einzelnen Uhrzeitkomponenten zu extrahieren. +Das folgende Beispiel illustriert diese Vorgehensweise: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2101.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.*;
+005 
+006 public class Listing2101
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     File file = new File(args[0]);
+011     GregorianCalendar cal = new GregorianCalendar();
+012     cal.setTime(new Date(file.lastModified()));
+013     System.out.print("Letzte Änderung: ");
+014     System.out.println(
+015       cal.get(Calendar.DATE) + "." +
+016       (cal.get(Calendar.MONTH)+1) + "." +
+017       cal.get(Calendar.YEAR) + " " +
+018       cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY) + ":" +
+019       cal.get(Calendar.MINUTE) + ":" +
+020       cal.get(Calendar.SECOND)
+021     );
+022   }
+023 }
+ +		 +Listing2101.java
+ +Listing 21.1: Modifikationsdatum einer Datei ausgeben

+
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100140.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100140.html new file mode 100644 index 0000000..279da92 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100140.html @@ -0,0 +1,517 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

21.4 Zugriff auf Verzeichniseinträge +

+
+ +
+ + + + +

21.4.1 Lesen von Verzeichniseinträgen

+ +

+Wurde ein File-Objekt +für ein Verzeichnis konstruiert, so stehen weitere Methoden zur +Verfügung, um auf die zusätzlichen Funktionen eines Verzeichnisses +zuzugreifen. Mit Hilfe der Methode list +ist es beispielsweise möglich, den Inhalt des Verzeichnisses +auszulesen: +

+ + + + + +
+ +
+public String[] list()
+
+ +		 +java.io.File
+ +

+list +liefert ein Array von Strings, das für jeden gefundenen Verzeichniseintrag +ein Element enthält. Die Liste enthält die Namen aller Dateien +und Unterverzeichnisse mit Ausnahme von . +und ... list +gibt es noch in einer zweiten Variante, bei der die Auswahl der Verzeichniseinträge +eingeschränkt werden kann. Dabei muss ein Objekt übergeben +werden, das das Interface FilenameFilter +implementiert. Dieses besitzt eine Methode accept, +die für jede gefundene Datei aufgerufen wird und entscheidet, +ob sie in die Liste aufgenommen werden soll oder nicht. + +

+Zusätzlich gibt es die statische Methode listRoots, +mit der eine Liste aller »Wurzeln« der verfügbaren +Dateisysteme beschafft werden kann. Unter UNIX gibt es lediglich die +Wurzel »/«, unter Windows dagegen eine für jeden Laufwerksbuchstaben. + +

+Eine häufig benötigte Funktion besteht darin, ein Verzeichnis +samt seiner Unterverzeichnisse rekursiv zu durchlaufen und bei jedem +gefundenen Eintrag eine bestimmte Aufgabe zu erledigen. Wir wollen +zeigen, wie mit Hilfe des Visitor-Patterns (siehe Abschnitt 10.4.8) +eine universell verwendbare Lösung geschaffen werden kann. Zunächst +definieren wir dazu ein Interface DirectoryVisitor: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* DirectoryVisitor.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public interface DirectoryVisitor
+006 {
+007   public void enterDirectory(File dir);
+008   public void leaveDirectory(File dir);
+009   public void visitFile(File file);
+010 }
+ +		 +DirectoryVisitor.java
+ +Listing 21.2: Das Interface DirectoryVisitor

+ +

+Beim Betreten eines Verzeichnisses wird enterDirectory +aufgerufen, beim Verlassen leaveDirectory. +Zu jedem darin enthaltenen Dateieintrag wird visitFile +aufgerufen. Um es der konkreten Visitor-Implementierung so einfach +wie möglich zu machen, werden sowohl Verzeichnisse als auch Dateien +als fertige File-Objekte +übergeben. + +

+Ein konkreter Visitor, der eine Verzeichnisstruktur mit den darin +enthaltenen Dateien und Unterverzeichnissen korrekt eingerückt +auf dem Bildschirm ausgibt, entsteht durch Implementieren von DirectoryVisitor +wie folgt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* DirectoryPrintVisitor.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class DirectoryPrintVisitor
+006 implements DirectoryVisitor
+007 {
+008   String indent = "";
+009 
+010   public void enterDirectory(File dir)
+011   {
+012     System.out.println(indent + "[" + dir.getName() + "]");
+013     indent += "  ";
+014   }
+015 
+016   public void leaveDirectory(File dir)
+017   {
+018     indent = indent.substring(2);
+019   }
+020 
+021   public void visitFile(File file)
+022   {
+023     System.out.println(indent + file.getName());
+024   }
+025 }
+ +		 +DirectoryPrintVisitor.java
+ +Listing 21.3: Ein DirectoryVisitor zum Ausdrucken eines Verzeichnisses

+ +

+In ähnlicher Weise kann ein DirectoryVisitor +geschrieben werden, der die Anzahl der Dateien und Verzeichnisse zählt +und die kumulierte Größe der darin enthaltenen Dateien +ermittelt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* DirectorySizeVisitor.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class DirectorySizeVisitor
+006 implements DirectoryVisitor
+007 {
+008   int  files = 0;
+009   int  dirs  = 0;
+010   long size  = 0;
+011 
+012   public void enterDirectory(File dir)
+013   {
+014     ++dirs;
+015   }
+016 
+017   public void leaveDirectory(File dir)
+018   {
+019   }
+020 
+021   public void visitFile(File file)
+022   {
+023     ++files;
+024     size += file.length();
+025   }
+026 
+027   public int getDirs()
+028   {
+029     return dirs;
+030   }
+031 
+032   public int getFiles()
+033   {
+034     return files;
+035   }
+036 
+037   public long getSize()
+038   {
+039     return size;
+040   }
+041 }
+ +		 +DirectorySizeVisitor.java
+ +Listing 21.4: Die Klasse DirectorySizeVisitor

+ +

+Nun fehlen nur noch die generische Methode für den rekursiven +Verzeichnisdurchlauf und ein Beispielprogramm, das die Anwendung der +Klassen im Zusammenspiel zeigt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2105.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing2105
+006 {
+007   static void traverse(File dir, DirectoryVisitor visitor)
+008   {
+009     if (!dir.isDirectory()) {
+010       throw new IllegalArgumentException(
+011         "not a directory: " + dir.getName()
+012       );
+013     }
+014     visitor.enterDirectory(dir);
+015     File[] entries = dir.listFiles(
+016       new FileFilter()
+017       {
+018         public boolean accept(File pathname)
+019         {
+020           return true;
+021         }
+022       }
+023     );
+024     for (int i = 0; i < entries.length; ++i) {
+025       if (entries[i].isDirectory()) {
+026         traverse(entries[i], visitor);
+027       } else {
+028         visitor.visitFile(entries[i]);
+029       }
+030     }
+031     visitor.leaveDirectory(dir);
+032   }
+033 
+034   public static void main(String[] args)
+035   {
+036     File file = new File(args[0]);
+037     //Bildschirmausgabe der Struktur
+038     traverse(file, new DirectoryPrintVisitor());
+039     //Größen ermitteln
+040     DirectorySizeVisitor visitor = new DirectorySizeVisitor();
+041     traverse(file, visitor);
+042     System.out.println("directories: " + visitor.getDirs());
+043     System.out.println("files: "       + visitor.getFiles());
+044     System.out.println("size: "        + visitor.getSize());
+045   }
+046 }
+ +		 +Listing2105.java
+ +Listing 21.5: Rekursiver Durchlauf von Verzeichnissen

+ +

+Die eigentliche Arbeit wird von traverse +erledigt. Sie stellt zunächst sicher, dass das übergebene +File-Objekt +auch tatsächlich ein Verzeichnis darstellt, und nicht etwa eine +Datei. Ist das der Fall, wird auf dem übergebenen Visitor enterDirectory +aufgerufen und mit listFiles +eine Liste aller im Verzeichnis enthaltenen Dateien und Unterverzeichnisse +beschafft. Zu jedem Unterverzeichnis erfolgt ein rekursiver Aufruf +von traverse, zu jeder Datei +wird visitFile aufgerufen. Nachdem +alle Einträge abgearbeitet sind, wird das dem Visitor durch Aufruf +von leaveDirectory mitgeteilt. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Methode listFiles +gibt es seit der Version 1.2 im JDK. Muß für eine ältere +JDK-Version entwickelt werden, kann alternativ list +verwendet werden. Diese gibt allerdings kein File-, +sondern ein String-Array +zurück.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

21.4.2 Ändern von Verzeichniseinträgen

+ +

+Neben dem Zugriff auf die Verzeichniseinträge gibt es in der +Klasse File +auch Methoden, um Dateien oder Verzeichnisse zu löschen oder +umzubenennen und um Verzeichnisse neu anzulegen: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean mkdir()
+public boolean mkdirs()
+
+public boolean renameTo(File dest)
+
+public boolean delete()
+
+ +		 +java.io.File
+ +

+Die Methode delete +löscht die durch das File-Objekt +bezeichnete Datei. Mit renameTo +wird das File-Objekt +in das als Parameter übergebene Objekt umbenannt. Durch Aufruf +von mkdir +wird das durch das File-Objekt +spezifizierte Verzeichnis angelegt. Mit mkdirs +werden sogar alle Vaterverzeichnisse automatisch angelegt, wenn sie +noch nicht existieren. Alle Methoden geben true +zurück, wenn sie ihre Aufgabe erfolgreich ausführen konnten. +Andernfalls geben sie false +zurück. + +

+Das folgende Listing zeigt die Verwendung der Klasse File +und den Aufruf verschiedener Methoden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TestFile.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.*;
+005 
+006 public class TestFile
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     File fil = new File("TestFile.java");
+011     TestFile.printFileInfo(fil);
+012     fil = new File("..");
+013     TestFile.printFileInfo(fil);
+014   }
+015 
+016   static void printFileInfo(File fil)
+017   {
+018     System.out.println("Name= "+fil.getName());
+019     System.out.println("Path= "+fil.getPath());
+020     System.out.println("AbsolutePath= "+fil.getAbsolutePath());
+021     System.out.println("Parent= "+fil.getParent());
+022     System.out.println("exists= "+fil.exists());
+023     System.out.println("canWrite= "+fil.canWrite());
+024     System.out.println("canRead= "+fil.canRead());
+025     System.out.println("isFile= "+fil.isFile());
+026     System.out.println("isDirectory= "+fil.isDirectory());
+027     if (fil.isDirectory()) {
+028       String[] fils = fil.list();
+029       for (int i=0; i<fils.length; ++i) {
+030         System.out.println("  "+fils[i]);
+031       }
+032     }
+033     System.out.println("isAbsolute= "+fil.isAbsolute());
+034     System.out.println(
+035       "lastModified= "+(new Date(fil.lastModified()))
+036     );
+037     System.out.println("length= "+fil.length());
+038     System.out.println("");
+039   }
+040 }
+ +		 +TestFile.java
+ +Listing 21.6: Verwendung der Klasse File

+ +

+Ein Aufruf des Programms liefert folgende Ausgabe: + +

+Name= TestFile.java
+Path= TestFile.java
+AbsolutePath= C:\ARC\DOKU\java\examples\TestFile.java
+Parent= null
+exists= true
+canWrite= true
+canRead= true
+isFile= true
+isDirectory= false
+isAbsolute= false
+lastModified= Sun Jan 05 17:15:56  1997
+length= 1242
+
+Name= ..
+Path= ..
+AbsolutePath= C:\ARC\DOKU\java\examples\..
+Parent= null
+exists= true
+canWrite= true
+canRead= true
+isFile= false
+isDirectory= true
+  makefile
+  html.cfg
+  ...
+  jdbc.sgml
+  tuning.sgml
+  reflection.sgml
+isAbsolute= false
+lastModified= Wed Jul 22 16:55:32 GMT+02:00 1998
+length= 0
+
+ +
+ + + +
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+
+ + + + +

21.5 Temporäre Dateien und Lockdateien

+
+ +
+ +

+Das Anlegen von Dateien wurde ja bereits in früheren Abschnitten +behandelt. Hier soll es noch einmal erwähnt werden, weil die +Klasse File +zusätzlich die Möglichkeit bietet, temporäre Dateien +und Lockdateien anzulegen. Beide Varianten haben ihre Anwendungen, +und wir wollen sie im folgenden kurz vorstellen. + + + + +

21.5.1 Temporäre Dateien

+ +

+Zum Anlegen von temporären Dateien stehen zwei Varianten der +Methode createTempFile +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public static File createTempFile(
+  String prefix, String suffix, File dir
+)
+  throws IOException
+
+public static File createTempFile(
+  String prefix, String suffix
+)
+  throws IOException
+
+ +		 +java.io.File
+ +

+In beiden Fällen ist es erforderlich, einen Präfix- und +einen Suffix-String zu spezifizieren. Als Präfix sollte normalerweise +ein kurzer String von drei oder vier Buchstaben verwendet werden, +der den Typ der temporären Datei identifiziert. Der Suffix wird +als Dateierweiterung verwendet, er könnte beispielsweise .tmp +oder .$$$ sein. createTempFile +füllt den Platz zwischen Präfix und Erweiterung mit einer +Zeichenkette, so dass der resultierende Dateiname eindeutig ist. Wird +kein weiterer Parameter angegeben, legt die Methode eine neue temporäre +Datei in einem systemspezifischen Verzeichnis an (typischerweise \tmp +oder \temp). Optional kann als drittes +Argument ein File-Objekt +übergeben werden, das ein alternatives Verzeichnis für die +temporäre Datei angibt. + +

+Das folgende Listing zeigt ein einfaches Beispiel für die Anwendung +der Methode createTempFile: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2107.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing2107
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     try {
+010       File tmp = File.createTempFile("xyz", ".tmp", null);
+011     } catch (IOException e) {
+012       System.out.println(e.toString());
+013     }
+014   }
+015 }
+ +		 +Listing2107.java
+ +Listing 21.7: Anlegen einer temporären Datei

+ +

+Auf dem Testrechner wurden bei zweimaligem Aufruf des Programms im +Verzeichnis c:\tmp die beiden folgenden +Dateien angelegt: + +

+xyz11626.tmp
+xyz39639.tmp
+
+ + + + + +

21.5.2 Lockdateien

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Ein häufiger Kritikpunkt an den JDKs vor der Version 1.2 war, +dass Java keine portable Möglichkeit zum Sperren von Dateien +vorsah. Damit war es nicht (oder nur mit zusätzlichem Aufwand) +möglich, Programme zu schreiben, die in einer Mehrbenutzerumgebung +von unterschiedlichen Arbeitsplätzen gleichzeitig kontrolliert +auf dieselben Dateien zugreifen.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Mit den Methoden createNewFile +und deleteOnExit +bietet das JDK seit der Version 1.2 nun eine rudimentäre Möglichkeit, +diese Fähigkeiten zu realisieren: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean createNewFile()
+  throws IOException
+
+public void deleteOnExit()
+
+ +		 +java.io.File
+ +

+createNewFile +erzeugt eine neue Datei aus dem Dateinamen des zugehörigen File-Objekts. +Die Datei wird aber nur dann erzeugt, wenn sie bisher noch nicht vorhanden +war. War sie dagegen bereits vorhanden, schlägt der Aufruf fehl +und liefert false +als Rückgabewert. Bei Erfolg wird die Datei angelegt und true +zurückgegeben. Das JDK garantiert, dass die beiden erforderlichen +Teiloperationen Feststellen, ob die Datei bereits existiert +und Anlegen einer neuen Datei atomar ablaufen, also nicht unterbrechbar +sind. Durch Aufruf von deleteOnExit +kann sichergestellt werden, dass die Datei beim Beenden der VM in +jedem Fall gelöscht wird, selbst wenn das Ende durch eine Ausnahme +ausgelöst wurde. + +

+Beide Methoden können nun auf unterschiedliche Weise zur Realisierung +eines Locking-Systems verwendet werden. So kann beispielsweise der +Name der Datei als zu sperrende Ressource und die Datei selbst als +eigentliche Sperre angesehen werden. Dann würde es für jede +zu sperrende Ressource eine eigene Sperrdatei geben (was bei einer +großen Anzahl von potentiellen Ressourcen sehr viele einzelne +Dateien bedeuten würde). Oder es ist denkbar, dass alle Sperrinformationen +in einer einzigen Datei gehalten werden und nur der Zugriff auf diese +Datei mit Hilfe einer Sperrdatei gesichert wird. Diese würde +dann mit createNewFile +in der Art eines Semaphors angelegt werden, um die Sperrdatei zu betreten, +und nach Ende der Bearbeitung wieder entfernt werden. +

+ + + +
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+
+ + + + +

21.6 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+
+ + + + +

Kapitel 22

+

Multithreading

+
+
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+
+
+ + + +
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+
+ + + + +

22.1 Grundlagen und Begriffe

+
+ +
+ +

+Kaum eine wichtige Programmiersprache der letzten Jahre hat das Konzept +der Nebenläufigkeit innerhalb +der Sprache implementiert. Mit Nebenläufigkeit bezeichnet man +die Fähigkeit eines Systems, zwei oder mehr Vorgänge gleichzeitig +oder quasi-gleichzeitig ausführen zu können. Lediglich ADA +stellt sowohl parallele Prozesse als auch Mechanismen zur Kommunikation +und Synchronisation zur Verfügung, die direkt in die Sprache +eingebettet sind. Durch Weiterentwicklungen im Bereich der Betriebssystemtechnologie +wurde allerdings das Konzept der Threads +immer populärer und auf der Basis von Library-Routinen auch konventionellen +Programmiersprachen zur Verfügung gestellt. + +

+Java hat Threads direkt in die Sprache integriert und mit den erforderlichen +Hilfsmitteln als Konstrukt zur Realisierung der Nebenläufigkeit +implementiert. Ein Thread ist ein eigenständiges Programmfragment, +das parallel zu anderen Threads laufen kann. Ein Thread ähnelt +damit einem prozess, arbeitet aber auf einer feineren Ebene. +Während ein prozess das Instrument zur Ausführung eines +kompletten Programms ist, können innerhalb dieses Prozesses mehrere +Threads parallel laufen. Der Laufzeit-Overhead zur Erzeugung und Verwaltung +eines Threads ist relativ gering und kann in den meisten Programmen +vernachlässigt werden. Ein wichtiger Unterschied zwischen Threads +und Prozessen ist der, dass alle Threads eines Programms sich einen +gemeinsamen Adreßraum teilen, also auf dieselben Variablen zugreifen, +während die Adreßräume unterschiedlicher Prozesse +streng voneinander getrennt sind. + +

+Die Implementierung von Threads war eine explizite Anforderung an +das Design der Sprache. Threads sollen unter anderem die Implementierung +grafischer Anwendungen erleichtern, die durch Simulationen komplexer +Abläufe oft inhärent nebenläufig sind. Threads können +auch dazu verwendet werden, die Bedienbarkeit von Dialoganwendungen +zu verbessern, indem rechenintensive Anwendungen im Hintergrund ablaufen. + +

+Threads werden in Java durch die Klasse Thread +und das Interface Runnable +implementiert. In beiden Fällen wird der Thread-Body, also der +parallel auszuführende Code, in Form der überlagerten Methode +run +zur Verfügung gestellt. Die Kommunikation kann dann durch Zugriff +auf die Instanz- oder Klassenvariablen oder durch Aufruf beliebiger +Methoden, die innerhalb von run +sichtbar sind, erfolgen. Zur Synchronisation stellt Java das aus der +Betriebssystemtheorie bekannte Konzept des Monitors +zur Verfügung, das es erlaubt, kritische Abschnitte innerhalb +korrekt geklammerter Programmfragmente und Methoden zu kapseln und +so den Zugriff auf gemeinsam benutzte Datenstrukturen zu koordinieren. + +

+Darüber hinaus bietet Java Funktionen zur Verwaltung von Threads. +Diese erlauben es, Threads in Gruppen zusammenzufassen, zu priorisieren +und Informationen über Eigenschaften von Threads zu gewinnen. +Das Scheduling kann dabei wahlweise unterbrechend oder nichtunterbrechend +implementiert sein. Die Sprachspezifikation legt dies nicht endgültig +fest, aber in den meisten Java-Implementierungen wird dies von den +Möglichkeiten des darunter liegenden Betriebssystems abhängen. +

+ + + +
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+
+ + + + +

22.2 Die Klasse Thread

+
+ +
+ + + + +

22.2.1 Erzeugen eines neuen Threads

+ +

+Die Klasse Thread +ist Bestandteil des Pakets java.lang +und steht damit allen Anwendungen standardmäßig zur Verfügung. +Thread +stellt die Basismethoden zur Erzeugung, Kontrolle und zum Beenden +von Threads zur Verfügung. Um einen konkreten Thread zu erzeugen, +muss eine eigene Klasse aus Thread +abgeleitet und die Methode run +überlagert werden. + +

+Mit Hilfe eines Aufrufs der Methode start +wird der Thread gestartet und die weitere Ausführung an die Methode +run +übertragen. start +wird nach dem Starten des Threads beendet, und der Aufrufer kann parallel +zum neu erzeugten Thread fortfahren. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Methode run +sollte vom Programm niemals direkt aufgerufen werden. Um einen Thread +zu starten, ist immer start +aufzurufen. Dadurch wird der neue Thread erzeugt und initialisiert +und ruft schließlich selbst run +auf, um den Anwendungscode auszuführen. Ein direkter Aufruf von +run +würde dagegen keinen neuen Thread erzeugen, sondern wäre +ein normaler Methodenaufruf wie jeder andere und würde direkt +aus dem bereits laufenden Thread des Aufrufers erfolgen.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Das folgende Beispiel zeigt einen einfachen Thread, der in einer Endlosschleife +einen Zahlenwert hochzählt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2201.java */
+002 
+003 class MyThread2201
+004 extends Thread
+005 {
+006   public void run()
+007   {
+008     int i = 0;
+009     while (true) {
+010       System.out.println(i++);
+011     }
+012   }
+013 }
+014 
+015 public class Listing2201
+016 {
+017   public static void main(String[] args)
+018   {
+019     MyThread2201 t = new MyThread2201();
+020     t.start();
+021   }
+022 }
+ +		 +Listing2201.java
+ +Listing 22.1: Ein einfacher Thread mit einem Zähler

+ +

+Zunächst wird hier ein neues Objekt vom Typ MyThread2201 +instanziert. Die Ausführung eines Threads ist damit vorbereitet, +aber noch nicht tatsächlich erfolgt. Erst durch den Aufruf von +start +wird ein neuer Thread erzeugt und durch einen impliziten Aufruf von +run +der Thread-Body gestartet. Da das Programm in einer Endlosschleife +läuft, läßt es sich nur gewaltsam abbrechen (beispielsweise +durch Drücken von [STRG]+[C]). +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Im Gegensatz zu unseren bisherigen Beispielen wird dieses Programm +nicht automatisch nach main +beendet. Eine Java-Applikation +wird nämlich immer nach Ende des letzten Threads beendet, der +kein Hintergrund-Thread (Dämon) +ist. Da ein einfaches Programm nur einen einzigen Vordergrund-Thread +besitzt (nämlich den, in dem main +läuft), wird es demnach beendet, wenn main +beendet wird. Das Beispielprogramm erzeugt dagegen einen zusätzlichen +Vordergrund-Thread und kann damit vom Interpreter erst dann beendet +werden, wenn auch dieser Thread beendet wurde. Durch Aufruf von exit +lassen sich auch Programme mit laufenden Vordergrund-Threads abbrechen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

22.2.2 Abbrechen eines Threads

+ +

+Zunächst einmal wird ein Thread dadurch beendet, dass das Ende +seiner run-Methode +erreicht ist. In manchen Fällen ist es jedoch erforderlich, den +Thread von außen abzubrechen. Die bis zum JDK 1.1 übliche +Vorgehensweise bestand darin, die Methode stop +der Klasse Thread +aufzurufen. Dadurch wurde der Thread abgebrochen und aus der Liste +der aktiven Threads entfernt. + +

+Wir wollen das vorige Beispiel erweitern und den Thread nach zwei +Sekunden durch Aufruf von stop +beenden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2202.java */
+002 
+003 class MyThread2202
+004 extends Thread
+005 {
+006   public void run()
+007   {
+008     int i = 0;
+009     while (true) {
+010       System.out.println(i++);
+011     }
+012   }
+013 }
+014 
+015 public class Listing2202
+016 {
+017   public static void main(String[] args)
+018   {
+019     MyThread2202 t = new MyThread2202();
+020     t.start();
+021     try {
+022       Thread.sleep(2000);
+023     } catch (InterruptedException e) {
+024       //nichts
+025     }
+026     t.stop();
+027   }
+028 }
+ +		 +Listing2202.java
+ +Listing 22.2: Beenden des Threads durch Aufruf von stop

+ +

+An diesem Beispiel kann man gut erkennen, dass der Thread tatsächlich +parallel zum Hauptprogramm ausgeführt wird. Nach dem Aufruf von +start +beginnt einerseits die Zählschleife mit der Bildschirmausgabe, +aber gleichzeitig fährt das Hauptprogramm mit dem Aufruf der +sleep-Methode +und dem Aufruf von stop +fort. Beide Programmteile laufen also parallel ab. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Mit dem JDK 1.2 wurde die Methode stop +als deprecated +markiert, d.h. sie sollte nicht mehr verwendet werden. Der Grund dafür +liegt in der potentiellen Unsicherheit des Aufrufs, denn es +ist nicht voraussagbar und auch nicht definiert, an welcher Stelle +ein Thread unterbrochen wird, wenn ein Aufruf von stop +erfolgt. Es kann nämlich insbesondere vorkommen, dass der Abbruch +innerhalb eines kritischen Abschnitts erfolgt (der mit dem synchronized-Schlüsselwort +geschützt wurde) oder in einer anwendungsspezifischen Transaktion +auftritt, die aus Konsistenzgründen nicht unterbrochen werden +darf.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Die alternative Methode, einen Thread abzubrechen, besteht darin, +im Thread selbst auf Unterbrechungsanforderungen zu reagieren. So +könnte beispielsweise eine Membervariable cancelled +eingeführt und beim Initialisieren des Threads auf false +gesetzt werden. Mit Hilfe einer Methode cancel +kann der Wert der Variable zu einem beliebigen Zeitpunkt auf true +gesetzt werden. Aufgabe der Bearbeitungsroutine in run +ist es nun, an geeigneten Stellen diese Variable abzufragen und für +den Fall, dass sie true +ist, die Methode run +konsistent zu beenden. + +

+Dabei darf cancelled natürlich +nicht zu oft abgefragt werden, um das Programm nicht unnötig +aufzublähen und das Laufzeitverhalten des Threads nicht zu sehr +zu verschlechtern. Andererseits darf die Abfrage nicht zu selten erfolgen, +damit es nicht zu lange dauert, bis auf eine Abbruchanforderung reagiert +wird. Insbesondere darf es keine potentiellen Endlosschleifen geben, +in denen cancelled überhaupt +nicht abgefragt wird. Die Kunst besteht darin, diese gegensätzlichen +Anforderungen sinnvoll zu vereinen. + +

+Glücklicherweise gibt es in der Klasse Thread bereits einige +Methoden, die einen solchen Mechanismus standardmäßig unterstützen: +

+ + + + + +
+ +
+public void interrupt()
+
+public boolean isInterrupted()
+
+public static boolean interrupted()
+
+ +		 +java.lang.Thread
+ +

+Durch Aufruf von interrupt +wird ein Flag gesetzt, das eine Unterbrechungsanforderung signalisiert. +Durch Aufruf von isInterrupted +kann der Thread feststellen, ob das Abbruchflag gesetzt wurde und +der Thread beendet werden soll. Die statische Methode interrupted +stellt den Status des Abbruchsflags beim aktuellen Thread fest. +Ihr Aufruf entspricht dem Aufruf von currentThread().isInterrupted(), +setzt aber zusätzlich das Abbruchflag auf seinen initialen Wert +false +zurück. + +

+Wir wollen uns den Gebrauch dieser Methoden an einem Beispiel ansehen. +Dazu soll ein Programm geschrieben werden, das in einem separaten +Thread ununterbrochen Textzeilen auf dem Bildschirm ausgibt. Das Hauptprogramm +soll den Thread erzeugen und nach 2 Sekunden durch einen Aufruf von +interrupt +eine Unterbrechungsanforderung erzeugen. Der Thread soll dann die +aktuelle Zeile fertig ausgeben und anschließend terminieren. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2203.java */
+002 
+003 public class Listing2203
+004 extends Thread
+005 {
+006   int cnt = 0;
+007 
+008   public void run()
+009   {
+010     while (true) {
+011       if (isInterrupted()) {
+012         break;
+013       }
+014       printLine(++cnt);
+015     }
+016   }
+017 
+018   private void printLine(int cnt)
+019   {
+020     //Zeile ausgeben
+021     System.out.print(cnt + ": ");
+022     for (int i = 0; i < 30; ++i) {
+023       System.out.print(i == cnt % 30 ? "* " : ". ");
+024     }
+025     System.out.println();
+026     //100 ms. warten
+027     try {
+028       Thread.sleep(100);
+029     } catch (InterruptedException e) {
+030       interrupt();
+031     }
+032   }
+033 
+034   public static void main(String[] args)
+035   {
+036     Listing2203 th = new Listing2203();
+037     {
+038       //Thread starten
+039       th.start();
+040       //2 Sekunden warten
+041       try {
+042         Thread.sleep(2000);
+043       } catch (InterruptedException e) {
+044       }
+045       //Thread unterbrechen
+046       th.interrupt();
+047     }
+048   }
+049 }
+ +		 +Listing2203.java
+ +Listing 22.3: Anwendung der Methoden interrupt und isInterrupted

+ +

+Die main-Methode +ist leicht zu verstehen. Sie startet den Thread, wartet 2 Sekunden +und ruft dann die Methode interrupt +auf. In der Methode run +wird in einer Endlosschleife durch Aufruf von printLine +jeweils eine neue Zeile ausgegeben. Zuvor wird bei jedem Aufruf mit +isInterrupted +geprüft, ob das Abbruchflag gesetzt wurde. Ist das der Fall, +wird keine weitere Zeile ausgegeben, sondern die Schleife (und mit +ihr der Thread) beendet. + +

+Innerhalb von printLine wird +zunächst die Textzeile ausgegeben und dann eine Pause von 100 +Millisekunden eingelegt. Da in der Methode keine Abfrage des Abbruchflags +erfolgt, ist sichergestellt, dass die aktuelle Zeile selbst dann bis +zum Ende ausgegeben wird, wenn der Aufruf von interrupt +mitten in der Schleife zur Ausgabe der Bildschirmzeile erfolgt. + +

+Da die Pause nach der Bildschirmausgabe mit 100 Millisekunden vermutlich +länger dauert als die Bildschirmausgabe selbst, ist es recht +wahrscheinlich, dass der Aufruf von interrupt +während des Aufrufs von sleep +erfolgt. Ist das der Fall, wird sleep +mit einer InterruptedException +abgebrochen (auch wenn die geforderte Zeitspanne noch nicht vollständig +verstrichen ist). Wichtig ist hier, dass das Abbruchflag zurückgesetzt +wird und der Aufruf von interrupt +somit eigentlich verlorengehen würde, wenn er nicht direkt in +der catch-Klausel +behandelt würde. Wir rufen daher innerhalb der catch-Klausel +interrupt +erneut auf, um das Flag wieder zu setzen und run +die Abbruchanforderung zu signalisieren. Alternativ hätten wir +auch die Ausnahme an den Aufrufer weitergeben können und sie +dort als Auslöser für das Ende der Ausgabeschleife betrachten +können. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die beiden anderen Methoden, die eine Ausnahme des Typs InterruptedException +auslösen können, sind join +der Klasse Thread +und wait +der Klasse Object. +Auch sie setzen beim Auftreten der Ausnahme das Abbruchflag zurück +und müssen daher in ähnlicher Weise behandelt werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

22.2.3 Anhalten eines Threads

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Klasse Thread +besitzt zwei Methoden suspend +und resume, +mit deren Hilfe es möglich ist, einen Thread vorübergehend +anzuhalten und anschließend an der Unterbrechungsstelle fortzusetzen. +Beide Methoden sind nicht ganz ungefährlich und können unbemerkt +Deadlocks verursachen. Sie wurden daher mit dem JDK 1.2 als deprecated +markiert und sollten nicht mehr verwendet werden. Ihre Funktionalität +muss - wenn erforderlich - manuell nachgebildet werden.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

22.2.4 Weitere Methoden

+ + + + +

sleep

+ +

+Sowohl innerhalb der Threads als auch innerhalb der Methode main +wird ein Aufruf von Thread.sleep +verwendet, um das Programm pausieren zu lassen. sleep +ist eine statische Methode der Klasse Thread, +die mit einem oder zwei Parametern aufgerufen werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public static void sleep(long millis)
+public static void sleep(long millis, int nanos)
+
+ +		 +java.lang.Thread
+ +

+Die erste Version sorgt dafür, dass der aktuelle prozess für +die (in Millisekunden angegebene) Zeit unterbrochen wird. Die zweite +erlaubt eine noch genauere Eingabe der Wartezeit, indem auch Bruchteile +im Nanosekundenbereich angegeben werden können. In beiden Fällen +wird die tatsächlich erzielbare Genauigkeit allerdings durch +Hardwarerestriktionen der Zielmaschine begrenzt. Im Falle der aktuellen +SUN-JDKs unter Windows liegt sie bei etwa 1 ms und ist damit wesentlich +höher als currentTimeMillis. +In Abschnitt 16.3.5 finden +sich Beispielprogramme, mit denen die Auflösungen von currentTimeMillis +und sleep +ermittelt werden können. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Kapselung des Aufrufs von Thread.sleep +innerhalb eines try-catch-Blocks +ist erforderlich, weil sleep +während der Wartezeit eine Ausnahme vom Typ InterruptedException +auslösen kann. Ohne den try-catch-Block +würde diese an den Aufrufer weitergegeben werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Als Klassenmethode kann sleep +aufgerufen werden, ohne dass eine Instanz der Klasse Thread +verfügbar ist. Insbesondere kann die Methode auch dazu verwendet +werden, das Hauptprogramm pausieren zu lassen, das ja nicht explizit +als Thread erzeugt wurde. Dies funktioniert deshalb, weil beim Starten +eines Java-Programms automatisch ein Thread für die Ausführung +des Hauptprogramms angelegt wurde. + + + + +

isAlive

+ +

+Mit dieser Methode kann festgestellt werden, ob ein Thread noch läuft. +

+ + + + + +
+ +
+public final boolean isAlive()
+
+ +		 +java.lang.Thread
+ +

+isAlive +gibt immer dann true +zurück, wenn der Thread gestartet, aber noch nicht wieder beendet +wurde. Beendet wird ein Thread, wenn das Ende der run-Methode +erreicht ist oder wenn (in Prä-1.2-JDKs) die Methode stop +aufgerufen wurde. + + + + +

join

+

+ + + + + +
+ +
+public final void join()
+  throws InterruptedException
+
+ +		 +java.lang.Thread
+ +

+Die Methode join +wartet auf das Ende des Threads, für den sie aufgerufen wurde. +Sie ermöglicht es damit, einen prozess zu starten und (ähnlich +einem Funktionsaufruf) mit der weiteren Ausführung so lange zu +warten, bis der prozess beendet ist. join +gibt es auch mit einem long +als Parameter. In diesem Fall wartet die Methode maximal die angegebene +Zeit in Millisekunden und fährt nach Ablauf der Zeit auch dann +fort, wenn der prozess noch nicht beendet ist. +

+ + + +
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+
+ + + + +

22.3 Das Interface Runnable

+
+ +
+ +

+Nicht immer ist es möglich, eine Klasse, die als Thread laufen +soll, von Thread +abzuleiten. Dies ist insbesondere dann nicht möglich, wenn die +Klasse Bestandteil einer Vererbungshierarchie ist, die eigentlich +nichts mit Multithreading zu tun hat. Da Java keine Mehrfachvererbung +kennt, kann eine bereits abgeleitete Klasse nicht von einer weiteren +Klasse erben. Da sehr unterschiedliche Klassen als Thread parallel +zu vorhandenem Code ausgeführt werden können, ist dies eine +sehr unschöne Einschränkung des Multithreading-Konzepts +von Java. + +

+Glücklicherweise gibt es einen Ausweg. Er besteht darin, einen +Thread nicht durch Ableiten aus Thread, +sondern durch Implementierung des Interfaces Runnable +zu erzeugen. Runnable +enthält nur eine einzige Deklaration, nämlich die der Methode +run: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract void run()
+
+ +		 +java.lang.Runnable
+ + + + +

22.3.1 Implementieren von Runnable

+ +

+Tatsächlich muss jede Klasse, deren Instanzen als Thread laufen +sollen, das Interface Runnable +implementieren (sogar die Klasse Thread +selbst). Um eine nicht von Thread +abgeleitete Instanz in dieser Weise als Thread laufen zu lassen, ist +in folgenden Schritten vorzugehen: +

+ +

+Nun startet das Thread-Objekt +die run-Methode +des übergebenen Objekts, das sie ja durch die Übergabe im +Konstruktor kennt. Da dieses Objekt das Interface Runnable +implementiert, ist garantiert, dass eine geeignete Methode run +zur Verfügung steht. + +

+Wir wollen dies an einem Beispiel deutlich machen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2204.java */
+002 
+003 class A2204
+004 {
+005   int irgendwas;
+006   //...
+007 }
+008 
+009 class B2204
+010 extends A2204
+011 implements Runnable
+012 {
+013    public void run()
+014    {
+015       int i = 0;
+016       while (true) {
+017          if (Thread.interrupted()) {
+018             break;
+019          }
+020          System.out.println(i++);
+021       }
+022    }
+023 }
+024 
+025 public class Listing2204
+026 {
+027    public static void main(String[] args)
+028    {
+029       B2204 b = new B2204();
+030       Thread t = new Thread(b);
+031       t.start();
+032       try {
+033          Thread.sleep(1000);
+034       } catch (InterruptedException e){
+035          //nichts
+036       }
+037       t.interrupt();
+038    }
+039 }
+ +		 +Listing2204.java
+ +Listing 22.4: Implementieren von Runnable

+ +

+Die Klasse B2204 ist von A2204 +abgeleitet und kann daher nicht von Thread +abgeleitet sein. Statt dessen implementiert sie das Interface Runnable. +Um nun ein Objekt der Klasse B2204 +als Thread auszuführen, wird in main +von Listing2204 eine Instanz +dieser Klasse erzeugt und an den Konstruktor der Klasse Thread +übergeben. Nach dem Aufruf von start +wird die run-Methode +von B2204 aufgerufen. + + + + +

22.3.2 Multithreading durch Wrapper-Klassen

+ +

+Auf eine ähnliche Weise lassen sich auch Methoden, die ursprünglich +nicht als Thread vorgesehen waren, in einen solchen umwandeln und +im Hintergrund ausführen. Der Grundstein für die Umwandlung +eines gewöhnlichen Objekts in einen Thread wird dabei immer bei +der Übergabe eines Runnable-Objekts +an den Konstruktor des Thread-Objekts +gelegt. Das folgende Beispiel demonstriert, wie eine zeitintensive +Primfaktorzerlegung im Hintergrund laufen kann. + +

+Zunächst benötigen wir dazu eine Klasse PrimeNumberTools, +die Routinen zur Berechnung von Primzahlen und zur Primfaktorzerlegung +zur Verfügung stellt. Diese Klasse ist weder von Thread +abgeleitet, noch implementiert sie Runnable: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* PrimeNumberTools.java */
+002 
+003 public class PrimeNumberTools
+004 {
+005   public void printPrimeFactors(int num)
+006   {
+007     int whichprime = 1;
+008     int prime;
+009     String prefix;
+010 
+011     prefix = "primeFactors("+num+")= ";
+012     while (num > 1) {
+013       prime = getPrime(whichprime);
+014       if (num % prime == 0) {
+015         System.out.print(prefix+prime);
+016         prefix = " ";
+017         num /= prime;
+018       } else {
+019         ++whichprime;
+020       }
+021     }
+022     System.out.println();
+023   }
+024 
+025   public int getPrime(int cnt)
+026   {
+027     int i = 1;
+028     int ret = 2;
+029 
+030     while (i < cnt) {
+031       ++ret;
+032       if (isPrime(ret)) {
+033         ++i;
+034       }
+035     }
+036     return ret;
+037   }
+038 
+039   private boolean isPrime(int num)
+040   {
+041     for (int i = 2; i < num; ++i) {
+042       if (num % i == 0) {
+043         return false;
+044       }
+045     }
+046     return true;
+047   }
+048 }
+ +		 +PrimeNumberTools.java
+ +Listing 22.5: Eine Klasse zur Primfaktorzerlegung

+ +

+Ohne Hintergrundverarbeitung könnte PrimeNumberTools +instanziert und ihre Methoden durch einfachen Aufruf verwendet werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2206.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing2206
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     PrimeNumberTools pt = new PrimeNumberTools();
+010     BufferedReader   in = new BufferedReader(
+011                           new InputStreamReader(
+012                           new DataInputStream(System.in)));
+013     int num;
+014 
+015     try {
+016       while (true) {
+017         System.out.print("Bitte eine Zahl eingeben: ");
+018         System.out.flush();
+019         num = (new Integer(in.readLine())).intValue();
+020         if (num == -1) {
+021           break;
+022         }
+023         pt.printPrimeFactors(num);
+024       }
+025     } catch (IOException e) {
+026       //nichts
+027     }
+028   }
+029 }
+ +		 +Listing2206.java
+ +Listing 22.6: Verwendung der Klasse zur Primfaktorzerlegung

+ +

+Das Programm erzeugt eine Instanz der Klasse PrimeNumberTools +und führt für jeden eingelesenen Zahlenwert durch Aufruf +der Methode printPrimeFactors +die Primfaktorzerlegung durch. Um nun diese Berechnungen asynchron +durchzuführen, entwerfen wir eine Wrapper-Klasse, die von PrimeNumberTools +abgeleitet wird und das Interface Runnable +implementiert: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* ThreadedPrimeNumberTools.java */
+002 
+003 public class ThreadedPrimeNumberTools
+004 extends PrimeNumberTools
+005 implements Runnable
+006 {
+007   private int arg;
+008   private int func;
+009 
+010   public void printPrimeFactors(int num)
+011   {
+012     execAsynchron(1,num);
+013   }
+014 
+015   public void printPrime(int cnt)
+016   {
+017     execAsynchron(2,cnt);
+018   }
+019 
+020   public void run()
+021   {
+022     if (func == 1) {
+023       super.printPrimeFactors(arg);
+024     } else if (func == 2) {
+025       int result = super.getPrime(arg);
+026       System.out.println("prime number #"+arg+" is: "+result);
+027     }
+028   }
+029 
+030   private void execAsynchron(int func, int arg)
+031   {
+032     Thread t = new Thread(this);
+033     this.func = func;
+034     this.arg  = arg;
+035     t.start();
+036   }
+037 }
+ +		 +ThreadedPrimeNumberTools.java
+ +Listing 22.7: Primfaktorzerlegung mit Threads

+ +

+Hier wurde die Methode printPrimeFactors +überlagert, um den Aufruf der Superklasse asynchron ausführen +zu können. Dazu wird in execAsynchron +ein neuer Thread generiert, dem im Konstruktor das aktuelle Objekt +übergeben wird. Durch Aufruf der Methode start +wird der Thread gestartet und die run-Methode +des aktuellen Objekts aufgerufen. Diese führt die gewünschten +Aufrufe der Superklasse aus und schreibt die Ergebnisse auf den Bildschirm. +So ist es möglich, bereits während der Berechnung der Primfaktoren +einer Zahl eine neue Eingabe zu erledigen und eine neue Primfaktorberechnung +zu beginnen. + +

+Um dies zu erreichen, ist in der Klasse Listing2206 +lediglich die Deklaration des Objekts vom Typ PrimeNumberTools +durch eine Deklaration vom Typ der daraus abgeleiteten Klasse ThreadedPrimeNumberTools +zu ersetzen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2208.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Listing2208
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     ThreadedPrimeNumberTools pt;
+010     BufferedReader in = new BufferedReader(
+011                         new InputStreamReader(
+012                         new DataInputStream(System.in)));
+013     int num;
+014 
+015     try {
+016       while (true) {
+017         System.out.print("Bitte eine Zahl eingeben: ");
+018         System.out.flush();
+019         num = (new Integer(in.readLine())).intValue();
+020         if (num == -1) {
+021            break;
+022         }
+023         pt = new ThreadedPrimeNumberTools();
+024         pt.printPrimeFactors(num);
+025       }
+026     } catch (IOException e) {
+027       //nichts
+028     }
+029   }
+030 }
+ +		 +Listing2208.java
+ +Listing 22.8: Verwendung der Klasse zur Primfaktorzerlegung mit Threads

+ +

+Wenn alle Eingaben erfolgen, bevor das erste Ergebnis ausgegeben wird, +könnte eine Beispielsitzung etwa so aussehen (Benutzereingaben +sind fett gedruckt): + +

+Bitte eine Zahl eingeben: 991
+Bitte eine Zahl eingeben: 577
+Bitte eine Zahl eingeben: 677
+Bitte eine Zahl eingeben: -1
+primeFactors(577)= 577
+primeFactors(677)= 677
+primeFactors(991)= 991
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Obwohl das gewünschte Verhalten (nämlich die asynchrone +Ausführung einer zeitaufwändigen Berechnung im Hintergrund) +realisiert wird, ist dieses Beispiel nicht beliebig zu verallgemeinern. +Die Ausgabe erfolgt beispielsweise nur dann ohne Unterbrechung durch +Benutzereingaben, wenn alle Eingaben vor der ersten Ausgabe abgeschlossen +sind. Selbst in diesem Fall funktioniert das Programm nicht immer +zuverlässig. Es ist generell problematisch, Hintergrundprozessen +zu erlauben, auf die Standardein- oder -ausgabe zuzugreifen, die ja +vorwiegend vom Vordergrund-Thread verwendet wird. Ein- und Ausgaben +könnten durcheinander geraten und es könnte zu Synchronisationsproblemen +kommen, die die Ausgabe verfälschen. Wir haben nur ausnahmsweise +davon Gebrauch gemacht, um das Prinzip der Hintergrundverarbeitung +an einem einfachen Beispiel darzustellen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Das nächste Problem ist die Realisierung des Dispatchers in run, +der mit Hilfe der Instanzvariablen func +und arg die erforderlichen Funktionsaufrufe +durchführt. Dies funktioniert hier recht problemlos, weil alle +Methoden dieselbe Parametrisierung haben. Im allgemeinen wäre +hier ein aufwändigerer Übergabemechanismus erforderlich. + +

+Des weiteren sind meistens Vorder- und Hintergrundverarbeitung zu +synchronisieren, weil der Vordergrundprozess die Ergebnisse +des Hintergrundprozesses benötigt. Auch hier haben wir stark +vereinfacht, indem die Ergebnisse einfach direkt nach der Verfügbarkeit +vom Hintergrundprozess auf den Bildschirm geschrieben wurden. Das +Beispiel zeigt jedoch, wie prinzipiell vorgegangen werden könnte, +und ist vorwiegend als Anregung für eigene Experimente anzusehen. +

+ + + +
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+
+ + + + +

22.4 Synchronisation +

+
+ +
+ + + + +

22.4.1 Synchronisationsprobleme

+ +

+Wenn man sich mit Nebenläufigkeit beschäftigt, muss man +sich in aller Regel auch mit Fragen der Synchronisation nebenläufiger +Prozesse beschäftigen. In Java erfolgt die Kommunikation zweier +Threads auf der Basis gemeinsamer Variablen, die von beiden Threads +erreicht werden können. Führen beide Prozesse Änderungen +auf den gemeinsamen Daten durch, so müssen sie synchronisiert +werden, denn andernfalls können undefinierte Ergebnisse entstehen. + +

+Wir wollen uns als einleitendes Beispiel ein kleines Programm ansehen, +bei dem zwei Threads einen gemeinsamen Zähler hochzählen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2209.java */
+002 
+003 public class Listing2209
+004 extends Thread
+005 {
+006   static int cnt = 0;
+007 
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     Thread t1 = new Listing2209();
+011     Thread t2 = new Listing2209();
+012     t1.start();
+013     t2.start();
+014   }
+015 
+016   public void run()
+017   {
+018     while (true) {
+019       System.out.println(cnt++);
+020     }
+021   }
+022 }
+ +		 +Listing2209.java
+ +Listing 22.9: Zwei Zählerthreads

+ +

+Läßt man das Programm eine Weile laufen, könnte es +beispielsweise zu folgender Ausgabe kommen: + +

+0
+1
+2
+3
+4
+5
+6
+7
+8
+9
+10
+11
+12
+13
+14
+15
+16
+17
+18
+19
+20
+21
+22
+23
+24
+25
+26
+27
+28
+29
+30
+31
+33    <-- Nanu? Wo ist die 32?
+34
+35
+36
+37
+38
+39
+40
+41
+42
+43
+44
+45
+46
+47
+48
+49
+50
+51
+52
+53
+54
+55
+56
+32    <-- Ach so, hier!
+58
+59
+
+ + +

+Beide Prozesse greifen unsynchronisiert auf die gemeinsame Klassenvariable +cnt zu. Da die Operation System.out.println(cnt++); +nicht atomar ist, kommt es zu dem Fall, dass die Operation +mitten in der Ausführung unterbrochen wird und der Scheduler +mit dem anderen Thread fortfährt. Erst später, wenn der +unterbrochene prozess wieder Rechenzeit erhält, kann er seinen +vor der Unterbrechung errechneten Zählerwert von 32 ausgeben. +Sein Pendant war in der Zwischenzeit allerdings bereits bis 56 fortgefahren. +Um diese Art von Inkonsistenzen zu beseitigen, bedarf es der Synchronisation +der beteiligten Prozesse. + + + + +

22.4.2 Monitore

+ +

+Zur Synchronisation nebenläufiger Prozesse hat Java das Konzept +des Monitors implementiert. Ein Monitor ist die Kapselung eines +kritischen Bereichs (also eines Programmteils, +der nur von jeweils einem prozess zur Zeit durchlaufen werden darf) +mit Hilfe einer automatisch verwalteten Sperre. Diese Sperre wird +beim Betreten des Monitors gesetzt und beim Verlassen wieder zurückgenommen. +Ist sie beim Eintritt in den Monitor bereits von einem anderen prozess +gesetzt, so muss der aktuelle prozess warten, bis der Konkurrent die +Sperre freigegeben und den Monitor verlassen hat. + +

+Das Monitor-Konzept wird mit Hilfe des in die Sprache integrierten +Schlüsselworts synchronized +realisiert. Durch synchronized +kann entweder eine komplette Methode oder ein Block innerhalb einer +Methode geschützt werden. Der Eintritt in den so deklarierten +Monitor wird durch das Setzen einer Sperre auf einer Objektvariablen +erreicht. Bezieht sich synchronized +auf eine komplette Methode, wird als Sperre der this-Pointer +verwendet, andernfalls ist eine Objektvariable explizit anzugeben. + + + + +

Anwendung von synchronized auf einen Block von Anweisungen

+ +

+Wir wollen uns diese Art der Verwendung an einem Beispiel ansehen, +welches das oben demonstrierte Synchronisationsproblem löst. +Die naheliegende Lösung, die Anweisung System.out.println(cnt++); +durch einen synchronized-Block +auf der Variablen this +zu synchronisieren, funktioniert leider nicht. Da der Zeiger this +für jeden der beiden Threads, die ja unterschiedliche Instanzen +repräsentieren, neu vergeben wird, wäre für jeden Thread +der Eintritt in den Monitor grundsätzlich erlaubt. + +

+Statt dessen verwenden wir die (in Abschnitt 43.2.2 +erläuterte) Methode getClass, +die uns ein Klassenobjekt beschafft (ein und dasselbe für alle +Instanzen), mit dem wir die Klassenvariable cnt +schützen können: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2210.java */
+002 
+003 public class Listing2210
+004 extends Thread
+005 {
+006   static int cnt = 0;
+007 
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     Thread t1 = new Listing2210();
+011     Thread t2 = new Listing2210();
+012     t1.start();
+013     t2.start();
+014   }
+015 
+016   public void run()
+017   {
+018     while (true) {
+019       synchronized (getClass()) {
+020         System.out.println(cnt++);
+021       }
+022     }
+023   }
+024 }
+ +		 +Listing2210.java
+ +Listing 22.10: Synchronisation von Threads mit Klassenobjekten

+ +

+Nun werden alle Zählerwerte in aufsteigender Reihenfolge ausgegeben. + + + + +

Anwendung von synchronized auf eine Methode

+ +

+Ein anderer Fall ist der, bei dem der Zugriff auf ein Objekt selbst +synchronisiert werden muss, weil damit zu rechnen ist, dass mehr als +ein Thread zur gleichen Zeit das Objekt verwenden will. + +

+Im folgenden werden die potentiellen Probleme am Beispiel eines Zählerobjekts +erläutert, dessen Aufgabe es ist, einen internen Zähler +zu kapseln, auf Anforderung den aktuellen Zählerstand zu liefern +und den internen Zähler zu inkrementieren. Hierbei handelt es +sich um eine Aufgabe, die beispielsweise in der Datenbankprogrammierung +sehr häufig vorkommt, um Schlüsselnummern zu generieren. + +

+Typischerweise wird das Synchronisationsproblem dadurch verschärft, +dass die Verwendung des Zählers einige vergleichsweise langsame +Festplattenzugriffe erforderlich macht. In unserem Beispiel wird der +Zähler von fünf Threads verwendet. Die Langsamkeit und damit +die Wahrscheinlichkeit, dass der Scheduler die Zugriffsoperation unterbricht, +wird in unserem Beispiel durch eine Sequenz eingestreuter Fließkommaoperationen +erhöht: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2211.java */
+002 
+003 class Counter2211
+004 {
+005   int cnt;
+006 
+007   public Counter2211(int cnt)
+008   {
+009     this.cnt = cnt;
+010   }
+011 
+012   public int nextNumber()
+013   {
+014     int ret = cnt;
+015     //Hier erfolgen ein paar zeitaufwändige Berechnungen, um
+016     //so zu tun, als sei das Errechnen des Nachfolgezählers
+017     //eine langwierige Operation, die leicht durch den
+018     //Scheduler unterbrochen werden kann.
+019     double x = 1.0, y, z;
+020     for (int i= 0; i < 1000; ++i) {
+021       x = Math.sin((x*i%35)*1.13);
+022       y = Math.log(x+10.0);
+023       z = Math.sqrt(x+y);
+024     }
+025     //Jetzt ist der Wert gefunden
+026     cnt++;
+027     return ret;
+028   }
+029 }
+030 
+031 public class Listing2211
+032 extends Thread
+033 {
+034   private String name;
+035   private Counter2211 counter;
+036 
+037   public Listing2211(String name, Counter2211 counter)
+038   {
+039     this.name = name;
+040     this.counter = counter;
+041   }
+042 
+043   public static void main(String[] args)
+044   {
+045     Thread[] t = new Thread[5];
+046     Counter2211 cnt = new Counter2211(10);
+047     for (int i = 0; i < 5; ++i) {
+048       t[i] = new Listing2211("Thread-"+i,cnt);
+049       t[i].start();
+050     }
+051   }
+052 
+053   public void run()
+054   {
+055     while (true) {
+056       System.out.println(counter.nextNumber()+" for "+name);
+057     }
+058   }
+059 }
+ +		 +Listing2211.java
+ +Listing 22.11: Eine unzureichend synchronisierte Zählerklasse

+ +

+Das Ergebnis des Programms ist - wie nicht anders zu erwarten - schlecht, +denn es werden sehr viele doppelte Schlüssel produziert. Ein +Beispiellauf brachte bereits in den ersten 15 Aufrufen 6 doppelte +Zählerwerte: + +

+10 for Thread-2
+11 for Thread-4
+10 for Thread-0
+10 for Thread-1
+11 for Thread-2
+11 for Thread-3
+12 for Thread-4
+13 for Thread-0
+14 for Thread-1
+15 for Thread-2
+16 for Thread-3
+17 for Thread-4
+18 for Thread-0
+19 for Thread-1
+20 for Thread-2
+
+ + +

+Auch hier gibt es eine einfache Lösung für das Synchronisationsproblem. +Eine einfache Markierung der Methode nextNumber +als synchronized +macht diese zu einem Monitor und sorgt dafür, dass der komplette +Code innerhalb der Methode als atomares Programmfragment behandelt +wird. Eine Unterbrechung des kritischen Abschnitts durch einen anderen +Thread ist dann nicht mehr möglich: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public synchronized int nextNumber()
+002 {
+003   int ret = cnt;
+004   //Hier erfolgen ein paar zeitaufwändige Berechnungen, um so
+005   //zu tun, als sei das Errechnen des Nachfolgezählerstandes
+006   //eine langwierige Operation, die leicht durch den
+007   //Scheduler unterbrochen werden kann.
+008   double x = 1.0, y, z;
+009   for (int i= 0; i < 1000; ++i) {
+010     x = Math.sin((x*i%35)*1.13);
+011     y = Math.log(x+10.0);
+012     z = Math.sqrt(x+y);
+013   }
+014   //Jetzt ist der Wert gefunden
+015   cnt++;
+016   return ret;
+017 }
+ +
+ +Listing 22.12: Synchronisieren der Zählermethode

+ +

+Durch das synchronized-Attribut +wird beim Aufruf der Methode die Instanzvariable this +gesperrt und damit der Zugriff für andere Threads unmöglich +gemacht. Erst nach Verlassen der Methode und Entsperren von this +kann nextNumber wieder von anderen +Threads aufgerufen werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Diese Art des Zugriffschutzes wird in Java von vielen Klassen verwendet, +um ihre Methoden thread-sicher zu machen. Nach Aussage der +Sprachspezifikation kann davon ausgegangen werden, dass die gesamte +Java-Klassenbibliothek in diesem Sinne thread-sicher ist. Dies gilt +allerdings nicht für die Swing-Klassen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

22.4.3 wait und notify

+ +

+Neben dem Monitorkonzept stehen mit den Methoden wait +und notify +der Klasse Object +noch weitere Synchronisationsprimitive zur Verfügung. Zusätzlich +zu der bereits erwähnten Sperre, die einem Objekt zugeordnet +ist, besitzt ein Objekt nämlich auch noch eine Warteliste. +Dabei handelt es sich um eine (möglicherweise leere) Menge von +Threads, die vom Scheduler unterbrochen wurden und auf ein Ereignis +warten, um fortgesetzt werden zu können. + +

+Sowohl wait +als auch notify +dürfen nur aufgerufen werden, wenn das Objekt bereits gesperrt +ist, also nur innerhalb eines synchronized-Blocks +für dieses Objekt. Ein Aufruf von wait +nimmt die bereits gewährten Sperren (temporär) zurück +und stellt den prozess, der den Aufruf von wait +verursachte, in die Warteliste des Objekts. Dadurch wird er unterbrochen +und im Scheduler als wartend markiert. Ein Aufruf von notify +entfernt einen (beliebigen) prozess aus der Warteliste des Objekts, +stellt die (temporär) aufgehobenen Sperren wieder her und führt +ihn dem normalen Scheduling zu. wait +und notify +sind damit für elementare Synchronisationsaufgaben geeignet, +bei denen es weniger auf die Kommunikation als auf die Steuerung der +zeitlichen Abläufe ankommt. + +

+Das folgende Beispiel demonstriert den Einsatz von wait +und notify +an einem Producer/Consumer-Beispiel. +Ein prozess arbeitet dabei als Produzent, der Fließkommazahlen +»herstellt«, und ein anderer als Konsument, der die produzierten +Daten verbraucht. Die Kommunikation zwischen beiden erfolgt über +ein gemeinsam verwendetes Vector-Objekt, +das die produzierten Elemente zwischenspeichert und als Medium für +die wait-/notify-Aufrufe +dient: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2213.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 class Producer2213
+006 extends Thread
+007 {
+008   private Vector v;
+009 
+010   public Producer2213(Vector v)
+011   {
+012     this.v = v;
+013   }
+014 
+015   public void run()
+016   {
+017     String s;
+018 
+019     while (true) {
+020       synchronized (v) {
+021         s = "Wert "+Math.random();
+022         v.addElement(s);
+023         System.out.println("Produzent erzeugte "+s);
+024         v.notify();
+025       }
+026       try {
+027         Thread.sleep((int)(100*Math.random()));
+028       } catch (InterruptedException e) {
+029         //nichts
+030       }
+031     }
+032   }
+033 }
+034 
+035 class Consumer2213
+036 extends Thread
+037 {
+038    private Vector v;
+039 
+040    public Consumer2213(Vector v)
+041    {
+042       this.v = v;
+043    }
+044 
+045    public void run()
+046    {
+047       while (true) {
+048          synchronized (v) {
+049             if (v.size() < 1) {
+050                try {
+051                   v.wait();
+052                } catch (InterruptedException e) {
+053                   //nichts
+054                }
+055             }
+056             System.out.print(
+057               " Konsument fand "+(String)v.elementAt(0)
+058             );
+059             v.removeElementAt(0);
+060             System.out.println(" (verbleiben: "+v.size()+")");
+061          }
+062          try {
+063             Thread.sleep((int)(100*Math.random()));
+064          } catch (InterruptedException e) {
+065             //nichts
+066          }
+067       }
+068    }
+069 }
+070 
+071 public class Listing2213
+072 {
+073    public static void main(String[] args)
+074    {
+075       Vector v = new Vector();
+076 
+077       Producer2213 p = new Producer2213(v);
+078       Consumer2213 c = new Consumer2213(v);
+079       p.start();
+080       c.start();
+081    }
+082 }
+ +		 +Listing2213.java
+ +Listing 22.13: Ein Producer-/Consumer-Beispiel mit wait und notify

+ +

+Um die Arbeitsverteilung zwischen den Prozessen etwas interessanter +zu gestalten, werden beide gezwungen, nach jedem Schritt eine kleine +Pause einzulegen. Da die Wartezeit zufällig ausgewählt wird, +kann es durchaus dazu kommen, dass der Produzent eine größere +Anzahl an Elementen anhäuft, die der Konsument noch nicht abgeholt +hat. Der umgekehrte Fall ist natürlich nicht möglich, da +der Konsument warten muss, wenn keine Elemente verfügbar sind. +Eine Beispielsitzung könnte etwa so aussehen: + +

+Produzent erzeugte Wert 0.09100924684649958
+ Konsument fand Wert 0.09100924684649958 (verbleiben: 0)
+Produzent erzeugte Wert 0.5429652807455857
+ Konsument fand Wert 0.5429652807455857 (verbleiben: 0)
+Produzent erzeugte Wert 0.6548096532111007
+ Konsument fand Wert 0.6548096532111007 (verbleiben: 0)
+Produzent erzeugte Wert 0.02311095955845288
+ Konsument fand Wert 0.02311095955845288 (verbleiben: 0)
+Produzent erzeugte Wert 0.6277057416210464
+ Konsument fand Wert 0.6277057416210464 (verbleiben: 0)
+Produzent erzeugte Wert 0.6965546173953919
+Produzent erzeugte Wert 0.6990053250441516
+Produzent erzeugte Wert 0.9874467815778902
+Produzent erzeugte Wert 0.12110075531692543
+Produzent erzeugte Wert 0.5957795111549329
+ Konsument fand Wert 0.6965546173953919 (verbleiben: 4)
+Produzent erzeugte Wert 0.019655027417308846
+ Konsument fand Wert 0.6990053250441516 (verbleiben: 4)
+ Konsument fand Wert 0.9874467815778902 (verbleiben: 3)
+Produzent erzeugte Wert 0.14247583735074354
+ Konsument fand Wert 0.12110075531692543 (verbleiben: 3)
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Durch eine konstante Pause nach jedem produzierten Element könnte +der Produzent bewußt langsamer gemacht werden. Der schnellere +Konsument würde dann einen Großteil seiner Zeit damit verbringen, +festzustellen, dass keine Elemente verfügbar sind. Zwar würde +das Beispiel (in leicht modifizierter Form) auch ohne den Einsatz +von wait/notify +funktionieren. Durch ihre Verwendung aber ist der Konsumentenprozess +nicht gezwungen, aktiv zu warten, sondern wird vom Produzenten +benachrichtigt, wenn ein neues Element verfügbar ist. Der Rechenzeitbedarf +reduziert sich dadurch auf einen Bruchteil dessen, was andernfalls +benötigt würde.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

22.4.4 PipedInputStream und PipedOutputStream

+ +

+Sollen wie im vorigen Beispiel zwei Threads so miteinander verbunden +werden, dass einer von beiden Daten erzeugt, die der andere verarbeitet, +gibt es die Möglichkeit, beide mit Hilfe einer Pipe +zu synchronisieren. Dabei werden die beiden Threads über einen +ByteStream miteinander verbunden, der von einem Thread geschrieben +und von dem anderen gelesen wird. + +

+Dieses Piping-Konzept wird in Java durch die Klassen PipedInputStream +und PipedOutputStream +realisiert. Beide Klassen werden immer paarweise und immer in getrennten +Threads verwendet. Daten, die der eine Thread in den PipedOutputStream +schreibt, kann der andere aus dem angebundenen PipedInputStream +lesen. + +

+Da die Kommunikation gepuffert erfolgt, kann der schreibende +Thread in einem gewissen Rahmen mehr Daten produzieren, als der lesende +verarbeiten kann. Ist der Puffer voll (im JDK 1.2 ist er 1024 Byte +groß), wird der schreibende Thread angehalten, bis der lesende +ausreichend Zeichen gelesen hat. Greift der lesende Thread auf eine +Pipe zu, die nicht genügend Daten enthält, muss er warten, +bis ein anderer Thread die erforderliche Anzahl an Bytes hineingeschrieben +hat. + +

+Wir können das Producer-/Consumer-Beispiel unter Verwendung von +PipedInputStream +und PipedOutputStream +vereinfachen, denn die gesamte Synchronisationsarbeit wird automatisch +beim Aufruf der read- +und write-Methoden +erledigt. + +

+Das folgende Listing zeigt zwei Threads, die über eine Pipe einzelne +Datenbytes miteinander austauschen. Die Pipe wird vom Hauptprogramm +erzeugt, indem zunächst der PipedInputStream +angelegt und an den danach erzeugten PipedOutputStream +übergeben wird. Alternativ hätte die Verbindung auch hergestellt +werden können, indem einer der beiden Streams an die connect-Methode +des anderen übergeben worden wäre. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2214.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 class Producer2214
+006 extends Thread
+007 {
+008   private PipedOutputStream pipe;
+009 
+010   public Producer2214(PipedOutputStream pipe)
+011   {
+012     this.pipe = pipe;
+013   }
+014 
+015   public void run()
+016   {
+017     while (true) {
+018       byte b = (byte)(Math.random() * 128);
+019       try {
+020         pipe.write(b);
+021         System.out.println("Produzent erzeugte " + b);
+022       } catch (IOException e) {
+023         System.err.println(e.toString());
+024       }
+025       try {
+026         Thread.sleep((int)(100*Math.random()));
+027       } catch (InterruptedException e) {
+028         //nichts
+029       }
+030     }
+031   }
+032 }
+033 
+034 class Consumer2214
+035 extends Thread
+036 {
+037   private PipedInputStream pipe;
+038 
+039   public Consumer2214(PipedInputStream pipe)
+040   {
+041     this.pipe = pipe;
+042   }
+043 
+044   public void run()
+045   {
+046     while (true) {
+047       try {
+048         byte b = (byte)pipe.read();
+049         System.out.println(" Konsument fand " + b);
+050       } catch (IOException e) {
+051         System.err.println(e.toString());
+052       }
+053       try {
+054         Thread.sleep((int)(100*Math.random()));
+055       } catch (InterruptedException e) {
+056         //nichts
+057       }
+058     }
+059   }
+060 }
+061 
+062 public class Listing2214
+063 {
+064   public static void main(String[] args)
+065   throws Exception
+066   {
+067     PipedInputStream inPipe = new PipedInputStream();
+068     PipedOutputStream outPipe = new PipedOutputStream(inPipe);
+069     Producer2214 p = new Producer2214(outPipe);
+070     Consumer2214 c = new Consumer2214(inPipe);
+071     p.start();
+072     c.start();
+073   }
+074 }
+ +		 +Listing2214.java
+ +Listing 22.14: Das Producer-/Consumer-Beispiel mit einer Pipe

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Piping gibt es auch für zeichenbasierte Kommunikation. Dazu werden +die Klassen PipedWriter +und PipedReader +verwendet. Bis auf den Unterschied, dass Zeichen anstelle von Bytes +ausgetauscht werden, entspricht ihre Arbeitsweise genau den hier vorgestellten +Byte-Pipes.

 + + + + +
 Tipp 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100148.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100148.html new file mode 100644 index 0000000..9e9547a --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100148.html @@ -0,0 +1,246 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

22.5 Verwalten von Threads

+
+ +
+ +

+Threads können in Java nicht nur ausgeführt und synchronisiert +werden, sondern besitzen auch eine Reihe administrativer Eigenschaften, +die besonders dann nützlich sind, wenn das Thread-Konzept stark +genutzt wird. Diese administrativen Eigenschaften lassen sich in zwei +Gruppen unterteilen. Zum einen gibt es Eigenschaften, die bei den +Threads selbst zu finden sind, beispielsweise die Priorität +oder der Name eines Threads. Zum anderen gibt es Eigenschaften, +die darauf begründet sind, dass jeder Thread in Java zu einer +Thread-Gruppe gehört, die untereinander über Vater-Kind-Beziehungen +miteinander in Verbindung stehen. Beide Gruppen von Eigenschaften +sollen im folgenden kurz erklärt werden. + + + + +

22.5.1 Priorität und Name

+ +

+Jeder Thread in Java hat einen eindeutigen Namen. Wird dieser nicht +explizit vergeben (beispielsweise im Konstruktor), so vergibt Java +einen automatisch generierten Namen der Form "Thread-" ++ n, wobei n ein int +ist. Alternativ kann einem Thread mit der Methode setName +auch vom Programm selbst ein Name zugewiesen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setName(String name)
+
+ +		 +java.lang.Thread
+ +

+Mit Hilfe der Methode getName +kann der Name eines Threads abgefragt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public String getName()
+
+ +		 +java.lang.Thread
+ +

+Neben einem Namen besitzt ein Thread auch eine Priorität. +Die Priorität steuert den Scheduler in der Weise, dass bei Vorhandensein +mehrerer bereiter Threads diejenigen mit höherer Priorität +vor denen mit niedrigerer Priorität ausgeführt werden. Beim +Anlegen eines neuen Threads bekommt dieser die Priorität des +aktuellen Threads. Mit Hilfe der Methode setPriority +kann die Priorität gesetzt und mit getPriority +abgefragt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setPriority(int newPriority)
+
+public int getPriority()
+
+ +		 +java.lang.Thread
+ +

+Als Parameter kann an setPriority +ein Wert übergeben werden, der zwischen den Konstanten Thread.MIN_PRIORITY +und Thread.MAX_PRIORITY +liegt. Der Normalwert wird durch die Konstante Thread.NORM_PRIORITY +festgelegt. In der aktuellen Version des JDK haben diese Konstanten +die Werte 1, 5 und 10. + + + + +

22.5.2 Thread-Gruppen

+ +

+Thread-Gruppen dienen dazu, Informationen zu verwalten, die +nicht nur für einen einzelnen Thread von Bedeutung sind, sondern +für eine ganze Gruppe. Weiterhin bieten sie Methoden, die auf +alle Threads einer Gruppe angewendet werden können, und sie erlauben +es, die Threads einer Gruppe aufzuzählen. In der Java-Klassenbibliothek +gibt es zu diesem Zweck eine eigene Klasse ThreadGroup. + +

+Der Einstieg zur Anwendung von Objekten der Klasse ThreadGroup +ist die Methode getThreadGroup +der Klasse Thread. +Sie liefert das ThreadGroup-Objekt, +dem der aktuelle Thread +angehört. Alle Thread-Gruppen sind über eine Vater-Kind-Beziehung +miteinander verkettet. Mit Hilfe der Methode getParent +von ThreadGroup +kann die Vater-Thread-Gruppe ermittelt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public ThreadGroup getParent()
+
+ +		 +java.lang.ThreadGroup
+ +

+Durch mehrfache Anwendung kann so die Wurzel aller Thread-Gruppen +ermittelt werden. Steht eine ThreadGroup +ganz oben in der Hierarchie, so liefert die Methode getParent +den Wert null. + +

+Um die Menge aller Threads zu bestimmen, die in der aktuellen Thread-Gruppe +und ihren Untergruppen enthalten sind, kann die Methode enumerate +verwendet werden: +

+ + + + + +
+ +
+public int enumerate(Thread[] list)
+
+ +		 +java.lang.ThreadGroup
+ +

+enumerate +erwartet ein Array von Threads, das beim Aufruf mit allen Threads, +die zu dieser Thread-Gruppe oder einer ihrer Untergruppen gehören, +gefüllt wird. Das Array sollte vor dem Aufruf bereits auf die +erforderliche Größe dimensioniert werden. Als Anhaltspunkt +kann dabei das Ergebnis der Methode activeCount +dienen, die die Anzahl der aktiven Threads in der aktuellen Thread-Gruppe +und allen Thread-Gruppen, die die aktuelle Thread-Gruppe als Vorfahr +haben, angibt: +

+ + + + + +
+ +
+public int activeCount()
+
+ +		 +java.lang.ThreadGroup
+

+ + + +
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+
+ + + + +

22.6 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+
+ + + + +

Kapitel 23

+

Grafikausgabe

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+
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+
+ + + + +

23.1 Das Abstract Windowing Toolkit

+
+ +
+ + + + +

23.1.1 Grundlegende Eigenschaften

+ +

+Im Gegensatz zu den meisten anderen Programmiersprachen wurde Java +von Anfang an mit dem Anspruch entwickelt, ein vielseitiges, aber +einfach zu bedienendes System für die Gestaltung grafischer Oberflächen +zur Verfügung zu stellen. Das Resultat dieser Bemühungen +steht seit dem JDK 1.0 als Grafikbibliothek unter dem Namen Abstract +Windowing Toolkit (AWT) +zur Verfügung. + +

+Die Fähigkeiten des AWT lassen sich grob in vier Gruppen unterteilen: +

+ +

+Da die grafischen Fähigkeiten Bestandteil der Sprache bzw. ihrer +Klassenbibliothek sind, können sie als portabel angesehen werden. +Unabhängig von der Zielplattform wird ein GUI-basiertes Programm +auf allen verwendeten Systemen gleich oder zumindest ähnlich +laufen. + + + + +

23.1.2 Von AWT nach Swing

+ + + + +

Änderungen mit dem JDK 1.1

+ +

+Die Entwicklung von grafikorientierten Anwendungen im JDK 1.0 war +zwar relativ einfach und erzeugte portable Programme mit grafischer +Oberfläche, war aber durch eine Reihe von Fehlern und Restriktionen +des AWT eingeschränkt. Vor allem bei der Erstellung großer +GUI-Anwendungen wurden die Programme schnell unübersichtlich, +und die Performance litt unter dem unzulänglichen Event-Modell +der Version 1.0. Mit der Version 1.1 des JDK hat SUN das AWT massiv +verändert. Es gab umfangreiche Fehlerbehebungen, und eine Vielzahl +von Methodennamen wurde geändert. Vor allem aber wurde das Event-Handling, +also der Transfer von GUI-Ereignissen, komplett überarbeitet. + +

+Das neue Schlagwort lautet Delegation Based Event Handling. +Es bezeichnet die Fähigkeit des AWT, GUI-Ereignisse an beliebige +Objekte weiterzuleiten und dort zu behandeln. Obwohl das Verständnis +für diese neuen Techniken etwas schwieriger zu erlangen ist als +beim alten Event-Modell, lohnt sich der zusätzliche Aufwand. +Die Entwicklung großer GUI-Anwendungen mit einer klaren Trennung +zwischen Benutzeroberfläche und Applikationslogik wird so erst +möglich gemacht. Wir werden in Kapitel 28 +detailliert auf das neue Paradigma eingehen. Wo erforderlich, werden +einzelne Bestandteile bereits vorher informell eingeführt. + + + + +

Swing

+ +

+Neben dem AWT gibt es eine zweite Bibliothek für die Gestaltung +grafischer Benutzeroberflächen. Sie heißt Swing, +ist seit dem JDK 1.1 als Add-On verfügbar und seit der Version +1.2 fester Bestandteil des Java Development Kit. Da Swing-Anwendungen +in ihren Möglichkeiten weit über das hinausgehen, was das +AWT bietet, werden heute die meisten GUI-Programme mit Swing geschrieben. +Wir beschreiben Swing ab Kapitel 35. +Dennoch macht es Sinn, sich zunächst mit dem AWT zu beschäftigen. + +

+Einerseits ist das AWT einfacher zu erlernen, denn es ist weniger +umfangreich als Swing. Gerade als Anfänger muss man nicht so +viele neue Konzepte erlernen. Zum anderen werden viele der AWT-Features +auch in Swing benötigt, und das mühsam angeeignete Wissen +ist nicht völlig verloren. Ob es um die Verwendung von Farben +oder unterschiedlichen Schriftarten oder um die Anordnung von Dialogelementen +mit Hilfe von Panels und Layout-Managern geht, die zugrunde liegenden +Techniken sind in beiden Fällen gleich. Drittens gibt es auch +heute noch Anwendungen für das AWT, etwa bei der Applet-Programmierung, +oder wenn die Verwendung von plattformspezifischen Dialogelementen +zwingend erforderlich ist. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Leser, die dennoch ausschließlich Swing lernen wollen und das +AWT als unnötigen Ballast ansehen, brauchen die Kapitel 30 +und 32 lediglich +kurz anzusehen. Das dazwischen liegende Kapitel 31 +sollte dagegen nicht übersprungen werden, denn es beschreibt +die Arbeitsweise und Anwendung der Layoutmanager. Die übrigen +Kapitel in diesem Teil des Buchs behandeln Themen, die in beiden Welten +von Bedeutung sind.

 + + + + +
 Tipp 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

23.2 Grundlagen der Grafikausgabe

+
+ +
+ + + + +

23.2.1 Anlegen eines Fensters

+ +

+Um die Grafikfähigkeiten von Java nutzen zu können, muss +das Paket java.awt +eingebunden werden. Dies geschieht zweckmäßigerweise mit +Hilfe folgender Anweisung am Anfang der Klassendefinition: +

+ + + + +
+ +
+import java.awt.*;
+
+ +
+ +

+Danach stehen alle Klassen aus dem Paket java.awt +zur Verfügung. + +

+Zur Ausgabe von grafischen Elementen benötigt die Anwendung ein +Fenster, auf das die Ausgabeoperationen angewendet werden können. +Während bei der Programmierung eines Applets ein Standardfenster +automatisch zur Verfügung gestellt wird, muss eine Applikation +ihre Fenster selbst erzeugen. Da die Kommunikation mit einem Fenster +über eine Reihe von Callback-Methoden abgewickelt wird, wird +eine Fensterklasse in der Regel nicht einfach instanziert. Statt dessen +ist es meist erforderlich, eine eigene Klasse aus einer der vorhandenen +abzuleiten und die benötigten Interfaces zu implementieren. + +

+Zum Ableiten einer eigenen Fensterklasse wird in der Regel entweder +die Klasse Frame +oder die Klasse Dialog +verwendet, die beide aus Window +abgeleitet sind. Da Dialog +vorwiegend dafür verwendet wird, Dialogboxen zu erstellen, die +über darin enthaltene Komponenten mit dem Anwender kommunizieren, +wollen wir ihre Verwendung bis zum Kapitel 31 +zurückstellen. Die wichtigste Klasse zur Ausgabe von Grafiken +in Java-Applikationen ist also Frame. + +

+Um ein einfaches Fenster zu erzeugen und auf dem Bildschirm anzuzeigen, +muss ein neues Element der Klasse Frame +erzeugt, auf die gewünschte Größe gebracht und durch +Aufruf der Methode setVisible +sichtbar gemacht werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2301.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 
+005 class Listing2301
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     Frame wnd = new Frame("Einfaches Fenster");
+010 
+011     wnd.setSize(400,300);
+012     wnd.setVisible(true);
+013   }
+014 }
+ +		 +Listing2301.java
+ +Listing 23.1: Ein einfaches Fenster erzeugen

+ +

+Das Ausführen dieses Programms führt dazu, dass ein Fenster +mit dem Titel »Einfaches Fenster« erzeugt und in der Größe +400*300 Pixel auf dem Bildschirm angezeigt wird. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Da wir noch keinen Code für die Behandlung von GUI-Events eingebaut +haben, bietet das Fenster lediglich das von Windows her bekannte Standardverhalten. +Es läßt sich verschieben und in der Größe verändern +und besitzt eine Titel- und Menüleiste, die mit einem Systemmenü +ausgestattet ist. Anders als in anderen grafikorientierten Systemen +gibt es noch keine Funktionalität zum Beenden des Fensters. Das +Beispielprogramm kann daher nur durch einen harten Abbruch seitens +des Benutzers (z.B. durch Drücken von [STRG]+[C] +in der DOS-Box, aus der das Fenster gestartet wurde) beendet werden. +Wir werden im nächsten Beispiel Programmcode zum ordnungsgemäßen +Schließen des Fensters einfügen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

23.2.2 Die Methode paint

+ +

+Die Ausgabe in ein Fenster erfolgt durch Überlagern der Methode +paint, +die immer dann aufgerufen wird, wenn das Fenster ganz oder teilweise +neu gezeichnet werden muss. Dies ist beispielsweise dann der Fall, +wenn das Fenster zum ersten Mal angezeigt wird oder durch Benutzeraktionen +ein Teil des Fensters sichtbar wird, der bisher verdeckt war. paint +bekommt beim Aufruf eine Instanz der Klasse Graphics +übergeben: +

+ + + + + +
+ +
+public void paint(Graphics g)
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Graphics +ist Javas Implementierung eines Device-Kontexts +(auch Grafikkontext genannt) und stellt +somit die Abstraktion eines universellen Ausgabegeräts für +Grafik und Schrift dar. Die Klasse bietet Methoden zur Erzeugung von +Linien-, Füll- und Textelementen. Darüber hinaus verwaltet +Graphics +die Zeichenfarbe, in der alle Ausgaben erfolgen, und einen Font, der +zur Ausgabe von Schrift verwendet wird. Ein Device-Kontext kann daher +als eine Art universelles Ausgabegerät angesehen werden, das +elementare Funktionen zur Ausgabe von farbigen Grafik- und Schriftzeichen +zur Verfügung stellt. + + + + +

23.2.3 Das grafische Koordinatensystem

+ +

+Die Ausgabe von Grafik basiert auf einem zweidimensionalen Koordinatensystem, +dessen Ursprungspunkt (0,0) in der linken oberen Ecke liegt (siehe +Abbildung 23.1). +Positive x-Werte erstrecken sich nach rechts, positive y-Werte +nach unten. Die Maßeinheit entspricht einem Bildschirmpixel +und ist damit geräteabhängig. + +

+In den meisten Fällen steht dem Programm nicht das gesamte Fenster +zur Ausgabe zur Verfügung, sondern es gibt Randelemente +wie Titelzeilen, Menüs oder Rahmen, die nicht überschrieben +werden können. Mit der Methode getInsets +kann die Größe dieser Randelemente ermittelt werden. Wir +werden darauf in Kapitel 24 +noch einmal zurückkommen. +

+ + +

+ +

+Abbildung 23.1: Das Koordinatensystem von Java

+ + + + +

23.2.4 Schließen eines Fensters

+ +

+Ein einfaches Hauptfenster, wie es im vorigen Beispiel gezeigt wurde, +besitzt keinerlei Funktionalität, um vom Anwender auf geordnete +Weise geschlossen werden zu können. Alle entsprechenden Dialogelemente +im Systemmenü sind ohne Funktion. Tatsächlich mußten +wir das Programm durch Drücken von [STRG]+[C] +abbrechen. Ohne zu tief in Details einzusteigen (diese werden in Kapitel 28 +und Kapitel 29 nachgereicht) +wollen wir an dieser Stelle beispielhaft einen geeigneten Mechanismus +zum Schließen des Hauptfensters vorstellen. + +

+Soll der Anwender ein Hauptfenster schließen können, muss +ein WindowListener +registriert werden. Dabei handelt es sich um ein Interface, dessen +Methode windowClosing +aufgerufen wird, wenn der Anwender über das System-Menü +oder den Schließen-Button das Fenster schließen will. +Das Programm wird in diesem Fall setVisible(false) +aufrufen, um das Fenster zu schließen, und nötigenfalls +System.exit anhängen, um +zusätzlich das Programm zu beenden. + +

+Da ein solcher WindowListener +in praktisch jedem GUI-Programm benötigt wird, wollen wir eine +Klasse WindowClosingAdapter +vorstellen, die in allen folgenden Beispielen wiederverwendet werden +kann: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* WindowClosingAdapter.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class WindowClosingAdapter
+007 extends WindowAdapter
+008 {
+009   private boolean exitSystem;
+010 
+011   /**
+012    * Erzeugt einen WindowClosingAdapter zum Schliessen
+013    * des Fensters. Ist exitSystem true, wird das komplette
+014    * Programm beendet.
+015    */
+016   public WindowClosingAdapter(boolean exitSystem)
+017   {
+018     this.exitSystem = exitSystem;
+019   }
+020 
+021   /**
+022    * Erzeugt einen WindowClosingAdapter zum Schliessen
+023    * des Fensters. Das Programm wird nicht beendet.
+024    */
+025   public WindowClosingAdapter()
+026   {
+027     this(false);
+028   }
+029 
+030   public void windowClosing(WindowEvent event)
+031   {
+032     event.getWindow().setVisible(false);
+033     event.getWindow().dispose();
+034     if (exitSystem) {
+035       System.exit(0);
+036     }
+037   }
+038 }
+ +		 +WindowClosingAdapter.java
+ +Listing 23.2: Die Klasse WindowClosingAdapter

+ +

+Um den gewünschten Effekt zu erzielen, muss der Listener beim +zu schließenden Fenster durch Aufruf von addWindowListener +registriert werden. Dadurch wird beim Anklicken des Schließen-Buttons +(bzw. beim Aufrufen des entsprechenden Systemmenüeintrags) die +Methode windowClosing +aufgerufen und das Fenster geschlossen. Falls true +an den Konstruktor übergeben wurde, beendet der Listener das +gesamte Programm. + +

+Damit kann Listing 23.1 +wie folgt verbessert werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2303.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 
+005 class Listing2303
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     Frame wnd = new Frame("Fenster schließen");
+010     wnd.addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+011     wnd.setSize(400,300);
+012     wnd.setVisible(true);
+013   }
+014 }
+ +		 +Listing2303.java
+ +Listing 23.3: Das Schließen des Fensters ermöglichen

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Damit sich die Beispiele, in denen der WindowClosingAdapter +verwendet wird, kompilieren lassen, muss die Datei WindowClosingAdapter.java +im aktuellen Verzeichnis vorhanden sein. Sie befindet sich auf der +DVD zum Buch oder kann direkt aus Listing 23.2 +entnommen werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100153.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100153.html new file mode 100644 index 0000000..960c800 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100153.html @@ -0,0 +1,775 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

23.3 Elementare Grafikroutinen

+
+ +
+ +

+Die Klasse Graphics +stellt neben vielen anderen Funktionen auch eine Sammlung von linienbasierten +Zeichenoperationen zur Verfügung. Diese sind zur Darstellung +von einfachen Linien, Rechtecken oder Polygonen sowie von Kreisen, +Ellipsen und Kreisabschnitten geeignet. Wir wollen im folgenden jede +dieser Funktionsgruppen vorstellen und ihre Anwendung an einem Beispiel +zeigen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Um nicht jeweils eine komplette Klassendefinition angeben zu müssen, +werden wir in den folgenden Beispielen jeweils nur die Implementierung +der paint-Methode +zeigen. Diese könnte dann beispielsweise in das folgende Programm +eingebettet werden (auf der DVD haben diese Dateien die Erweiterung +.inc):

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* GrafikBeispiel.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class GrafikBeispiel
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     GrafikBeispiel wnd = new GrafikBeispiel();
+012   }
+013 
+014   public GrafikBeispiel()
+015   {
+016     super("GrafikBeispiel");
+017     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+018     setBackground(Color.lightGray);
+019     setSize(300,200);
+020     setVisible(true);
+021   }
+022 
+023   public void paint(Graphics g)
+024   {
+025     //wird in den folgenden Beispielen überlagert
+026   }
+027 }
+ +		 +GrafikBeispiel.java
+ +Listing 23.4: Rahmenprogramm für nachfolgende Beispiele

+ +

+Da die paint-Methode +in diesem Programm noch keine Ausgabeoperationen enthält, erzeugt +das Programm lediglich ein leeres Fenster mit dem Titel »Grafikbeispiel«: +

+ + +

+ +

+Abbildung 23.2: Ein einfaches Fenster

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das Beispielprogramm GrafikBeispiel +ist so ungefähr der kleinstmögliche Rahmen, den man für +ein AWT-basiertes Java-Programm vorgeben kann, wenn es ein einzelnes +Fenster enthalten und beim Schließen desselben automatisch beendet +werden soll. Es besteht aus folgenden Komponenten:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + + +

23.3.1 Linie

+

+ + + + + +
+ +
+public void drawLine(int x1, int y1, int x2, int y2)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+ Zieht eine Linie von der Position (x1,y1) +zur Position (x2,y2). Beide +Punkte dürfen an beliebiger Stelle im Fenster liegen, das Einhalten +einer bestimmten Reihenfolge ist nicht erforderlich. Teile der Ausgabe, +die außerhalb des darstellbaren Bereichs liegen, werden, wie +in grafikorientierten Systemen üblich, unterdrückt. + +

+Das folgende Beispiel zeichnet eine Reihe von gleich hohen Linien, +deren horizontaler Abstand durch einen Zufallszahlengenerator bestimmt +wird. Das Ergebnis hat dadurch Ähnlichkeit mit einem Barcode +(ist aber keiner): + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Linien.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   int i;
+006   int x = 80;
+007 
+008   for (i=0; i<60; ++i) {
+009     g.drawLine(x,40,x,100);
+010     x += 1+3*Math.random();
+011   }
+012 }
+ +		 +Linien.inc
+ +Listing 23.5: Ausgabe von Linien

+

+ + +

+ +

+Abbildung 23.3: Ausgabe von Linien

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Methode drawLine +zeichnet Linien grundsätzlich mit einer Dicke von einem Pixel. +Die hier angezeigten unterschiedlich breiten Linien kommen dadurch +zustande, dass zwei oder mehr Linien direkt nebeneinander ausgegeben +werden. Das ist die einfachste Möglichkeit, Linien darzustellen, +die dicker als 1 Pixel sind. Leider gibt es keine einfache Möglichkeit, +gestrichelte oder gepunktete Linien zu zeichnen oder ein selbstdefiniertes +Füllmuster zu verwenden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

23.3.2 Rechteck

+

+ + + + + +
+ +
+public void drawRect(int x, int y, int width, int height)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+ Zeichnet ein Rechteck der Breite width +und der Höhe height, dessen +linke obere Ecke an der Position (x,y) +liegt. Eine größere Breite dehnt das Rechteck nach rechts +aus, eine größere Höhe nach unten. + +

+Eine Variante von drawRect +ist die Methode drawRoundRect: +

+ + + + + +
+ +
+public void drawRoundRect(
+   int x, int y,
+   int width, int height,
+   int arcWidth, int arcHeight
+)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+Gegenüber drawRect +sind hier die Parameter arcWidth +und arcHeight dazugekommen. +Sie bestimmen den horizontalen und vertikalen Radius des Ellipsenabschnitts, +der zur Darstellung der runden »Ecke« verwendet wird. + +

+Das folgende Beispiel zeichnet eine Kette von nebeneinanderliegenden +Rechtecken, deren Größe durch einen Zufallszahlengenerator +bestimmt wird. Der Zufallszahlengenerator entscheidet auch, ob ein +Rechteck an der Ober- oder Unterseite seines Vorgängers festgemacht +wird: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Rechtecke.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   int x = 10, y = 80;
+006   int sizex, sizey = 0;
+007 
+008   while (x < 280 && y < 180) {
+009     sizex = 4 + (int) (Math.random() * 9);
+010     if (Math.random() > 0.5) {
+011       y += sizey;
+012       sizey = 4 + (int) (Math.random() * 6);
+013     } else {
+014       sizey = 4 + (int) (Math.random() * 6);
+015       y -= sizey;
+016     }
+017     g.drawRect(x,y,sizex,sizey);
+018     x += sizex;
+019   }
+020 }
+ +		 +Rechtecke.inc
+ +Listing 23.6: Ausgabe von Rechtecken

+

+ + +

+ +

+Abbildung 23.4: Ausgabe von Rechtecken

+ + + + +

23.3.3 Polygon

+ +

+Mit Hilfe der Methode drawPolygon +ist es möglich, Linienzüge zu zeichnen, bei denen das Ende +eines Elements mit dem Anfang des jeweils nächsten verbunden +ist: +

+ + + + + +
+ +
+public void drawPolygon(int[] arx, int[] ary, int cnt)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+drawPolygon +erwartet drei Parameter. Der erste ist ein Array mit einer Liste der +x-Koordinaten und der zweite ein Array mit einer Liste der +y-Koordinaten. Beide Arrays müssen so synchronisiert sein, +dass ein Paar von Werten an derselben Indexposition immer auch ein +Koordinatenpaar ergibt. Die Anzahl der gültigen Koordinatenpaare +wird durch den dritten Parameter festgelegt. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Im Gegensatz zum JDK 1.0 wird das Polygon nach Abschluss der Ausgabe +automatisch geschlossen. Falls der erste und der letzte Punkt nicht +identisch sind, werden diese durch eine zusätzliche Linie miteinander +verbunden. Soll dagegen ein nichtgeschlossenes Polygon gezeichnet +werden, so kann dazu die Methode drawPolyline +verwendet werden:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + + + +
+ +
+public void drawPolyline(int[] arx, int[] ary, int cnt)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+Eine zweite Variante, Polygone zu zeichnen, besteht darin, zunächst +ein Objekt der Klasse Polygon +zu konstruieren und dieses dann an drawPolygon +zu übergeben. Polygon +besitzt zwei Konstruktoren, von denen einer parameterlos ist und der +andere dieselben Parameter wie die oben beschriebene Methode drawPolygon +besitzt: +

+ + + + + +
+ +
+public void Polygon()
+
+public void Polygon(int[] arx, int[] ary, int cnt)
+
+ +		 +java.awt.Polygon
+ +

+Mit Hilfe der Methode addPoint +kann ein Polygon um weitere Punkte erweitert werden. Schließlich +kann das fertige Polygon an die Methode drawPolygon +übergeben werden, die dann wie folgt aufzurufen ist: +

+ + + + + +
+ +
+public void drawPolygon(Polygon p)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+Das folgende Beispiel gibt den Buchstaben »F« mit Hilfe +eines geschlossenen Polygons aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Polygon.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   int[] arx = {50,50,120,120,80,80,100,100,80,80};
+006   int[] ary = {170,40,40,70,70,100,100,130,130,170};
+007 
+008   g.drawPolygon(arx,ary,arx.length);
+009 }
+ +		 +Polygon.inc
+ +Listing 23.7: Ausgabe eines Polygons

+

+ + +

+ +

+Abbildung 23.5: Ausgabe eines Polygons

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+An diesem Beispiel läßt sich ein potentielles Problem bei +der Angabe von x- und y-Koordinaten zur Bestimmung einzelner +Punkte in einem Fenster erkennen. Obwohl das Fenster durch Aufruf +der Methode setSize +eine Größe von 300*200 Pixeln hat, ist die untere Kante +des »F« bereits sehr viel näher am unteren Rand des +Fensters, als dessen y-Wert von 170 vermuten läßt, +insbesondere, wenn man bedenkt, dass der obere Rand des Buchstabens +50 Pixel vom Fensterrand entfernt ist. Der Grund dafür ist, dass +die Größenangabe für setSize +die Größe des kompletten Fensters festlegt und damit auch +den erforderlichen Platz für die Titelleiste und gegebenenfalls +das Menü einschließt. Der zur Ausgabe zur Verfügung +stehende Client-Bereich ist daher in aller Regel deutlich kleiner. +Wir werden später noch lernen, wie die exakte Größe +des Client-Bereichs bestimmt werden kann.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

23.3.4 Kreis

+ +

+Die Graphics-Klasse +von Java erlaubt sowohl das Zeichnen von Kreisen als auch von Ellipsen +und Kreisabschnitten. Ein Kreis wird dabei als Spezialisierung einer +Ellipse angesehen, und beide Objekte werden mit der Methode drawOval +gezeichnet: +

+ + + + + +
+ +
+public void drawOval(int x, int y, int width, int height)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Anders als in anderen Grafiksystemen werden bei dieser Methode nicht +der Mittelpunkt und der Radius des Kreises angegeben, sondern die +übergebenen Parameter spezifizieren ein Rechteck der Größe +width und heigth, +dessen linke obere Ecke an der Position (x,y) +liegt. Gezeichnet wird dann der größte Kreis, der vollständig +in das Rechteck hineinpasst.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Daß diese Vorgehensweise zwar untypisch ist, aber durchaus ihre +Vorteile haben kann, zeigt das folgende Beispiel: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Kreise.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   int r = 8;
+006   int i, j;
+007   int x, y;
+008 
+009   for (i=1; i<=10; ++i) {
+010     x = 150 - r * i;
+011     y = (int) (40 + (i - 1) * 1.7321 * r);
+012     for (j=1; j<=i; ++j) {
+013       g.drawOval(x,y,2*r,2*r);
+014       x += 2 * r;
+015     }
+016   }
+017 }
+ +		 +Kreise.inc
+ +Listing 23.8: Ausgabe von Kreisen

+ +

+Das Programm gibt dabei eine Pyramide von Kreisen aus. Da die an drawOval +übergebenen Parameter bereits das umgebende Rechteck bezeichnen, +kann die Figur wie eine Pyramide aus Rechtecken dargestellt werden: +

+ + +

+ +

+Abbildung 23.6: Ausgabe von Kreisen

+ + + + +

23.3.5 Kreisbogen

+ +

+Ein Kreisbogen ist ein zusammenhängender Abschnitt der Umfangslinie +eines Kreises. Er kann mit der Methode drawArc +gezeichnet werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void drawArc(
+   int x, int y, int width, int height,
+   int startAngle, int arcAngle
+)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+Die ersten vier Parameter bezeichnen dabei den Kreis bzw. die Ellipse +so, wie dies auch bei drawOval +der Fall war. Mit startAngle +wird der Winkel angegeben, an dem mit dem Kreisabschnitt begonnen +werden soll, und arcAngle gibt +den zu überdeckenden Bereich an. Dabei bezeichnet ein Winkel +von 0 Grad die 3-Uhr-Position, und positive Winkel werden entgegen +dem Uhrzeigersinn gemessen. Als Einheit wird Grad verwendet +und nicht das sonst übliche Bogenmaß. + +

+Das folgende Beispiel zeichnet durch wiederholten Aufruf der Methode +drawArc +eine Ellipse mit einer gestrichelten Umfangslinie. Ein Aufruf zeichnet +dabei jeweils 4 Grad der Ellipse und läßt dann eine Lücke +von 3 Grad, bevor das nächste Stück gezeichnet wird: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* KreisBoegen.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   int line = 4;
+006   int gap = 3;
+007   int angle = 0;
+008 
+009   while (angle < 360) {
+010     g.drawArc(20,40,250,140,angle,line);
+011     angle += gap + line;
+012   }
+013 }
+ +		 +KreisBoegen.inc
+ +Listing 23.9: Ausgabe von Kreisbögen

+

+ + +

+ +

+Abbildung 23.7: Ausgabe von Kreisbögen

+
+ + + +
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+
+ + + + +

23.4 Weiterführende Funktionen

+
+ +
+ + + + +

23.4.1 Linien- oder Füllmodus

+ +

+Mit Ausnahme von drawLine +können alle vorgestellten Routinen entweder im Linien- +oder im Füllmodus verwendet werden. Beginnt der Methodenname +mit draw, erfolgt die Ausgabe +im Linienmodus. Es wird lediglich der Umriß der jeweiligen Figur +gezeichnet. Beginnt der Methodenname mit fill, +erfolgt die Ausgabe im Füllmodus, und das Objekt wird mit ausgefüllter +Fläche gezeichnet. + +

+Nachfolgend noch einmal eine Zusammenstellung der verfügbaren +Füllfunktionen: + +

+ + + + + +
+ +
+public void fillRect(int x, int y, int w, int h)
+
+public void fillRoundRect(
+   int x, int y, int w, int h, int xr, int yr
+)
+
+public void fillPolygon(int[] arx, int[] ary, int cnt)
+public void fillPolygon(Polygon p)
+
+public void fillOval(int x, int y, int width, int height)
+
+public void fillArc(
+   int x, int y, int width, int height,
+   int startAngle, int arcAngle
+)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+Das nachfolgende Beispiel verwendet die Methoden fillRect, +fillPolygon, +fillOval +und fillArc, +um einen stilisierten »Java«-Schriftzug anzuzeigen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* GefuellteFlaechen.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   int[] arx = {150,175,200,150};
+006   int[] ary = {100,150,100,100};
+007 
+008   //---J
+009   g.fillRect(70,40,20,80);
+010   g.fillArc(30,90,60,60,225,180);
+011   //---a
+012   g.fillOval(100,100,40,50);
+013   g.fillRect(120,100,20,50);
+014   //---v
+015   g.fillPolygon(arx,ary,arx.length);
+016   //---a
+017   g.fillOval(210,100,40,50);
+018   g.fillRect(230,100,20,50);
+019 }
+ +		 +GefuellteFlaechen.inc
+ +Listing 23.10: Ausgabe von gefüllten Flächen

+

+ + +

+ +

+Abbildung 23.8: Ausgabe von gefüllten Flächen

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Man kann sich die Wirkungsweise der verschiedenen Methodenaufrufe +etwas deutlicher machen, wenn man sie nicht im Füll-, sondern +im Linienmodus arbeiten läßt. Dies ist auch eine nützliche +Vorgehensweise beim Erstellen von komplexeren Grafiken. In unserem +Beispiel würde die Ausgabe des Programms dann so aussehen:

 + + + + +
 Tipp 
+
+

+ + +

+ +

+Abbildung 23.9: Ausgabe des Java-Logos als Liniengrafik

+ + + + +

23.4.2 Kopieren und Löschen von Flächen +

+ +

+Die Klasse Graphics +stellt auch einige Methoden zum Bearbeiten bereits gezeichneter Flächen +zur Verfügung. Diese erlauben es beispielsweise, einen rechteckigen +Ausschnitt des Ausgabefensters zu löschen oder zu kopieren: +

+ + + + + +
+ +
+public void clearRect(
+   int x, int y,
+   int width, int height
+)
+
+public void copyArea(
+   int x, int y,
+   int width, int height,
+   int dx, int dy
+)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+Die Methode clearRect +löscht das angegebene Rechteck, indem sie den Bereich mit der +aktuellen Hintergrundfarbe ausfüllt. (x,y) +bezeichnet die linke obere Ecke, (width,height) +die Breite und Höhe des Fensters. + +

+Soll ein Teil des Fensters kopiert werden, kann dazu die Methode copyArea +verwendet werden. Die ersten vier Parameter bezeichnen in der üblichen +Weise den zu kopierenden Ausschnitt. (dx,dy) +gibt die Entfernung des Zielrechtecks in x- und y-Richtung +an. copyArea +kopiert das ausgewählte Rechteck also immer an die Position (x+dx, +y+dy). + +

+Das folgende Beispiel demonstriert die Anwendung von copyArea +anhand eines Programms, das den Bildschirm (ähnlich dem Windows +95-Hintergrund »Labyrinth«) mit einem Muster füllt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Kopieren.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   int xorg = 4;
+006   int yorg = 28;
+007   int[] arx = {0,6,6,2,2,4,4,0,0};
+008   int[] ary = {0,0,6,6,4,4,2,2,8};
+009   for (int i = 0; i < arx.length; ++i) {
+010     arx[i] += xorg;
+011     ary[i] += yorg;
+012   }
+013   g.drawPolyline(arx,ary,arx.length);
+014   for (int x = 0; x <= 300; x += 8) {
+015     for (int y = 0; y <= 160; y += 8) {
+016       if (x != 0 || y != 0) {
+017         g.copyArea(xorg,yorg,8,8,x,y);
+018       }
+019     }
+020   }
+021 }
+ +		 +Kopieren.inc
+ +Listing 23.11: Kopieren von Flächen mit copyArea

+ +

+Hier wird zunächst ein einziges Exemplar des Musters in der Größe +8*8 Pixel in der linken oberen Ecke des Fensters gezeichnet. Alle +weiteren Wiederholungen werden durch Kopieren hergestellt: +

+ + +

+ +

+Abbildung 23.10: Kopieren von Grafiken

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Wann die Anwendung der Methode copyArea +in der Praxis sinnvoll ist, muss von Fall zu Fall entschieden werden. +In unserem Beispiel wäre es sehr einfach gewesen, das Fenster +auch ohne Kopieren mit dem Muster zu füllen, und der Overhead +der Kopiermethode hätte vermieden werden können. Ist es +dagegen sehr aufwändig, einen Teil des Fensters zu zeichnen, +der an anderer Stelle repliziert werden soll, ist die Anwendung von +copyArea +sinnvoll.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

23.4.3 Die Clipping-Region

+ +

+Jeder Grafikkontext hat eine zugeordnete Clipping-Region, die +dazu dient, die Ausgabe auf einen bestimmten Bereich einzugrenzen. +So wird beispielsweise verhindert, dass wichtige Teile eines Fensters, +wie z.B. der Rahmen oder die Menüzeile, von den Ausgabeoperationen +des Programms überschrieben werden. + +

+Auch in Java besitzt ein Fenster eine Clipping-Region, die an das +übergebene Graphics-Objekt +gebunden ist. Beim Aufruf der paint-Methode +entspricht ihre Größe der zur Ausgabe zur Verfügung +stehenden Fläche. Mit Hilfe der Methode clipRect +kann die Clipping-Region nun sukzessive verkleinert werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void clipRect(int x, int y, int width, int height)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Ein Aufruf dieser Methode begrenzt die Clipping-Region auf die Schnittmenge +zwischen dem angegebenen Rechteck und ihrer vorherigen Größe. +Da eine Schnittmenge niemals größer werden kann als eine +der Mengen, aus denen sie gebildet wurde, kann clipRect +also lediglich dazu verwendet werden, die Clipping-Region zu verkleinern.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Soll die Clipping-Region auf einen beliebigen Bereich innerhalb des +aktuellen Fensters ausgedehnt werden (der dabei auch größer +sein kann als die bisherige Clipping-Region), so kann dazu die Methode +setClip +verwendet werden, die in zwei verschiedenen Ausprägungen zur +Verfügung steht: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract void setClip(int x, int y, int width, int height)
+public abstract void setClip(Shape clip)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+Die erste Version übergibt ein Rechteck, das die Größe +der gewünschten Clipping-Region in Client-Koordinaten angibt. +Die zweite Variante erlaubt die Übergabe eines Objekts, welches +das Shape-Interface +implementiert. Das Interface besitzt derzeit jedoch nur die Methode +getBounds, +mit der das umschließende Rechteck ermittelt werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract Rectangle getBounds()
+
+ +		 +java.awt.Shape
+ +

+Da außer Rechtecken derzeit keine anders geformten Shape-Objekte +zur Definition der Clipping-Region unterstützt werden, wollen +wir hier nicht weiter auf die zweite Variante von setClip +eingehen. + +

+Soll die Ausdehnung der aktuellen Clipping-Region ermittelt werden, +so kann dazu eine der Methoden getClip +oder getClipBounds +verwendet werden: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract Shape getClip()
+
+public abstract Rectangle getClipBounds()
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+Dabei liefert getClip +ein Shape-Objekt, +das derzeit denselben Einschränkungen unterliegt wie das beim +Aufruf von setClip +übergebene. getClipBounds +liefert das kleinste Rechteck, das die aktuelle Clipping-Region vollständig +umschließt. + +

+Das folgende Beispiel wiederholt die Ausgabe des Java-Logos, grenzt +aber vorher die Clipping-Region auf ein Fenster der Größe +150*80 Pixel ein, das seinen Ursprung an Position (50,50) hat: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Clipping.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   int[] arx = {150,175,200,150};
+006   int[] ary = {100,150,100,100};
+007 
+008   g.setClip(50,50,150,80);
+009   //---J
+010   g.fillRect(70,40,20,80);
+011   g.fillArc(30,90,60,60,225,180);
+012   //---a
+013   g.fillOval(100,100,40,50);
+014   g.fillRect(120,100,20,50);
+015   //---v
+016   g.fillPolygon(arx,ary,arx.length);
+017   //---a
+018   g.fillOval(210,100,40,50);
+019   g.fillRect(230,100,20,50);
+020 }
+ +		 +Clipping.inc
+ +Listing 23.12: Verwendung der Clipping-Funktionen

+ +

+Die Ausgabe des Programms erfolgt nun nur noch innerhalb der Clipping-Region: +

+ + +

+ +

+Abbildung 23.11: Verwendung der Clipping-Funktionen

+
+ + + +
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+
+ + + + +

23.5 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100156.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100156.html new file mode 100644 index 0000000..a717f49 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100156.html @@ -0,0 +1,80 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 24 - Textausgabe +
+
+ + + + +

Kapitel 24

+

Textausgabe

+
+
+ + +
+
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100157.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100157.html new file mode 100644 index 0000000..628dd92 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100157.html @@ -0,0 +1,220 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

24.1 Ausgabefunktionen

+
+ +
+ +

+Neben den Methoden zur Ausgabe von Linien- oder Flächengrafiken +gibt es in Java die Möglichkeit, Text in einem Fenster +auszugeben. Die dafür vorgesehenen Methoden drawString, +drawChars +und drawBytes +gehören ebenfalls zur Klasse Graphics: +

+ + + + + +
+ +
+public void drawString(
+   String str, int x, int y
+)
+
+public void drawChars(
+   char[] data, int offset, int length, int x, int y
+)
+
+public void drawBytes(
+   byte[] data, int offset, int length, int x, int y
+)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+Die einfachste Methode, Text auszugeben, besteht darin, drawString +aufzurufen und dadurch den String str +im Grafikfenster an der Position (x,y) +auszugeben. Das Koordinatenpaar (x,y) +bezeichnet dabei das linke Ende der Basislinie des ersten Zeichens +in str. Die Bedeutung der Basislinie +wird später bei der Beschreibung der Font-Metriken erläutert. + +

+In dem folgenden Beispiel wird versucht, einen String, der die Größe +der Client-Area angibt, zentriert im Ausgabefenster auszugeben (wir +verwenden immer noch Listing 23.4 +aus Kapitel 23): + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Textausgabe.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   int maxX=getSize().width-getInsets().left-getInsets().right;
+006   int maxY=getSize().height-getInsets().top-getInsets().bottom;
+007 
+008   g.drawString(
+009     "Die Client-Area ist "+maxX+"*"+maxY+" Pixel groß",
+010     getInsets().left + maxX/2,
+011     getInsets().top + maxY/2
+012   );
+013 }
+ +		 +Textausgabe.inc
+ +Listing 24.1: Einfache Textausgabe im Grafikfenster

+

+ + +

+ +

+Abbildung 24.1: Einfache Textausgabe

+ +

+Man kann an diesem Beispiel gut sehen, wie die Größe der +Client-Area ermittelt werden kann. Zunächst wird durch Aufruf +von getSize +die Größe des gesamten Fensters bestimmt. Anschließend +werden die Teile des Fensters herausgerechnet, die nicht der Client-Area +zur Verfügung stehen, nämlich der Rahmen und die Titelzeile. +Auf diese Informationen kann mit Hilfe der Methode getInsets +zugegriffen werden. Sie gibt die Abmessungen der Elemente an, die +um die Client-Area herum platziert sind. + +

+Abbildung 24.2 erweitert +das in Kapitel 23 +erläuterte Koordinatensystem des AWT um die erwähnten Randelemente. +Dabei ist insbesondere zu erkennen, dass der Punkt (0,0) nicht den +Ursprung der Client-Area bezeichnet, sondern die linke obere Ecke +des Fensters. Der Ursprung der Client-Area hat die x-Koordinate +getInsets().left und die y-Koordinate +getInsets().top. +

+ + +

+ +

+Abbildung 24.2: Die Randelemente eines Fensters

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Leider hat das Programm einen kleinen Schönheitsfehler, denn +der Mittelpunkt des Fensters wird zur Ausgabe des ersten Zeichens +verwendet, obwohl dort eigentlich der Mittelpunkt des gesamten Strings +liegen sollte. Wir werden dieses Beispiel später komplettieren, +wenn uns mit Hilfe von Font-Metriken die Möglichkeit zur +Verfügung steht, die Breite und Höhe eines Strings zu messen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die Methode drawString +ist leider nicht besonders vielseitig, denn sie kann Text weder drehen +noch clippen. Sie interpretiert auch keine eingebetteten Formatierungen, +wie beispielsweise einen Zeilenumbruch oder einen Tabulator. Da es +im Windows-API all diese und noch weitere Möglichkeiten gibt, +zeigt sich hier wie auch an anderen Stellen des AWT, dass eine Java-Portierung +in der Regel nicht alle Funktionen des darunterliegenden Betriebssystems +zur Verfügung stellen kann. Das 2D-API +des JDK 1.2 stellt darüber hinaus viele zusätzliche Grafikfunktionen +plattformübergreifend zur Verfügung. + +

+Die Methoden drawChars +und drawBytes +sind leichte Variationen von drawString. +Anstelle eines Strings erwarten sie ein Array von Zeichen bzw. Bytes +als Quelle für den auszugebenden Text. Mit offset +und length stehen zwei zusätzliche +Parameter zur Verfügung, die zur Angabe der Startposition bzw. +der Anzahl der auszugebenden Zeichen verwendet werden können. +

+ + + +
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+
+ + + + +

24.2 Unterschiedliche Schriftarten

+
+ +
+ + + + +

24.2.1 Font-Objekte

+ +

+Führt man die Schriftausgabe wie bisher besprochen durch, werden +die Texte in einem systemabhängigen Standard-Font ausgegeben. +Soll ein anderer Font zur Textausgabe verwendet werden, so muss zunächst +ein passendes Objekt der Klasse Font +erzeugt und dem verwendeten Graphics-Objekt +zugewiesen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setFont(Font font)
+
+public Font getFont()
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+Die Methode setFont +wird dazu verwendet, das Font-Objekt +font in den Grafikkontext einzutragen, +und mit getFont +kann der aktuelle Font abgefragt werden. + +

+Das Erzeugen neuer Font-Objekte +wird über die drei Parameter name, +style und size +des Konstruktors der Klasse Font +gesteuert: +

+ + + + + +
+ +
+public Font(String name, int style, int size)
+
+ +		 +java.awt.Font
+ +

+Der Parameter name gibt den +Namen des gewünschten Fonts an. In allen Java-Systemen sollten +die Namen SansSerif +(früher Helvetica), +Serif +(früher TimesRoman) +und Monospaced +(früher Courier) +unterstützt werden. Sie stehen für die systemspezifischen +Proportionalzeichensätze der Familien Helvetica +und TimesRoman +bzw. für die nichtproportionale Familie Courier. +Unter Windows werden diese Standardnamen auf die True-Type-Fonts Arial, +Times New Roman +und Courier New +abgebildet. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Der zweite und dritte Parameter des Konstruktors sind beide vom Typ +int. +Ein beliebter Fehler besteht darin, beide zu verwechseln und so die +Angaben für die Größe und die Textattribute zu vertauschen. +Leider kann der Fehler vom Compiler nicht gefunden werden, sondern +wird frühestens zur Laufzeit entdeckt. Selbst dann wird er leicht +mit dem Fall verwechselt, dass die gewünschten Schriftarten bzw. +Attribute auf dem Zielsystem nicht installiert sind. Beim Erzeugen +von Font-Objekten +ist also einige Vorsicht geboten.

 + + + + +
 Warnung 
+
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Schriften sind generell recht unportabel, deshalb ist bei ihrer Verwendung +Vorsicht angebracht. Insbesondere bei der Verwendung von systemspezifischen +Schriftarten kann es sein, dass der Font-Mapper eines anderen Systems +eine völlig verkehrte Schrift auswählt und die Ausgabe des +Programms dann unbrauchbar wird. Werden nur die genannten Standardschriften +verwendet, so sollte die Schriftausgabe auf allen unterstützten +Java-Systemen zumindest lesbar bleiben. Die alten Schriftnamen Helvetica, +TimesRoman +und Courier +aus dem JDK 1.0 werden zwar noch unterstützt, sind aber als deprecated +gekennzeichnet und sollten daher nicht mehr verwendet werden.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Der Parameter style wird verwendet, +um auszuwählen, ob ein Font in seiner Standardausprägung, +fett oder kursiv angezeigt werden soll. Java stellt dafür die +in Tabelle 24.1 aufgeführten +numerischen Konstanten zur Verfügung. Die Werte BOLD und ITALIC +können auch gemeinsam verwendet werden, indem beide Konstanten +addiert werden. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +
NameWertBedeutung
Font.PLAIN0Standard-Font
Font.BOLD1Fett
Font.ITALIC2Kursiv
+

+Tabelle 24.1: Style-Parameter

+ +

+Der dritte Parameter des Konstruktors gibt die Größe der +gewünschten Schriftart in Punkt an. Übliche Punktgrößen +für die Ausgabe von Text sind 10 oder 12 Punkt. + +

+Das folgende Beispiel gibt die drei Standardschriften in 36 Punkt +aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Schriften.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   Font font;
+006   String[] arfonts = {"Serif","SansSerif","Monospaced"};
+007 
+008   for (int i=0; i<arfonts.length; ++i) {
+009     font = new Font(arfonts[i],Font.PLAIN,36);
+010     g.setFont(font);
+011     g.drawString(arfonts[i],10,30 + (i+1)*(36+5));
+012   }
+013 }
+ +		 +Schriften.inc
+ +Listing 24.2: Ausgabe verschiedener Schriften

+

+ + +

+ +

+Abbildung 24.3: Ausgabe verschiedener Fonts

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Abbildung von Schriftnamen im JDK auf die dazu passenden Schriften +des Betriebssystems wird durch die Datei font.properties +im lib-Verzeichnis des JDK gesteuert, +die zur Laufzeit vom AWT interpretiert wird. Werden hier Anpassungen +vorgenommen, so ändert sich die Darstellung der Standardschriften.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

24.2.2 Standardschriftarten

+ +

+Es gibt im AWT eine Klasse Toolkit, +die als Hilfsklasse bei der Abbildung der portablen AWT-Eigenschaften +dient. Toolkit +ist standardmäßig abstrakt, wird aber von jeder AWT-Implementierung +konkretisiert und den Anwendungen über die Klassenmethode getDefaultToolkit +zur Verfügung gestellt. Während die meisten Methoden von +Toolkit +nur für Implementatoren von AWT-Portierungen von Interesse sind, +gibt es auch einige Methoden, die in der Anwendung sinnvoll verwendet +werden können. Eine dieser Methoden ist getFontList: +

+ + + + + +
+ +
+public String[] getFontList()
+
+ +		 +java.awt.Toolkit
+ +

+Diese Methode liefert ein Array von Strings mit den Namen der Standardschriftarten, +die in der vorliegenden AWT-Implementierung verfügbar sind. + +

+Die folgende paint-Methode +listet alle verfügbaren Standardschriften auf dem Bildschirm +auf: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Standardschriften.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   Font font;
+006   String[] arfonts = Toolkit.getDefaultToolkit().getFontList();
+007 
+008   for (int i=0; i<arfonts.length; ++i) {
+009     font = new Font(arfonts[i],Font.PLAIN,36);
+010     g.setFont(font);
+011     g.drawString(arfonts[i],10,(i+1)*(36+5));
+012   }
+013 }
+ +		 +Standardschriften.inc
+ +Listing 24.3: Auflistung aller Standardschriften

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Mit dem JDK 1.2 wurde die Methode getFontList +als deprecated +markiert. Sie wird ersetzt durch die Methode getAvailableFontFamilyNames +der Klasse GraphicsEnvironment, +die im JDK 1.2 dazu dient, die verfügbaren Grafikgeräte +und -konfigurationen zu beschreiben. Mit der statischen Methode getLocalGraphicsEnvironment +kann das aktuelle GraphicsEnvironment-Objekt +beschafft werden.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+

+ + + + + +
+ +
+static GraphicsEnvironment getLocalGraphicsEnvironment()
+
+String[] getAvailableFontFamilyNames()
+
+ +		 +java.awt.GraphicsEnvironment
+ +

+Das vorige Beispiel müsste also wie folgt geändert werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Standardschriften12.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   Font font;
+006   GraphicsEnvironment ge =
+007     GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment();
+008   String[] arfonts = ge.getAvailableFontFamilyNames();
+009 
+010   for (int i=0; i<arfonts.length; ++i) {
+011     font = new Font(arfonts[i],Font.PLAIN,36);
+012     g.setFont(font);
+013     g.drawString(arfonts[i],10,(i+1)*(36+5));
+014   }
+015 }
+ +		 +Standardschriften12.inc
+ +Listing 24.4: Auflistung der Standardschriften

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist (man muss das Fenster etwas größer +ziehen, damit alle Schriften angezeigt werden): +

+ + +

+ +

+Abbildung 24.4: Liste der Standardschriften

+ +

+Die letzte Schrift ist ZapfDingbats, +eine Schrift mit vorwiegend grafischen Symbolen. Da ihr Zeichensatz +anders organisiert ist als bei normalen Schriften, werden lediglich +eckige Kästchen ausgegeben. +

+ + + +
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+
+ + + + +

24.3 Eigenschaften von Schriftarten

+
+ +
+ + + + +

24.3.1 Font-Informationen

+ +

+Die Klasse Font +besitzt Methoden, um Informationen über den aktuellen Font zu +gewinnen: +

+ + + + + +
+ +
+public String getFamily()
+public int getStyle()
+public int getSize()
+
+ +		 +java.awt.Font
+ +

+getFamily +liefert den systemspezifischen Namen eines Fonts, getStyle +den Style-Parameter und getSize +die Größe des Fonts. Auf diese Weise läßt sich +ein neues Font-Objekt als Variation eines bestehenden Fonts erzeugen. +Das folgende Beispiel zeigt eine paint-Methode, +die den zur Anzeige verwendeten Font bei jedem Aufruf um 1 Punkt vergrößert: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* SchriftGroesser.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   Font font = getFont();
+006 
+007   if (font.getSize() <= 64) {
+008     setFont(
+009       new Font(
+010         font.getFamily(),
+011         font.getStyle(),
+012         font.getSize() + 1
+013       )
+014     );
+015   }
+016   g.drawString("Hello, World",40,100);
+017 }
+ +		 +SchriftGroesser.inc
+ +Listing 24.5: Vergrößern der Schriftart

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Dieses Beispiel hat eine Besonderheit, denn es werden nicht die Methoden +getFont +und setFont +der Klasse Graphics +aufgerufen, sondern diejenigen aus der Fensterklasse Frame. +Dadurch bleiben die Font-Informationen auch zwischen zwei Aufrufen +von paint +erhalten.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

24.3.2 Font-Metriken

+ +

+Oft benötigt man Informationen über die Größe +eines einzelnen Zeichens oder eines kompletten Strings. Anders als +in textbasierten Systemen ist die Größe von Schriftzeichen +bei der Programmierung unter einer grafischen Oberfläche nämlich +nicht konstant, sondern von der Art des Fonts, dem Ausgabegerät +und vor allem von der Breite der Zeichen selbst abhängig. + +

+Das Größenmodell von Java sieht für ein Textzeichen +fünf unterschiedliche Maßzahlen vor (siehe Abbildung 24.5), +die teilweise zu den im Schriftsatz verwendeten Begriffen kompatibel +sind. Wichtigste Bezugsmarke für die verschiedenen Maße +ist dabei die Grundlinie des Zeichens, +die den oberen und unteren Teil voneinander trennt. Die Unterlänge +gibt die Länge zwischen Grundlinie und unterer Begrenzung des +Zeichens an. Die Oberlänge bezeichnet +die Länge zwischen Grundlinie und oberem Rand des Zeichens. Die +Breite eines Zeichens ist der Abstand +vom linken Rand des Zeichens bis zum linken Rand des darauffolgenden +Zeichens. Der Zeilenabstand ist der +Abstand zwischen dem unteren Rand einer Zeile und dem oberen Rand +der nächsten Zeile. Die Höhe +ist die Summe aus Oberlänge, Unterlänge und Zeilenabstand. +

+ + +

+ +

+Abbildung 24.5: Größenmaßzahlen für Fonts in +Java

+ +

+Zur Bestimmung der Größeneigenschaften von Zeichen wird +die Klasse FontMetrics +verwendet. FontMetrics +ist eine abstrakte Klasse, die nicht direkt instanziert werden kann. +Statt dessen wird sie durch Aufruf der Methode getFontMetrics +aus dem Grafikkontext gewonnen: +

+ + + + + +
+ +
+public FontMetrics getFontMetrics(Font font)
+public FontMetrics getFontMetrics()
+
+ +		 +java.awt.Toolkit
+ +

+Die parameterlose Variante dient dazu, Metriken zum aktuellen Font +zu ermitteln, an die andere kann der zu untersuchende Font als Argument +übergeben werden. Nun stehen Methoden zur Verfügung, die +zur Bestimmung der genannten Eigenschaften aufgerufen werden können. +Nachfolgend werden die wichtigsten von ihnen vorgestellt. +

+ + + + + +
+ +
+public int charWidth(char ch)
+
+public int stringWidth(String s)
+
+ +		 +java.awt.FontMetrics
+ +

+Mit charWidth +wird die Breite eines einzelnen Zeichens ch +bestimmt, mit stringWidth +die eines kompletten Strings. Der Rückgabewert dieser Methoden +wird dabei stets in Bildschirmpixeln angegeben. Bei der Anwendung +von stringWidth +werden auch Unterschneidungen oder andere Sonderbehandlungen berücksichtigt, +die bei der Ausgabe der Zeichenkette erfolgen würden. +

+ + + + + +
+ +
+public int getAscent()
+
+public int getDescent()
+
+public int getHeight()
+
+public int getLeading()
+
+ +		 +java.awt.FontMetrics
+ +

+getAscent +liefert die Oberlänge des Fonts, getDescent +die Unterlänge, getLeading +den Zeilenabstand und getHeight +die Höhe. Obwohl diese Informationen für die meisten Zeichen +des ausgewählten Fonts gültig sind, garantiert Java nicht, +dass dies für alle Zeichen der Fall ist. Insbesondere kann es +einzelne Zeichen geben, die eine größere Ober- oder Unterlänge +haben. Zur Behandlung dieser Sonderfälle gibt es zusätzliche +Methoden in FontMetrics, +die hier nicht näher behandelt werden sollen. + +

+Das nachfolgende Beispiel zeigt eine paint-Methode, +die einige Schriftzeichen in 72 Punkt Größe zusammen mit +einem 10*10 Pixel großen Koordinatengitter ausgibt. Zusätzlich +gibt das Programm die Font-Metriken aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Fontmetriken.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   Font font = new Font("TimesRoman",Font.PLAIN,72);
+006 
+007   //---Linien
+008   g.setColor(Color.blue);
+009   for (int x = 10; x <= 260; x += 10) {
+010     g.drawLine(x,30,x,130);
+011   }
+012   for (int y = 30; y <= 130; y += 10) {
+013     g.drawLine(10,y,260,y);
+014   }
+015   //---Schrift
+016   g.setColor(Color.black);
+017   g.drawLine(0,100,270,100);
+018   g.setFont(font);
+019   g.drawString("mgdAW",10,100);
+020   //---Font-Metriken
+021   FontMetrics fm = getFontMetrics(font);
+022   System.out.println("Oberlänge     = " + fm.getAscent());
+023   System.out.println("Unterlänge    = " + fm.getDescent());
+024   System.out.println("Höhe          = " + fm.getHeight());
+025   System.out.println("Zeilenabstand = " + fm.getLeading());
+026   System.out.println("---");
+027   System.out.println("Breite(m)     = " + fm.charWidth('m'));
+028   System.out.println("Breite(g)     = " + fm.charWidth('g'));
+029   System.out.println("Breite(d)     = " + fm.charWidth('d'));
+030   System.out.println("Breite(A)     = " + fm.charWidth('A'));
+031   System.out.println("Breite(W)     = " + fm.charWidth('W'));
+032   System.out.println("---");
+033 }
+ +		 +Fontmetriken.inc
+ +Listing 24.6: Anzeige von Font-Metriken

+ +

+Die Grafikausgabe des Programms ist wie folgt: +

+ + +

+ +

+Abbildung 24.6: Anzeige von Font-Metriken

+ +

+Zusätzlich werden die Font-Metriken in das Textfenster geschrieben: + +

+Oberlänge     = 73
+Unterlänge    = 16
+Höhe          = 93
+Zeilenabstand = 4
+---
+Breite(m)     = 55
+Breite(g)     = 35
+Breite(d)     = 36
+Breite(A)     = 52
+Breite(W)     = 68
+
+ + +

+Als weitere Anwendung der Font-Metriken wollen wir Listing 24.1 +wie versprochen komplettieren und den Text zentriert ausgeben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Zentriert.inc */
+002 
+003 public void paint(Graphics g)
+004 {
+005   int maxX=getSize().width-getInsets().left-getInsets().right;
+006   int maxY=getSize().height-getInsets().top-getInsets().bottom;
+007   String s="Die Client-Area ist "+maxX+"*"+maxY+" Pixel groß";
+008   FontMetrics fm = g.getFontMetrics();
+009   int slen = fm.stringWidth(s);
+010   g.drawString(
+011     s,
+012     getInsets().left + ((maxX - slen)/2),
+013     getInsets().top  + (maxY/2)
+014   );
+015 }
+ +		 +Zentriert.inc
+ +Listing 24.7: Zentrierte Textausgabe

+ +

+Die Programmausgabe ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 24.7: Zentrierte Textausgabe

+
+ + + +
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+
+ + + + +

24.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+
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Kapitel 25

+

Farben

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+
+ + + + +

25.1 Das Java-Farbmodell

+
+ +
+ +

+Das Java-Farbmodell basiert auf dem RGB-Farbmodell. +Dieses stellt Farben mit 24 Bit Tiefe dar und setzt jede Farbe aus +einer Mischung der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau zusammen. +Da jede dieser Grundfarben einen Anteil von 0 bis 255 haben kann und +so mit jeweils 8 Datenbits darstellbar ist, ergibt sich eine gesamte +Farbtiefe von 24 Bit. Ein Wert von 0 für eine der Grundfarben +bedeutet dabei, dass diese Grundfarbe nicht in das Ergebnis eingeht, +ein Wert von 255 zeigt die maximale Intensität dieser Farbe an. +RGB-Farben werden üblicherweise durch ganzzahlige Tripel (r,g,b) +dargestellt, die den Anteil an der jeweiligen Grundfarbe in der Reihenfolge +Rot, Grün und Blau darstellen. Tabelle 25.1 +listet einige gebräuchliche Farben und ihre RGB-Werte auf: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
FarbeRot-AnteilGrün-AnteilBlau-Anteil
Weiß255255255
Schwarz000
Grau127127127
Rot25500
Grün02550
Blau00255
Yellow2552550
Magenta2550255
Cyan0255255
+

+Tabelle 25.1: Gebräuchliche Farbwerte

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Neben dem RGB-Farbmodell unterstützt Java auch das HSB-Farbmodell. +Dieses stellt eine Farbe durch die drei Parameter Farbton, +Intensität und Helligkeit dar. Java stellt einige +Methoden zur Konvertierung zwischen RGB und HSB zur Verfügung, +auf die wir aber nicht weiter eingehen werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

25.2 Erzeugen von Farben

+
+ +
+ +

+Farben werden in Java durch die Klasse Color +repräsentiert. Jedes Color-Objekt +repräsentiert dabei eine Farbe, die durch ihre RGB-Werte eindeutig +bestimmt ist. Farben können durch Instanzieren eines Color-Objekts +und Übergabe des gewünschten RGB-Wertes an den Konstruktor +erzeugt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public Color(int r, int g, int b)
+
+public Color(float r, float g, float b)
+
+ +		 +java.awt.Color
+ +

+Der Konstruktor mit den int-Parametern +erwartet dabei die Farbwerte als Ganzzahlen im Bereich von 0 bis 255. +Alternativ dazu können die Farbanteile auch als Fließkommazahlen +übergeben werden. In diesem Fall muss jeder der Werte im Bereich +von 0.0 bis 1.0 liegen. 0.0 entspricht dem völligen Fehlen dieses +Farbanteils und 1.0 der maximalen Intensität (entsprechend dem +ganzzahligen Farbwert 255). + +

+Alternativ stellt die Klasse Color +eine Reihe von statischen Color-Objekten +zur Verfügung, die direkt verwendet werden können: + + + + +

+ + + + + +
+ +
+public static Color white
+public static Color lightGray
+public static Color gray
+public static Color darkGray
+public static Color black
+public static Color red
+public static Color blue
+public static Color green
+public static Color yellow
+public static Color magenta
+public static Color cyan
+public static Color orange
+public static Color pink
+
+ +		 +java.awt.Color
+ +

+Um von einem bestehenden Farbobjekt die RGB-Werte zu ermitteln, stellt +die Klasse Color +die Methoden getRed, +getGreen +und getBlue +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public int getRed()
+public int getGreen()
+public int getBlue()
+
+ +		 +java.awt.Color
+

+ + + +
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+
+ + + + +

25.3 Verwenden von Farben

+
+ +
+ +

+Um Farben bei der Ausgabe von Grafik oder Schrift zu verwenden, muss +ein geeignetes Color-Objekt +beschafft und dem Graphics-Objekt +mit Hilfe der Methode setColor +zugewiesen werden. Die Ausgaben erfolgen dann so lange in der neuen +Farbe, bis durch Aufruf von setColor +eine andere Farbe festgelegt wird. Mit Hilfe der Methode getColor +kann die aktuelle Farbe ermittelt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setColor(Color c)
+
+public Color getColor()
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+ +

+Das folgende Beispiel zeigt die Verwendung von Farben und ihre Zusammensetzung +aus den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau. Es stellt das Prinzip +der additiven Farbmischung mit Hilfe dreier überlappender Kreise +dar: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2501.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2501
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing2501 wnd = new Listing2501();
+012   }
+013 
+014   public Listing2501()
+015   {
+016     super("Der Farbenkreis");
+017     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+018     setSize(300,200);
+019     setVisible(true);
+020   }
+021 
+022   public void paint(Graphics g)
+023   {
+024     int top  = getInsets().top;
+025     int left = getInsets().left;
+026     int maxX = getSize().width-left-getInsets().right;
+027     int maxY = getSize().height-top-getInsets().bottom;
+028     Color col;
+029     int[] arx   = {130,160,190};
+030     int[] ary   = {60,110,60};
+031     int[] arr   = {50,50,50};
+032     int[] arcol = {0,0,0};
+033     boolean paintit;
+034     int dx, dy;
+035 
+036     for (int y = 0; y < maxY; ++y) {
+037       for (int x = 0; x < maxX; ++x) {
+038         paintit = false;
+039         for (int i = 0; i < arcol.length; ++i) {
+040           dx = x - arx[i];
+041           dy = y - ary[i];
+042           arcol[i] = 0;
+043           if ((dx*dx+dy*dy) <= arr[i]*arr[i]) {
+044             arcol[i] = 255;
+045             paintit = true;
+046           }
+047         }
+048         if (paintit) {
+049           col = new Color(arcol[0],arcol[1],arcol[2]);
+050           g.setColor(col);
+051           g.drawLine(x+left,y+top,x+left+1,y+top+1);
+052         }
+053       }
+054     }
+055   }
+056 }
+ +		 +Listing2501.java
+ +Listing 25.1: Darstellung des Farbenkreises

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das Programm arbeitet in der Weise, dass für jeden einzelnen +Punkt der Zeichenfläche berechnet wird, ob dieser in einem der +drei Kreise liegt. Ist dies der Fall, so wird die zugehörige +Farbkomponente auf 255 gesetzt, andernfalls auf 0. Die Bestimmung +der Kreiszugehörigkeit erfolgt mit Hilfe des Satzes von Pythagoras, +nach dem ein Punkt genau dann zu einem Kreis gehört, wenn die +Summe der Quadrate der Abstände vom x- +und y-Wert zum Mittelpunkt kleiner +gleich dem Quadrat des Radius ist. Die drei Mittelpunkte werden in +unserem Beispiel in den Arrays arx +und ary, die Radien der Kreise +in arr gespeichert. Die boolesche +Variable paintit zeigt an, ob +der Punkt in wenigstens einem der drei Kreise liegt und daher überhaupt +eine Ausgabe erforderlich ist.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + +

+ +

+Abbildung 25.1: Der Farbenkreis

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+
+ + + + +

25.4 Systemfarben

+
+ +
+ +

+Um ihren Anwendungen ein einheitliches Look-and-Feel zu geben, definieren +grafische Oberflächen in der Regel eine Reihe von Systemfarben. +Diese können im Programm verwendet werden, um beispielsweise +die Farbe des Hintergrunds oder die von Dialogelementen konsistent +festzulegen. Während es in früheren Versionen von Java keine +Möglichkeit gab, auf Systemfarben zuzugreifen, steht diese Möglichkeit +mit der Klasse SystemColor +im JDK 1.1 portabel zur Verfügung. + +

+SystemColor +ist aus Color +abgeleitet und unterscheidet sich von ihr vor allem durch die Fähigkeit, +die Farbe dynamisch zu ändern. Dieses Feature ist auf Systemen +interessant, die eine Nachricht an die Anwendung senden, wenn sich +eine Systemfarbe geändert hat. Wir wollen an dieser Stelle nicht +näher darauf eingehen. + +

+Die Klasse SystemColor +stellt eine Reihe von vordefinierten Farben zur Verfügung, die +zu den entsprechenden Systemfarben des Desktops korrespondieren. Da +SystemColor +aus Color +abgeleitet ist, können diese leicht anstelle eines anwendungsspezifischen +Color-Objekts +verwendet werden, wenn eine einheitliche Farbgebung gewünscht +ist. Tabelle 25.2 +gibt eine Übersicht dieser Farben. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
FarbkonstanteBedeutung
SystemColor.desktopHintergrundfarbe des Desktops
SystemColor.activeCaptionHintergrundfarbe für die Titelleiste +von selektierten Fenstern
SystemColor.activeCaptionTextSchriftfarbe für die Titelleiste von +selektierten Fenstern
SystemColor.activeCaptionBorderRahmenfarbe für die Titelleiste von +selektierten Fenstern
SystemColor.inactiveCaptionHintergrundfarbe für die Titelleiste +von nicht selektierten Fenstern
SystemColor.inactiveCaptionTextSchriftfarbe für die Titelleiste von +nicht selektierten Fenstern
SystemColor.inactiveCaptionBorderRahmenfarbe für die Titelleiste von +nicht selektierten Fenstern
SystemColor.windowHintergrundfarbe für Fenster
SystemColor.windowBorderFarbe für Fensterrahmen
SystemColor.windowTextFarbe für Text im Fenster
SystemColor.menuHintergrundfarbe für Menüs
SystemColor.menuTextTextfarbe für Menüs
SystemColor.textHintergrundfarbe für Textfelder
SystemColor.textTextTextfarbe für Textfelder
SystemColor.textHighlightHintergrundfarbe für hervorgehobenen +Text
SystemColor.textHighlightTextTextfarbe für hervorgehobenen Text +
SystemColor.textInactiveTextTextfarbe für inaktiven Text
SystemColor.controlHintergrundfarbe für Dialogelemente +
SystemColor.controlTextTextfarbe für Dialogelemente
SystemColor.controlHighlightFarbe für hervorgehobene Dialogelemente +
SystemColor.controlLtHighlightHelle Farbe für hervorgehobene Dialogelemente +
SystemColor.controlShadowFarbe für den Schatten von Dialogelementen +
SystemColor.controlDkShadowDunklere Farbe für den Schatten von +Dialogelementen
SystemColor.scrollbarHintergrundfarbe für Schieberegler +
SystemColor.infoHintergrundfarbe für Hilfetext
SystemColor.infoTextTextfarbe für Hilfetext
+

+Tabelle 25.2: Liste der vordefinierten Systemfarben

+ +

+Das folgende Listing zeigt ein einfaches Programm, das den Text »Tag +& Nacht« in den Systemfarben für normalen und hervorgehobenen +Text ausgibt. Als Fensterhintergrund wird die Systemfarbe desktop +verwendet. Der Text »Tag« wird mit Hilfe der Systemfarben +textText +und text +in normaler Textfarbe auf normalem Texthintergrund ausgegeben. Der +Text »Nacht« wird dagegen mit den Systemfarben textHighlight +und textHighlightText +invertiert dargestellt. Das dazwischenstehende »&« wird +in Blau auf normalem Hintergrund ausgegeben. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2502.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2502
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing2502 wnd = new Listing2502();
+012   }
+013 
+014   public Listing2502()
+015   {
+016     super("Systemfarben");
+017     setBackground(SystemColor.desktop);
+018     setSize(200,100);
+019     setVisible(true);
+020     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+021   }
+022 
+023   public void paint(Graphics g)
+024   {
+025     g.setFont(new Font("Serif",Font.PLAIN,36));
+026     FontMetrics fm = g.getFontMetrics();
+027     int sheight    = fm.getHeight();
+028     int curx       = 10;
+029     int cury       = getInsets().top + 10;
+030     //"Tag" in normaler Textfarbe
+031     int swidth  = fm.stringWidth("Tag");
+032     g.setColor(SystemColor.text);
+033     g.fillRect(curx,cury,swidth,sheight);
+034     g.setColor(SystemColor.textText);
+035     g.drawString("Tag",curx,cury+fm.getAscent());
+036     //"&" in Blau auf normalem Hintergrund
+037     curx += swidth + 5;
+038     swidth = fm.stringWidth("&");
+039     g.setColor(Color.blue);
+040     g.drawString("&",curx,cury+fm.getAscent());
+041     //"Nacht" in hervorgehobener Textfarbe
+042     curx += swidth + 5;
+043     swidth = fm.stringWidth("Nacht");
+044     g.setColor(SystemColor.textHighlight);
+045     g.fillRect(curx,cury,swidth,sheight);
+046     g.setColor(SystemColor.textHighlightText);
+047     g.drawString("Nacht",curx,cury+fm.getAscent());
+048   }
+049 }
+ +		 +Listing2502.java
+ +Listing 25.2: Verwendung von Systemfarben

+ +

+Abbildung 25.2 zeigt +die Ausgabe des Programms: +

+ + +

+ +

+Abbildung 25.2: Verwendung von Systemfarben

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Ein weiteres Beispiel zur Verwendung der Systemfarben findet sich +in Kapitel 32. +Das zu dem Dialogelement ScrollPane +vorgestellte Beispielprogramm zeigt alle Systemfarben zusammen mit +ihrem Namen in einem verschiebbaren Fenster an.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

25.5 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+
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Kapitel 26

+

Drucken

+
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100168.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100168.html new file mode 100644 index 0000000..9ba8a36 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100168.html @@ -0,0 +1,96 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

26.1 Einleitung

+
+ +
+ +

+Das Ausdrucken von Texten und Grafiken war traditionell eine der +Achillesfersen von Java. Im JDK 1.0 waren die Verhältnisse noch +klar: hier konnte überhaupt nicht gedruckt werden! Es gab schlicht +und einfach keine Klassen, die das Drucken unterstützten. Nachdem +die Java-Entwicklergemeinde bereits begonnen hatte, proprietäre +Erweiterungen zu entwickeln, wurde mit der Version 1.1 ein einfaches +Druck-API in das JDK aufgenommen. + +

+Leider war dessen Design recht unvollständig, und das API war +voll von Schwächen und Restriktionen. Mit dem JDK 1.2 wurde ein +neuer Entwurf vorgestellt, der die Schwächen des vorigen beheben +sollte. Tatsächlich hatte er ein besseres Design, und viele der +Anforderungen, die zuvor unerfüllt blieben, wurden jetzt erfüllt. + +

+Unglücklicherweise war die Implementierung des 1.2er-APIs wenig +performant. In der Praxis traten - selbst bei einfachen Druckjobs +- mitunter Spooldateien von 20 MB oder mehr auf, und der Ausdruck +solcher Dateien dauerte nicht selten länger als 10 Minuten. Erst +mit dem JDK 1.3 wurden diese Probleme behoben, und es scheint, dass +nunmehr mit einer gewissen Zuverlässigkeit und Performance gedruckt +werden kann. + +

+Wir werden in diesem Kapitel die beiden unterschiedlichen Druck-APIs +vorstellen und Beispiele für ihre Anwendung geben. Für den +Fall, das beide ungeeignet sind, werden wir zusätzlich zeigen, +wie mit Hilfe des Java Communications API +direkt auf eine serielle oder paralle Schnittstelle zugegriffen werden +kann, und werden so die Grundlagen für die Entwicklung eigener +Druckertreiber legen. +

+ + + +
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+
+ + + + +

26.2 Drucken mit dem JDK 1.1

+
+ +
+ + + + +

26.2.1 Grundlagen

+ +

+Das Druck-API der Version 1.1 ist recht übersichtlich und leicht +zu verstehen. Es gibt zwar einige Restriktionen und Besonderheiten, +die beim Erstellen von Druckausgaben zu Problemen führen können, +aber für einfache Ausdrucke von Text und Grafik ist die Schnittstelle +dennoch geeignet. + +

+Grundlage der Druckausgabe ist die Methode getPrintJob +der Klasse Toolkit: +

+ + + + + +
+ +
+public PrintJob getPrintJob(
+   Frame frame,
+   String jobtitle,
+   Properties props
+)
+
+ +		 +java.awt.Toolkit
+ +

+Sie liefert ein Objekt des Typs PrintJob, +das zur Initialisierung eines Druckjobs verwendet werden kann. Ein +Aufruf von getPrintJob +führt gleichzeitig dazu, dass ein plattformspezifischer Druckdialog +aufgerufen wird, der vom Anwender bestätigt werden muss. Bricht +der Anwender den Druckdialog ab, liefert getPrintJob +den Rückgabewert null. +Andernfalls wird der Drucker initialisiert und die Ausgabe kann beginnen. + +

+Die Klasse PrintJob +stellt einige Methoden zur Verfügung, die für den Ausdruck +benötigt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public Graphics getGraphics()
+
+public Dimension getPageDimension()
+
+public int getPageResolution()
+
+public abstract void end()
+
+ +		 +java.awt.PrintJob
+ +

+Die wichtigste von ihnen ist getGraphics. +Sie liefert den Devicekontext zur Ausgabe auf den Drucker. Der Rückgabewert +ist ein Objekt vom Typ PrintGraphics, +das aus Graphics +abgeleitet ist und wie ein normaler Devicekontext verwendet werden +kann (so, wie er beispielsweise auch an paint +übergeben wird). Mit Hilfe des von getGraphics +zurückgegebenen Devicekontexts können alle Grafik- und Textroutinen, +die auch in Graphics +zur Verfügung stehen, verwendet werden. Bezüglich der Verwendung +von Farben gilt scheinbar, dass diese bei den linienbezogenen Ausgaberoutinen +nicht unterstützt werden. Hier wird alles schwarz gezeichnet, +was nicht den Farbwert (255, 255, 255) hat. Im Gegensatz dazu +stellen die Füllfunktionen Farben (auf einem Schwarzweiß-Drucker) +als Grauwerte dar. Dabei kann - je nach Druckertyp - auch Weiß +eine Vollfarbe sein und dahinter liegende Objekte verdecken. + + + + +

26.2.2 Seitenweise Ausgabe

+ +

+Ein wichtiger Unterschied zu einem bildschirmbezogenen Devicekontext +besteht darin, dass jeder Aufruf von getGraphics +eine neue Druckseite beginnt. Die fertige Druckseite wird durch Aufruf +von dispose +an den Drucker geschickt. Für den Aufbau der Seite, das Ausgeben +von Kopf- oder Fußzeilen, die Seitennumerierung und ähnliche +Dinge ist die Anwendung selbst verantwortlich. Die Methode end +ist aufzurufen, wenn der Druckjob beendet ist und alle Seiten ausgegeben +wurden. Dadurch werden alle belegten Ressourcen freigegeben und die +Druckerschnittstelle geschlossen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Bei der Druckausgabe ist es wichtig zu wissen, wie groß die +Abmessungen des Ausgabegeräts sind. Die hierzu angebotenen Methoden +getPageDimension +und getPageResolution +sind im JDK 1.1 leider vollkommen unbrauchbar. getPageResolution +liefert die tatsächliche Auflösung des Druckers in Pixel +per Zoll (also z.B. 600 für einen Laserjet IV), während +getPageDimension +die Anzahl der Pixel liefert, die sich errechnet, wenn man ein Blatt +Papier im US-Letter-Format (8,5 mal 11 Zoll) mit 72 dpi Auflösung +darstellen würde. Leider erfolgt die Druckausgabe nicht mit 72 +dpi, sondern in der aktuellen Bildschirmauflösung, wie sie von +der Methode getScreenResolution +der Klasse Toolkit +geliefert wird. Da diese typischerweise bei 120 dpi liegt, füllen +die von getPageResolution +gelieferten Abmessungen nur etwa 60 % einer Seite.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Derzeit gibt es keine portable Lösung für dieses Problem. +Ein Workaround besteht darin, die Papiergröße als fest +anzunehmen (beispielsweise DIN A4 mit 21,0*29,7 cm), davon den nicht +bedruckbaren Rand abzuziehen, das Ergebnis durch 2,54 (Anzahl cm je +Zoll) zu teilen und mit der Auflösung von 120 dpi malzunehmen. +Wir werden später ein Beispiel sehen, in dem diese Technik angewandt +wird. Portabel ist sie allerdings nicht, denn das Programm muss Annahmen +über die Papier- und Randgröße machen. Es bleibt demnach +zu hoffen, dass die nachfolgenden Versionen des JDK die Bestimmung +der Abmessungen auf eine flexiblere Weise ermöglichen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Durch die fixe Einstellung der Ausgabeauflösung ergibt sich ein +weiteres Problem. So kann ein Drucker mit 600 dpi aus Java heraus +nämlich nur mit der aktuellen Bildschirmauflösung (z.B. +120 dpi) angesteuert werden. Das bedeutet zwar nicht automatisch, +dass Schriften oder schräge Linien mit Treppenmustern dargestellt +werden, denn sie werden meist als Vektorgrafiken an den Drucker übergeben. +Allerdings können Pixelgrafiken beispielsweise nicht in der aktuellen +Druckerauflösung ausgegeben werden, denn die Positioniergenauigkeit +eines einzelnen Pixels liegt bei 120 dpi. Eine Lösung für +dieses Problem ist derzeit nicht bekannt.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

26.2.3 platzierung des Codes zur Druckausgabe

+ +

+Es gibt grundsätzlich zwei Möglichkeiten, die Druckausgabe +im Programm zu platzieren. Einmal kann die paint-Methode +dazu verwendet werden, sowohl Bildschirm- als auch Druckausgaben zu +realisieren. Bei einem Aufruf der Methode print +oder printAll +der Klasse Component +wird nämlich ein PrintJob +erstellt, daraus der Grafikkontext beschafft und an paint +übergeben: +

+ + + + + +
+ +
+public void print(Graphics g)
+
+public void printAll(Graphics g)
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Auf diese Weise kann bereits ohne zusätzliche Erweiterungen eine +einfache Druckausgabe realisiert werden, die der Bildschirmausgabe +relativ ähnlich sieht. Im Gegensatz zu print +gibt printAll +dabei nicht nur die aktuelle Komponente, sondern die komplette Container-Hierarchie +eines komplexen Dialogs aus. Soll innerhalb von paint +zwischen Bildschirm- und Druckerausgabe unterschieden werden, kann +mit dem Ausdruck g instanceof PrintGraphics +das übergebene Graphics-Objekt +g auf Zugehörigkeit zur +Klasse PrintGraphics +getestet werden. + +

+Die zweite Möglichkeit, die Druckausgabe zu platzieren, besteht +darin, eine eigene Methode zu schreiben, die nur für die Ausgabe +auf den Drucker verantwortlich ist. Diese könnte zunächst +den PrintJob +und das PrintGraphics-Objekt +beschaffen und anschließend die Abmessungen der Ausgabefläche +wie zuvor besprochen bestimmen. Die Methode müsste dann nicht +so programmiert werden, dass sie für Bildschirm- und Druckausgabe +vernünftige Resultate liefert, sondern könnte ihre Ausgaben +ausschließlich für die Druckausgabe optimieren. Der Nachteil +bei dieser Löung ist natürlich, dass Programmcode zum Erstellen +der Ausgabe möglicherweise doppelt vorhanden ist und doppelt +gepflegt werden muss. + +

+Das nachfolgende Listing kombiniert beide Varianten und zeigt den +Ausdruck einer Testseite. Das Programm erstellt ein Hauptfenster und +ruft zwei Sekunden später die Methode printTestPage +zur Druckausgabe auf. Darin wird zunächst ein PrintJob +erzeugt und dann gemäß dem oben beschriebenen Verfahren +die Ausgabegröße ermittelt. Anschließend wird der +Grafikkontext beschafft und ein Rahmen, einige Textzeilen mit Angaben +zu den Metriken und eine Graustufenmatrix ausgegeben. Nach Ende der +Druckausgabe wird die Seite mit dispose +ausgegeben und der Druckjob mit end +geschlossen. Der Code für die Darstellung der Graustufenmatrix +wurde in der Methode paintGrayBoxes +implementiert und wird von der Bildschirm- und Druckausgabe gemeinsam +verwendet: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2601.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2601
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing2601 wnd = new Listing2601();
+012   }
+013 
+014   public Listing2601()
+015   {
+016     super("Drucken");
+017     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+018     setBackground(Color.lightGray);
+019     setSize(400,400);
+020     setVisible(true);
+021     //Ausdruck in 2 Sekunden starten
+022     try {
+023       Thread.sleep(2000);
+024     } catch (InterruptedException e) {
+025       //nichts
+026     }
+027     printTestPage();
+028   }
+029 
+030   public void paint(Graphics g)
+031   {
+032     paintGrayBoxes(g, 40, 50);
+033   }
+034 
+035   public void printTestPage()
+036   {
+037     PrintJob pjob = getToolkit().getPrintJob(
+038       this,
+039       "Testseite",
+040       null
+041     );
+042     if (pjob != null) {
+043       //Metriken
+044       int pres = pjob.getPageResolution();
+045       int sres = getToolkit().getScreenResolution();
+046       Dimension d2 = new Dimension(
+047         (int)(((21.0 - 2.0) / 2.54) * sres),
+048         (int)(((29.7 - 2.0) / 2.54) * sres)
+049       );
+050       //Ausdruck beginnt
+051       Graphics pg = pjob.getGraphics();
+052       if (pg != null) {
+053         //Rahmen
+054         pg.drawRect(0, 0, d2.width, d2.height);
+055         //Text
+056         pg.setFont(new Font("TimesRoman",Font.PLAIN,24));
+057         pg.drawString("Testseite",40,70);
+058         pg.drawString(
+059           "Druckerauflösung : " + pres + " dpi",
+060           40,
+061           100
+062         );
+063         pg.drawString(
+064           "Bildschirmauflösung : " + sres + " dpi",
+065           40,
+066           130
+067         );
+068         pg.drawString(
+069           "Seitengröße : " + d2.width + " * " + d2.height,
+070           40,
+071           160
+072         );
+073         //Graustufenkästchen
+074         paintGrayBoxes(pg, 40, 200);
+075         //Seite ausgeben
+076         pg.dispose();
+077       }
+078       pjob.end();
+079     }
+080   }
+081 
+082   private void paintGrayBoxes(Graphics g, int x, int y)
+083   {
+084     for (int i = 0; i < 16; ++i) {
+085       for (int j = 0; j < 16; ++j) {
+086         int level = 16 * i + j;
+087         g.setColor(Color.black);
+088         g.drawRect(x + 20 * j, y + 20 * i, 20, 20);
+089         g.setColor(new Color(level, level, level));
+090         g.fillRect(x + 1 + 20 * j, y + 1 + 20 * i, 19, 19);
+091       }
+092     }
+093   }
+094 }
+ +		 +Listing2601.java
+ +Listing 26.1: Ausdruck einer Testseite

+ +

+Die Bildschirmausgabe des Programms kann Abbildung 26.1 +entnommen werden. Die Druckausgabe sieht ähnlich aus, enthält +aber zusätzlich noch einen Rahmen und die Textausgabe mit den +Informationen zu den Druckmetriken. +

+ + +

+ +

+Abbildung 26.1: Das Programm zur Druckausgabe

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100170.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100170.html new file mode 100644 index 0000000..75b8c9a --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100170.html @@ -0,0 +1,1026 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 26 - Drucken +
+
+ + + + +

26.3 Drucken seit dem JDK 1.2

+
+ +
+ + + + +

26.3.1 Überblick

+ +

+Seit dem JDK 1.2 wurde ein anderer Ansatz verfolgt. Anstelle der im +vorigen Abschnitt erwähnten Techniken sind nun die Klassen und +Interfaces aus dem Paket java.awt.print +zu verwenden, die zwei unterschiedliche Arten von Funktionen zur Verfügung +stellen: +

+ +

+Anders als im JDK 1.1 stehen nun zwei Konfigurationsdialoge +zur Verfügung. Mit dem einen können Job-Parameter wie Anzahl +der Kopien, auszudruckende Seiten oder der Druckertyp +eingestellt werden. Der andere dient zur Einstellung von Seitenparametern, +mit dem etwa das Papierformat, die Seitengröße oder die +Randeinstellungen konfiguriert werden können. Beide Dialoge sind +optional und können auch unterdrückt werden. Alle mit ihrer +Hilfe konfigurierbaren Parameter können auch programmgesteuert +verändert werden. + + + + +

26.3.2 Zusammenspiel der Klassen

+ + + + +

Die Klasse PrinterJob

+ +

+Die abstrakte Klasse PrinterJob +aus dem Paket java.awt.print +repräsentiert einen Druckauftrag und ist Ausgangspunkt für +alle Druckaktivitäten mit dem JDK 1.2. Sie besitzt eine statische +Methode getPrinterJob, +mit der Instanzen erzeugt werden können: +

+ + + + + +
+ +
+public static PrinterJob getPrinterJob()
+
+ +		 +java.awt.print.PrinterJob
+ +

+PrinterJob +besitzt Methoden, mit denen einige globale Eigenschaften des Druckauftrags +kontrolliert werden können: +

+ + + + + +
+ +
+public String getUserName()
+
+public int getCopies()
+public void setCopies(int copies)
+
+public void setJobName(String jobName)
+public String getJobName()
+
+public void cancel()
+public boolean isCancelled()
+
+ +		 +java.awt.print.PrinterJob
+ +

+getUserName +liefert den Namen des Benutzers, der den Job gestartet hat. getCopies +und setCopies +dienen zum Zugriff auf die Anzahl der Kopien, die ausgedruckt werden +sollen. Mit getJobName +und setJobName +kann der Name des Druckjobs abgefragt bzw. eingestellt werden. Durch +Aufruf von cancel +kann ein laufender Druckjob abgebrochen werden. isCancelled +liefert true, +falls während eines laufenden Druckjobs cancel +aufgerufen wurde und der Job bei der nächstmöglichen Gelegenheit +beendet wird. + + + + +

Die Klassen Paper und PageFormat

+ +

+Neben den eigentlichen Druckdaten besitzt eine auszudruckende Seite +globale Eigenschaften wie Papiergröße und Randeinstellungen. +Diese werden durch die Klassen PageFormat +und Paper +gekapselt. Paper +repräsentiert ein Blatt Papier mit festgelegten Abmessungen für +Breite, Höhe und bedruckbaren Bereich: +

+ + + + + +
+ +
+public double getHeight()
+public double getWidth()
+
+public double getImageableX()
+public double getImageableY()
+
+public double getImageableWidth()
+public double getImageableHeight()
+
+ +		 +java.awt.print.Paper
+ +

+getHeight +und getWidth +liefern die Höhe bzw. Breite des Papierblatts. getImageableX +und getImageableY +geben den Abstand des bedruckbaren Bereichs vom oberen bzw. linken +Blattrand an. getImageableWidth +und getImageableHeight +geben die Breite bzw. Höhe des bedruckbaren Bereichs an. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Paper +speichert und liefert alle Parameter in einer Einheit von 1/72 Zoll. +Das entspricht etwa der typografischen Maßeinheit »Punkt« +und ist etwas länger als ein Drittel Millimeter. Ein derartiges +Raster repräsentiert die Auflösung eines durchschnittlichen +Monitors und ist für Druckausgaben viel zu grob. Glücklicherweise +werden die Werte als Fließkommazahlen gespeichert und lassen +sich zur Erhöhung der Genauigkeit skalieren. Wir werden weiter +unter auf die dazu nötigen Techniken zurückkommen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die Klasse PageFormat +kapselt ein Paper-Objekt +und dessen Orientierung: +

+ + + + + +
+ +
+public static final int PORTRAIT
+public static final int LANDSCAPE
+public static final int REVERSE_LANDSCAPE
+
+ +		 +java.awt.print.PageFormat
+ +

+Ist die Orientierung PORTRAIT, +so wird das Blatt in seiner Standardausrichtung verwendet. Es ist +also höher als breit, und der Koordinatenursprung befindet sich +links oben. Beim Drucken im LANDSCAPE-Modus +wird das Papier dagegen quer verwendet, und der rechte Rand des Ausdrucks +liegt am oberen Blattrand. REVERSE_LANDSCAPE +druckt ebenfalls quer, aber mit umgekehrter Druckrichtung. + +

+PageFormat +stellt Methoden zum Zugriff auf das Papier, seine Orientierung und +die aus Paper +bekannten Methoden zum Zugriff auf die Seitenabmessungen zur Verfügung: + +

+ + + + + +
+ +
+public Paper getPaper()
+
+public int getOrientation()
+
+public double getHeight()
+public double getWidth()
+
+public double getImageableX()
+public double getImageableY()
+
+public double getImageableWidth()
+public double getImageableHeight()
+
+ +		 +java.awt.print.Paper
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Im Gegensatz zu Paper +sind die Rückgabewerte nun aber an die Orientierung angepasst. +Wird also beispielsweise im LANDSCAPE-Modus +ausgedruckt, liefert getHeight +die Breite des Blattes und getWidth +dessen Höhe. Die anderen Methoden verhalten sich analog.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Ein PageFormat-Objekt +wird gewöhnlich mit der Methode defaultPage +der Klasse PrinterJob +beschafft: +

+ + + + + +
+ +
+public PageFormat defaultPage()
+
+ +		 +java.awt.print.PrinterJob
+ +

+Es kann dann entweder programmgesteuert oder durch Aufruf des Seitendialogs +konfiguriert werden. + + + + +

Die Konfigurationsdialoge

+ +

+Die Klasse PrinterJob +besitzt zwei Konfigurationsdialoge. Der erste dient zur Konfiguration +eines PageFormat-Objekts +und wird mit pageDialog +aufgerufen. Der zweite dient zur Konfiguration der globalen Job-Parameter +und wird mit printDialog +aufgerufen: +

+ + + + + +
+ +
+public PageFormat pageDialog(PageFormat page)
+
+public abstract boolean printDialog()
+
+ +		 +java.awt.print.PrinterJob
+ +

+pageDialog +erwartet ein PageFormat-Objekt +(das typischerweise durch defaultPage +erzeugt wird) und bietet dem Anwender die Möglichkeit, dessen +Eigenschaften zu verändern. Die dafür verwendeten Dialoge +sind plattformabhängig, die Windows-Variante ist in Abbildung 26.2 +zu sehen. + +

+Der Rückgabewert von pageDialog +ist das konfigurierte PageFormat-Objekt. +Hat der Anwender den Dialog mit »OK« beendet, wird eine +Kopie des als Parameter übergebenen Objekts erzeugt, mit den +Einstellungen des Anwenders versehen und an den Aufrufer zurückgegeben. +Hat der Anwender den Dialog dagegen abgebrochen, wird das unveränderte +Originalobjekt zurückgegeben. Durch Vergleichen der beiden Objektreferenzen +kann also unterschieden werden, ob der Druckvorgang fortgesetzt oder +abgebrochen werden soll. +

+ + +

+ +

+Abbildung 26.2: Der Dialog zur Druckseitenkonfiguration unter Windows

+ +

+Durch Aufruf von printDialog +wird der plattformspezifische Dialog zur Jobkonfiguration aufgerufen +(siehe Abbildung 26.3. Er +konfiguriert das PrinterJob-Objekt, +und die Änderungen können mit den oben beschriebenen Methoden +abgefragt werden. Der boolesche Rückgabewert zeigt an, ob der +Dialog mit »OK« beendet oder abgebrochen wurde. +

+ + +

+ +

+Abbildung 26.3: Der Dialog zur Druckjobkonfiguration unter Windows

+ + + + +

Das Interface Printable

+ +

+Nachdem wir die Konfiguration der Job- und Seiteneinstellungen besprochen +haben, wollen wir uns nun der Frage zuwenden, wie die eigentliche +Druckausgabe erzeugt wird. Dazu gibt es im Paket java.awt.print +ein Interface Printable, +das nur eine Methode enthält: +

+ + + + + +
+ +
+public int print(Graphics g, PageFormat pf, int page)
+  throws PrinterException
+
+ +		 +java.awt.print.Printable
+ +

+Ein Programm, das Druckausgaben erzeugen will, muss ein Objekt zur +Verfügung stellen, das dieses Interface implementiert. Es muss +mit der Methode setPrintable +an den PrinterJob +übergeben werden und wird von PrinterJob +automatisch aufgerufen, nachdem der Druckvorgang mit print +gestartet wurde: +

+ + + + + +
+ +
+public void setPrintable(Printable painter)
+public void setPrintable(Printable painter, PageFormat format)
+
+public void print()
+  throws PrinterException
+
+ +		 +java.awt.print.PrinterJob
+ +

+Printable +sorgt dabei für die Druckausgabe, ähnlich wie es paint +für die Bildschirmausgabe bei GUI-Komponenten tut. Jeder (von +PrinterJob +initiierte) Aufruf von print +fordert das Printable-Objekt +auf, eine bestimmte Seite auszudrucken. Der Seitenindex wird dabei +in dem Parameter page übergeben, +dessen Zählung bei 0 beginnt. + +

+Zur Erzeugung von Druckausgaben wird das übergebene Graphics-Objekt +verwendet, das wie bei der Erzeugung von Bildschirmausgaben verwendet +werden kann. Das übergebene Objekt kann dabei in ein Graphics2D-Objekt +konvertiert werden und stellt so die erweiterten Funktionen des 2D-APIs +zur Verfügung. + +

+Weiterhin wird das konfigurierte PageFormat +als Argument an print +übergeben. Innerhalb von print +wird es dazu benutzt, die Größe des Papiers und dessen +bedruckbaren Bereich zu ermitteln. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Es ist sehr wichtig, zu wissen, dass print +für ein und dieselbe Seite mehrfach aufgerufen werden kann (und +normalerweise auch wird). Da die JDK-Dokumentation keine Aussagen +darüber macht, wie oft und in welcher Reihenfolge die Seiten +abgefordert werden, muss das Printable-Objekt +selbst für eine geeignete Verwaltung der benötigten Statusinformationen +sorgen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Der Rückgabewert von print +gibt an, ob die Seitenzahl gültig war und die Druckausgabe erzeugt +werden konnte, oder ob eine ungültige Seitenzahl übergeben +wurde. Im ersten Fall gibt print +die in Printable +definierte Konstante PAGE_EXISTS +zurück, im zweiten Fall NO_SUCH_PAGE. +Da der PrinterJob +nicht von Anfang an weiß, wie viele Seiten insgesamt ausgedruckt +werden sollen, muss er beim Aufruf von print +schrittweise den Seitenzähler erhöhen und darauf warten, +dass NO_SUCH_PAGE +zurückgegeben wird. Danach erfolgen keine weiteren Aufrufe von +print. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Will das Printable-Objekt +den kompletten Job während der Ausgabe abbrechen, braucht es +dazu lediglich während des Aufrufs von print +eine PrinterException +auszulösen. Diese wird vom PrinterJob +abgefangen und führt zum Abbruch des Druckjobs.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

Das Interface Pageable und die Klasse Book

+ +

+Das Paket java.awt.print +stellt auch eine Abstraktion für mehrseitige Dokumente +zur Verfügung. Das Interface Pageable +definiert deren Eigenschaften: +

+ + + + + +
+ +
+public int getNumberOfPages()
+
+public PageFormat getPageFormat(int pageIndex)
+  throws IndexOutOfBoundsException
+
+public Printable getPrintable(int pageIndex)
+  throws IndexOutOfBoundsException
+
+ +		 +java.awt.print.Pageable
+ +

+Ein Pageable-Objekt +kennt (normalerweise) die Anzahl der auszudruckenden Seiten und stellt +diese auf Anfrage als Rückgabewert von getNumberOfPages +zur Verfügung. Wahlweise kann aber auch die Konstante UNKNOWN_NUMBER_OF_PAGES +zurückgegeben werden, wenn die Seitenzahl nicht von vorneherein +bekannt ist. Im Unterschied zu einem Printable-Objekt +(das ja auch mehrere Seiten ausdrucken kann), kann ein Pageable +zu den einzelnen Seiten unterschiedliche PageFormat- +und Printable-Objekte +zur Verfügung stellen. Sie werden während des Druckvorgangs +mit den Methoden getPageFormat +und getPrintable +abgefragt. + +

+Mit der Klasse Book +stellt java.awt.print +eine konkrete Implementierung von Pageable +zur Verfügung. Ein Book +ist dabei nichts anderes als eine nach Seitenzahlen indizierte Liste +von (PageFormat/Printable)-Paaren, +die mit einigen einfachen Methoden gepflegt werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public void append(Printable painter, PageFormat pf)
+public void append(Printable painter, PageFormat pf, int numPages)
+
+public void setPage(int page, Printable painter, PageFormat pf)
+  throws IndexOutOfBoundsException
+
+ +		 +java.awt.print.Book
+ +

+Mit append +werden eine oder mehrere Seiten mit den angegebenen Printable- +und PageFormat-Objekten +an das Ende des Buchs angehängt. Mit setPage +kann gezielt eine bereits bestehende Seite verändert werden. + + + + +

26.3.3 Ausdrucken einer Textdatei

+ +

+Nach diesen Vorbemerkungen wollen wir uns in diesem Abschnitt ein +Anwendungsbeispiel für das Druck-API des JDK 1.2 ansehen. Dazu +soll ein Programm geschrieben werden, das beliebige Textdateien auf +einem Drucker ausgeben kann. Der Anwender soll sowohl Job- als auch +Seitenparameter im Dialog verändern können. Jede Seite soll +mit einer Kopfzeile versehen werden, die den Namen der Datei und die +Seitenzahl enthält. Die Kopfzeile soll fett gedruckt und unterstrichen +werden. Der Textteil soll dunkelblau gedruckt werden, sofern Farben +unterstützt werden. + + + + +

Die Hilfsklasse FilePrintHelper

+ +

+Wir hatten oben erwähnt, dass die Methode print +des Printable-Objekts +mehrfach für eine einzelne Seite aufgerufen werden kann. Soll +eine Datei ausgedruckt werden, muss das Programm bei wiederholten +Besuchen derselben Seite in der Lage sein, an der Textstelle aufzusetzen, +die den Anfang der Seite markiert. Wir führen dazu eine Hilfsklasse +FilePrintHelper ein, die sich +zu jeder besuchten Seite deren Dateioffset merkt. Diesen stellt sie +auf Anfrage wieder zur Verfügung. Sie kann auch Auskunft darüber +geben, ob eine Seite überhaupt schon besucht wurde. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Auf den ersten Blick scheint es übertrieben, für das Speichern +eines einzigen Attributs eine eigene Klasse zu bemühen. Bei komplizierten +Druckaufgaben kann diese Konstruktion aber sehr hilfreich werden. +Denn neben dem Fileoffset werden dann oft noch weitere Informationen +je Seite benötigt, etwa eine Titelzeile, numerische Überträge, +Fußnoteninformationen oder ähnliches. In diesem Fall ist +unser Design noch tragfähig und die Hilfsklasse kann einfach +um die benötigten Attribute und Methoden erweitert werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die Implementierung der Klasse FilePrintHelper +sieht so aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* FilePrintHelper.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class FilePrintHelper
+006 {
+007   //---Membervariablen----------------------------------
+008   Vector pageinfo;
+009 
+010   //---Konstruktor--------------------------------------
+011   public FilePrintHelper()
+012   {
+013     pageinfo = new Vector();
+014   }
+015 
+016   //---Seitendefinition und -abfrage--------------------
+017   public void createPage(int page)
+018   {
+019     for (int i = pageinfo.size(); i <= page; ++i) {
+020       pageinfo.addElement(new Entry());
+021     }
+022   }
+023 
+024   public boolean knownPage(int page)
+025   {
+026     return page < pageinfo.size();
+027   }
+028 
+029   //---Verwaltung der Offsets---------------------------
+030   public long getFileOffset(int page)
+031   {
+032     Entry entry = (Entry)pageinfo.elementAt(page);
+033     return entry.fileoffset;
+034   }
+035 
+036   public void setFileOffset(int page, long fileoffset)
+037   {
+038     Entry entry = (Entry)pageinfo.elementAt(page);
+039     entry.fileoffset = fileoffset;
+040   }
+041 
+042   //---Lokale Klasse Entry------------------------------
+043   static class Entry
+044   {
+045     public long fileoffset;
+046 
+047     public Entry()
+048     {
+049       this.fileoffset = -1;
+050     }
+051   }
+052 }
+ +		 +FilePrintHelper.java
+ +Listing 26.2: Die Klasse FilePrintHelper

+ + + + +

Die Klasse SimpleFilePrinter

+ +

+Das Ausdrucken der Datei wird von der Klasse SimpleFilePrinter +erledigt. Ihre main-Methode +gliedert die zu erledigende Arbeit in folgende Teilaufgaben: +

+ +

+Nachfolgend zeigen wir die Implementierung von SimpleFilePrinter. +Der eigentlich komplizierte Code steckt natürlich in der Methode +print, +die wir im Anschluß an das Listing erläutern wollen. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* SimpleFilePrinter.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.print.*;
+005 import java.io.*;
+006 
+007 public class SimpleFilePrinter
+008 implements Printable
+009 {
+010   //---Konstanten--------------------------------------
+011   private static final int RESMUL = 4;
+012 
+013   //---Membervariablen---------------------------------
+014   private PrinterJob       pjob;
+015   private PageFormat       pageformat;
+016   private FilePrintHelper  fph;
+017   private String           fname;
+018   private RandomAccessFile in;
+019 
+020   //---Konstruktoren-----------------------------------
+021   public SimpleFilePrinter(String fname)
+022   {
+023     this.pjob  = PrinterJob.getPrinterJob();
+024     this.fname = fname;
+025   }
+026 
+027   //---Öffentliche Methoden----------------------------
+028   public boolean setupPageFormat()
+029   {
+030     PageFormat defaultPF = pjob.defaultPage();
+031     this.pageformat = pjob.pageDialog(defaultPF);
+032     pjob.setPrintable(this, this.pageformat);
+033     return (this.pageformat != defaultPF);
+034   }
+035 
+036   public boolean setupJobOptions()
+037   {
+038     return pjob.printDialog();
+039   }
+040 
+041   public void printFile()
+042   throws PrinterException, IOException
+043   {
+044     fph = new FilePrintHelper();
+045     in = new RandomAccessFile(fname, "r");
+046     pjob.print();
+047     in.close();
+048   }
+049 
+050   //---Implementierung von Printable-------------------
+051   public int print(Graphics g, PageFormat pf, int page)
+052   throws PrinterException
+053   {
+054     int ret = PAGE_EXISTS;
+055     String line = null;
+056     try {
+057       if (fph.knownPage(page)) {
+058         in.seek(fph.getFileOffset(page));
+059         line = in.readLine();
+060       } else {
+061         long offset = in.getFilePointer();
+062         line = in.readLine();
+063         if (line == null) {
+064           ret = NO_SUCH_PAGE;
+065         } else {
+066           fph.createPage(page);
+067           fph.setFileOffset(page, offset);
+068         }
+069       }
+070       if (ret == PAGE_EXISTS) {
+071         //Seite ausgeben, Grafikkontext vorbereiten
+072         Graphics2D g2 = (Graphics2D)g; 
+073         g2.scale(1.0 / RESMUL, 1.0 / RESMUL);
+074         int ypos = (int)pf.getImageableY() * RESMUL;
+075         int xpos = ((int)pf.getImageableX() + 2) * RESMUL;
+076         int yd = 12 * RESMUL;
+077         int ymax = ypos + (int)pf.getImageableHeight() * RESMUL - yd;
+078         //Seitentitel ausgeben
+079         ypos += yd; 
+080         g2.setColor(Color.black);
+081         g2.setFont(new Font("Monospaced", Font.BOLD, 10 * RESMUL));
+082         g.drawString(fname + ", Seite " + (page + 1), xpos, ypos);
+083         g.drawLine(
+084           xpos,
+085           ypos + 6 * RESMUL,
+086           xpos + (int)pf.getImageableWidth() * RESMUL,
+087           ypos + 6 * RESMUL
+088         );
+089         ypos += 2 * yd;
+090         //Zeilen ausgeben
+091         g2.setColor(new Color(0, 0, 127)); 
+092         g2.setFont(new Font("Monospaced", Font.PLAIN, 10 * RESMUL));
+093         while (line != null) {
+094           g.drawString(line, xpos, ypos);
+095           ypos += yd;
+096           if (ypos >= ymax) {
+097             break;
+098           }
+099           line = in.readLine();
+100         }
+101       }
+102     } catch (IOException e) {
+103       throw new PrinterException(e.toString());
+104     }
+105     return ret;
+106   }
+107 
+108   //---Main--------------------------------------------
+109   public static void main(String[] args)
+110   {
+111     SimpleFilePrinter sfp = new SimpleFilePrinter(args[0]);
+112     if (sfp.setupPageFormat()) {
+113       if (sfp.setupJobOptions()) {
+114         try {
+115           sfp.printFile();
+116         } catch (Exception e) {
+117           System.err.println(e.toString());
+118           System.exit(1);
+119         }
+120       }
+121     }
+122     System.exit(0);
+123   }
+124 }
+ +		 +SimpleFilePrinter.java
+ +Listing 26.3: Die Klasse SimpleFilePrinter

+ +

+In print +wird zunächst geprüft, ob die Seite schon einmal aufgerufen +wurde. Ist das der Fall, wird ihr Dateioffset vom FilePrintHelper +geholt und die erste Zeile der Seite erneut eingelesen. Falls nicht, +prüft die Methode, ob überhaupt noch weitere Daten vorhanden +sind. In diesem Fall übergibt sie den Dateioffset zur Speicherung +an den FilePrintHelper. Andernfalls +setzt es den Rückgabewert auf NO_SUCH_PAGE, +und die Ausgabe der Seite ist beendet. + +

+Falls die Seite existiert, wird sie nun ausgegeben (im Listing ab +Zeile 072). Dazu wird +der Grafikkontext nach Graphics2D +konvertiert und anschließend auf den Kehrwert der Konstante +RESMUL skaliert. Da RESMUL +den Wert 4 hat, führt das dazu, dass alle Ausgaben um den Faktor +4 verkleinert werden. Dieser Kunstgriff wird angewendet, um bei der +Ausgabe nicht mit der groben Standardauflösung von 72 dpi arbeiten +zu müssen. Die auf diese Weise simulierten 288 dpi lassen die +Linie unter der Kopfzeile hinreichend dünn erscheinen. Sie wäre +ansonsten mit einem viel zu kräftigen 1/72 Zoll breiten Pixelstrich +gezeichnet worden. Da nun auch alle anderen Positions- und Längenangaben +um den Faktor 4 verkleinert werden, multiplizieren wir sie in den +folgenden Programmzeilen jeweils mit RESMUL +und skalieren sie so auf ihre normale Größe zurück. + +

+Ab Zeile 079 wird der +Seitentitel ausgeben. Dazu wird die Schriftfarbe auf schwarz eingestellt +und eine fette Schrift ausgewählt. Die Variable ypos +repräsentiert den vertikalen Offset vom oberen Papierrand. Sie +wird am Anfang auf das obere Ende des bedruckbaren Bereichs gestellt +und nach jeder Zeile um einen konstanten Wert erhöht. Ab Zeile 091 +werden die Textzeilen ausgegeben. Mit readLine +wird dazu in einer Schleife die jeweils nächste Zeile aus der +Eingabedatei gelesen und - wenn vorhanden - an der aktuellen y-Position +ausgegeben. Falls keine weiteren Zeilen vorhanden sind oder das Ende +des bedruckbaren Bereichs erreicht ist, wird die Schleife beendet. +

+ + + +
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+
+ + + + +

26.4 Zugriff auf serielle und parallele Schnittstellen

+
+ +
+ +

+Sollten die in den vorangegangenen Abschnitten vorgestellten Drucktechniken +nicht funktionieren oder auf Grund praktischer Schwierigkeiten nicht +einsetzbar sein, gibt es eine Reihe anderer Möglichkeiten, Daten +unter Java auszudrucken. Die aufwändigste und flexibelste von +ihnen besteht darin, die Druckdaten selbst aufzubereiten und direkt +an die serielle oder parallele Schnittstelle zu senden, an der der +Drucker angeschlossen ist. Wir wollen in diesem Abschnitt kurz skizzieren, +wie das mit Hilfe des Java Communications API +durchgeführt werden kann. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Vor Einsatz dieser Technik sollten ihre Nachteile bedacht werden. +Einerseits ist der Aufwand unter Umständen sehr groß, denn +die Anwendung muss alle Low-Level-Details der Druckeransteuerung selbst +implementieren. Das umfasst die Auswahl und Belegung der Schnittstelle +ebenso wie das Generieren der druckerabhängigen Steuersequenzen. +Zweitens ist das Verfahren nicht sonderlich portabel. Zwar gibt es +das Communication API als JDK-Standarderweiterung sowohl für +SOLARIS als auch für Windows, auf anderen Systemen steht es aber +unter Umständen nicht zur Verfügung. Auch Drucker, die nicht +über die serielle oder paralle Schnittstelle angesteuert werden +(z.B. USB- oder Netzwerkdrucker), können auf diese Weise naturgemäß +nicht angesteuert werden.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

26.4.1 Das Java Communications API

+ + + + +

Installation

+ +

+Das Java Communications API ist eine Standarderweiterung des +JDK und recht einfach zu installieren. Es kann von http://java.sun.com/products/javacomm/index.html +heruntergeladen oder der DVD zum Buch entnommen werden. Bei vorhandener +J2SE 6.0 sieht die Installation wie folgt aus: +

+ +

+Für die J2SE 6.0 ist die Installation des Communications APIs +nun abgeschlossen. Bei einem anderen JDK oder auf einem anderen Betriebssystem +ist unter Umständen anders vorzugehen. Weitere Informationen +können der Datei Readme.html entnommen +werden. + + + + +

Prinzipielle Arbeitsweise

+ +

+Das Communications API liegt im Paket javax.comm. +Die Klasse CommPortIdentifier +dient zur Beschreibung von Kommunikationsports. Sie besitzt eine statische +Methode getPortIdentifiers, +mit der eine Enumeration +von CommPortIdentifier-Objekten +erzeugt werden kann, die ein Element je verfügbarem Port enthält. +Zusätzlich kann mit der statischen Methode getPortIdentifier +auch direkt auf einen namentlich bekannten Port zugegriffen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public static Enumeration getPortIdentifiers()
+
+public static CommPortIdentifier getPortIdentifier(String portName)
+  throws NoSuchPortException
+
+ +		 +javax.comm.CommPortIdentifier
+ +

+Wurde ein CommPortIdentifier +beschafft, können seine Eigenschaften abgefragt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public String getName()
+
+public int getPortType()
+
+ +		 +javax.comm.CommPortIdentifier
+ +

+getName +liefert den Namen des Ports (z.B. "COM1" oder "LPT1" unter Windows, +"/dev/..." unter UNIX). getPortType +gibt entweder PORT_PARALLEL +oder PORT_SERIAL +zurück, je nachdem, ob es sich um eine parallele oder serielle +Schnittstelle handelt. + +

+Soll über einen Port kommuniziert werden, muss sein zugehöriger +CommPortIdentifier +durch Aufruf von open +geöffnet werden: +

+ + + + + +
+ +
+public synchronized CommPort open(String appname, int timeout)
+  throws PortInUseException
+
+ +		 +javax.comm.CommPortIdentifier
+ +

+Die beiden Parameter geben den Namen der zu verwendenden Applikation +und die maximale Zeitspanne, die beim Öffnen gewartet wird, an. +Der Rückgabewert von open +ist vom typ CommPort +und kann in eine der (daraus abgeleiteten) Klassen ParallelPort +oder SerialPort +umgewandelt werden. + +

+Die wichtigsten Methoden von CommPort +sind getInputStream +und getOutputStream. +Sie beschaffen die zum Lesen bzw. Schreiben von Daten verwendeten +Streams: +

+ + + + + +
+ +
+public InputStream getInputStream()
+  throws IOException
+
+public OutputStream getOutputStream()
+  throws IOException
+
+ +		 +javax.comm.CommPort
+ +

+Darüber hinaus stellen CommPort +und die daraus abgeleiteten Klassen einige Methoden zur Verfügung, +mit denen Kommunikationsparameter eingestellt, Puffergrößen +geändert oder Portzustände abgefragt werden können. +Zudem bieten beide Klassen die Möglichkeit, Event-Listener zu +registrieren, die bei Zustandsänderungen oder eingehenden Daten +automatisch benachrichtigt werden. Wir wollen auf all diese Möglichkeiten +nicht weiter eingehen; sie werden in der Dokumentation ausführlich +beschrieben. + + + + +

26.4.2 Ein einfaches Beispielprogramm

+ +

+Zum Abschluss dieses Abschnitts soll ein einfaches Beispielprogramm +gezeigt werden, das über die parallele Schnittstelle Daten an +einen Drucker schickt. Es durchsucht zunächst die Liste aller +Schnittstellen nach einem Parallelport mit dem Namen »LPT1« +(unter UNIX müsste dieser Name entsprechend angepasst werden). +Dieser wird geöffnet, und mit getOutputStream +ein OutputStream +zum Schreiben von Daten beschafft. Nun gibt das Programm fünfzig +Zeilen lang Teilstrings von »Hello LPT1 World« aus und sendet +dann das Seitenendezeichen »\f« an den Drucker. Zum Schluß +werden Ausgabestream und Port geschlossen und das Programm beendet. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2604.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 import java.io.*;
+005 import javax.comm.*;
+006 
+007 public class Listing2604
+008 {
+009   public static void printHello(Writer out)
+010   throws IOException
+011   {
+012     String s = "Hello LPT1 World";
+013     s += " " + s + " " + s;
+014     for (int i = 1; i <= 50; ++i) {
+015       out.write(s.substring(0, i) + "\r\n");
+016     }
+017     out.write("\f");
+018   }
+019 
+020   public static void main(String[] args)
+021   {
+022     Enumeration en = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers();
+023     while (en.hasMoreElements()) {
+024       CommPortIdentifier cpi = (CommPortIdentifier)en.nextElement();
+025       if (cpi.getPortType() == CommPortIdentifier.PORT_PARALLEL) {
+026         if (cpi.getName().equals("LPT1")) {
+027           try {
+028             ParallelPort lpt1 = (ParallelPort)cpi.open(
+029               "LPT1Test",
+030               1000
+031             );
+032             OutputStreamWriter out = new OutputStreamWriter(
+033               lpt1.getOutputStream()
+034             );
+035             printHello(out);
+036             out.close();
+037             lpt1.close();
+038             System.exit(0);
+039           } catch (PortInUseException e) {
+040             System.err.println(e.toString());
+041             System.exit(1);
+042           } catch (IOException e) {
+043             System.err.println(e.toString());
+044             System.exit(1);
+045           }
+046         }
+047       }
+048     }
+049   }
+050 }
+ +		 +Listing2604.java
+ +Listing 26.4: Druckausgabe an LPT1

+
+ + + +
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+
+ + + + +

26.5 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+
+ + + + +

Kapitel 27

+

Fenster

+
+
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+
+
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+
+ + + + +

27.1 Die verschiedenen Fensterklassen +

+
+ +
+ +

+Das Abstract Windowing Toolkit von Java enthält verschiedene +Fensterklassen, die über eine gemeinsame Vererbungshierarchie +miteinander in Verbindung stehen (siehe Abbildung 27.1). +Oberste Fensterklasse ist Component, +daraus wurde Container +abgeleitet. Container +ist die Oberklasse der beiden Klassen Window +und Panel. +Während Window +sich in die Unterklassen Frame +und Dialog +verzweigt, wird aus Panel +die Klasse Applet +abgeleitet. Unterhalb von Dialog +gibt es noch den Standard-File-Dialog in der Klasse FileDialog. +

+ + +

+ +

+Abbildung 27.1: Hierarchie der Fensterklassen

+ +

+Component +ist eine abstrakte Klasse, deren Aufgabe darin besteht, ein Programmelement +zu repräsentieren, das eine Größe und Position hat +und das in der Lage ist, eine Vielzahl von Ereignissen zu senden und +auf diese zu reagieren. In den folgenden Abschnitten werden wir einige +ihrer Eigenschaften vorstellen. + +

+Container +ist ebenfalls eine abstrakte Klasse. Sie ist dafür zuständig, +innerhalb einer Komponente andere Komponenten aufzunehmen. Container +stellt Methoden zur Verfügung, um Komponenten hinzuzufügen +oder sie zu entfernen, und realisiert in Zusammenarbeit mit den LayoutManager-Klassen +die Positionierung und Anordnung der Komponenten. Container +und Component +bilden zusammen ein Composite-Pattern, wie es in Abschnitt 10.4.7 +beschrieben wurde. Weitere Informationen zur Klasse Container +finden sich in Abschnitt 31.1 +bei der Beschreibung von Dialogen und Layoutmanagern. + +

+Panel +ist die einfachste konkrete Klasse mit den Eigenschaften von Component +und Container. +Sie wird verwendet, um eine Sammlung von Dialogelementen mit einem +vorgegebenen Layout zu definieren und wiederverwendbar zu machen. +Nützlich ist die Klasse auch beim Layouten von Dialogen, weil +sie es ermöglicht, Teildialoge zu schachteln und mit eigenen +Layoutmanagern zu versehen. Wir werden auf die Verwendung der Klasse +Panel +in Kapitel 31 bei der +Beschreibung von Benutzerdialogen zurückkommen. + +

+Die für die Entwicklung von Applets wichtige Klasse Applet +ist eine direkte Unterklasse von Panel. +Sie erweitert zwar die Funktionalität der Klasse Panel +um Methoden, die für das Ausführen von Applets von Bedeutung +sind, bleibt aber letzlich ein Programmelement, das eine Größe +und Position hat, auf Ereignisse reagieren kann und in der Lage ist, +weitere Komponenten aufzunehmen. Einerseits ist es bemerkenswert, +dass eine Klasse wie Applet, +die für eine riesige Zahl von Anwendungen von elementarer Bedeutung +ist, ganz unten in der Vererbungskette eines stark spezialisierten +Zweigs der Klassenhierarchie steht. Andererseits liefert die Klasse +Applet +jedoch mit der vorstehenden Beschreibung eine nahezu perfekte Charakterisierung +von Applets. Wir werden in Kapitel 39 +auf die Eigenschaften dieser Klasse näher eingehen. + +

+Die Klasse Window +abstrahiert ein Top-Level-Window ohne Rahmen, Titelleiste und Menü. +Sie ist für Anwendungen geeignet, die ihre Rahmenelemente selbst +zeichnen oder die volle Kontrolle über das gesamte Fenster benötigen. + +

+Die Klasse Frame +repräsentiert ein Top-Level-Window mit Rahmen, Titelleiste und +optionalem Menü. Einem Frame +kann ein Icon zugeordnet werden, das angezeigt wird, wenn das Fenster +minimiert wird. Es kann eingestellt werden, ob das Fenster vom Anwender +in der Größe verändert werden kann. Zusätzlich +besteht die Möglichkeit, das Aussehen des Mauszeigers zu verändern. + +

+Die zweite aus Window +abgeleitete Klasse ist Dialog. +Sie ist dafür vorgesehen, modale oder nicht-modale Dialoge zu +realisieren. Ein modaler Dialog ist ein Fenster, das immer im Vordergrund +des Fensters bleibt, von dem es erzeugt wurde, und das alle übrigen +Fensteraktivitäten und Ereignisse so lange blockiert, bis es +geschlossen wird. Ein nicht-modaler Dialog kann mit anderen Fenstern +koexistieren und erlaubt es, im aufrufenden Fenster weiterzuarbeiten. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Aufgrund von Bugs in der Windows-Portierung des AWT gab es bis zur +Version 1.0.2 des AWT keine vernünftige Möglichkeit, modale +Dialoge zu erzeugen. Dies war ein ziemlich schwerwiegendes Problem, +denn modale Dialoge kommen in der Programmentwicklung sehr häufig +vor. Sie werden immer dann benötigt, wenn das Programm auf die +Eingabe eines Anwenders warten muss, bevor es fortfahren kann. Leider +funktionierte gerade dieser Wartemechanismus nicht, und es wurden +eine Reihe aufwändiger Workarounds veröffentlicht. Mit der +Version 1.1 des JDK war es erstmals auch unter Windows 95 möglich, +echte modale Dialoge in Java zu erstellen. Wir werden auf die Details +in Kapitel 31 zurückkommen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die unterste Klasse in der Hierarchie der Fenster ist FileDialog. +Sie stellt den Standard-Dateidialog des jeweiligen Betriebssystems +zur Verfügung. Dieser kann beim Laden oder Speichern einer Datei +zur Eingabe oder Auswahl eines Dateinamens verwendet werden. Gegenüber +den Möglichkeiten des Standard-Dateidialogs, wie er vom Windows-API +zur Verfügung gestellt wird, sind die Fähigkeiten der Klasse +FileDialog +allerdings etwas eingeschränkt. +

+ + + +
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+
+ + + + +

27.2 Aufrufen und Schließen eines Fensters

+
+ +
+ +

+Um ein Fenster auf dem Bildschirm anzuzeigen, muss zunächst die +passende Fensterklasse instanziert werden. Dafür kommen die Klassen +Window, +Frame, +Dialog, +Applet +und FileDialog +in Frage. Da die beiden Dialogklassen und die Entwicklung von Applets +später behandelt werden, verbleiben die Klassen Window +und Frame. +Beide Klassen haben unterschiedliche Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public Frame()
+
+public Frame(String title)
+
+ +		 +java.awt.Frame
+

+ + + + + +
+ +
+public Window(Frame parent)
+
+ +		 +java.awt.Window
+ +

+Ein Objekt der Klasse Frame +kann demnach parameterlos oder mit einem String, +der den Titel des Fensters angibt, erzeugt werden. Bei der Instanzierung +eines Window-Objekts +muss dagegen das Vaterfenster übergeben werden. + +

+Nach der Instanzierung wird die Methode setVisible +aufgerufen, um das Fenster anzuzeigen: +

+ + + + + +
+ +
+public void setVisible(boolean visible)
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Der Parameter visible gibt an, +ob das Fenster angezeigt oder geschlossen werden soll. Wird true +übergeben, so wird es angezeigt, andernfalls geschlossen. Die +Aufrufsyntax ist für Frame +und Window +identisch, denn setVisible +wurde aus der gemeinsamen Oberklasse Component +geerbt. Ein Aufruf von setVisible(true) +legt die Fensterressource an, stattet das Fenster mit einer Reihe +von Standardeigenschaften aus und zeigt es auf dem Bildschirm an. + +

+Um ein Fenster zu schließen, sind die Methoden setVisible(false) +und dispose +aufzurufen: +

+ + + + + +
+ +
+public void dispose()
+
+ +		 +java.awt.Window
+ +

+setVisible(false) macht das +Fenster unsichtbar, und dispose +gibt die zugeordneten Windows-Ressourcen frei und entfernt das Fenster +aus der Owner-Child-Registrierung. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+In der aktuellen Implementierung enthält dispose +am Anfang einen Aufruf von hide, +durch das seinerseits ein implizites setVisible(false) +aufgerufen wird. Daher wäre es auch möglich, ein Fenster +mit einem einzigen Aufruf von dispose +zu schließen. Der zusätzliche Aufruf von setVisible(false) +ist allerdings nicht schädlich und macht die Aufgabentrennung +beider Methoden deutlich.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Das folgende Beispiel zeigt ein Programm, das einen Frame +auf dem Bildschirm anzeigt, ihn nach ca. 3 Sekunden wieder entfernt +und das Programm dann beendet: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2701.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 
+005 public class Listing2701
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     Frame frame = new Frame("Frame entfernen");
+010     frame.setSize(300,200);
+011     frame.setVisible(true);
+012     try {
+013        Thread.sleep(3000);
+014     } catch (InterruptedException e) {
+015        //nichts
+016     }
+017     frame.setVisible(false);
+018     frame.dispose();
+019     System.exit(0);
+020   }
+021 }
+ +		 +Listing2701.java
+ +Listing 27.1: Anzeigen und Entfernen eines Frames

+
+ + + +
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+
+ + + + +

27.3 Visuelle Eigenschaften

+
+ +
+ +

+Ein Fenster besitzt eine Reihe von Eigenschaften, die sein Aussehen +bestimmen. Dazu gehören die Art des Rahmens, die Position und +Größe des Fensters und die Anordnung des Fensters in Relation +zu anderen Fenstern auf dem Bildschirm. + +

+Wie schon erwähnt, wird die Art des Rahmens durch die Klasse +bestimmt, die zur Erzeugung eines Fensters verwendet wird. Während +die Klasse Window +ein Fenster ohne Rahmen darstellt, besitzt ein Frame +einen Rahmen, eine Titelleiste und auf Wunsch ein Menü. + +

+Die Größe und Position eines Fensters können mit den +Methoden setSize, +setBounds +und setLocation +bestimmt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setSize(int width, int height)
+public void setSize(Dimension d)
+
+public void setBounds(int x, int y, int width, int height)
+public void setBounds(Rectangle r)
+
+public void setLocation(int x, int y)
+public void setLocation(Point p)
+
+public Dimension getSize()
+public Rectangle getBounds()
+public Point getLocation()
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+setSize +verändert die Größe des Fensters auf den Wert (width, +height), und setLocation +bewegt die linke obere Ecke an die Bildschirmposition (x,y). +Die Methode setBounds +kombiniert die Funktionen von setSize +und setLocation +und positioniert ein Fenster der Größe (width,height) +an der Position (x,y). Mit getSize, +getBounds +und getLocation +können diese Eigenschaften auch abgefragt werden. + +

+Mit den Methoden setEnabled +und isEnabled +kann auf den Aktivierungszustand einer Komponente zugegriffen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setEnabled(boolean b)
+public boolean isEnabled()
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Ist die Komponente aktiv, kann sie Benutzereingaben empfangen und +Nachrichten versenden. In deaktiviertem Zustand geht das nicht. Dialogelemente +wie Textfelder oder Buttons werden deaktiviert, um dem Anwender anzuzeigen, +dass eine bestimmte Funktion oder Eingabemöglichkeit derzeit +nicht zur Verfügung steht. Sie zeigen den Unterschied zwischen +beiden Zuständen auch optisch an. Bei Fensterkomponenten wird +der Aktivierungszustand meist nicht verändert. + +

+Das folgende Beispiel stellt eine sehr einfache Form eines (manuell +zu aktivierenden) »Bildschirmschoners« dar, der den gesamten +Bildschirm dunkel schaltet und die Anmerkung »Bitte eine Taste +drücken« in die linke obere Ecke schreibt. Zusätzlich +gibt das Programm die aktuelle Auflösung des Bildschirms aus, +nachdem sie mit der Methode getScreenSize +der Klasse Toolkit +ermittelt wurde. Nach Drücken einer Taste wird das Fenster geschlossen +und das Programm beendet: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2702.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2702
+007 extends Window
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     final Listing2702 wnd = new Listing2702();
+012     wnd.setLocation(new Point(0,0));
+013     wnd.setSize(wnd.getToolkit().getScreenSize());
+014     wnd.setVisible(true);
+015     wnd.requestFocus();
+016     wnd.addKeyListener(
+017       new KeyAdapter() {
+018         public void keyPressed(KeyEvent event)
+019         {
+020           wnd.setVisible(false);
+021           wnd.dispose();
+022           System.exit(0);
+023         }
+024       }
+025     );
+026   }
+027 
+028   public Listing2702()
+029   {
+030     super(new Frame());
+031     setBackground(Color.black);
+032   }
+033 
+034   public void paint(Graphics g)
+035   {
+036     g.setColor(Color.red);
+037     g.drawString(
+038       "Bildschirmgröße ist "+
+039       getSize().width+"*"+getSize().height,
+040       10,
+041       20
+042     );
+043     g.drawString("Bitte eine Taste drücken",10,40);
+044   }
+045 }
+ +		 +Listing2702.java
+ +Listing 27.2: Ein einfacher Bildschirmschoner

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Details des hier implementierten Event-Handlings mit Hilfe der +durch addKeyListener +eingefügten anonymen Klasse wollen wir auf Kapitel 28 +vertagen. Die Ausgabe des Programms (in verkleinerter Form) ist:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + +

+ +

+Abbildung 27.2: Ein einfacher Bildschirmschoner

+
+ + + +
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+
+ + + + +

27.4 Anzeigezustand

+
+ +
+ +

+Seit dem JDK 1.2 kann der Anzeigezustand eines Fensters geändert +werden. Dazu gibt es in der Klasse Frame +die Methoden setState +und getState: +

+ + + + + +
+ +
+public synchronized void setState(int state)
+
+public synchronized int getState()
+
+ +		 +java.awt.Frame
+ +

+Mit setState +kann der Anzeigezustand des Fensters zwischen »normal« und +»als Symbol« umgeschaltet werden. +Wird die Konstante ICONIFIED +der Klasse Frame +übergeben, erfolgt die Darstellung als Symbol, wird NORMAL +übergeben, erfolgt die normale Darstellung. Mit getState +kann der aktuelle Anzeigezustand abgefragt werden. + +

+Das folgende Programm öffnet ein Fenster, stellt es nach zwei +Sekunden als Symbol und nach weiteren zwei Sekunden wieder normal +dar. Anschließend wird das Fenster geschlossen und das Programm +beendet: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2703.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 
+005 public class Listing2703
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     Frame frame = new Frame("Anzeigezustand");
+010     frame.setSize(300,200);
+011     frame.setVisible(true);
+012     try {
+013       Thread.sleep(2000);
+014     } catch (InterruptedException e) {
+015       //nichts
+016     }
+017     frame.setState(Frame.ICONIFIED);
+018     try {
+019       Thread.sleep(2000);
+020     } catch (InterruptedException e) {
+021       //nichts
+022     }
+023     frame.setState(Frame.NORMAL);
+024     try {
+025       Thread.sleep(2000);
+026     } catch (InterruptedException e) {
+027       //nichts
+028     }
+029     frame.setVisible(false);
+030     frame.dispose();
+031     System.exit(0);
+032   }
+033 }
+ +		 +Listing2703.java
+ +Listing 27.3: Anzeigezustand eines Fensters umschalten

+
+ + + +
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+
+ + + + +

27.5 Fensterelemente

+
+ +
+ +

+Neben den visuellen Eigenschaften eines Fensters gibt es noch eine +Reihe weiterer Elemente, die einem Fenster zugeordnet werden können. +Hierzu zählen die Titelleiste, +das Menü, ein Icon, +ein Mauscursor, eine bestimmte Vorder- +und Hintergrundfarbe +und ein Standard-Font zur Ausgabe von +Schriften. Bis auf die Definition und die Zuordnung von Menüs, +die in Kapitel 30 erläutert +werden, soll der Umgang mit diesen Fensterelementen in den folgenden +Unterabschnitten erklärt werden. + + + + +

27.5.1 Der Fenstertitel

+ +

+Die Titelleiste eines Fensters läßt sich in den Klassen +Frame +und Dialog +mit Hilfe der Methode setTitle +verändern: +

+ + + + + +
+ +
+public void setTitle(String title)
+
+public String getTitle()
+
+ +		 +java.awt.Frame
+ +

+Ein Aufruf dieser Methode ändert die Beschriftung der Titelleiste +in den als String +übergebenen Parameter title. +Mit der Methode getTitle +kann die Titelleiste abgefragt werden. + + + + +

27.5.2 Das Icon des Fensters

+ +

+Wenn ein Fenster unter Windows minimiert wird, zeigt es ein Icon an. +Mit einem Doppelklick auf das Icon kann die ursprüngliche Größe +des Fensters wiederhergestellt werden. Mit Hilfe der Methode setIconImage +der Klasse Frame +kann dem Fenster ein Icon zugeordnet werden, das beim Minimieren angezeigt +wird: +

+ + + + + +
+ +
+public void setIconImage(Image image)
+
+ +		 +java.awt.Frame
+ +

+Beim Design des Icons steht man nun vor dem Konflikt, entscheiden +zu müssen, in welcher Größe das Icon entworfen werden +soll. Ein Windows-Programm hat meist ein Haupticon in der Größe +32*32 Pixel und ein kleineres Icon mit 16*16 Pixeln. Beide werden +an unterschiedlichen Stellen im Programm benötigt. Das JDK ist +glücklicherweise in der Lage, die übergebenen Images so +zu skalieren, dass sie die jeweils benötigte Größe +annehmen. Die Ergebnisse sind im Falle des großen Icons durchaus +brauchbar (so hat z.B. das in Abbildung 27.3 +gezeigte und in Listing 27.4 +verwendete Icon eine Originalgröße von 60*56 Pixeln), im +Falle des kleinen Icons sind die Ergebnisse in Prä-1.2-JDKs jedoch +nicht so befriedigend. Hier scheint die Skalierungsroutine lediglich +ein schwarz-weißes Ergebnis zu erzeugen. +

+ + +

+ +

+Abbildung 27.3: Das Beispiel-Icon

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Leider unterstützen nicht alle Plattformen, auf denen Java läuft, +die Darstellung eines Icons als Symbol für ein minimiertes Fenster. +Daher kann setIconImage +nicht als vollständig portabel angesehen werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

27.5.3 Der Mauscursor

+ +

+Zur Darstellung des Mauscursors bietet die Klasse Component +eine Methode setCursor, +mit der ein Cursor-Objekt +vorgegeben werden kann: + +

+

+ + + + + +
+ +
+public void setCursor(Cursor cursor)
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Die Klasse Cursor +besitzt einen Konstruktor, der als einziges Argument eine ganzzahlige +Konstante erwartet, mit der der gewünschte Cursor aus der Liste +der vordefinierten Cursortypen ausgewählt werden kann. Tabelle 27.1 +gibt eine Auswahl der verfügbaren Cursortypen an. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Das freie Erstellen benutzerdefinierter Cursortypen wird seit dem +JDK 1.2 unterstützt. Dazu gibt es in der Klasse Toolkit +die Methoden createCustomCursor, +getBestCursorSize +und getMaximumCursorColors. +Wir wollen darauf nicht näher eingehen.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Konstante aus FrameCursorform
Cursor.CROSSHAIR_CURSORFadenkreuz
Cursor.DEFAULT_CURSORStandardpfeil
Cursor.MOVE_CURSORVierfachpfeil
Cursor.TEXT_CURSORSenkrechter Strich
Cursor.WAIT_CURSOREieruhr
+

+Tabelle 27.1: Konstanten zur Cursorauswahl

+ + + + +

27.5.4 Die Vorder- und Hintergrundfarbe

+ +

+Die Hintergrundfarbe eines Fensters wird vor dem Aufruf von paint +verwendet, um den Hintergrund des Fensters zu löschen. Das Löschen +kann man sich so vorstellen, dass ein gefülltes Rechteck in der +Größe der Client-Area in der aktuellen Hintergrundfarbe +gezeichnet wird. Die Vordergrundfarbe dient zur Ausgabe von Grafik- +und Textobjekten, wenn im Grafik-Kontext keine andere Farbe gesetzt +wird. Wird die Einstellung nicht geändert, werden in beiden Fällen +die unter Windows eingestellten Standardfarben verwendet. Mit Hilfe +der Methoden setForeground +und setBackground +der Klasse Component +können Vorder- und Hintergrundfarbe eines Fensters geändert +werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setBackground(Color c)
+
+public void setForeground(Color c)
+
+ +		 +java.awt.Component
+ + + + +

27.5.5 Der Standard-Font

+ +

+Ein Fenster hat einen Standard-Font, der zur Ausgabe von Schrift verwendet +wird, wenn nicht im Grafik-Kontext ein anderer Font ausgewählt +wird. Die Verwendung eines Standard-Fonts macht Sinn, wenn nur ein +Font verwendet werden soll, um Text darzustellen. Dadurch ergeben +sich Laufzeitvorteile gegenüber der separaten Auswahl eines Fonts +bei jedem Aufruf von paint. +Der Standard-Font eines Fensters wird mit der Methode setFont +der Klasse Component +eingestellt: +

+ + + + + +
+ +
+public void setFont(Font f)
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Das folgende Beispielprogramm erzeugt ein Fenster mit einer Titelleiste, +gesetzter Vorder- und Hintergrundfarbe und der Eieruhr als Cursor. +Zusätzlich besitzt das Programm das in Abbildung 27.3 +gezeigte Icon, das beim Minimieren des Programms und in der Taskleiste +angezeigt wird. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2704.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2704
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing2704 wnd = new Listing2704();
+012     wnd.setSize(300,200);
+013     wnd.setLocation(50,50);
+014     wnd.setVisible(true);
+015   }
+016 
+017   public Listing2704()
+018   {
+019     super("");
+020     assignTitle();
+021     assignIcon();
+022     assignCursor();
+023     assignColors();
+024     assignFont();
+025     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+026   }
+027 
+028   private void assignTitle()
+029   {
+030     setTitle("Veränderte Fensterelemente");
+031   }
+032 
+033   private void assignIcon()
+034   {
+035     Image img = getToolkit().getImage("testicon.gif");
+036     MediaTracker mt = new MediaTracker(this);
+037 
+038     mt.addImage(img, 0);
+039     try {
+040       //Warten, bis das Image vollständig geladen ist,
+041       mt.waitForAll();
+042     } catch (InterruptedException e) {
+043       //nothing
+044     }
+045     setIconImage(img);
+046   }
+047 
+048   private void assignCursor()
+049   {
+050     setCursor(new Cursor(Cursor.WAIT_CURSOR));
+051   }
+052 
+053   private void assignColors()
+054   {
+055     setForeground(Color.white);
+056     setBackground(Color.black);
+057   }
+058 
+059   private void assignFont()
+060   {
+061     setFont(new Font("Serif", Font.PLAIN, 28));
+062   }
+063 
+064   public void paint(Graphics g)
+065   {
+066     g.drawString("Test in Vordergrundfarbe",10,70);
+067   }
+068 }
+ +		 +Listing2704.java
+ +Listing 27.4: Ein Programm mit veränderten Fensterelementen

+ +

+Die Programmausgabe ist wie folgt: +

+ + +

+ +

+Abbildung 27.4: Ein Programm mit veränderten Fensterelementen

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+In vielen Beispielen in diesem Buch wird der Einfachheit halber die +in Abschnitt 23.2.4 vorgestellte +Klasse WindowClosingAdapter +verwendet, um einen Listener zum Schließen des Fensters zu registrieren. +Damit ein solches Beispiel sich kompilieren läßt, muss +die Datei WindowClosingAdapter.java im +aktuellen Verzeichnis vorhanden sein. Sie befindet sich auf der DVD +zum Buch oder in Listing 23.2.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

27.6 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+
+ + + + +

Kapitel 28

+

Event-Handling

+
+
+ + +
+
+
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+
+ + + + +

28.1 Das Event-Handling im JDK 1.1

+
+ +
+ + + + +

28.1.1 Grundlagen

+ +

+Bei der Programmierung unter einer grafischen Oberfläche erfolgt +die Kommunikation zwischen Betriebssystem und Anwendungsprogramm zu +einem wesentlichen Teil durch das Versenden von Nachrichten. Die Anwendung +wird dabei über alle Arten von Ereignissen und Zustandsänderungen +vom Betriebssystem informiert. Dazu zählen beispielsweise Mausklicks, +Bewegungen des Mauszeigers, Tastatureingaben oder Veränderungen +an der Größe oder Lage des Fensters. + +

+Bei der Verarbeitung des Nachrichtenverkehrs sind zwei verschiedene +Arten von Objekten beteiligt. Die Ereignisquellen +(Event Sources) sind die Auslöser +der Nachrichten. Eine Ereignisquelle kann beispielsweise ein Button +sein, der auf einen Mausklick reagiert, oder ein Fenster, das mitteilt, +dass es über das Systemmenü geschlossen werden soll. Die +Reaktion auf diese Nachrichten erfolgt in den speziellen Ereignisempfängern +(den EventListeners); das sind Objekte, +die das zum Ereignis passende Empfänger-Interface implementieren. +Damit ein Ereignisempfänger die Nachrichten einer bestimmten +Ereignisquelle erhält, muss er sich bei dieser registrieren. + +

+Dieses Kommunikationsmodell nennt sich Delegation Event Model +oder Delegation Based Event Handling +und wurde mit der Version 1.1 des JDK eingeführt. Im Gegensatz +zum alten Modell, bei dem jedes Ereignis die Verteilermethode handleEvent +der Klasse Component +durchlaufen mußte und von ihr an die verschiedenen Empfänger +verteilt wurde, hat dieses neue Modell zwei wesentliche Vorteile: +

+ +

+Diesen Vorteilen steht natürlich der etwas höhere Einarbeitungsaufwand +gegenüber. Während man beispielsweise im AWT 1.0 einfach +die action-Methode +des Fensters überlagerte, um auf einen Buttonklick zu reagieren, +muss man nun eine EventListener-Klasse +schreiben, instanzieren und bei der Ereignisquelle registrieren. + +

+Zudem werden wir feststellen, dass das neue Modell eine Vielzahl von +unterschiedlichen Möglichkeiten impliziert, Ereignishandler zu +implementieren. Diese sind je nach Anwendungsfall unterschiedlich +gut oder schlecht geeignet, den jeweiligen Nachrichtenverkehr abzubilden. +Wir werden uns in diesem Kapitel insbesondere mit folgenden Entwurfsmustern +beschäftigen: +

+ +

+Wir werden uns jede dieser Varianten in den nachfolgenden Abschnitten +ansehen und ihre jeweiligen Einsatzmöglichkeiten anhand eines +Beispiels aufzeigen. Zunächst sollen jedoch die verschiedenen +Ereignistypen sowie die Ereignisempfänger und Ereignisquellen +näher beleuchtet werden. Wir wollen dabei (etwas unscharf) die +Begriffe Ereignis, Nachricht und Event in diesem Kapitel synonym verwenden, +wenn wir innerhalb eines GUI-Programms die ausgetauschten Nachrichten +oder ihre auslösenden Ereignisse meinen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das vorliegende Kapitel beschränkt sich auf das Erläutern +der grundlegenden Eigenschaften des Event-Handlings im JDK 1.1. Die +Details einzelner Ereignisarten werden in den nachfolgenden Kapiteln +schrittweise erklärt und zusammen mit den zugehörigen Ereignisquellen +vorgestellt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

28.1.2 Ereignistypen

+ +

+Im Gegensatz zur Version 1.0 werden im JDK 1.1 die Ereignistypen nicht +mehr durch eine einzige Klasse Event +repräsentiert, sondern durch eine Hierarchie von Ereignisklassen, +die aus der Klasse java.util.EventObject +abgeleitet sind. Die Motivation der Java-Designer, diese Klasse in +das Paket java.util +zu legen, resultierte wohl aus der Überlegung, dass der Transfer +von Nachrichten nicht allein auf den Oberflächenteil beschränkt +sein muss, sondern auch zwischen anderen Elementen einer komplexen +Anwendung sinnvoll sein kann. Die Klasse java.util.EventObject +fungiert damit als allgemeine Oberklasse aller Arten von Ereignissen, +die zwischen verschiedenen Programmteilen ausgetauscht werden können. +Ihre einzige nennenswerte Fähigkeit besteht darin, das Objekt +zu speichern, das die Nachricht ausgelöst hat, und durch Aufruf +der Methode getSource +anzugeben: + +

+

+ + + + + +
+ +
+public Object getSource()
+
+ +		 +java.util.EventObject
+ +

+Die Hierarchie der AWT-spezifischen Ereignisklassen beginnt eine Ebene +tiefer mit der Klasse AWTEvent, +die aus EventObject +abgeleitet wurde und sich im Paket java.awt +befindet. AWTEvent +ist Oberklasse aller Ereignisklassen des AWT. Diese befinden sich +im Paket java.awt.event, +das damit praktisch in jede Klasse einzubinden ist, die sich mit dem +Event-Handling von GUI-Anwendungen beschäftigt. Abbildung 28.1 +gibt einen Überblick über die Vererbungshierarchie der Ereignisklassen. +

+ + +

+ +

+Abbildung 28.1: Die Hierarchie der Ereignisklassen

+ +

+Die Dokumentation zum JDK unterteilt diese Klassen in zwei große +Hierarchien. Unterhalb der Klasse ComponentEvent +befinden sich alle Low-Level-Ereignisse. Sie sind für +den Transfer von elementaren Nachrichten zuständig, die von Fenstern +oder Dialogelementen stammen. Die übrigen Klassen ActionEvent, +AdjustmentEvent, +ItemEvent +und TextEvent +werden als semantische Ereignisse bezeichnet. Sie sind nicht +an ein bestimmtes GUI-Element gebunden, sondern übermitteln höherwertige +Ereignisse wie das Ausführen eines Kommandos oder die Änderung +eines Zustands. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Ein Problem der AWT-Designer war es, einen guten Kompromiss zwischen +der Größe und der Anzahl der zu implementierenden Ereignissklassen +zu finden. Da der Ableitungsbaum sehr unübersichtlich geworden +wäre, wenn für jedes Elementarereignis eine eigene Klasse +implementiert worden wäre, hat man sich teilweise dazu entschlossen, +mehrere unterschiedliche Ereignisse durch eine einzige Klasse zu realisieren. +So ist beispielsweise die Klasse MouseEvent +sowohl für Mausbewegungen als auch für alle Arten von Klick- +oder Drag-Ereignissen zuständig. Mit Hilfe der Methode getID +und der in den jeweiligen Eventklassen definierten symbolischen Konstanten +kann das Programm herausfinden, um welche Art von Ereignis es sich +handelt:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + + + +
+ +
+public int getID()
+
+ +		 +java.awt.AWTEvent
+ +

+Falls das Programm eigene Eventklassen definieren will und Konstanten +zur Vergabe der Event-Ids vergeben muss, sollten diese oberhalb der +symbolischen Konstante RESERVED_ID_MAX +liegen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Eventklassen im JDK 1.1 enthalten keine frei zugänglichen +Felder. Statt dessen sind alle Eigenschaften durch set-/get-Methoden +gekapselt, die je nach Ereignisklasse unterschiedlich sind. So gibt +es beispielsweise in MouseEvent +die Methode getPoint, +mit der die Mauszeigerposition abgefragt werden kann, in KeyEvent +die Methode getKeyChar +zur Bestimmung der gedrückten Taste und in der übergeordneten +Klasse InputEvent +die Methode getModifiers, +mit der sowohl für Maus- als auch für Tastaturevents der +Zustand der Sondertasten bestimmt werden kann. Wir werden bei der +Besprechung der einzelnen Ereignisarten auf die Details eingehen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

28.1.3 Ereignisempfänger

+ +

+Damit ein Objekt Nachrichten empfangen kann, muss es eine Reihe von +Methoden implementieren, die von der Nachrichtenquelle, bei der es +sich registriert hat, aufgerufen werden können. Um sicherzustellen, +dass diese Methoden vorhanden sind, müssen die Ereignisempfänger +bestimmte Interfaces implementieren, die aus der Klasse EventListener +des Pakets java.util +abgeleitet sind. Diese EventListener-Interfaces +befinden sich im Paket java.awt.event. + +

+Je Ereignisklasse gibt es ein EventListener-Interface. +Es definiert eine separate Methode für jede Ereignisart dieser +Ereignisklasse. So besitzt beispielsweise das Interface MouseListener +die Methoden mouseClicked, +mouseEntered, +mouseExited, +mousePressed +und mouseReleased, +die bei Auftreten des jeweiligen Ereignisses aufgerufen werden. Abbildung 28.2 +gibt eine Übersicht über die Hierarchie der EventListener-Interfaces. +

+ + +

+ +

+Abbildung 28.2: Die Hierarchie der EventListener-Interfaces

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Jede der Methoden eines Listener-Interfaces enthält als einziges +Argument ein Objekt vom zugehörigen Ereignistyp. Alle Methoden +sind vom Typ void, +erzeugen also keinen Rückgabewert. Dies steht in strengem Kontrast +zu den Ereignishandlern des AWT 1.0, bei denen der Rückgabewert +darüber entschieden hat, ob das Ereignis in der Vererbungshierarchie +weiter nach oben gereicht werden sollte oder nicht. Im AWT 1.1 werden +Ereignisse dagegen grundsätzlich nicht automatisch weitergereicht.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

28.1.4 Ereignisquellen

+ +

+Die Ereignisse stammen von den Ereignisquellen, also von Fenstern, +Dialogelementen oder höheren Programmobjekten. Eine Ereignisquelle +sendet aber nur dann Ereignisse an einen Ereignisempfänger, wenn +dieser sich bei der Ereignisquelle registriert hat. Fehlt eine +solche Registrierung, wird die Ereignisquelle keine Ereignisse senden +und der Empfänger folglich auch keine erhalten. + +

+Die Registrierung erfolgt mit speziellen Methoden, an die ein Objekt +übergeben wird, das das jeweilige EventListener-Interface +implementiert. So gibt es beispielsweise eine Methode addMouseListener +in der Klasse Component, +mit der ein Objekt, das das Interface MouseListener +implementiert, sich für den Empfang von Mausereignissen bei der +Komponente registrieren lassen kann. Nach erfolgter Registrierung +wird bei jedem Mausereignis die entsprechende Methode mouseClicked, +mouseEntered, +mouseExited, +mousePressed +oder mouseReleased +aufgerufen. + +

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Ereignisquellen unterstützen das Multicasting von Ereignissen. +Dabei kann eine Ereignisquelle nicht nur einen einzelnen EventListener +mit Nachrichten versorgen, sondern eine beliebige Anzahl von ihnen. +Jeder Aufruf von addXYZListener +registriert dabei einen weiteren Listener in der Ereignisquelle. Das +AWT definiert nicht, in welcher Reihenfolge die verschiedenen Ereignisempfänger +beim Auftreten eines Ereignisses aufgerufen werden, und empfiehlt +den Programmen, hierüber keine Annahmen zu treffen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

28.1.5 Adapterklassen

+ +

+Eine Adapterklasse in Java ist eine +Klasse, die ein vorgegebenes Interface mit leeren Methodenrümpfen +implementiert. Adapterklassen können verwendet werden, wenn aus +einem Interface lediglich ein Teil der Methoden benötigt wird, +der Rest aber uninteressant ist. In diesem Fall leitet man einfach +eine neue Klasse aus der Adapterklasse ab, anstatt das zugehörige +Interface zu implementieren, und überlagert die benötigten +Methoden. Alle übrigen Methoden des Interfaces werden von der +Basisklasse zur Verfügung gestellt. + +

+Zu jedem der Low-Level-Ereignisempfänger stellt das Paket java.awt.event +eine passende Adapterklasse zur Verfügung. So gibt es die Adapterklassen +FocusAdapter, +KeyAdapter, +MouseAdapter, +MouseMotionAdapter, +ComponentAdapter, +ContainerAdapter +und WindowAdapter. +Sie implementieren die korrespondierenden Interfaces. Wir werden später +bei der Beschreibung der lokalen und anonymen Klassen sehen, wie die +Adapterklassen bei der Realisierung der Ereignisempfänger hilfreich +sein können. + + + + +

28.1.6 Zusammenfassung

+ +

+Der folgende Überblick bündelt die bisherigen Ausführungen +und gibt eine Zusammenfassung aller Ereignisse nebst zugehörigen +Ereignisempfängern und ihren Methoden. Außerdem sind die +Ereignisquellen und die Methoden zur Registrierung der Ereignisse +angegeben. Jeder Ereignistyp wird dabei durch zwei Tabellen dargestellt. +Die erste gibt die zugehörige Ereignisklasse, das Listener-Interface +und den Namen der Methode zur Registrierung von Ereignisempfängern +an. Sie listet außerdem die als Ereignisquelle in Frage kommenden +Klassen auf. Die zweite Tabelle enthält alle Methoden des zugehörigen +Listener-Interfaces und beschreibt damit die zu diesem Ereignistyp +gehörenden Elementarereignisse. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Genaugenommen nimmt dieser Abschnitt Informationen vorweg, die in +späteren Teilen des Buches konkretisiert werden. Obwohl zum jetzigen +Zeitpunkt nicht alle Ereignisse in ihrer vollen Bedeutung dargestellt +werden können, mag diese Übersicht für die weitere +Arbeit mit dem AWT und zum Nachschlagen hilfreich sein.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Focus-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
EigenschaftKlasse, Interface oder Methode +
EreignisklasseFocusEvent +
Listener-InterfaceFocusListener +
RegistrierungsmethodeaddFocusListener +
Mögliche EreignisquellenComponent +
+

+Tabelle 28.1: Focus-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
focusGainedEine Komponente erhält den Focus.
focusLostEine Komponente verliert den Focus.
+

+Tabelle 28.2: Methoden für Focus-Ereignisse

+ + + + +

Key-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
EigenschaftKlasse, Interface oder Methode +
EreignisklasseKeyEvent +
Listener-InterfaceKeyListener +
RegistrierungsmethodeaddKeyListener +
Mögliche EreignisquellenComponent +
+

+Tabelle 28.3: Key-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
keyPressedEine Taste wurde gedrückt.
keyReleasedEine Taste wurde losgelassen.
keyTypedEine Taste wurde gedrückt und wieder +losgelassen.
+

+Tabelle 28.4: Methoden für Key-Ereignisse

+ + + + +

Mouse-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
EigenschaftKlasse, Interface oder Methode +
EreignisklasseMouseEvent +
Listener-InterfaceMouseListener +
RegistrierungsmethodeaddMouseListener +
Mögliche EreignisquellenComponent +
+

+Tabelle 28.5: Mouse-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
mouseClickedEine Maustaste wurde gedrückt und wieder +losgelassen.
mouseEnteredDer Mauszeiger betritt die Komponente.
mouseExitedDer Mauszeiger verläßt die Komponente. +
mousePressedEine Maustaste wurde gedrückt.
mouseReleasedEine Maustaste wurde losgelassen.
+

+Tabelle 28.6: Methoden für Mouse-Ereignisse

+ + + + +

MouseMotion-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
EigenschaftKlasse, Interface oder Methode +
EreignisklasseMouseEvent +
Listener-InterfaceMouseMotionListener +
RegistrierungsmethodeaddMouseMotionListener +
Mögliche EreignisquellenComponent +
+

+Tabelle 28.7: MouseMotion-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
mouseDraggedDie Maus wurde bei gedrückter Taste +bewegt.
mouseMovedDie Maus wurde bewegt, ohne dass eine Taste +gedrückt wurde.
+

+Tabelle 28.8: Methoden für MouseMotion-Ereignisse

+ + + + +

Component-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
EigenschaftKlasse, Interface oder Methode +
EreignisklasseComponentEvent +
Listener-InterfaceComponentListener +
RegistrierungsmethodeaddComponentListener +
Mögliche EreignisquellenComponent +
+

+Tabelle 28.9: Komponenten-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
componentHiddenEine Komponente wurde unsichtbar.
componentMovedEine Komponente wurde verschoben.
componentResizedDie Größe einer Komponente hat +sich geändert.
componentShownEine Komponente wurde sichtbar.
+

+Tabelle 28.10: Methoden für Komponenten-Ereignisse

+ + + + +

Container-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
EigenschaftKlasse, Interface oder Methode +
EreignisklasseContainerEvent +
Listener-InterfaceContainerListener +
RegistrierungsmethodeaddContainerListener +
Mögliche EreignisquellenContainer +
+

+Tabelle 28.11: Container-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
componentAddedEine Komponente wurde hinzugefügt. +
componentRemovedEine Komponente wurde entfernt.
+

+Tabelle 28.12: Methoden für Container-Ereignisse

+ + + + +

Window-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
EigenschaftKlasse, Interface oder Methode +
EreignisklasseWindowEvent +
Listener-InterfaceWindowListener +
RegistrierungsmethodeaddWindowListener +
Mögliche EreignisquellenDialog, +Frame +
+

+Tabelle 28.13: Window-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
windowActivatedDas Fenster wurde aktiviert.
windowClosedDas Fenster wurde geschlossen.
windowClosingDas Fenster wird geschlossen.
windowDeactivatedDas Fenster wurde deaktiviert.
windowDeiconifiedDas Fenster wurde wiederhergestellt.
windowIconifiedDas Fenster wurde auf Symbolgröße +verkleinert.
windowOpenedDas Fenster wurde geöffnet.
+

+Tabelle 28.14: Methoden für Window-Ereignisse

+ + + + +

Action-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
EigenschaftKlasse, Interface oder Methode +
EreignisklasseActionEvent +
Listener-InterfaceActionListener +
RegistrierungsmethodeaddActionListener +
Mögliche EreignisquellenButton, +List, +MenuItem, +TextField +
+

+Tabelle 28.15: Action-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
actionPerformedEine Aktion wurde ausgelöst.
+

+Tabelle 28.16: Methoden für Action-Ereignisse

+ + + + +

Adjustment-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
EigenschaftKlasse, Interface oder Methode +
EreignisklasseAdjustmentEvent +
Listener-InterfaceAdjustmentListener +
RegistrierungsmethodeaddAdjustmentListener +
Mögliche EreignisquellenScrollbar +
+

+Tabelle 28.17: Adjustment-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
adjustmentValueChangedDer Wert wurde verändert.
+

+Tabelle 28.18: Methoden für Adjustment-Ereignisse

+ + + + +

Item-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
EigenschaftKlasse, Interface oder Methode +
EreignisklasseItemEvent +
Listener-InterfaceItemListener +
RegistrierungsmethodeaddItemListener +
Mögliche EreignisquellenCheckbox, +Choice, +List, +CheckboxMenuItem +
+

+Tabelle 28.19: Item-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
itemStateChangedDer Zustand hat sich verändert.
+

+Tabelle 28.20: Methoden für Item-Ereignisse

+ + + + +

Text-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
EigenschaftKlasse, Interface oder Methode +
EreignisklasseTextEvent +
Listener-InterfaceTextListener +
RegistrierungsmethodeaddTextListener +
Mögliche EreignisquellenTextField, +TextArea +
+

+Tabelle 28.21: Text-Ereignisse

+ +

+ + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
textValueChangedDer Text wurde verändert.
+

+Tabelle 28.22: Methoden für Text-Ereignisse

+
+ + + +
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+
+ + + + +

28.2 Entwurfsmuster für den Nachrichtenverkehr

+
+ +
+ +

+Wir wollen uns in diesem Abschnitt damit beschäftigen, die oben +erwähnten Entwurfsmuster für die Abwicklung des Nachrichtenverkehrs +in Java-Programmen vorzustellen. Wie bereits erwähnt, hat jedes +dieser Verfahren seine ganz spezifischen Vor- und Nachteile und ist +für verschiedene Programmieraufgaben unterschiedlich gut geeignet. + +

+Als Basis für unsere Experimente wollen wir ein einfaches Programm +schreiben, das die folgenden Anforderungen erfüllt: +

+ +

+Basis der Programme ist das folgende Listing: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2801.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2801
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing2801 wnd = new Listing2801();
+012   }
+013 
+014   public Listing2801()
+015   {
+016     super("Nachrichtentransfer");
+017     setBackground(Color.lightGray);
+018     setSize(300,200);
+019     setLocation(200,100);
+020     setVisible(true);
+021   }
+022 
+023   public void paint(Graphics g)
+024   {
+025     g.setFont(new Font("Serif",Font.PLAIN,18));
+026     g.drawString("Zum Beenden bitte ESC drücken...",10,50);
+027   }
+028 }
+ +		 +Listing2801.java
+ +Listing 28.1: Basisprogramm für den Nachrichtentransfer

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das Programm erfüllt die ersten der obengenannten Anforderungen, +ist aber mangels Event-Handler noch nicht in der Lage, per [ESC] +beendet zu werden. Um die Nachfolgeversionen vorzubereiten, haben +wir bereits die Anweisung import java.awt.event.* +eingefügt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 28.3: Das Programm für den Nachrichtentransfer

+ + + + +

28.2.1 Variante 1: Implementierung eines EventListener-Interfaces +

+ +

+Bei der ersten Variante gibt es nur eine einzige Klasse, Listing2802. +Sie ist einerseits eine Ableitung der Klasse Frame, +um ein Fenster auf dem Bildschirm darzustellen und zu beschriften. +Andererseits implementiert sie das Interface KeyListener, +das die Methoden keyPressed, +keyReleased +und keyTyped +definiert. Der eigentliche Code zur Reaktion auf die Taste [ESC] +steckt in der Methode keyPressed, +die immer dann aufgerufen wird, wenn eine Taste gedrückt wurde. +Mit der Methode getKeyCode +der Klasse KeyEvent +wird auf den Code der gedrückten Taste zugegriffen und dieser +mit der symbolischen Konstante VK_ESCAPE +verglichen. Stimmen beide überein, wurde [ESC] +gedrückt, und das Programm kann beendet werden. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2802.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2802
+007 extends Frame
+008 implements KeyListener
+009 {
+010   public static void main(String[] args)
+011   {
+012     Listing2802 wnd = new Listing2802();
+013   }
+014 
+015   public Listing2802()
+016   {
+017     super("Nachrichtentransfer");
+018     setBackground(Color.lightGray);
+019     setSize(300,200);
+020     setLocation(200,100);
+021     setVisible(true);
+022     addKeyListener(this);
+023   }
+024 
+025   public void paint(Graphics g)
+026   {
+027     g.setFont(new Font("Serif",Font.PLAIN,18));
+028     g.drawString("Zum Beenden bitte ESC drücken...",10,50);
+029   }
+030 
+031   public void keyPressed(KeyEvent event)
+032   {
+033     if (event.getKeyCode() == KeyEvent.VK_ESCAPE) {
+034       setVisible(false);
+035       dispose();
+036       System.exit(0);
+037     }
+038   }
+039 
+040   public void keyReleased(KeyEvent event)
+041   {
+042   }
+043 
+044   public void keyTyped(KeyEvent event)
+045   {
+046   }
+047 }
+ +		 +Listing2802.java
+ +Listing 28.2: Implementieren eines Listener-Interfaces

+ +

+Die Verbindung zwischen der Ereignisquelle (in diesem Fall der Fensterklasse +Listing2802) und dem Ereignisempfänger +(ebenfalls die Klasse Listing2802) +erfolgt über den Aufruf der Methode addKeyListener +der Klasse Frame. +Alle Tastaturereignisse werden dadurch an die Fensterklasse selbst +weitergeleitet und führen zum Aufruf der Methoden keyPressed, +keyReleased +oder keyTyped +des Interfaces KeyListener. +Diese Implementierung ist sehr naheliegend, denn sie ist einfach zu +implementieren und erfordert keine weiteren Klassen. Nachteilig ist +dabei allerdings: +

+ +

+Es bleibt festzuhalten, dass diese Technik bestenfalls für kleine +Programme geeignet ist, die nur begrenzt erweitert werden müssen. +Durch die Vielzahl leerer Methodenrümpfe können aber auch +kleine Programme schnell unübersichtlich werden. + + + + +

28.2.2 Variante 2: Lokale und anonyme Klassen

+ +

+Die zweite Alternative bietet eine bessere Lösung. Sie basiert +auf der Verwendung lokaler bzw. anonymer Klassen und +kommt ohne die Nachteile der vorigen Version aus. Sie ist das in der +Dokumentation des JDK empfohlene Entwurfsmuster für das Event-Handling +in kleinen Programmen oder bei Komponenten mit einfacher Nachrichtenstruktur. +Vor ihrem Einsatz sollte man allerdings das Prinzip lokaler und anonymer +Klassen kennenlernen, das mit dem JDK 1.1 in Java eingeführt +und in Abschnitt 10.1 +vorgestellt wurde. Wer diesen Abschnitt noch nicht gelesen hat, sollte +das jetzt nachholen. + + + + +

Lokale Klassen

+ +

+Die Anwendung lokaler Klassen für die Ereignisbehandlung besteht +darin, mit ihrer Hilfe die benötigten EventListener +zu implementieren. Dazu wird in dem GUI-Objekt, das einen Event-Handler +benötigt, eine lokale Klasse definiert und aus einer passenden +Adapterklasse abgeleitet. Nun braucht nicht mehr das gesamte +Interface implementiert zu werden (denn die Methodenrümpfe werden +ja aus der Adapterklasse geerbt), sondern lediglich die tatsächlich +benötigten Methoden. Da die lokale Klasse zudem auf die Membervariablen +und Methoden der Klasse zugreifen kann, in der sie definiert wurde, +lassen sich auf diese Weise sehr schnell die benötigten Ereignisempfänger +zusammenbauen. + +

+Das folgende Beispiel definiert eine lokale Klasse MyKeyListener, +die aus KeyAdapter +abgeleitet wurde und auf diese Weise das KeyListener-Interface +implementiert. Sie überlagert lediglich die Methode keyPressed, +um auf das Drücken einer Taste zu reagieren. Als lokale Klasse +hat sie außerdem Zugriff auf die Methoden der umgebenden Klasse +und kann somit durch Aufruf von setVisible +und dispose +das Fenster, in dem sie als Ereignisempfänger registriert wurde, +schließen. Die Registrierung der lokalen Klasse erfolgt durch +Aufruf von addKeyListener, +bei dem gleichzeitig eine Instanz der lokalen Klasse erzeugt wird. +Als lokale Klasse ist MyKeyListener +überall innerhalb von Listing2803 +sichtbar und kann an beliebiger Stelle instanziert werden. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2803.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2803
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing2803 wnd = new Listing2803();
+012   }
+013 
+014   public Listing2803()
+015   {
+016     super("Nachrichtentransfer");
+017     setBackground(Color.lightGray);
+018     setSize(300,200);
+019     setLocation(200,100);
+020     setVisible(true);
+021     addKeyListener(new MyKeyListener());
+022   }
+023 
+024   public void paint(Graphics g)
+025   {
+026     g.setFont(new Font("Serif",Font.PLAIN,18));
+027     g.drawString("Zum Beenden bitte ESC drücken...",10,50);
+028   }
+029 
+030   class MyKeyListener
+031   extends KeyAdapter
+032   {
+033     public void keyPressed(KeyEvent event)
+034     {
+035       if (event.getKeyCode() == KeyEvent.VK_ESCAPE) {
+036         setVisible(false);
+037         dispose();
+038         System.exit(0);
+039       }
+040     }
+041   }
+042 }
+ +		 +Listing2803.java
+ +Listing 28.3: Verwendung lokaler Klassen

+ +

+Der Vorteil dieser Vorgehensweise ist offensichtlich: es werden keine +unnützen Methodenrümpfe erzeugt, aber trotzdem verbleibt +der Ereignisempfängercode wie im vorigen Beispiel innerhalb der +Ereignisquelle. Dieses Verfahren ist also immer dann gut geeignet, +wenn es von der Architektur oder der Komplexität der Ereignisbehandlung +her sinnvoll ist, Quelle und Empfänger zusammenzufassen. + + + + +

Anonyme Klassen

+ +

+Das folgende Beispiel ist eine leichte Variation des vorigen. Es zeigt +die Verwendung einer anonymen Klasse, die aus KeyAdapter +abgeleitet wurde, als Ereignisempfänger. Zum Instanzierungszeitpunkt +erfolgt die Definition der überlagernden Methode keyPressed, +in der der Code zur Reaktion auf das Drücken der Taste [ESC] +untergebracht wird. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2804.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2804
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing2804 wnd = new Listing2804();
+012   }
+013 
+014   public Listing2804()
+015   {
+016      super("Nachrichtentransfer");
+017      setBackground(Color.lightGray);
+018      setSize(300,200);
+019      setLocation(200,100);
+020      setVisible(true);
+021      addKeyListener(
+022        new KeyAdapter() {
+023          public void keyPressed(KeyEvent event)
+024          {
+025            if (event.getKeyCode() == KeyEvent.VK_ESCAPE) {
+026              setVisible(false);
+027              dispose();
+028              System.exit(0);
+029            }
+030          }
+031        }
+032      );
+033    }
+034 
+035   public void paint(Graphics g)
+036   {
+037     g.setFont(new Font("Serif",Font.PLAIN,18));
+038     g.drawString("Zum Beenden bitte ESC drücken...",10,50);
+039   }
+040 }
+ +		 +Listing2804.java
+ +Listing 28.4: Verwendung einer anonymen Klasse als Ereignishandler

+ +

+Vorteilhaft bei dieser Vorgehensweise ist der verminderte Aufwand, +denn es muss keine separate Klassendefinition angelegt werden. Statt +dessen werden die wenigen Codezeilen, die zur Anpassung der Adapterklasse +erforderlich sind, dort eingefügt, wo die Klasse instanziert +wird, nämlich beim Registrieren des Nachrichtenempfängers. +Anonyme Klassen haben einen ähnlichen Einsatzbereich wie lokale, +empfehlen sich aber vor allem, wenn sehr wenig Code für den Ereignisempfänger +benötigt wird. Bei aufwändigeren Ereignisempfängern +ist die explizite Definition einer benannten Klasse dagegen vorzuziehen. + + + + +

28.2.3 Variante 3: Trennung von GUI- und Anwendungscode

+ +

+Wir hatten am Anfang darauf hingewiesen, dass in größeren +Programmen eine Trennung zwischen Programmcode, der für die Oberfläche +zuständig ist, und solchem, der für die Anwendungslogik +zuständig ist, wünschenswert wäre. Dadurch wird eine +bessere Modularisierung des Programms erreicht, und der Austausch +oder die Erweiterung von Teilen des Programms wird erleichtert. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das Delegation Event Model wurde auch mit dem Designziel entworfen, +eine solche Trennung zu ermöglichen bzw. zu erleichtern. Der +Grundgedanke dabei war es, auch Nicht-Komponenten die Reaktion auf +GUI-Events zu ermöglichen. Dies wurde dadurch erreicht, dass +jede Art von Objekt als Ereignisempfänger registriert werden +kann, solange es die erforderlichen Listener-Interfaces implementiert. +Damit ist es möglich, die Anwendungslogik vollkommen von der +grafischen Oberfläche abzulösen und in Klassen zu verlagern, +die eigens für diesen Zweck entworfen wurden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Das nachfolgende Beispiel zeigt diese Vorgehensweise, indem es unser +Beispielprogramm in die drei Klassen Listing2805, +MainFrameCommand und MainFrameGUI +aufteilt. Listing2805 enthält +nur noch die main-Methode +und dient lediglich dazu, die anderen beiden Klassen zu instanzieren. +MainFrameGUI realisiert die +GUI-Funktionalität und stellt das Fenster auf dem Bildschirm +dar. MainFrameCommand spielt +die Rolle des Kommandointerpreters, der immer dann aufgerufen wird, +wenn im Fenster ein Tastaturereignis aufgetreten ist. + +

+Die Verbindung zwischen beiden Klassen erfolgt durch Aufruf der Methode +addKeyListener +in MainFrameGUI, an die das +an den Konstruktor übergebene MainFrameCommand-Objekt +weitergereicht wird. Dazu ist es erforderlich, dass das Hauptprogramm +den Ereignisempfänger cmd +zuerst instanziert, um ihn bei der Instanzierung des GUI-Objekts gui +übergeben zu können. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Umgekehrt benötigt natürlich auch das Kommando-Objekt Kenntnis +über das GUI-Objekt, denn es soll ja das zugeordnete Fenster +schließen und das Programm beenden. Der scheinbare Instanzierungskonflikt +durch diese zirkuläre Beziehung ist aber in Wirklichkeit gar +keiner, denn bei jedem Aufruf einer der Methoden von MainFrameCommand +wird an das KeyEvent-Objekt +der Auslöser der Nachricht übergeben, und das ist in diesem +Fall stets das MainFrameGUI-Objekt +gui. So kann innerhalb des Kommando-Objekts +auf alle öffentlichen Methoden des GUI-Objekts zugegriffen werden.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2805.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2805
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     MainFrameCommand cmd = new MainFrameCommand();
+011     MainFrameGUI     gui = new MainFrameGUI(cmd);
+012   }
+013 }
+014 
+015 class MainFrameGUI
+016 extends Frame
+017 {
+018   public MainFrameGUI(KeyListener cmd)
+019   {
+020     super("Nachrichtentransfer");
+021     setBackground(Color.lightGray);
+022     setSize(300,200);
+023     setLocation(200,100);
+024     setVisible(true);
+025     addKeyListener(cmd);
+026   }
+027 
+028   public void paint(Graphics g)
+029   {
+030     g.setFont(new Font("Serif",Font.PLAIN,18));
+031     g.drawString("Zum Beenden bitte ESC drücken...",10,50);
+032   }
+033 }
+034 
+035 class MainFrameCommand
+036 implements KeyListener
+037 {
+038   public void keyPressed(KeyEvent event)
+039   {
+040     Frame source = (Frame)event.getSource();
+041     if (event.getKeyCode() == KeyEvent.VK_ESCAPE) {
+042       source.setVisible(false);
+043       source.dispose();
+044       System.exit(0);
+045     }
+046   }
+047 
+048   public void keyReleased(KeyEvent event)
+049   {
+050   }
+051 
+052   public void keyTyped(KeyEvent event)
+053   {
+054   }
+055 }
+ +		 +Listing2805.java
+ +Listing 28.5: Trennung von GUI- und Anwendungslogik

+ +

+Diese Designvariante ist vorwiegend für größere Programme +geeignet, bei denen eine Trennung von Programmlogik und Oberfläche +sinnvoll ist. Für sehr kleine Programme oder solche, die wenig +Ereigniscode haben, sollte eher eine der vorherigen Varianten angewendet +werden, wenn diese zu aufwändig ist. Sie entspricht in groben +Zügen dem Mediator-Pattern, das +in »Design-Patterns« von Gamma et al. beschrieben wird. + +

+Natürlich erhebt das vorliegende Beispielprogramm nicht den Anspruch, +unverändert in ein sehr großes Programm übernommen +zu werden. Es soll lediglich die Möglichkeit der Trennung von +Programmlogik und Oberfläche in einem großen Programm mit +Hilfe der durch das Event-Handling des JDK 1.1 vorgegebenen Möglichkeiten +aufzeigen. Eine sinnvolle Erweiterung dieses Konzepts könnte +darin bestehen, weitere Modularisierungen vorzunehmen (z.B. analog +dem MVC-Konzept von Smalltalk, bei +dem GUI-Anwendungen in Model-, View- und Controller-Layer +aufgesplittet werden, oder auch durch Abtrennen spezialisierter Kommandoklassen). +Empfehlenswert ist in diesem Zusammenhang die Lektüre der JDK-Dokumentation, +die ein ähnliches Beispiel in leicht veränderter Form enthält. + + + + +

28.2.4 Variante 4: Überlagern der Event-Handler in den Komponenten +

+ +

+Als letzte Möglichkeit, auf Nachrichten zu reagieren, soll das +Überlagern der Event-Handler in den Ereignisquellen selbst aufgezeigt +werden. Jede Ereignisquelle besitzt eine Reihe von Methoden, die für +das Aufbereiten und Verteilen der Nachrichten zuständig sind. +Soll eine Nachricht weitergereicht werden, so wird dazu zunächst +innerhalb der Nachrichtenquelle die Methode processEvent +aufgerufen. Diese verteilt die Nachricht anhand ihres Typs an spezialisierte +Methoden, deren Name sich nach dem Typ der zugehörigen Ereignisklasse +richtet. So ist beispielsweise die Methode processActionEvent +für das Handling von Action-Events und processMouseEvent +für das Handling von Mouse-Events zuständig: +

+ + + + + +
+ +
+protected void processEvent(AWTEvent e)
+
+protected void processComponentEvent(ComponentEvent e)
+
+protected void processFocusEvent(FocusEvent e)
+
+...
+
+ +		 +java.awt.Component
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Beide Methodenarten können in einer abgeleiteten Klasse überlagert +werden, um die zugehörigen Ereignisempfänger zu implementieren. +Wichtig ist dabei, dass in der abgeleiteten Klasse die gleichnamige +Methode der Basisklasse aufgerufen wird, um das Standardverhalten +sicherzustellen. Wichtig ist weiterhin, dass sowohl processEvent +als auch processActionEvent +usw. nur aufgerufen werden, wenn der entsprechende Ereignistyp für +diese Ereignisquelle aktiviert wurde. Dies passiert in folgenden Fällen: +

    +
  • Wenn ein passender Ereignisempfänger über die zugehörige +addEventListener-Methode registriert +wurde. +
  • Wenn der Ereignistyp explizit durch Aufruf der Methode enableEvents +aktiviert wurde. +
+		 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Die Methode enableEvents +erwartet als Argument eine Maske, die durch eine bitweise Oder-Verknüpfung +der passenden Maskenkonstanten aus der Klasse AWTEvent +zusammengesetzt werden kann: + +

+

+ + + + + +
+ +
+protected final void enableEvents(long eventsToEnable)
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Die verfügbaren Masken sind analog zu den Ereignistypen benannt +und heißen ACTION_EVENT_MASK, +ADJUSTMENT_EVENT_MASK, +COMPONENT_EVENT_MASK +usw. + +

+Das folgende Beispiel überlagert die Methode processKeyEvent +in der Klasse Frame +(die sie aus Component +geerbt hat). Durch Aufruf von enableEvents +wird die Weiterleitung der Tastaturereignisse aktiviert, und das Programm +zeigt dasselbe Verhalten wie die vorigen Programme. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2806.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2806
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing2806 wnd = new Listing2806();
+012   }
+013 
+014   public Listing2806()
+015   {
+016     super("Nachrichtentransfer");
+017     setBackground(Color.lightGray);
+018     setSize(300,200);
+019     setLocation(200,100);
+020     setVisible(true);
+021     enableEvents(AWTEvent.KEY_EVENT_MASK);
+022   }
+023 
+024   public void paint(Graphics g)
+025   {
+026     g.setFont(new Font("Serif",Font.PLAIN,18));
+027     g.drawString("Zum Beenden bitte ESC drücken...",10,50);
+028   }
+029 
+030   public void processKeyEvent(KeyEvent event)
+031   {
+032     if (event.getID() == KeyEvent.KEY_PRESSED) {
+033       if (event.getKeyCode() == KeyEvent.VK_ESCAPE) {
+034         setVisible(false);
+035         dispose();
+036         System.exit(0);
+037       }
+038     }
+039     super.processKeyEvent(event);
+040   }
+041 }
+ +		 +Listing2806.java
+ +Listing 28.6: Überlagern der Komponenten-Event-Handler

+ +

+Diese Art der Ereignisbehandlung ist nur sinnvoll, wenn Fensterklassen +oder Dialogelemente überlagert werden und ihr Aussehen oder Verhalten +signifikant verändert wird. Alternativ könnte natürlich +auch in diesem Fall ein EventListener +implementiert und die entsprechenden Methoden im Konstruktor der abgeleiteten +Klasse registriert werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das hier vorgestellte Verfahren umgeht das Delegation Event Model +vollständig und hat damit die gleichen inhärenten Nachteile +wie das Event-Handling des alten JDK. Die Dokumentation zum JDK empfiehlt +daher ausdrücklich, für alle »normalen« Anwendungsfälle +das Delegation Event Model zu verwenden und die Anwendungen nach einem +der in den ersten drei Beispielen genannten Entwurfsmuster zu implementieren.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

28.2.5 Ausblick

+ +

+Die hier vorgestellten Entwurfsmuster geben einen Überblick über +die wichtigsten Designtechniken für das Event-Handling in Java-Programmen. +Während die ersten beiden Beispiele für kleine bis mittelgroße +Programme gut geeignet sind, kommen die Vorteile der in Variante 3 +vorgestellten Trennung zwischen GUI-Code und Anwendungslogik vor allem +bei größeren Programmen zum Tragen. Die vierte Variante +ist vornehmlich für Spezialfälle geeignet und sollte entsprechend +umsichtig eingesetzt werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Wir werden in den nachfolgenden Kapiteln vorwiegend die ersten beiden +Varianten einsetzen. Wenn es darum geht, Ereignishandler für +die Beispielprogramme zu implementieren, werden wir also entweder +die erforderlichen Listener-Interfaces in der Fensterklasse selbst +implementieren oder sie in lokalen oder anonymen Klassen unterbringen. +Da das Event-Handling des JDK 1.1 eine Vielzahl von Designvarianten +erlaubt, werden wir uns nicht immer sklavisch an die vorgestellten +Entwurfsmuster halten, sondern teilweise leicht davon abweichen oder +Mischformen verwenden. Dies ist beabsichtigt und soll den möglichen +Formenreichtum demonstrieren. Wo nötig, werden wir auf spezielle +Implementierungsdetails gesondert eingehen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Kapitel 29 widmet +sich den wichtigsten Low-Level-Events und demonstriert den genauen +Einsatz ihrer Listener- und Event-Methoden anhand vieler Beispiele. +In späteren Kapiteln werden die meisten der High-Level-Events +erläutert. Sie werden in der Regel dort eingeführt, wo ihr +Einsatz durch das korrespondierende Dialogelement motiviert wird. +So erläutert Kapitel 30 +in Zusammenhang mit der Vorstellung von Menüs die Action-Ereignisse, +und in Kapitel 32 +werden Ereignisse erläutert, die von den dort vorgestellten Dialogelementen +ausgelöst werden. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100183.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100183.html new file mode 100644 index 0000000..3564cd1 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100183.html @@ -0,0 +1,83 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 28 - Event-Handling +
+
+ + + + +

28.3 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100184.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100184.html new file mode 100644 index 0000000..e9735e1 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100184.html @@ -0,0 +1,75 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 29 - Low-Level-Events +
+
+ + + + +

Kapitel 29

+

Low-Level-Events

+
+
+ + +
+
+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100185.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100185.html new file mode 100644 index 0000000..ea37ec0 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100185.html @@ -0,0 +1,253 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

29.1 Window-Events

+
+ +
+ +

+Ein Window-Event wird immer dann generiert, wenn sich am Status eines +Fensters eine Änderung ergeben hat, die für das Anwendungsprogramm +von Interesse sein könnte. So erlangt das Programm beispielsweise +Kenntnis davon, wenn ein Fenster erstellt oder zerstört, aktiviert +oder deaktiviert oder wenn es symbolisiert oder wiederhergestellt +wird. + +

+Ein Empfänger für Window-Events muss das Interface WindowListener +implementieren und bekommt Events des Typs WindowEvent +übergeben. WindowEvent +erweitert die Klasse ComponentEvent +und stellt neben getID +und getSource +die Methode getWindow +zur Verfügung, mit der das Fenster ermittelt werden kann, das +die Nachricht ausgelöst hat. +

+ + + + + +
+ +
+public Window getWindow()
+
+ +		 +java.awt.event.WindowEvent
+ +

+Die Registrierung der Empfängerklasse erfolgt mit der Methode +addWindowListener, +die in den Klassen Dialog +und Frame +zur Verfügung steht: +

+ + + + + +
+ +
+public void addWindowListener(WindowListener l)
+
+ +		 +java.awt.Frame
+ +

+Tabelle 29.1 gibt +eine Übersicht der Methoden von WindowListener +und erklärt ihre Bedeutung: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
windowActivatedDas Fenster wurde aktiviert. Diese Methode +wird nach dem Erstellen des Fensters aufgerufen und wenn ein Fenster, +das im Hintergrund stand, erneut in den Vordergrund gelangt.
windowClosedDas Fenster wurde geschlossen.
windowClosingDas Fenster soll geschlossen werden. Diese +Methode wird aufgerufen, wenn der Anwender das Fenster über die +Titelleiste, das Systemmenü oder die Tastenkombination [ALT]+[F4] +schließen will. Es liegt in der Verantwortung der Anwendung, +in diesem Fall Code zur Verfügung zu stellen, der das Fenster +tatsächlich schließt. Standardmäßig reagiert +das Programm nicht auf diese Benutzeraktionen.
windowDeactivatedDas Fenster wurde deaktiviert, also in den +Hintergrund gestellt.
windowDeiconifiedDas Fenster wurde wiederhergestellt, nachdem +es zuvor auf Symbolgröße verkleinert worden war.
windowIconifiedDas Fenster wurde auf Symbolgröße +verkleinert.
windowOpenedDas Fenster wurde geöffnet.
+

+Tabelle 29.1: Methoden von WindowListener

+ +

+Das folgende Programm demonstriert die Anwendung der Methode windowClosing, +deren Verwendung bereits in Abschnitt 23.2.4 +gezeigt wurde. Dazu leitet es aus Frame +eine neue Klasse CloseableFrame +ab und registriert im Konstruktor einen anonymen WindowAdapter, +der windowClosing +überlagert und das Fenster durch Aufrufe von setVisible(false) +und dispose() schließt. +Alle Ableitungen von CloseableFrame +besitzen nun die Fähigkeit, vom Anwender per Systemmenü, +per Schließen-Button oder (unter Windows) durch Drücken +von [ALT]+[F4] +beendet zu werden. + +

+Die Klasse Listing2901 demonstriert +die Anwendung der neuen Klasse und erzeugt ein Fenster wnd +aus CloseableFrame. Um das Programm +nach dem Schließen des Fensters zu beenden, registriert es bei +der Fensterklasse zusätzlich einen anonymen WindowAdapter, +der bei Aufruf von windowClosed +(also nach dem Schließen des Fensters) das Programm per Aufruf +von System.exit +beendet: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2901.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 class CloseableFrame
+007 extends Frame
+008 {
+009   public CloseableFrame()
+010   {
+011     this("");
+012   }
+013 
+014   public CloseableFrame(String title)
+015   {
+016     super(title);
+017     addWindowListener(
+018       new WindowAdapter() {
+019         public void windowClosing(WindowEvent event)
+020         {
+021           setVisible(false);
+022           dispose();
+023         }
+024       }
+025     );
+026   }
+027 }
+028 
+029 public class Listing2901
+030 {
+031   public static void main(String[] args)
+032   {
+033     CloseableFrame wnd = new CloseableFrame("CloseableFrame");
+034     wnd.setBackground(Color.lightGray);
+035     wnd.setSize(300,200);
+036     wnd.setLocation(200,100);
+037     wnd.setVisible(true);
+038     wnd.addWindowListener(
+039       new WindowAdapter() {
+040         public void windowClosed(WindowEvent event)
+041         {
+042           System.out.println("terminating program...");
+043           System.exit(0);
+044         }
+045       }
+046     );
+047   }
+048 }
+ +		 +Listing2901.java
+ +Listing 29.1: Die Klasse CloseableFrame

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100186.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100186.html new file mode 100644 index 0000000..83a3573 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100186.html @@ -0,0 +1,288 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 29 - Low-Level-Events +
+
+ + + + +

29.2 Component-Events

+
+ +
+ +

+Ein Component-Event wird generiert, wenn eine Komponente verschoben +oder ihre Größe verändert wurde oder wenn sich der +Anzeigezustand einer Komponente verändert hat. Da sowohl Fenster +als auch alle Dialogelemente aus der Klasse Component +abgeleitet sind, haben die hier erwähnten Ereignisse für +nahezu alle GUI-Elemente des AWT Gültigkeit. + +

+Ein Empfänger für Component-Events muss das Interface ComponentListener +implementieren und bekommt Events des Typs ComponentEvent +übergeben. ComponentEvent +erweitert die Klasse AWTEvent +und stellt neben getID +und getSource +die Methode getComponent +zur Verfügung, mit der die Komponente ermittelt werden kann, +die die Nachricht ausgelöst hat. +

+ + + + + +
+ +
+public Component getComponent()
+
+ +		 +java.awt.event.ComponentEvent
+ +

+Die Registrierung der Empfängerklasse erfolgt mit der Methode +addComponentListener, +die in allen aus Component +abgeleiteten Klassen zur Verfügung steht: +

+ + + + + +
+ +
+public void addComponentListener(ComponentListener l)
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Tabelle 29.2 +gibt eine Übersicht der Methoden von ComponentListener +und erklärt ihre Bedeutung: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
componentShownEine Komponente wurde sichtbar.
componentHiddenEine Komponente wurde unsichtbar.
componentMovedEine Komponente wurde verschoben.
componentResizedDie Größe einer Komponente hat +sich geändert.
+

+Tabelle 29.2: Methoden von ComponentListener

+ +

+Das folgende Programm demonstriert die Anwendung der Methoden componentMoved +und componentResized +am Beispiel eines Fensters BirdsEyeFrame, +das schematisch sich selbst und seine Lage auf dem Desktop aus der +Vogelperspektive darstellt. Wird das Fenster verschoben oder seine +Größe geändert, so passt es seine eigene Darstellung +proportional an und zeichnet die Client-Area neu. Die Implementierung +der paint-Methode +ermittelt dazu die Seitenverhältnisse von Fenster und Desktop +und verwendet diese als Quotient zur Anzeige des Fensters im Fenster. + +

+Um auf die Component-Events zu reagieren, registriert BirdsEyeFrame +die Adapterklasse ComponentRepaintAdapter, +die die Methoden componentMoved +und componentResized +implementiert. Sie werden immer dann aufgerufen, wenn das Fenster +verschoben oder in der Größe geändert wurde, und rufen +repaint +auf, um das Fenster neu zu zeichnen. Auf diese Weise werden alle Änderungen +des Frames sofort in seiner eigenen Client-Area gespiegelt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2902.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 class ComponentRepaintAdapter
+007 extends ComponentAdapter
+008 {
+009   public void componentMoved(ComponentEvent event)
+010   {
+011     event.getComponent().repaint();
+012   }
+013 
+014   public void componentResized(ComponentEvent event)
+015   {
+016     event.getComponent().repaint();
+017   }
+018 }
+019 
+020 class BirdsEyeFrame
+021 extends Frame
+022 {
+023   public BirdsEyeFrame()
+024   {
+025     super("BirdsEyeFrame");
+026     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+027     addComponentListener(new ComponentRepaintAdapter());
+028     setBackground(Color.lightGray);
+029   }
+030 
+031   public void paint(Graphics g)
+032   {
+033     Dimension screensize = getToolkit().getScreenSize();
+034     Dimension framesize  = getSize();
+035     double qx = framesize.width  / (double)screensize.width;
+036     double qy = framesize.height / (double)screensize.height;
+037     g.setColor(Color.white);
+038     g.fillRect(
+039       (int)(qx * getLocation().x),
+040       (int)(qy * getLocation().y),
+041       (int)(qx * framesize.width),
+042       (int)(qy * framesize.height)
+043     );
+044     g.setColor(Color.darkGray);
+045     g.fillRect(
+046       (int)(qx * getLocation().x),
+047       (int)(qy * getLocation().y),
+048       (int)(qx * framesize.width),
+049       (int)(qy * getInsets().top)
+050     );
+051     g.drawRect(
+052       (int)(qx * getLocation().x),
+053       (int)(qy * getLocation().y),
+054       (int)(qx * framesize.width),
+055       (int)(qy * framesize.height)
+056     );
+057   }
+058 }
+059 
+060 public class Listing2902
+061 {
+062   public static void main(String[] args)
+063   {
+064     BirdsEyeFrame wnd = new BirdsEyeFrame();
+065     wnd.setSize(300,200);
+066     wnd.setLocation(200,100);
+067     wnd.setVisible(true);
+068   }
+069 }
+ +		 +Listing2902.java
+ +Listing 29.2: Das eigene Fenster aus der Vogelperspektive

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 29.1: Das Fenster sieht sich selbst aus der Vogelperspektive

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+In vielen Beispielen in diesem Buch wird der Einfachheit halber die +in Abschnitt 23.2.4 vorgestellte +Klasse WindowClosingAdapter +verwendet, um einen Listener zum Schließen des Fensters zu registrieren. +Damit ein solches Beispiel sich kompilieren läßt, muss +die Datei WindowClosingAdapter.java im +aktuellen Verzeichnis vorhanden sein. Sie befindet sich auf der DVD +zum Buch oder in Listing 23.2.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100187.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100187.html new file mode 100644 index 0000000..7686c6d --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100187.html @@ -0,0 +1,492 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

29.3 Mouse-Events

+
+ +
+ +

+Ein Mouse-Event entsteht, wenn der Anwender innerhalb der Client-Area +des Fensters eine der Maustasten drückt oder losläßt. +Dabei reagiert das Programm sowohl auf Klicks der linken als auch +- falls vorhanden - der rechten Maustaste und zeigt an, welche der +Umschalttasten [STRG], [ALT], +[UMSCHALT] oder [META] +während des Mausklicks gedrückt waren. Des weiteren ist +es möglich, zwischen einfachen und doppelten Mausklicks zu unterscheiden. + +

+Ein Empfänger für Mouse-Events muss das Interface MouseListener +implementieren und bekommt Events des Typs MouseEvent +übergeben. MouseEvent +erweitert die Klasse InputEvent +und stellt neben getID +und getSource +eine Reihe zusätzlicher Methoden zur Verfügung, die wichtige +Informationen liefern. Die Registrierung der Empfängerklasse +erfolgt mit der Methode addMouseListener, +die in allen Klassen zur Verfügung steht, die aus Component +abgeleitet wurden: +

+ + + + + +
+ +
+public void addMouseListener(MouseListener l)
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Tabelle 29.3 gibt +eine Übersicht der Methoden von MouseListener +und erklärt ihre Bedeutung: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
EreignismethodeBedeutung
mousePressedEine Maustaste wurde gedrückt.
mouseReleasedDie gedrückte Maustaste wurde losgelassen. +
mouseClickedEine Maustaste wurde gedrückt und wieder +losgelassen. Diese Methode wird nach mouseReleased +aufgerufen.
mouseEnteredDer Mauszeiger wurde in den Client-Bereich +der auslösenden Komponente hineinbewegt.
mouseExitedDer Mauszeiger wurde aus dem Client-Bereich +der auslösenden Komponente herausbewegt.
+

+Tabelle 29.3: Methoden von MouseListener

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Damit ein Programm auf Mausklicks angemessen reagieren kann, benötigt +es zusätzliche Informationen, die es sich mit den Methoden der +Klasse MouseEvent +bzw. ihrer Vaterklasse InputEvent +beschaffen kann. Zunächst kann mit getX, +getY +und getPosition +die Position des Mauszeigers zum Zeitpunkt des Ereignisses ermittelt +werden:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + + + +
+ +
+public int getX()
+public int getY()
+
+public Point getPoint()
+
+ +		 +java.awt.event.MouseEvent
+ +

+getX +liefert die x- und getY +die y-Koordinate des Punktes, an dem der Mauszeiger sich beim +Auftreten des Ereignisses befindet. getPoint +liefert dieselbe Information zusammengefasst als Point-Objekt. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Koordinatenwerte werden relativ zum Ursprung der auslösenden +Komponente angegeben. Bei einem Fenster des Typs Frame +bedeutet dies, dass bei einem Klick in der oberen linken Ecke nicht +(0,0) zurückgegeben wird, +sondern (getInsets().left, getInsets().top). +Dies stimmt mit dem Ursprung des Koordinatensystems überein, +das auch beim Aufruf der Grafikroutinen zugrunde gelegt wird.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Des weiteren gibt es in MouseEvent +die Methode isPopupTrigger, +mit der abgefragt werden kann, ob das Klickereignis den Aufruf eines +Popup-Menüs anzeigen soll. Wir werden darauf in Kapitel 30 +zurückkommen. + +

+Die Methode getClickCount +liefert die Anzahl der Mausklicks, die dem aktuellen Ereignis zugeordnet +ist: +

+ + + + + +
+ +
+public int getClickCount()
+
+ +		 +java.awt.event.MouseEvent
+ +

+Normalerweise hat dieser Zähler den Wert 1, bei Mehrfachklicks +gibt es aber auch MouseEvents +mit dem Wert 2 oder (je nach Schnelligkeit der Klicks) noch höheren +Werten. Die Abfrage von getClickCount +kann dazu verwendet werden, auf Doppelklicks zu reagieren. Hierzu +ist lediglich beim Aufruf von mousePressed +oder mouseClicked +zu überprüfen, ob getClickCount +den Wert 2 liefert. In diesem Fall handelt es sich um einen Doppelklick. +Zu beachten ist, dass bei einem Doppelklick zwei aufeinanderfolgende +mousePressed-mouseReleased-mouseClicked-Sequenzen +gesendet werden. In der ersten hat der Zähler den Wert 1, um +den ersten (einfachen) Mausklick zu signalisieren, und erst in der +zweiten steht er auf 2. Vor einem Doppelklick wird also immer erst +der zugehörige Einzelklick übertragen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Eine alternative Methode, Doppelklicks zu erkennen, besteht darin, +die Zeitspanne zwischen zwei Klicks und den Abstand der beiden Koordinatenpaare +voneinander zu messen und bei hinreichend kleinen Differenzen einen +Doppelklick anstelle zweier Einfachklicks zu melden. Dazu wird mit +der Methode getWhen +der Klasse InputEvent +der Zeitpunkt (in Millisekunden) und mit getPoint +oder getX +und getY +die Mausposition zweier aufeinanderfolgender Events bestimmt:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + + + +
+ +
+public long getWhen()
+
+ +		 +java.awt.event.InputEvent
+ +

+Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die zeitliche und positionelle +Toleranz für Doppelklicks selbst beeinflusst werden kann, was +bei dem oben beschriebenen Standardverfahren nicht möglich ist. + +

+Neben den bisher besprochenen Methoden stehen die aus InputEvent +geerbten Methoden zur Verfügung. InputEvent +ist die gemeinsame Basisklasse von MouseEvent +und KeyEvent +und stellt Methoden zur Verfügung, die generelle Informationen +über den Zustand der Umschalttasten [STRG], +[ALT], [UMSCHALT] +oder [META] zum Zeitpunkt des +Ereignisses liefern: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean isShiftDown()
+public boolean isControlDown()
+public boolean isMetaDown()
+public boolean isAltDown()
+
+ +		 +java.awt.event.InputEvent
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Während die Tasten [UMSCHALT], +[STRG] und [ALT] +erwartungsgemäß die zugehörigen Tasten erkennen, zeigt +isMetaDown +unter Windows 95 an, ob der Klick von der rechten oder der linken +Maustaste stammt. Ist der Rückgabewert true, +so wurde die rechte Maustaste gedrückt, andernfalls die linke.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Das folgende Programm ist ein einfaches Beispiel für die Reaktion +auf Mausklicks. Es zeichnet an den Stellen, wo die Maustaste gedrückt +wird, einen kleinen Smiley auf den Bildschirm: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2903.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2903
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing2903 wnd = new Listing2903();
+012     wnd.setSize(300,200);
+013     wnd.setLocation(200,100);
+014     wnd.setVisible(true);
+015   }
+016 
+017   public Listing2903()
+018   {
+019     super("Mausklicks");
+020     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+021     addMouseListener(new MyMouseListener());
+022   }
+023 
+024   class MyMouseListener
+025   extends MouseAdapter
+026   {
+027     int cnt = 0;
+028 
+029     public void mousePressed(MouseEvent event)
+030     {
+031       Graphics g = getGraphics();
+032       int x = event.getX();
+033       int y = event.getY();
+034       if (event.getClickCount() == 1) { //Gesicht
+035         ++cnt;
+036         //Kopf und Augen
+037         g.drawOval(x-10,y-10,20,20);
+038         g.fillRect(x-6,y-5,4,5);
+039         g.fillRect(x+3,y-5,4,5);
+040         //Mund
+041         if (event.isMetaDown()) { //grimmig
+042            g.drawLine(x-5,y+7,x+5,y+7);
+043         } else {                  //lächeln
+044            g.drawArc(x-7,y-7,14,14,225,100);
+045         }
+046         //Zähler
+047         g.drawString(""+cnt,x+10,y-10);
+048       } else if (event.getClickCount() == 2) { //Brille
+049         g.drawLine(x-9,y-3,x+9,y-3);
+050       }
+051     }
+052   }
+053 }
+ +		 +Listing2903.java
+ +Listing 29.3: Reaktion auf Mausklicks

+ +

+Beim Drücken der linken Maustaste lächelt das Gesicht, bei +der rechten sieht es grimmig aus. Bei einem Doppelklick bekommt der +Smiley zusätzlich eine Brille aufgesetzt. Die Ausgabe des Programms +sieht beispielsweise so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 29.2: Die Ausgabe des Mausklick-Programms

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Erwähnenswert ist die Tatsache, dass das Programm ohne paint-Methode +auskommt. Tatsächlich beschafft die Methode mousePressed +sich die zum Zeichnen erforderliche Instanz der Klasse Graphics +durch Aufruf von getGraphics +selbst. Die Methode getGraphics +gibt immer den Grafikkontext des aktuellen Fensterobjekts zurück. +Das gelieferte Graphics-Objekt +kann auf dieselbe Weise verwendet werden wie das als Parameter an +paint +übergebene.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Leider hat das Beispielprogramm eine gravierende konzeptionelle Schwäche, +denn die gezeichneten Smileys sind nicht dauerhaft. Wird das +Fenster in den Hintergrund gestellt, nachdem einige Mausklicks durchgeführt +wurden, sind bei erneuter Anzeige des Fensters die zuvor gezeichneten +Smileys wieder verschwunden. Der Grund dafür ist, dass wir in +unserem Beispiel nicht die paint-Methode +überlagert haben, sondern die Ausgaben als direkte Reaktion auf +ein Mausereignis erledigten. Da Windows nicht dafür sorgt, den +Inhalt eines zuvor verdeckten Fensters zu rekonstruieren, ist die +Anwendung selbst dafür verantwortlich, dies in ihrer paint-Methode +zu tun. Eine bessere Implementierung dieses Programms würde also +darin bestehen, die Koordinaten und Eigenschaften aller gezeichneten +Objekte zu speichern und sie beim Aufruf von paint +später selbst zu rekonstruieren. Wir werden diese Vorgehensweise +in einem späteren Beispiel genauer kennenlernen. +

+ + + +
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+
+ + + + +

29.4 MouseMotion-Events

+
+ +
+ +

+Im JDK 1.1 gibt es eine klare Trennung zwischen Mouse-Events +und MouseMotion-Events. Während die Mouse-Events für +Mausklicks und das Betreten oder Verlassen der Komponente zuständig +sind, geben MouseMotion-Events Auskunft über die Bewegung +des Mauszeigers. Neben der verbesserten Modularisierung (sehr viele +Programme wollen lediglich von Mausklicks, nicht aber von Mausbewegungen +unterrichtet werden) wurde die Trennung vor allem deshalb vorgenommen, +um Performance-Verbesserungen zu erzielen. Durch die Entkopplung der +Ereignishandler für Mausbewegungen wird die Anzahl der Events, +mit denen die meisten Event-Handler beschossen werden, im Vergleich +zum JDK 1.0 drastisch reduziert. + +

+Ein Empfänger für MouseMotion-Events muss das Interface +MouseMotionListener +implementieren. Er wird mit der Methode addMouseMotionListener +registriert, die in allen Objekten der Klasse Component +oder daraus abgeleiteten Klassen zur Verfügung steht. +

+ + + + + +
+ +
+public void addMouseMotionListener(MouseListener l)
+
+ +		 +java.awt.Component
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Im Gegensatz zur bisherigen Systematik bekommen die Methoden von MouseMotionListener +allerdings keine Events des Typs MouseMotionEvent +übergeben (die gibt es nämlich nicht), sondern solche des +Typs MouseEvent. +Damit stehen dieselben Methoden wie bei Mouse-Events zur Verfügung.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Das Interface MouseMotionListener +definiert die Methoden mouseMoved +und mouseDragged: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract void mouseMoved(MouseEvent e)
+
+public abstract void mouseDragged(MouseEvent e)
+
+ +		 +java.awt.event.MouseMotionListener
+ +

+mouseMoved +wird aufgerufen, wenn die Maus bewegt wird, ohne dass dabei eine der +Maustasten gedrückt ist. mouseDragged +wird dagegen aufgerufen, wenn die Maus bei gedrückter linker +oder rechter Maustaste bewegt wird. + +

+Das folgende Listing zeigt den Einsatz von mouseDragged +am Beispiel eines Programms, mit dem Rechtecke gezeichnet werden können. +Das Drücken der linken Maustaste legt den Anfangspunkt des Rechtecks +fest, und durch Ziehen der Maus wird seine Größe bestimmt. +Nach dem Loslassen der Maustaste wird das Rechteck in die Liste der +gezeichneten Objekte eingetragen und beim nächsten Aufruf von +paint +gezeichnet. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2904.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import java.util.*;
+006 
+007 public class Listing2904
+008 extends Frame
+009 {
+010   private Vector drawlist;
+011   private Rectangle actrect;
+012 
+013   public static void main(String[] args)
+014   {
+015     Listing2904 wnd = new Listing2904();
+016     wnd.setLocation(200,200);
+017     wnd.setSize(400,300);
+018     wnd.setVisible(true);
+019   }
+020 
+021   public Listing2904()
+022   {
+023     super("Rechtecke zeichnen");
+024     drawlist = new Vector();
+025     actrect = new Rectangle(0,0,0,0);
+026     addWindowListener(new MyWindowListener());
+027     addMouseListener(new MyMouseListener());
+028     addMouseMotionListener(new MyMouseMotionListener());
+029   }
+030 
+031   public void paint(Graphics g)
+032   {
+033     Rectangle r;
+034     Enumeration e;
+035 
+036     for (e = drawlist.elements(); e.hasMoreElements(); ) {
+037       r = (Rectangle)e.nextElement();
+038       g.drawRect(r.x, r.y, r.width, r.height);
+039     }
+040     if (actrect.x > 0 || actrect.y > 0) {
+041       g.drawRect(
+042         actrect.x,
+043         actrect.y,
+044         actrect.width,
+045         actrect.height
+046       );
+047     }
+048   }
+049 
+050   class MyMouseListener
+051   extends MouseAdapter
+052   {
+053     public void mousePressed(MouseEvent event)
+054     {
+055       actrect = new Rectangle(event.getX(),event.getY(),0,0);
+056     }
+057 
+058     public void mouseReleased(MouseEvent event)
+059     {
+060       if (actrect.width > 0 || actrect.height > 0) {
+061         drawlist.addElement(actrect);
+062       }
+063       repaint();
+064     }
+065   }
+066 
+067   class MyMouseMotionListener
+068   extends MouseMotionAdapter
+069   {
+070     public void mouseDragged(MouseEvent event)
+071     {
+072       int x = event.getX();
+073       int y = event.getY();
+074       if (x > actrect.x && y > actrect.y) {
+075         actrect.width = x - actrect.x;
+076         actrect.height = y - actrect.y;
+077       }
+078       repaint();
+079     }
+080   }
+081 
+082   class MyWindowListener
+083   extends WindowAdapter
+084   {
+085     public void windowClosing(WindowEvent event)
+086     {
+087       setVisible(false);
+088       dispose();
+089       System.exit(0);
+090     }
+091   }
+092 }
+ +		 +Listing2904.java
+ +Listing 29.4: Zeichnen von Rechtecken durch Ziehen der Maus

+ +

+Eine Beispielsitzung mit dem Programm könnte folgendes Ergebnis +liefern: +

+ + +

+ +

+Abbildung 29.3: Die Ausgabe des Mausbewegungsprogramms

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Interessant ist hier das Zusammenspiel zwischen paint +und den Methoden, die die Maus-Events behandeln. Beim Aufruf von paint +werden zunächst alle Rechtecke gezeichnet, die sich in der Liste +drawlist befinden. Anschließend +überprüft paint, +ob das aktuelle Element (dieses wurde beim Mausklick angelegt) eine +Länge oder Breite größer Null hat, und zeichnet es +gegebenenfalls. Dies ist genau dann der Fall, wenn der Anwender die +Maustaste gedrückt und die Maus vom Ursprung nach rechts unten +bewegt hat. Beim Loslassen der Maustaste wird das aktuelle Element +in die Liste der Rechtecke eingetragen und steht so beim nächsten +paint +zur Verfügung.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100189.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100189.html new file mode 100644 index 0000000..bc4c0af --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100189.html @@ -0,0 +1,312 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

29.5 Focus-Events

+
+ +
+ +

+Der Fokus zeigt an, welches Fenster die Tastatureingaben erhält. +Sind mehrere Fenster gleichzeitig geöffnet, so kann immer nur +eines von ihnen den Fokus beanspruchen. Sind auf einem aktiven Fenster +mehrere Dialogelemente aktiv, so kann ebenfalls nur eines davon den +Fokus erhalten, denn jedes Dialogelement wird ebenfalls durch ein +(meist unsichtbares) Fenster dargestellt. + +

+Ein Empfänger für Focus-Events muss das Interface FocusListener +implementieren und bekommt Events des Typs FocusEvent +übergeben. FocusEvent +erweitert die Klasse ComponentEvent +und stellt neben getID +und getSource +die Methode isTemporary +zur Verfügung, die anzeigt, ob der Fokuswechsel temporär +oder permanent ist: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean isTemporary()
+
+ +		 +java.awt.event.FocusEvent
+ +

+Die Registrierung von Focus-Events erfolgt mit der Methode addFocusListener, +die auf allen Objekten des Typs Component +oder daraus abgeleiteten Objekten zur Verfügung steht: +

+ + + + + +
+ +
+public void addFocusListener(FocusListener l)
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Das Interface FocusListener +enthält lediglich zwei unterschiedliche Methoden: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract void focusGained(FocusEvent e)
+
+public abstract void focusLost(FocusEvent e)
+
+ +		 +java.awt.event.FocusListener
+ +

+focusGained +wird aufgerufen, wenn die Komponente den Fokus erhält, und focusLost, +wenn sie ihn wieder abgibt. Eine Komponente erhält den Fokus +beispielsweise, wenn sie mit der Maus angeklickt oder (unter Windows) +mit Hilfe der Tasten [TAB] oder +[UMSCHALT]+[TAB] +oder über einen Beschleuniger angesprungen wurde. Außerdem +gibt es die Möglichkeit, den Fokus programmgesteuert zu verändern. +Dazu gibt es die Methode requestFocus +der Klasse Component, +mit der eine Komponente den Fokus für sich selbst beanspruchen +bzw. ihn einer anderen Komponente zuweisen kann: +

+ + + + + +
+ +
+public void requestFocus()
+
+ +		 +java.awt.Component
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Der explizite Umgang mit Focus-Events ist etwa bei Dialogelementen +sinnvoll. Dadurch kann ein Edit-Control beispielsweise feststellen, +dass das nächste Dialogelement angesprungen werden soll und ein +eventuell geänderter Text zuvor gespeichert werden muss. Focus-Events +sind oft schwierig zu debuggen, denn durch den Wechsel zwischen Debug-Window +und Anwendung werden meist zusätzliche Fokuswechsel ausgelöst, +die den Fehler verschleiern oder die Fehlerstelle unerreichbar machen. +Wird innerhalb von Fokus-Handlern die Methode requestFocus +aufgerufen, kann es zudem leicht zu Endlosschleifen kommen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Das folgende Programm zeigt die Anwendung eines FocusListener-Interfaces +zur Implementierung der Methoden focusGained +und focusLost +auf einem Frame-Objekt. +Wenn das Fenster den Eingabefokus erhält, wird der Hintergrund +gelb und gibt die Meldung »Fokus erhalten« aus. Verliert +das Fenster den Fokus, so wird der Hintergrund grau und die Meldung +»Kein Fokus« wird angezeigt. Die Registrierung des Fokusempfänger-Objekts +erfolgt durch Aufruf von addFocusListener(this), +bei dem das Fensterobjekt sich selbst als Empfänger registriert: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2905.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2905
+007 extends Frame
+008 implements FocusListener
+009 {
+010   boolean havefocus = false;
+011 
+012   public static void main(String[] args)
+013   {
+014     Listing2905 wnd = new Listing2905();
+015   }
+016 
+017   public Listing2905()
+018   {
+019     super("Focus-Listener");
+020     addFocusListener(this);
+021     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+022     setBackground(Color.lightGray);
+023     setSize(300,200);
+024     setLocation(200,100);
+025     setVisible(true);
+026   }
+027 
+028   public void paint(Graphics g)
+029   {
+030     if (havefocus) {
+031       g.setColor(Color.black);
+032       g.drawString("Fokus erhalten",10,50);
+033     } else {
+034       g.setColor(Color.darkGray);
+035       g.drawString("Kein Fokus",10,50);
+036     }
+037   }
+038 
+039   public void focusGained(FocusEvent event)
+040   {
+041     havefocus = true;
+042     setBackground(Color.yellow);
+043     repaint();
+044   }
+045 
+046   public void focusLost(FocusEvent event)
+047   {
+048     havefocus = false;
+049     setBackground(Color.lightGray);
+050     repaint();
+051   }
+052 }
+ +		 +Listing2905.java
+ +Listing 29.5: Behandlung von Fokus-Ereignissen

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das Programm verwendet zwei unterschiedliche Techniken, um Ereignisempfänger +zu registrieren. Für die Focus-Events implementiert es das FocusListener-Interface +und registriert sich bei sich selbst. Dies ist eine vernünftige +Vorgehensweise, da sämtliche Methoden des Interfaces benötigt +werden. Das windowClosing-Event +wird dagegen von der in Abschnitt 23.2.4 +vorgestellten WindowClosingAdapter +zur Verfügung gestellt, die sich aus WindowAdapter +ableitet und die Methode windowClosing +mit der Funktionalität zum Schließen des Fensters und zum +Beenden des Programms belegt. Diese Technik demonstriert beispielhaft +die Entwicklung spezialisierter Adapterklassen, die mehrfach verwendet +werden können.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die Ausgabe des Programms (nachdem es den Fokus erhalten hat) ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 29.4: Programm nach Erhalt des Eingabefokus

+
+ + + +
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+
+ + + + +

29.6 Key-Events

+
+ +
+ +

+Unter Windows werden alle Tastatureingaben an die fokussierte Komponente +gesendet. Ein Empfänger für Key-Events muss das Interface +KeyListener +implementieren und bekommt Events des Typs KeyEvent +übergeben. KeyEvent +erweitert die Klasse InputEvent, +die ihrerseits aus ComponentEvent +abgeleitet ist, und stellt neben getID +und getSource +eine ganze Reihe von Methoden zur Verfügung, mit denen die Erkennung +und Bearbeitung der Tastencodes vereinfacht wird. + +

+Die Registrierung von Key-Events erfolgt mit der Methode addKeyListener, +die auf allen Objekten des Typs Component +oder daraus abgeleiteten Klassen zur Verfügung steht: +

+ + + + + +
+ +
+public void addKeyListener(KeyListener l)
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Das Interface KeyListener +definiert drei unterschiedliche Methoden: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract void keyPressed(KeyEvent e)
+public abstract void keyReleased(KeyEvent e)
+public abstract void keyTyped(KeyEvent e)
+
+ +		 +java.awt.event.KeyListener
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Um die Funktionsweise dieser Methoden im Zusammenspiel mit den Methoden +der Klasse KeyEvent +besser verstehen zu können, wollen wir zwischen Zeichentasten +und Funktionstasten unterscheiden. +Zeichentasten sind dabei solche Tasten, mit denen Buchstaben, Ziffern +oder sonstige gültige Unicode-Zeichen eingegeben werden, wie +z.B. [a], [A], +[B], [1], +[2], [%], +[+], aber auch [ESC], +[LEER] oder [TAB]. +Zu den Funktionstasten gehören beispielsweise [F1], +[F2], [POS1] +oder [CURSORLINKS], aber auch +die Umschalttasten [STRG], [ALT] +und [UMSCHALT].

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die Methode keyTyped +wird immer dann aufgerufen, wenn eine Zeichentaste gedrückt wurde. +Beim Drücken einer Funktionstaste wird sie dagegen nicht aufgerufen. +Im Gegensatz dazu wird keyPressed +bei jedem Tastendruck aufgerufen, unabhängig davon, ob es sich +um eine Zeichentaste oder eine Funktionstaste handelt. Mit keyPressed +können sogar in beschränktem Umfang die Feststelltasten +wie [NUMLOCK] oder [CAPSLOCK] +erkannt werden. Beide Methoden erhalten auch Tastatur-Repeats, werden +also bei längerem Festhalten einer Taste wiederholt aufgerufen. +Die Methode keyReleased +wird aufgerufen, wenn eine gedrückte Taste losgelassen wurde, +unabhängig davon, ob es sich um eine Zeichen- oder Funktionstaste +handelt. + +

+Um beim Auftreten eines Tastatur-Events zu erkennen, welche Taste +gedrückt wurde, stellt die Klasse KeyEvent +die Methoden getKeyCode +und getKeyChar +und zusätzlich die aus InputEvent +geerbten Methoden isShiftDown, +isControlDown, +isMetaDown +und isAltDown +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public int getKeyCode()
+
+public char getKeyChar()
+
+public boolean isShiftDown()
+public boolean isControlDown()
+public boolean isMetaDown()
+public boolean isAltDown()
+
+ +		 +java.awt.event.KeyEvent
+ +

+getKeyChar +liefert das Zeichen, das der gedrückten Zeichentaste entspricht, +also ein 'a', wenn die Taste [A] +gedrückt wurde, und ein 'A', wenn die Tastenkombination [UMSCHALT]+[A] +gedrückt wurde. getKeyCode +liefert dagegen virtuelle Tastencodes, die in KeyEvent +als symbolische Konstanten definiert wurden. Hier wird beim Drücken +der Taste [A] immer der Code +VK_A +geliefert, unabhängig davon, ob [UMSCHALT] +gedrückt wurde oder nicht. Tabelle 29.4 +gibt eine Übersicht der wichtigsten virtuellen Keycodes der Klasse +KeyEvent. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Symbolischer NameBedeutung
VK_0 +... VK_9[0] +... [9]
VK_A +... VK_Z[A] +... [Z]
VK_ENTER[ENTER] +
VK_SPACE[LEER] +
VK_TAB[TAB] +
VK_ESCAPE[ESC] +
VK_BACK_SPACE[RÜCK] +
VK_F1 +... VK_F12Die Funktionstasten [F1] +... [F12]
VK_HOME, +VK_END[HOME], +[END]
VK_INSERT, +VK_DELETE[EINFG], +[ENTF]
VK_PAGE_UP, +VK_PAGE_DOWN[BILDHOCH], +[BILDRUNTER]
VK_DOWN, +VK_UP[CURSORHOCH], +[CURSORRUNTER]
VK_LEFT, +VK_RIGHT[CURSORLINKS], +[CURSORRECHTS]
+

+Tabelle 29.4: Virtuelle Key-Codes

+ +

+Am einfachsten ist es, innerhalb von keyTyped +mit getKeyChar +die Zeichentasten abzufragen. Dabei liefert getKeyChar +stets den ASCII-Code der gedrückten Zeichentaste, Funktionstasten +werden nicht übertragen. Der Rückgabewert von getKeyCode +ist in diesem Fall immer KeyEvent.VK_UNDEFINED. +Sollen dagegen auch Funktionstasten abgefragt werden, muss die Methode +keyPressed +überlagert werden. Hier ist etwas Vorsicht geboten, denn es wird +auf alle Tastendrücke reagiert, und sowohl getKeyCode +als auch getKeyChar +liefern Werte zurück. Die Unterscheidung von Zeichen- und Funktionstasten +kann in diesem Fall mit Hilfe von getKeyChar +vorgenommen werden, deren Rückgabewert die Konstante KeyEvent.CHAR_UNDEFINED +ist, wenn eine Funktionstaste gedrückt wurde. + +

+Die is-Methoden sind bereits +bekannt, mit ihnen können die Umschalttasten abgefragt werden. +Das ist beispielsweise sinnvoll, um bei einer Funktionstaste herauszufinden, +ob sie mit gedrückter Umschalttaste ausgelöst wurde oder +nicht. Allerdings sind die Umschalttasten im Event-Modell des JDK +1.1 keine Tottasten, sondern liefern selbst ein Key-Event und +lösen die Methode keyPressed +aus. + +

+Insgesamt ist das Handling von Tastatur-Events nicht ganz trivial +und erfordert ein wenig Aufwand bei der Unterscheidung von Zeichen-, +Funktions-, Umschalt- oder Feststelltasten. Tabelle 29.5 +fasst die bisherigen Ausführungen noch einmal zusammen. Die erste +Zeile zeigt das Verhalten beim Aufruf der Listener-Methode +keyTyped +an, die zweite beim Aufruf von keyPressed. +Die erste Spalte liefert dazu den Rückgabewert von getKeyCode, +die zweite den von getKeyChar. +Jedes Element beschreibt in der oberen Hälfte den Rückgabewert +beim Drücken einer Zeichentaste und in der unteren den beim Drücken +einer Funktionstaste. + +

+ + + + + + + + + + + + + + +
getKeyCodegetKeyChar +
keyTypedZeichentaste: VK_UNDEFINED +
+Funktionstaste: --		Zeichentaste: Taste als char +
+Funktionstaste: --
keyPressedZeichentaste: VK_... +
+Funktionstaste: VK_...		Zeichentaste: Taste als char +
+Funktionstaste: CHAR_UNDEFINED +
+

+Tabelle 29.5: Rückgabecodes bei Tastaturereignissen

+ +

+Das folgende Beispiel demonstriert die Abfrage der Tastaturereignisse. +Es implementiert keyPressed, +um die Funktionstasten [F1] +bis [F3] und den Status der +Umschalttasten abzufragen. Jeder Tastendruck wird in einen String +übersetzt, in msg1 gespeichert +und durch Aufruf von repaint +auf dem Bildschirm angezeigt. Nach dem Loslassen der Taste wird die +Anzeige wieder vom Bildschirm entfernt. Weiterhin wurde keyTyped +überlagert, um die Zeichentasten abzufragen. Jeder Tastendruck +wird in msg2 gespeichert und +ebenfalls auf dem Bildschirm angezeigt. Im Gegensatz zu den Funktionstasten +bleibt die Ausgabe auch erhalten, wenn die Taste losgelassen wird. +Bei jedem weiteren Tastendruck wird sie um ein Zeichen ergänzt. +Zusätzlich werden die einzelnen Ereignisse auf der Konsole dokumentiert. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing2906.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing2906
+007 extends Frame
+008 implements KeyListener
+009 {
+010   String msg1 = "";
+011   String msg2 = "";
+012 
+013   public static void main(String[] args)
+014   {
+015     Listing2906 wnd = new Listing2906();
+016   }
+017 
+018   public Listing2906()
+019   {
+020     super("Tastaturereignisse");
+021     addKeyListener(this);
+022     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+023     setBackground(Color.lightGray);
+024     setSize(300,200);
+025     setLocation(200,100);
+026     setVisible(true);
+027   }
+028 
+029   public void paint(Graphics g)
+030   {
+031     if (msg1.length() > 0) {
+032       draw3DRect(g,20,50,250,30);
+033       g.setColor(Color.black);
+034       g.drawString(msg1,30,70);
+035     }
+036     if (msg2.length() > 0) {
+037       draw3DRect(g,20,100,250,30);
+038       g.setColor(Color.black);
+039       g.drawString(msg2,30,120);
+040     }
+041   }
+042 
+043   void draw3DRect(Graphics g,int x,int y,int width,int height)
+044   {
+045     g.setColor(Color.darkGray);
+046     g.drawLine(x,y,x,y+height);
+047     g.drawLine(x,y,x+width,y);
+048     g.setColor(Color.white);
+049     g.drawLine(x+width,y+height,x,y+height);
+050     g.drawLine(x+width,y+height,x+width,y);
+051   }
+052 
+053   public void keyPressed(KeyEvent event)
+054   {
+055     msg1 = "";
+056     System.out.println(
+057       "key pressed: " +
+058       "key char = " + event.getKeyChar() + "  " +
+059       "key code = " + event.getKeyCode()
+060     );
+061     if (event.getKeyChar() == KeyEvent.CHAR_UNDEFINED) {
+062       int key = event.getKeyCode();
+063       //Funktionstaste abfragen
+064       if (key == KeyEvent.VK_F1) {
+065         msg1 = "F1";
+066       } else if (key == KeyEvent.VK_F2) {
+067         msg1 = "F2";
+068       } else if (key == KeyEvent.VK_F3) {
+069         msg1 = "F3";
+070       }
+071       //Modifier abfragen
+072       if (msg1.length() > 0) {
+073         if (event.isAltDown()) {
+074           msg1 = "ALT + " + msg1;
+075         }
+076         if (event.isControlDown()) {
+077           msg1 = "STRG + " + msg1;
+078         }
+079         if (event.isShiftDown()) {
+080           msg1 = "UMSCHALT + " + msg1;
+081         }
+082       }
+083     }
+084     repaint();
+085   }
+086 
+087   public void keyReleased(KeyEvent event)
+088   {
+089     System.out.println("key released");
+090     msg1 = "";
+091     repaint();
+092   }
+093 
+094   public void keyTyped(KeyEvent event)
+095   {
+096     char key = event.getKeyChar();
+097     System.out.println("key typed: " + key);
+098     if (key == KeyEvent.VK_BACK_SPACE) {
+099       if (msg2.length() > 0) {
+100         msg2 = msg2.substring(0,msg2.length() - 1);
+101       }
+102     } else if (key >= KeyEvent.VK_SPACE) {
+103       if (msg2.length() < 40) {
+104         msg2 += event.getKeyChar();
+105       }
+106     }
+107     repaint();
+108   }
+109 }
+ +		 +Listing2906.java
+ +Listing 29.6: Reaktion auf Tastaturereignisse

+ +

+Eine beispielhafte Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 29.5: Darstellung von Tastaturereignissen

+
+ + + +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

29.7 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100192.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100192.html new file mode 100644 index 0000000..52e1a9d --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100192.html @@ -0,0 +1,86 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

Kapitel 30

+

Menüs

+
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100193.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100193.html new file mode 100644 index 0000000..553dc0e --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100193.html @@ -0,0 +1,120 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+ + + + +

30.1 Grundlagen

+
+ +
+ +

+Eine der Möglichkeiten eines Programms, mit dem Anwender zu interagieren, +besteht darin, Menüs zur Verfügung zu stellen. Aufgabe +des Programms ist es dabei, den Aufbau und die visuellen Eigenschaften +der Menüs festzulegen. Der Anwender wählt Menüpunkte +aus und löst dadurch eine Nachricht aus, auf die das Programm +entsprechend reagiert. + +

+Während die Definition der Menüstruktur in den meisten auf +Windows basierten Entwicklungssystemen in eine Ressourcendatei +ausgelagert wird, erfolgt sie in Java innerhalb des Programms. Diese +Vorgehensweise hat nicht nur den Vorteil, portabel zu sein, sondern +bietet auch die Möglichkeit, bei der Gestaltung der Menüs +die Vorteile der objektorientierten Programmierung zu nutzen. So ist +es in Java ohne weiteres möglich, Menüs zu definieren, die +allgemeine Eigenschaften an spezialisierte Unterklassen vererben. +In größeren Programmen kann dies eine große Hilfe +bei der Pflege der Menüstruktur und der Erhaltung der Konsistenz +der Menüeinträge sein. + +

+In Java wird die Konstruktion von Menüs durch eine Reihe speziell +dafür vorgesehener Klassen unterstützt. Die Klasse MenuBar +stellt die Menüzeile eines Fensters dar, die Klasse Menu +ein einzelnes der darin enthaltenen Menüs, und die Klassen +MenuItem +und CheckboxMenuItem +bilden die vom Anwender auswählbaren Einträge innerhalb +der Menüs. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Wird ein Menüeintrag ausgewählt, löst dies im Programm +eine entsprechende Nachricht aus. Das Programm wird üblicherweise +auf diese Nachricht reagieren und die vom Anwender ausgewählte +Funktion ausführen. Welche Nachrichten beim Auswählen eines +Menüpunktes ausgelöst werden und wie das Programm darauf +reagieren kann, werden wir uns im nächsten Abschnitt ansehen. +Zunächst wollen wir uns auf das Erstellen der Menüs +konzentrieren.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+
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30.2 Menüleiste

+
+ +
+ +

+Eine Menüleiste stellt das Hauptmenü eines Fensters +dar. Sie befindet sich unterhalb der Titelleiste am oberen Rand des +Fensters und zeigt die Namen der darin enthaltenen Menüs an. +Eine Menüleiste wird durch Instanzieren der Klasse MenuBar +erzeugt: +

+ + + + + +
+ +
+public MenuBar()
+
+ +		 +java.awt.MenuBar
+ +

+Der parameterlose Konstruktor erzeugt eine leere Menüleiste, +in die dann durch Aufruf der Methode add +Menüs eingefügt werden können: +

+ + + + + +
+ +
+public void add(Menu m)
+
+ +		 +java.awt.MenuBar
+ +

+Zum Entfernen eines bestehenden Menüs kann die Methode remove +verwendet werden. Zur Auswahl des zu entfernenden Menüs kann +dabei entweder das Menü oder der Index desselben als Parameter +übergeben werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void remove(MenuComponent m)
+public void remove(int index)
+
+ +		 +java.awt.MenuBar
+ +

+Mit getMenu +stellt die Klasse MenuBar +eine Methode zum Zugriff auf ein beliebiges Menü der Menüleiste +zur Verfügung. getMenu +liefert dabei das Menüobjekt, das sich an der Position mit dem +angegebenen Index befindet: +

+ + + + + +
+ +
+public Menu getMenu(int index)
+
+ +		 +java.awt.MenuBar
+ +

+Um eine Menüleiste an ein Fenster zu binden, besitzt die Klasse +Frame +eine Methode setMenuBar: +

+ + + + + +
+ +
+public void setMenuBar(MenuBar mb)
+
+ +		 +java.awt.Frame
+ +

+Durch Aufruf dieser Methode wird die angegebene Menüleiste im +Fenster angezeigt, und beim Auswählen eines Menüpunkts werden +Nachrichten ausgelöst und an das Fenster gesendet. Die Fensterklasse +kann diese Nachrichten durch das Registrieren eines Objekts vom Typ +ActionListener +bearbeiten. Wir gehen darauf später genauer ein. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100195.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100195.html new file mode 100644 index 0000000..bb32bb6 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100195.html @@ -0,0 +1,176 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

30.3 Menüs

+
+ +
+ +

+Die Menüs bilden die Bestandteile einer Menüleiste. +Sie werden in Java durch Instanzen der Klasse Menu +repräsentiert. Im einfachsten Fall erwartet der Konstruktor von +Menu +einen String-Parameter, +der den Namen des Menüs angibt: +

+ + + + + +
+ +
+public Menu(String label)
+
+ +		 +java.awt.Menu
+ +

+Dieser Name wird verwendet, um das Menü in der Menüleiste +zu verankern. Ähnlich wie bei der Menüleiste stehen auch +bei einem Menü die Methoden add +und remove +zur Verfügung. Im Gegensatz zu MenuBar +bearbeiten sie allerdings keine Menüs, sondern Menüeinträge: +

+ + + + + +
+ +
+public void add(MenuItem mi)
+public void add(String label)
+
+public void remove(int index)
+public void remove(MenuComponent item)
+
+ +		 +java.awt.Menu
+ +

+Die Methode remove +kann entweder mit einem numerischen Index oder mit einem MenuItem +als Parameter aufgerufen werden, um den zu entfernenden Menüeintrag +zu identifizieren. Wird ein numerischer Index verwendet, so beginnt +die Zählung des ersten Elements bei 0. + +

+add +steht ebenfalls in zwei Varianten zur Verfügung. Bei der ersten +muss ein Objekt der Klasse MenuItem +übergeben werden. Die zweite erwartet lediglich einen String, +der den Menünamen bezeichnet. Sie generiert automatisch eine +entsprechende Instanz der Klasse MenuItem. + +

+Neben Menüeinträgen, die ein Ereignis auslösen, können +mit den Methoden addSeparator +und insertSeparator +auch Separatoren eingefügt werden. +Ein Separator wird als waagerechter Strich angezeigt, der dazu dient, +Menüeinträge optisch voneinander zu trennen. Für den +Nachrichtenfluss oder die Funktionalität eines Menüs hat +ein Separator keine Bedeutung. Während addSeparator +den Separator hinter dem zuletzt eingefügten Menüeintrag +einfügt, kann bei insertSeparator +die Einfügeposition frei angegeben werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void addSeparator()
+
+public void insertSeparator(int index)
+
+ +		 +java.awt.Menu
+ +

+Mit getItem +kann schließlich auf einen beliebigen Menüeintrag zugegriffen +werden, und die Methode getItemCount +liefert die Anzahl der Einträge des Menüs: +

+ + + + + +
+ +
+public MenuItem getItem(int index)
+
+public int getItemCount()
+
+ +		 +java.awt.Menu
+

+ + + +
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+
+ + + + +

30.4 Menüeinträge

+
+ +
+ + + + +

30.4.1 Einfache Menüeinträge

+ +

+Die Menüeinträge sind die elementaren Bestandteile +eines Menüs. Sie besitzen einen Text, mit dem sie dem Anwender +die dahinterstehende Funktion anzeigen. Wenn der zugehörige Menüpunkt +aufgerufen wird, sendet das Programm eine Nachricht an das zugehörige +Fenster, die dann zum Aufruf der entsprechenden Methode führt. + +

+Menüeinträge werden in Java mit der Klasse MenuItem +erzeugt. Ihr Konstruktor erwartet als Parameter einen String, +der den Namen des Menüeintrags angibt: +

+ + + + + +
+ +
+public MenuItem(String label)
+
+ +		 +java.awt.MenuItem
+ +

+Auch nach der Konstruktion eines Menüeintrags ist ein Zugriff +auf seinen Namen möglich. Mit der Methode getLabel +kann der Name des Menüeintrags abgefragt und mit setLabel +sogar verändert werden: +

+ + + + + +
+ +
+public String getLabel()
+
+public void setLabel(String label)
+
+ +		 +java.awt.MenuItem
+ +

+Neben einem Namen besitzt ein Menüeintrag eine interne Zustandsvariable, +die anzeigt, ob er aktiv ist oder nicht. Nur ein aktiver Eintrag +kann vom Anwender ausgewählt werden und so eine Nachricht auslösen. +Ein inaktiver Eintrag dagegen wird im Menü grau dargestellt, +kann vom Anwender nicht mehr ausgewählt werden und daher auch +keine Nachricht mehr auslösen. + +

+Nach dem Aufruf des Konstruktors ist ein Menüeintrag zunächst +aktiviert. Er kann durch Aufruf von setEnabled(false) +deaktiviert und mit setEnabled(true) +aktiviert werden. Durch Aufruf von isEnabled +kann der aktuelle Zustand abgefragt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setEnabled(boolean b)
+
+public boolean isEnabled()
+
+ +		 +java.awt.MenuItem
+ + + + +

30.4.2 CheckboxMenuItem

+ +

+Neben der Klasse MenuItem +gibt es mit der Klasse CheckboxMenuItem +eine zweite Klasse zum Erzeugen von Menüeinträgen. CheckboxMenuItem +ist aus MenuItem +abgeleitet und bietet als zusätzliches Feature eine interne Zustandsvariable, +die zwischen true +und false +umgeschaltet werden kann. Die visuelle Darstellung der Zustandsvariablen +erfolgt durch Anfügen oder Entfernen eines Häkchens neben +dem Menüeintrag. Der Nutzen der Klasse CheckboxMenuItem +besteht darin, dass eine logische Programmvariable durch Auswählen +des Menüpunkts abwechselnd an- und ausgeschaltet werden kann. + +

+Die Instanzierung eines CheckboxMenuItem +erfolgt wie bei einem MenuItem. +Zusätzlich stehen die beiden Methoden setState +und getState +zum Setzen und Abfragen des Zustands zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public void setState(boolean state)
+
+public boolean getState()
+
+ +		 +java.awt.CheckboxMenuItem
+ +

+Das folgende Programm stellt alle bisher erwähnten Eigenschaften +in einem Beispiel dar. Es leitet dazu die Klasse MainMenu1 +aus MenuBar +ab und erzeugt im Konstruktor die Menüs und Menüeinträge. +Gegenüber der einfachen Instanzierung von MenuBar +bietet die Ableitung den Vorteil, dass die neue Klasse Methoden zur +Verfügung stellen kann, die zum Zugriff auf Menüs oder Menüeinträge +verwendet werden können. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3001.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 class MainMenu1
+007 extends MenuBar
+008 {
+009   private MenuItem miRueck;
+010   private CheckboxMenuItem miFarbe;
+011 
+012   public MainMenu1()
+013   {
+014     Menu m;
+015 
+016     //Datei
+017     m = new Menu("Datei");
+018     m.add(new MenuItem("Neu"));
+019     m.add(new MenuItem("Laden"));
+020     m.add(new MenuItem("Speichern"));
+021     m.addSeparator();
+022     m.add(new MenuItem("Beenden"));
+023     add(m);
+024     //Bearbeiten
+025     m = new Menu("Bearbeiten");
+026     m.add((miRueck = new MenuItem("Rueckgaengig")));
+027     m.addSeparator();
+028     m.add(new MenuItem("Ausschneiden"));
+029     m.add(new MenuItem("Kopieren"));
+030     m.add(new MenuItem("Einfuegen"));
+031     m.add(new MenuItem("Loeschen"));
+032     add(m);
+033     //Optionen
+034     m = new Menu("Optionen");
+035     m.add(new MenuItem("Einstellungen"));
+036     m.add((miFarbe = new CheckboxMenuItem("Farbe")));
+037     add(m);
+038     //Rueckgaengig deaktivieren
+039     enableRueckgaengig(false);
+040     //Farbe anschalten
+041     setFarbe(true);
+042   }
+043 
+044   public void enableRueckgaengig(boolean ena)
+045   {
+046     if (ena) {
+047       miRueck.setEnabled(true);
+048     } else {
+049       miRueck.setEnabled(false);
+050     }
+051   }
+052 
+053   public void setFarbe(boolean on)
+054   {
+055     miFarbe.setState(on);
+056   }
+057 }
+058 
+059 public class Listing3001
+060 extends Frame
+061 {
+062   public static void main(String[] args)
+063   {
+064     Listing3001 wnd = new Listing3001();
+065   }
+066 
+067   public Listing3001()
+068   {
+069     super("Menüs");
+070     setLocation(100,100);
+071     setSize(400,300);
+072     setMenuBar(new MainMenu1());
+073     setVisible(true);
+074     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+075   }
+076 }
+ +		 +Listing3001.java
+ +Listing 30.1: Erzeugen von Menüs

+ +

+Das Programm erzeugt eine Menüzeile mit den drei Einträgen +»Datei«, »Bearbeiten« und »Optionen«, +die in Abbildung 30.1 dargestellt +werden: +

+ + +

+ +

+Abbildung 30.1: Erzeugen von Menüs

+ + + + +

30.4.3 Beschleunigertasten

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+In den meisten Programmen lassen sich Menüs nicht nur mit der +Maus bedienen, sondern über Beschleunigertasten auch mit +der Tastatur. Im JDK 1.0 konnten Beschleunigertasten unter Windows +95 ganz einfach dadurch eingefügt werden, dass an beliebiger +Stelle im Menütext das Zeichen »&« eingefügt +und so die nachfolgende Taste als Beschleuniger definiert wurde. Dies +war natürlich nicht portabel, funktionierte nur unter Windows +und wurde folglich als Bug angesehen und eliminiert.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Das JDK 1.1 implementiert nun ein eigenes Beschleunigerkonzept, das +über Plattformgrenzen hinweg funktioniert. Dazu wurde die Klasse +MenuShortcut +eingeführt, mit deren Hilfe Beschleunigertasten definiert und +an einzelne Menüeinträge angehängt werden können. +Eine Beschleunigertaste ist dabei immer ein einzelnes Zeichen der +Tastatur, das zusammen mit der systemspezifischen Umschalttaste +für Beschleuniger ([STRG] +unter Windows und Motif, [COMMAND] +unter MAC-OS) gedrückt werden muss, um den Menüeintrag aufzurufen. + +

+Um einen Beschleuniger zu definieren, muss zunächst eine Instanz +der Klasse MenuShortcut +erzeugt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public MenuShortcut(int key)
+
+public MenuShortcut(int key, boolean useShiftModifier)
+
+ +		 +java.awt.MenuShortcut
+ +

+Der erste Konstruktor erwartet den virtuellen Tastencode der gewünschten +Beschleunigertaste (siehe Kapitel 29). +Für einfache alphanumerische Zeichen kann hier auch das Zeichen +selbst übergeben werden. Die Übergabe einer Funktionstaste +ist leider nicht ohne weiteres möglich, denn deren virtuelle +Tastencodes überschneiden sich mit den ASCII-Codes der Kleinbuchstaben. +Funktionstasten können daher nur dann als Beschleuniger verwendet +werden, wenn ihre virtuellen Tastencodes die Umwandlung in Großbuchstaben +unverändert überstehen (z.B. VK_DELETE). +Der zweite Konstruktor erlaubt zusätzlich die Übergabe eines +booleschen Parameters useShiftModifier, +der dafür sorgt, dass der Beschleuniger nur dann greift, wenn +neben der systemspezifischen Umschalttaste für Beschleuniger +zusätzlich die Taste [UMSCHALT] +gedrückt wird. + +

+Um einen Beschleuniger an einen Menüpunkt zu binden, ist das +MenuShortcut-Objekt +als zweites Argument an den Konstruktor von MenuItem +zu übergeben: +

+ + + + + +
+ +
+public MenuItem(String label, MenuShortcut s)
+
+ +		 +java.awt.MenuItem
+ +

+Alternativ kann auch die Methode setShortCut +aufgerufen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setShortcut(MenuShortcut s)
+
+ +		 +java.awt.MenuItem
+ +

+Durch Aufruf von deleteShortCut +kann der einem Menüeintrag zugeordnete Beschleuniger gelöscht +werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void deleteShortcut()
+
+ +		 +java.awt.MenuItem
+ +

+Aufgrund eines Bugs im AWT (der auch im JDK 1.2 noch enthalten war) +muss nach der Definition eines Beschleunigers zusätzlich die +Methode setActionCommand +aufgerufen werden, um den String, +der beim Auslösen des Beschleunigers an den ActionListener gesendet +werden soll, festzulegen: +

+ + + + + +
+ +
+public void setActionCommand(String command)
+
+ +		 +java.awt.MenuItem
+ +

+Ohne diesen Aufruf würde ein null-Objekt +gesendet werden. Eine beispielhafte Aufrufsequenz zur Erzeugung eines +Menüeintrags mit Beschleuniger sieht damit so aus: + + +

+ + + + +
+ +
+001 Menu m;
+002 MenuItem mi;
+003 MenuShortcut ms;
+004 
+005 //Datei
+006 m = new Menu("Datei");
+007 
+008 ms = new MenuShortcut(KeyEvent.VK_N);
+009 mi = new MenuItem("Neu",ms);
+010 mi.setActionCommand("Neu");
+011 mi.addActionListener(listener);
+012 m.add(mi);
+ +
+ +Listing 30.2: Erzeugen eines Menüeintrags mit Beschleuniger

+ +

+Hier wird der Menüeintrag »Neu« wie im vorigen Beispiel +generiert und mit der Beschleunigertaste [STRG]+[N] +ausgestattet. + +

+Das folgende Beispiel zeigt eine Menüleiste mit zwei Menüs +»Datei« und »Bearbeiten«, bei denen alle Menüeinträge +mit Beschleunigern ausgestattet wurden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* MainMenu2.inc */
+002 
+003 class MainMenu2
+004 extends MenuBar
+005 {
+006   public MainMenu2()
+007   {
+008     Menu m;
+009     MenuItem mi;
+010     MenuShortcut ms;
+011 
+012     //Datei
+013     m = new Menu("Datei");
+014 
+015     ms = new MenuShortcut(KeyEvent.VK_N);
+016     mi = new MenuItem("Neu",ms);
+017     mi.setActionCommand("Neu");
+018     m.add(mi);
+019 
+020     ms = new MenuShortcut(KeyEvent.VK_L);
+021     mi = new MenuItem("Laden",ms);
+022     mi.setActionCommand("Laden");
+023     m.add(mi);
+024 
+025     ms = new MenuShortcut(KeyEvent.VK_S);
+026     mi = new MenuItem("Speichern",ms);
+027     mi.setActionCommand("Speichern");
+028     m.add(mi);
+029 
+030     ms = new MenuShortcut(KeyEvent.VK_E);
+031     mi = new MenuItem("Beenden",ms);
+032     mi.setActionCommand("Beenden");
+033     m.add(mi);
+034     add(m);
+035 
+036     //Bearbeiten
+037     m = new Menu("Bearbeiten");
+038 
+039     ms = new MenuShortcut(KeyEvent.VK_X);
+040     mi = new MenuItem("Ausschneiden",ms);
+041     mi.setActionCommand("Ausschneiden");
+042     m.add(mi);
+043 
+044     ms = new MenuShortcut(KeyEvent.VK_C);
+045     mi = new MenuItem("Kopieren",ms);
+046     mi.setActionCommand("Kopieren");
+047     m.add(mi);
+048 
+049     ms = new MenuShortcut(KeyEvent.VK_V);
+050     mi = new MenuItem("Einfügen",ms);
+051     mi.setActionCommand("Einfügen");
+052     m.add(mi);
+053     add(m);
+054   }
+055 }
+ +		 +MainMenu2.inc
+ +Listing 30.3: Menüleisten mit zwei Menüs und Beschleunigertasten

+ +

+Wir werden später eine Methode vorstellen, die den Aufwand für +das Erzeugen und Einfügen von Beschleunigern vermindert. + +

+Die im JDK 1.1 eingeführten Beschleuniger haben Vor- und Nachteile. +Ihr Vorteil ist, dass sie einfach zu erzeugen sind und über Plattformgrenzen +hinweg funktionieren. Die Nachteile sind allerdings ihre eingeschränkte +Funktionalität und die Unterschiede im Look-and-Feel gegenüber +den speziellen Beschleunigern des jeweiligen Betriebssystems. So gibt +es unter Windows beispielsweise keine Beschleuniger mehr in der Menüleiste +([ALT]+Buchstabe), und auch +Menüeinträge können nicht mehr mit [ALT]+Tastenkürzel +aufgerufen werden (sie zeigen auch keinen unterstrichenen Buchstaben +mehr an). + +

+Außerdem wird eine Beschleunigertaste zwangsweise an die systemspezifische +Umschalttaste gebunden. Es ist damit nicht möglich, einfache +Tasten wie [EINFG] oder [ENTF] +als Beschleuniger zu definieren. Des weiteren lassen sich wegen der +unglücklichen Umwandlung des virtuellen Tastencodes in Großbuchstaben +viele Funktionstasten nicht als Beschleuniger verwenden. Dies sind +sicherlich gravierende Restriktionen, die die Bedienung nicht unerheblich +einschränken. Es bleibt zu hoffen, dass die nächste Version +des AWT hier Verbesserungen bringt und eine umfassendere Menge der +plattformspezifischen Features portabel zur Verfügung stellt. + + + + +

30.4.4 Untermenüs

+ +

+Menüs lassen sich auf einfache Art und Weise schachteln. Dazu +ist beim Aufruf der add-Methode +anstelle einer Instanz der Klasse MenuItem +ein Objekt der Klasse Menu +zu übergeben, das das gewünschte Untermenü repräsentiert. +Das folgende Beispiel erweitert das Menü »Optionen« +der Klasse MainMenu1 um den +Menüeintrag »Schriftart«, der auf ein Untermenü +mit den verfügbaren Schriftarten verzweigt (der Code zur Erzeugung +des Untermenüs steht in den Zeilen 034 +bis 041): + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* MainMenu3.inc */
+002 
+003 class MainMenu3
+004 extends MenuBar
+005 {
+006   private MenuItem miRueck;
+007   private CheckboxMenuItem miFarbe;
+008 
+009   public MainMenu3()
+010   {
+011     Menu m;
+012 
+013     //Datei
+014     m = new Menu("Datei");
+015     m.add(new MenuItem("Neu"));
+016     m.add(new MenuItem("Laden"));
+017     m.add(new MenuItem("Speichern"));
+018     m.addSeparator();
+019     m.add(new MenuItem("Beenden"));
+020     add(m);
+021     //Bearbeiten
+022     m = new Menu("Bearbeiten");
+023     m.add((miRueck = new MenuItem("Rueckgaengig")));
+024     m.addSeparator();
+025     m.add(new MenuItem("Ausschneiden"));
+026     m.add(new MenuItem("Kopieren"));
+027     m.add(new MenuItem("Einfuegen"));
+028     m.add(new MenuItem("Loeschen"));
+029     add(m);
+030     //Optionen
+031     m = new Menu("Optionen");
+032     m.add(new MenuItem("Einstellungen"));
+033 
+034     //Untermenü Schriftart 
+035     Menu m1 = new Menu("Schriftart");
+036     m1.add(new MenuItem("Arial"));
+037     m1.add(new MenuItem("TimesRoman"));
+038     m1.add(new MenuItem("Courier"));
+039     m1.add(new MenuItem("System"));
+040     m.add(m1);
+041     //Ende Untermenü Schriftart 
+042 
+043     m.add((miFarbe = new CheckboxMenuItem("Farbe")));
+044     add(m);
+045     //Rueckgaengig deaktivieren
+046     enableRueckgaengig(false);
+047     //Farbe anschalten
+048     setFarbe(true);
+049   }
+050 
+051   public void enableRueckgaengig(boolean ena)
+052   {
+053     if (ena) {
+054       miRueck.setEnabled(true);
+055     } else {
+056       miRueck.setEnabled(false);
+057     }
+058   }
+059 
+060   public void setFarbe(boolean on)
+061   {
+062     miFarbe.setState(on);
+063   }
+064 }
+ +		 +MainMenu3.inc
+ +Listing 30.4: Geschachtelte Menüs

+ +

+Ein Aufruf des Untermenüs wird folgendermaßen dargestellt: +

+ + +

+ +

+Abbildung 30.2: Geschachtelte Menüs

+
+ + + +
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+
+ + + + +

30.5 Action-Events

+
+ +
+ +

+Ein Action-Event wird generiert, wenn der Anwender einen Menüpunkt +selektiert und ausgewählt hat. Das Programm kann den auslösenden +Menüeintrag bestimmen und so geeignet darauf reagieren. Action-Events +werden von der Klasse MenuItem +und drei weiteren Klassen (auf die wir in den folgenden Kapiteln zurückkommen) +gesendet: +

+ +

+Ein Empfänger für Action-Events muss das Interface ActionListener +implementieren und bekommt Events des Typs ActionEvent +übergeben. ActionEvent +erweitert die Klasse AWTEvent +und stellt neben getID +und getSource +vor allem die Methode getActionCommand +zur Verfügung, mit der die verschiedenen Ereignisquellen unterschieden +werden können: +

+ + + + + +
+ +
+public String getActionCommand()
+
+ +		 +java.awt.event.ActionEvent
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Wird das Action-Event durch ein MenuItem +ausgelöst, liefert dessen Methode getActionCommand +die Bezeichnung des Menüpunktes, wie sie an den Konstruktor übergeben +wurde. Durch einen expliziten Aufruf von setActionCommand +kann dieser String auch unabhängig von der Beschriftung des Menüpunkts +geändert werden. Ein Aufruf von getActionCommand +liefert den aktuellen Inhalt des Menüpunkts bzw. seine Beschriftung, +falls setActionCommand +noch nicht aufgerufen wurde:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + + + +
+ +
+public void setActionCommand(String command)
+
+public String getActionCommand()
+
+ +		 +java.awt.MenuItem
+ +

+Die Registrierung der Empfängerklasse erfolgt mit der Methode +addActionListener, +die in den Klassen MenuItem, +Button, +List +und TextField +zur Verfügung steht: +

+ + + + + +
+ +
+public void addActionListener(ActionListener l)
+
+ +		 +java.awt.Button
+ +

+Das Interface ActionListener +stellt lediglich die Methode actionPerformed +zur Verfügung, die beim Aufruf ein ActionEvent +übergeben bekommt: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract void actionPerformed(ActionEvent e)
+
+ +		 +java.awt.event.ActionListener
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Üblicherweise wird in actionPerformed +zunächst durch Aufruf von getActionCommand +und/oder getSource +die Quelle des Action-Events ermittelt, bevor der Code folgt, der +die Reaktion auf das Ereignis implementiert.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Das folgende Programm zeigt die Reaktion auf Action-Events. Das Programm +öffnet ein Fenster, das mit Hilfe von Menüeinträgen +auf dem Bildschirm verschoben oder in der Größe verändert +werden kann: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3005.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 class MainMenu4
+007 extends MenuBar
+008 {
+009   private MenuItem miRueck;
+010   private CheckboxMenuItem miFarbe;
+011 
+012   private static void
+013   addNewMenuItem(Menu menu, String name, ActionListener listener)
+014   {
+015     int pos = name.indexOf('&');
+016     MenuShortcut shortcut = null;
+017     MenuItem mi;
+018     if (pos != -1) {
+019       if (pos < name.length() - 1) {
+020         char c = name.charAt(pos + 1);
+021         shortcut=new MenuShortcut(Character.toLowerCase(c));
+022         name=name.substring(0,pos)+name.substring(pos + 1);
+023       }
+024     }
+025     if (shortcut != null) {
+026       mi = new MenuItem(name, shortcut);
+027     } else {
+028       mi = new MenuItem(name);
+029     }
+030     mi.setActionCommand(name);
+031     mi.addActionListener(listener);
+032     menu.add(mi);
+033   }
+034 
+035   public MainMenu4(ActionListener listener)
+036   {
+037     Menu m;
+038 
+039     //Menü "Größe"
+040     m = new Menu("Größe");
+041     addNewMenuItem(m, "&Größer", listener);
+042     addNewMenuItem(m, "&Kleiner", listener);
+043     m.addSeparator();
+044     addNewMenuItem(m, "B&eenden", listener);
+045     add(m);
+046 
+047     //Menü "Position"
+048     m = new Menu("Position");
+049     addNewMenuItem(m, "&Links", listener);
+050     addNewMenuItem(m, "&Rechts", listener);
+051     addNewMenuItem(m, "&Oben", listener);
+052     addNewMenuItem(m, "&Unten", listener);
+053     add(m);
+054   }
+055 }
+056 
+057 public class Listing3005
+058 extends Frame
+059 implements ActionListener
+060 {
+061   public static void main(String[] args)
+062   {
+063     Listing3005 wnd = new Listing3005();
+064   }
+065 
+066   public Listing3005()
+067   {
+068     super("Menü-ActionEvents");
+069     setLocation(100,100);
+070     setSize(300,200);
+071     setMenuBar(new MainMenu4(this));
+072     setVisible(true);
+073     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+074   }
+075 
+076   public void paint(Graphics g)
+077   {
+078     Insets   in = getInsets();
+079     Dimension d = getSize();
+080     g.setColor(Color.red);
+081     g.drawLine(
+082       in.left, in.top,
+083       d.width - in.right, d.height - in.bottom
+084     );
+085     g.drawLine(
+086       in.left, d.height - in.bottom,
+087       d.width - in.right, in.top
+088     );
+089   }
+090 
+091   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+092   {
+093     String cmd = event.getActionCommand();
+094     if (cmd.equals("Größer")) {
+095       Dimension d = getSize();
+096       d.height *= 1.05;
+097       d.width  *= 1.05;
+098       setSize(d);
+099     } else if (cmd.equals("Kleiner")) {
+100       Dimension d = getSize();
+101       d.height *= 0.95;
+102       d.width  *= 0.95;
+103       setSize(d);
+104     } else if (cmd.equals("Beenden")) {
+105       setVisible(false);
+106       dispose();
+107       System.exit(0);
+108     } else if (cmd.equals("Links")) {
+109       setLocation(getLocation().x-10, getLocation().y);
+110     } else if (cmd.equals("Rechts")) {
+111       setLocation(getLocation().x+10, getLocation().y);
+112     } else if (cmd.equals("Oben")) {
+113       setLocation(getLocation().x, getLocation().y-10);
+114     } else if (cmd.equals("Unten")) {
+115       setLocation(getLocation().x, getLocation().y+10);
+116     }
+117   }
+118 }
+ +		 +Listing3005.java
+ +Listing 30.5: Reaktion auf Action-Events aus einem Menü

+ +

+Das Programm besitzt eine Klasse MainMenu4, +in der das Menü definiert wird. Um die Definition der Menüeinträge +zu vereinfachen, wurde die Methode addNewMenuItem +implementiert, die einen neuen Menüeintrag erzeugt, ggfs. mit +einem Beschleuniger versieht, den ActionListener +registriert und schließlich an das übergebene Menü +anhängt. Der erste Parameter von addnewMenuItem +ist das Menü, für das ein Menüeintrag erstellt werden +soll. Der zweite Parameter ist die Bezeichnung des Menüeintrags. +Ist darin ein »&« enthalten, so wird dieses als Präfix +für die Beschleunigertaste angesehen und der nachfolgende Buchstabe +als Beschleuniger registriert. Anschließend wird das »&« +entfernt. Als drittes Argument wird der ActionListener +übergeben, der beim Menüeintrag registriert werden soll. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Wir verwenden in diesem Beispiel lediglich einen einzigen ActionListener, +der bei allen Menüeinträgen registriert wird. Über +den this-Zeiger +wird das Fenster an den Konstruktor von MainMenu4 +übergeben und von dort an addNewMenuItem +weitergegeben. Voraussetzung dafür ist, dass das Fenster das +Interface ActionListener +implementiert und die Methode actionPerformed +zur Verfügung stellt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die Unterscheidung der verschiedenen Ereignisquellen wird innerhalb +von actionPerformed +durch Aufruf von getActionCommand +erledigt. Deren Rückgabewert wird abgefragt, um das passende +Kommando auszuführen. Die Größenänderung erfolgt +durch Aufruf von getSize +und setSize, +die Positionierung mit getLocation +und setLocation. +Zur Kontrolle zeichnet das Programm in paint +zwei rote Diagonalen über die volle Länge der Client-Area: +

+ + +

+ +

+Abbildung 30.3: Ein Programm, das auf Action-Events reagiert

+
+ + + +
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+
+ + + + +

30.6 Kontextmenüs +

+
+ +
+ +

+Ein wichtiger Bestandteil grafischer Oberflächen, der in den +letzten Jahren verstärkt in die Programme Einzug gehalten hat, +sind die Kontext- oder Popup-Menüs. Sie liefern +auf rechten Mausklick ein Menü mit den wichtigsten Aktionen, +die innerhalb der ausgewählten Komponente zur Verfügung +stehen. Auf diese Weise steht eine Vielzahl von Funktionen dort zur +Verfügung, wo sie benötigt wird, anstatt umständlich +aus dem Hauptmenü des Programms ausgewählt oder per Kommando +eingegeben werden zu müssen. + +

+Auch im JDK 1.1 gibt es Kontextmenüs, die so funktionieren. Sie +werden durch die Klasse PopupMenu, +die aus Menu +abgeleitet ist, implementiert. PopupMenu +ist genauso zu bedienen wie Menu +und wird daher vor allem mittels geeigneter Aufrufe von add +mit Menüeinträgen bestückt. Diesen kann ein ActionListener +zugeordnet werden, der bei Auslösen des Menüpunkts aufgerufen +wird. Gegenüber der Klasse Menu +besitzt PopupMenu +eine zusätzliche Methode show, +mit der das Kontextmenü angezeigt wird: + +

+

+ + + + + +
+ +
+public void show(Component origin, int x, int y)
+
+ +		 +java.awt.PopupMenu
+ +

+Der erste Parameter origin ist +die Komponente, an die das Kontextmenü gebunden wird. Diese Komponente +hat lediglich administrative Aufgaben, spielt aber beim Aufruf des +Kontextmenüs keine Rolle. Die Argumente x +und y geben die Position des +Kontextmenüs relativ zum Ursprung von origin +an. + +

+Um ein Kontextmenü aufzurufen, sind mehrere Dinge zu tun. Zunächst +muss das instanzierte Kontextmenü durch Aufruf von add +an die Komponente gebunden werden, die auf Mausereignisse für +den Aufruf reagieren soll. Dies kann beispielsweise das Fenster sein, +in dem die Komponente untergebracht ist, oder die Komponente selbst. +Anschließend muss in der Komponente durch Aufruf von enableEvents +die Behandlung von Maus-Events freigeschaltet werden. Drittens muss +die Methode processMouseEvent +überlagert werden, und es muss bei jedem Mausereignis mit isPopupTrigger +abgefragt werden, ob es sich um das Ereignis zum Aufruf des Kontextmenüs +handelte. In diesem Fall kann das Kontextmenü durch Aufruf von +show +angezeigt werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Kontextmenüs sind von Plattform zu Plattform leicht unterschiedlich +implementiert, und insbesondere die Art des Aufrufs unterscheidet +sich voneinander (zweite oder dritte Maustaste, Aufruf beim Drücken +oder Loslassen usw.). Um das Look-and-Feel des jeweiligen Systems +beizubehalten, sollte processMouseEvent +überlagert werden, um bei jeder Art von Mausereignis feststellen +zu können, ob der PopupMenu-Trigger ausgelöst wurde. Der +einfache Aufruf von show +aus einem mousePressed- +oder mouseReleased-Ereignis +heraus ist nicht portabel und sollte daher vermieden werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Das folgende Beispiel zeigt ein Programm mit einem Kontextmenü, +das die Punkte »Rückgängig«, »Ausschneiden«, +»Kopieren« und »Einfügen« enthält. Das +Kontextmenü wird an das Hauptfenster gehängt und von Mausereignissen +dieses Fensters aufgerufen. Beim Auslösen einer Option des Kontextmenüs +wird eine entsprechende Meldung auf die Systemkonsole geschrieben. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3006.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 class MyPopupMenu
+007 extends PopupMenu
+008 {
+009   public MyPopupMenu(ActionListener listener)
+010   {
+011     MenuItem mi;
+012 
+013     mi = new MenuItem("Rueckgaengig");
+014     mi.addActionListener(listener);
+015     add(mi);
+016 
+017     addSeparator();
+018 
+019     mi = new MenuItem("Ausschneiden");
+020     mi.addActionListener(listener);
+021     add(mi);
+022 
+023     mi = new MenuItem("Kopieren");
+024     mi.addActionListener(listener);
+025     add(mi);
+026 
+027     mi = new MenuItem("Einfuegen");
+028     mi.addActionListener(listener);
+029     add(mi);
+030   }
+031 }
+032 
+033 public class Listing3006
+034 extends Frame
+035 implements ActionListener
+036 {
+037   MyPopupMenu popup;
+038 
+039   public static void main(String[] args)
+040   {
+041     Listing3006 wnd = new Listing3006();
+042   }
+043 
+044   public Listing3006()
+045   {
+046     super("Kontextmenü");
+047     setLocation(100,100);
+048     setSize(300,200);
+049     setVisible(true);
+050     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+051     //Kontextmenü erzeugen und aktivieren
+052     popup = new MyPopupMenu(this);
+053     add(popup);
+054     enableEvents(AWTEvent.MOUSE_EVENT_MASK);
+055   }
+056 
+057   public void processMouseEvent(MouseEvent event)
+058   {
+059     if (event.isPopupTrigger()) {
+060       popup.show(
+061         event.getComponent(),
+062         event.getX(),
+063         event.getY()
+064       );
+065     }
+066     super.processMouseEvent(event);
+067   }
+068 
+069   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+070   {
+071     System.out.println(event.getActionCommand());
+072   }
+073 }
+ +		 +Listing3006.java
+ +Listing 30.6: Einbinden eines Kontextmenüs im AWT

+ +

+Abbildung 30.4 zeigt +den Aufruf des Kontextmenüs: +

+ + +

+ +

+Abbildung 30.4: Aufruf eines Kontextmenüs

+
+ + + +
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+
+ + + + +

30.7 Datenaustausch mit der Zwischenablage +

+
+ +
+ + + + +

30.7.1 Überblick

+ +

+Die Zwischenablage ist in grafischen Oberflächen eines der wichtigsten +Hilfsmittel, um Daten zwischen Dialogelementen oder über Anwendungsgrenzen +hinweg auszutauschen. Seit dem JDK 1.1 gibt es ein allgemeines API +für den Datenaustausch, das Funktionen für den Datenaustausch +mit der Zwischenablage zur Verfügung stellt. Wir wollen es hier +kurz beschreiben, weil es als typisches Element eines Kontextmenüs +gut in den Rahmen dieses Kapitels passt. + +

+Die zugehörigen Klassen und Interfaces befinden sich im Paket +java.awt.datatransfer. +Die für die Kommunikation mit der Zwischenablage interessanten +Bestandteile dieses APIs sind: +

+ + + + +

30.7.2 Kommunikation mit der Zwischenablage

+ +

+Wir wollen uns nun ansehen, welche Schritte erforderlich sind, um +einen String +in die Zwischenablage zu kopieren. Zunächst muss ein Objekt erzeugt +werden, das das Interface Transferable +implementiert. Transferable +spezifiziert die Schnittstelle für den Transportmechanismus von +Daten, die über die Zwischenablage ausgetauscht werden können. +Es verwaltet eine Liste der in Frage kommenden Datentypen, die es +mit getTransferDataFlavors +auf Anfrage zur Verfügung stellt. Mit isDataFlavorSupported +kann festgestellt werden, ob ein bestimmter Datentyp unterstützt +wird, und getTransferData +liefert die zu übertragenden Daten: +

+ + + + + +
+ +
+public DataFlavor[] getTransferDataFlavors()
+
+public boolean isDataFlavorSupported(DataFlavor flavor)
+
+public Object getTransferData(DataFlavor flavor)
+  throws UnsupportedFlavorException, IOException
+
+ +		 +java.awt.datatransfer.Transferable
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Initialisierung eines Transferable-Objekts +ist nicht Bestandteil der Schnittstelle, sondern muss von den implementierenden +Klassen in Eigenregie - beispielsweise bei der Instanzierung - vorgenommen +werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Im AWT gibt es eine vordefinierte Klasse StringSelection, +die das Interface Transferable +implementiert. Sie ist in der Lage, Strings auszutauschen, und unterstützt +die aus DataFlavor +abgeleiteten Datentypen plainTextFlavor +und stringFlavor. +Beide liefern die Daten als Unicode-kodierte Zeichenkette. Während +plainTextFlavor +sein Ergebnis als InputStream +zur Verfügung stellt und den MIME-Typ text/plain +repräsentiert, liefert stringFlavor +einen String und repräsentiert den MIME-Typ application/x-java-serialized-object. + +

+Ein StringSelection-Objekt +wird initialisiert, indem die zu übertragende Zeichenkette an +den Konstruktor übergeben wird. Anschließend kann es an +die Zwischenablage übergeben werden, die die Daten durch Aufruf +von getTransferData +übernimmt. Jeder Aufruf von getTransferData +muss in eine try-catch-Anweisung +eingebunden werden und folgende Fehler abfangen: +

+ +

+Bevor die Zwischenablage die Daten aus dem Transferable-Objekt +entnehmen kann, muss dieses natürlich erst einmal an die Zwischenablage +übergeben werden. Eine Zwischenablage ist immer eine Instanz +der Klasse Clipboard +oder einer ihrer Unterklassen. Zwar ist es möglich, anwendungsspezifische +Zwischenablagen anzulegen, wir wollen uns aber nur mit der systemweit +gültigen Zwischenablage des Betriebssystems beschäftigen. + +

+Im Toolkit +gibt es eine Methode getSystemClipboard, +mit der ein Objekt für die systemweite Zwischenablage beschafft +werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public Clipboard getSystemClipboard()
+
+ +		 +java.awt.Toolkit
+ +

+Sie stellt im wesentlichen einen Konstruktor und drei Methoden zur +Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public String getName()
+
+public Transferable getContents(Object requestor)
+
+public void setContents(
+   Transferable contents, ClipboardOwner owner
+)
+
+ +		 +java.awt.datatransfer.Clipboard
+ +

+Mit getName +kann der Name der Zwischenablage ermittelt werden, getContents +liefert den Inhalt der Zwischenablage, und mit setContents +kann der Zwischenablage ein neues Objekt zugewiesen werden. Ein Aufruf +von getContents +liefert null, wenn die Zwischenablage leer ist. Der Rückgabewert +ist ein Transferable-Objekt, +dessen Daten mit getTransferData +abgefragt werden können. Beim Aufruf von getContents +muss zusätzlich ein Objekt requestor +übergeben werden, das derzeit keine Funktion hat. + +

+Ein Objekt, das den Inhalt der Zwischenablage ändern will, tut +dies über den Aufruf der Methode setContents. +Als erstes Argument ist ein Transferable-Objekt +zu übergeben, das die Daten enthält. Als zweites muss ein +Objekt übergeben werden, das das Interface ClipboardOwner +implementiert. Da die Zwischenablage von verschiedenen Objekten verwendet +wird, ist es unter Umständen wichtig zu wissen, wann die übergebenen +Daten verworfen und durch ein neues Objekt ersetzt werden. Dazu definiert +ClipboardOwner +die Methode lostOwnership, +die aufgerufen wird, wenn der Inhalt der Zwischenablage verändert +wird: +

+ + + + + +
+ +
+public void lostOwnership(
+   Clipboard clipboard, Transferable contents
+)
+
+ +		 +java.awt.datatransfer.ClipboardOwner
+ +

+Nach diesen Vorüberlegungen wollen wir uns ein Beispiel ansehen. +Dazu soll die Methode actionPerformed +des vorigen Beispiels erweitert werden, um die beiden Menüeinträge +»Kopieren« und »Einfuegen« mit Funktionalität +zum Datenaustausch auszustatten. Zusätzlich implementiert das +Beispielprogramm das Interface ClipboardOwner +und definiert dazu die Methode lostOwnership: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* clpbrd.inc */
+002 
+003 public void actionPerformed(ActionEvent event)
+004 {
+005   Clipboard clip = getToolkit().getSystemClipboard();
+006   String cmd = event.getActionCommand();
+007   if (cmd.equals("Kopieren")) {
+008     String s = "Es ist " + System.currentTimeMillis() + "Uhr";
+009     StringSelection cont = new StringSelection(s);
+010     clip.setContents(cont, this);
+011   } else if (cmd.equals("Einfuegen")) {
+012     Transferable cont = clip.getContents(this);
+013     if (cont == null) {
+014       System.out.println("Zwischenablage ist leer");
+015     } else {
+016       try {
+017         String s = (String) cont.getTransferData(
+018           DataFlavor.stringFlavor
+019         );
+020         System.out.println(s);
+021       } catch (Exception e) {
+022         System.out.println(
+023           "Zwischenablage enthält keinen Text"
+024         );
+025       }
+026     }
+027   }
+028 }
+029 
+030 public void lostOwnership(Clipboard clip, Transferable cont)
+031 {
+032   System.out.println("Inhalt der Zwischenablage ersetzt");
+033 }
+ +		 +clpbrd.inc
+ +Listing 30.7: Kommunikation mit der Zwischenablage

+
+ + + +
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+
+ + + + +

30.8 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+
+ + + + +

Kapitel 31

+

GUI-Dialoge

+
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+
+ + + + +

31.1 Erstellen eines Dialogs

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel soll das Erzeugen von Fenstern mit eingebetteten +Dialogelementen vorgestellt werden. Derartige Fenster werden in der +Praxis sehr viel häufiger benötigt als Fenster, deren Ausgabe +mit primitiven Grafikoperationen erzeugt wurde, wie sie in den Kapiteln +23, 24 +und 25 vorgestellt wurden. +Der Einfachheit halber wollen wir derartige Fenster in diesem Kapitel +als Dialoge bezeichnen. Sie dienen dazu, Programmdaten anzuzeigen, +und geben dem Anwender die Möglichkeit, diese zu ändern. + +

+Das Erstellen eines Dialogs erfolgt in vier Schritten: +

+ + + + +

31.1.1 Anlegen eines Dialogfensters

+ +

+Das Anlegen eines Fensters zur Aufnahme von Dialogelementen erfolgt +genauso wie das Anlegen eines normalen Fensters. Üblicherweise +wird dazu eine eigene Fensterklasse abgeleitet, um die Steuerung des +Dialogs zu kapseln. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Da Java prinzipiell keinen Unterschied zwischen Fenstern zur Ausgabe +eines Dialogs und solchen zur Anzeige von Grafiken macht, ist es möglich, +ein Dialogfenster wahlweise aus Frame +oder Dialog +abzuleiten. Die Klasse Dialog +erlaubt es, das Verändern der Fenstergröße durch den +Anwender zu unterbinden, und bietet die Möglichkeit, den Dialog +modal zu machen. Dadurch wird die Interaktion des Anwenders +mit anderen Fenstern der Anwendung bis zum Schließen +des Dialogfensters blockiert. Im Gegensatz zu Frame +fehlt jedoch die Möglichkeit, eine Menüleiste zu erzeugen +oder dem Fenster ein Icon zuzuordnen. Wir werden in den nachfolgenden +Beispielen meist die Klasse Frame +verwenden, um Dialoge zu erzeugen. Die Klasse Dialog +werden wir am Ende dieses Kapitels vorstellen. Dabei werden wir insbesondere +das Erzeugen modaler Dialoge und die Rückgabe von Ergebniswerten +aufzeigen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

31.1.2 Zuordnen eines Layoutmanagers

+ +

+Wie bereits erwähnt, sind die Layoutmanager in Java für +die Anordnung der Dialogelemente im Fenster verantwortlich. Jeder +Layoutmanager verfolgt dabei eine eigene Strategie, Elemente zu platzieren +und in der Größe so anzupassen, dass sie aus seiner Sicht +optimal präsentiert werden. + +

+Die Zuordnung eines Layoutmanagers zu einem Fenster wird in der Klasse +Container +realisiert. Container +ist direkt aus Component +abgeleitet, und beide zusammen bilden das Gerüst für alle +anderen Fensterklassen. Die Klasse Container +stellt eine Methode setLayout +zur Verfügung, mit der der gewünschte Layoutmanager dem +Fenster zugeordnet werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public void setLayout(LayoutManager mgr)
+
+ +		 +java.awt.Container
+ +

+Java stellt standardmäßig die fünf Layoutmanager FlowLayout, +GridLayout, +BorderLayout, +CardLayout +und GridBagLayout +zur Verfügung. Der einfachste Layoutmanager ist FlowLayout, +er positioniert die Dialogelemente zeilenweise hintereinander. passt +ein Element nicht mehr in die aktuelle Zeile, so wird es in der nächsten +platziert usw. Die genaue Funktionsweise der Layoutmanager wird später +in diesem Kapitel vorgestellt. + + + + +

31.1.3 Einfügen von Dialogelementen

+ +

+Das Einfügen von Dialogelementen in das Fenster erfolgt mit der +Methode add +der Klasse Container: +

+ + + + + +
+ +
+public Component add(Component comp)
+public Component add(Component comp, int pos)
+public void add(Component comp, Object constraints)
+
+ +		 +java.awt.Container
+ +

+Bei der ersten Variante wird lediglich die einzufügende Komponente +übergeben und vom Layoutmanager an der dafür vorgesehenen +Position untergebracht. Die zweite Variante erlaubt das Einfügen +der aktuellen Komponente an beliebiger Stelle in der Liste der Komponenten. + +

+Die dritte Variante erwartet zusätzlich ein Constraints-Objekt, +der bei bestimmten Layoutmanagern weitere Informationen zur Positionierung +der Komponente angibt. Wird beispielsweise die Klasse BorderLayout +zur Anordnung der Dialogelemente verwendet, kann hier eine der Konstanten +SOUTH, +NORTH, +WEST, +EAST +oder CENTER +übergeben werden, um anzuzeigen, an welcher Stelle des Fensters +das Element platziert werden soll. + +

+Sollen Komponenten, die bereits an das Fenster übergeben wurden, +wieder daraus entfernt werden, so kann dazu die Methode remove +verwendet werden. Als Parameter ist dabei das zu löschende Objekt +zu übergeben: +

+ + + + + +
+ +
+public void remove(Component comp)
+
+ +		 +java.awt.Container
+ +

+Container +stellt auch Methoden zur Verfügung, um auf die bereits eingefügten +Dialogelemente zuzugreifen: +

+ + + + + +
+ +
+public int getComponentCount()
+public Component getComponent(int n)
+public Component[] getComponents()
+
+ +		 +java.awt.Container
+ +

+Mit getComponentCount +kann die Anzahl aller eingefügten Komponenten ermittelt werden. +getComponent +liefert die Komponente mit dem angegebenen Index, und getComponents +gibt ein Array mit allen eingefügten Komponenten zurück. + + + + +

31.1.4 Anzeigen des Dialogfensters

+ +

+Wurden alle Komponenten an den Container übergeben, kann der +Dialog formatiert und durch einen Aufruf von setVisible +angezeigt werden. Zweckmäßigerweise sollte vorher die Methode +pack +der Klasse Window +aufgerufen werden, um die Größe des Fensters an den zur +Darstellung der Dialogelemente erforderlichen Platz anzupassen: +

+ + + + + +
+ +
+public void pack()
+
+ +		 +java.awt.Window
+ +

+Wir wollen uns ein einfaches Beispiel ansehen, das diese vier Schritte +demonstriert: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3101.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3101
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing3101 wnd = new Listing3101();
+012     wnd.setVisible(true);
+013   }
+014 
+015   public Listing3101()
+016   {
+017     super("Dialogtest");
+018     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+019     setLayout(new FlowLayout());
+020     add(new Button("Abbruch"));
+021     add(new Button("OK"));
+022     pack();
+023   }
+024 }
+ +		 +Listing3101.java
+ +Listing 31.1: Ein Dialog mit zwei Buttons

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das Programm erzeugt ein kleines Fenster, das nur die beiden Buttons +enthält. Da wir für das Fenster keine Größe angegeben +haben, sondern diese durch Aufruf von pack +automatisch berechnen lassen, ist das Fenster gerade so groß, +dass beide Buttons darin Platz finden:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + +

+ +

+Abbildung 31.1: Ein Dialog mit zwei Buttons

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+In vielen Beispielen in diesem Buch wird der Einfachheit halber die +in Abschnitt 23.2.4 vorgestellte +Klasse WindowClosingAdapter +verwendet, um einen Listener zum Schließen des Fensters zu registrieren. +Damit ein solches Beispiel sich kompilieren läßt, muss +die Datei WindowClosingAdapter.java im +aktuellen Verzeichnis vorhanden sein. Sie befindet sich auf der DVD +zum Buch oder in Listing 23.2.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100203.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100203.html new file mode 100644 index 0000000..1a31ded --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100203.html @@ -0,0 +1,1252 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 31 - GUI-Dialoge +
+
+ + + + +

31.2 Die Layoutmanager

+
+ +
+ +

+In vielen grafischen Oberflächen wird die Anordnung der Elemente +eines Dialoges durch Angabe absoluter Koordinaten vorgenommen. +Dabei wird für jede Komponente manuell oder mit Hilfe eines Ressourcen-Editors +pixelgenau festgelegt, an welcher Stelle im Dialog sie zu erscheinen +hat. + +

+Da Java-Programme auf vielen unterschiedlichen Plattformen mit unterschiedlichen +Ausgabegeräten laufen sollen, war eine solche Vorgehensweise +für die Designer des AWT nicht akzeptabel. Sie wählten statt +dessen den Umweg über einen Layoutmanager, der für die Anordnung +der Dialogelemente verantwortlich ist. Um einen Layoutmanager verwenden +zu können, wird dieser dem Fenster vor der Übergabe der +Dialogelemente mit der Methode setLayout +zugeordnet. Er ordnet dann die per add +übergebenen Elemente auf dem Fenster an. + +

+Jeder Layoutmanager implementiert seine eigene Logik bezüglich +der optimalen Anordnung der Komponenten: +

+ +

+Neben den gestalterischen Fähigkeiten eines Layoutmanagers bestimmt +in der Regel die Reihenfolge der Aufrufe der add-Methode +des Fensters die tatsächliche Anordnung der Komponenten auf dem +Bildschirm. Wenn nicht - wie es z.B. beim BorderLayout +möglich ist - zusätzliche Positionierungsinformationen an +das Fenster übergeben werden, ordnet der jeweilige Layoutmanager +die Komponenten in der Reihenfolge ihres Eintreffens an. + +

+Um komplexere Layouts realisieren zu können, als die Layoutmanager +sie in ihren jeweiligen Grundausprägungen bieten, gibt es die +Möglichkeit, Layoutmanager zu schachteln. Auf diese Weise kann +auch ohne Vorgabe fester Koordinaten fast jede gewünschte Komponentenanordnung +realisiert werden. Sollte auch diese Variante nicht genau genug sein, +so bietet sich schließlich durch Verwendung eines Null-Layouts +die Möglichkeit an, Komponenten durch Vorgabe fester Koordinaten +zu platzieren. + + + + +

31.2.1 FlowLayout

+ +

+Die Klasse FlowLayout +stellt den einfachsten Layoutmanager dar. Alle Elemente werden so +lange nacheinander in einer Zeile angeordnet, bis kein Platz mehr +vorhanden ist und in der nächsten Zeile fortgefahren wird. + +

+Das FlowLayout +wird einem Fenster durch folgende Anweisung zugeordnet: + +

+setLayout(new FlowLayout());
+
+ + +

+Neben dem parameterlosen gibt es weitere Konstruktoren, die die Möglichkeit +bieten, die Anordnung der Elemente und ihre Abstände voneinander +vorzugeben: +

+ + + + + +
+ +
+public FlowLayout(int align)
+
+public FlowLayout(int align, int hgap, int vgap)
+
+ +		 +java.awt.FlowLayout
+ +

+Der Parameter align gibt an, +ob die Elemente einer Zeile linksbündig, rechtsbündig oder +zentriert angeordnet werden. Hierzu stehen die Konstanten FlowLayout.CENTER, +FlowLayout.LEFT +und FlowLayout.RIGHT +zur Verfügung, als Voreinstellung wird FlowLayout.CENTER +verwendet. Mit hgap und vgap +können die horizontalen und vertikalen Abstände zwischen +den Komponenten vorgegeben werden. Die Voreinstellung ist 5. + +

+Das folgende Listing zeigt die Verwendung der Klasse FlowLayout +am Beispiel von fünf Buttons, die in einem Grafikfenster angezeigt +werden. Anstelle der normalen zentrierten Anordnung werden die Elemente +linksbündig angeordnet, und der Abstand zwischen den Buttons +beträgt 20 Pixel: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3102.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3102
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing3102 wnd = new Listing3102();
+012     wnd.setVisible(true);
+013   }
+014 
+015   public Listing3102()
+016   {
+017     super("Test FlowLayout");
+018     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+019     //Layout setzen und Komponenten hinzufügen
+020     setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.LEFT,20,20));
+021     add(new Button("Button 1"));
+022     add(new Button("Button 2"));
+023     add(new Button("Button 3"));
+024     add(new Button("Button 4"));
+025     add(new Button("Button 5"));
+026     pack();
+027   }
+028 }
+ +		 +Listing3102.java
+ +Listing 31.2: Die Klasse FlowLayout

+ +

+Das Programm erzeugt folgendes Fenster: +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.2: Verwendung der Klasse FlowLayout

+ + + + +

31.2.2 GridLayout

+ +

+Ein GridLayout +bietet eine größere Kontrolle über die Anordnung der +Elemente als ein FlowLayout. +Hier werden die Komponenten nicht einfach nacheinander auf dem Bildschirm +positioniert, sondern innerhalb eines rechteckigen Gitters angeordnet, +dessen Elemente eine feste Größe haben. + +

+Das Programm übergibt dazu beim Aufruf des Konstruktors zwei +Parameter, rows und columns, +mit denen die vertikale und horizontale Anzahl an Elementen festgelegt +wird: +

+ + + + + +
+ +
+public GridLayout(int rows, int columns)
+
+ +		 +java.awt.GridLayout
+ +

+Beim Aufruf von add +werden die Komponenten dann nacheinander in die einzelnen Zellen der +Gittermatrix gelegt. Analog zum FlowLayout +wird dabei zunächst die erste Zeile von links nach rechts gefüllt, +dann die zweite usw. + +

+Ähnlich wie beim FlowLayout +steht ein zusätzlicher Konstruktor zur Verfügung, der es +erlaubt, die Größe der horizontalen und vertikalen Lücken +zu verändern: +

+ + + + + +
+ +
+public GridLayout(int rows, int columns, int hgap, int vgap)
+
+ +		 +java.awt.GridLayout
+ +

+Die größere Kontrolle des Programms über das Layout +besteht nun darin, dass der Umbruch in die nächste Zeile genau +vorhergesagt werden kann. Anders als beim FlowLayout +erfolgt dieser nicht erst dann, wenn keine weiteren Elemente in die +Zeile passen, sondern wenn dort so viele Elemente platziert wurden, +wie das Programm vorgegeben hat. + +

+Das folgende Beispiel zeigt ein Fenster mit einem Gitter der Größe +4*2 Elemente, das ingesamt sieben Buttons anzeigt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3103.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3103
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing3103 wnd = new Listing3103();
+012     wnd.setVisible(true);
+013   }
+014 
+015   public Listing3103()
+016   {
+017     super("Test GridLayout");
+018     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+019     //Layout setzen und Komponenten hinzufügen
+020     setLayout(new GridLayout(4,2));
+021     add(new Button("Button 1"));
+022     add(new Button("Button 2"));
+023     add(new Button("Button 3"));
+024     add(new Button("Button 4"));
+025     add(new Button("Button 5"));
+026     add(new Button("Button 6"));
+027     add(new Button("Button 7"));
+028     pack();
+029   }
+030 }
+ +		 +Listing3103.java
+ +Listing 31.3: Die Klasse GridLayout

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.3: Verwendung der Klasse GridLayout

+ + + + +

Die Größe der Komponenten

+ +

+Wenn wir die Größe des Fensters nicht durch einen Aufruf +von pack, +sondern manuell festgelegt hätten, wäre an dieser Stelle +ein wichtiger Unterschied zwischen den beiden bisher vorgestellten +Layoutmanagern deutlich geworden. Abbildung 31.4 +zeigt das veränderte Listing 31.2, +bei dem die Größe des Fensters durch Aufruf von setSize(500,200); +auf 500*200 Pixel festgelegt und der Aufruf von pack +entfernt wurde: +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.4: Das FlowLayout in einem größeren Fenster

+ +

+Hier verhält sich das Programm noch so, wie wir es erwarten würden, +denn die Buttons haben ihre Größe behalten, während +das Fenster größer geworden ist. Anders sieht es dagegen +aus, wenn wir die Fenstergröße in Listing 31.3 +ebenfalls auf 500*200 Pixel fixieren: +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.5: Das GridLayout in einem größeren Fenster

+ +

+Nun werden die Buttons plötzlich sehr viel größer +als ursprünglich angezeigt, obwohl sie eigentlich weniger Platz +in Anspruch nehmen würden. Der Unterschied besteht darin, dass +ein FlowLayout +die gewünschte Größe eines Dialogelements verwendet, +um seine Ausmaße zu bestimmen. Das GridLayout +dagegen ignoriert die gewünschte Größe und dimensioniert +die Dialogelemente fest in der Größe eines Gitterelements. +Ein LayoutManager hat also offensichtlich +die Freiheit zu entscheiden, ob und in welcher Weise er die Größen +von Fenster und Dialogelementen den aktuellen Erfordernissen anpasst. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Wir werden am Ende dieses Abschnitts auch Möglichkeiten kennenlernen, +durch Schachteln von Layoutmanagern beide Möglichkeiten zu kombinieren: +Das feste Gitterraster bleibt erhalten, aber die einzelnen Komponenten +innerhalb des Gitters werden in ihrer gewünschten Größe +angezeigt. Am Ende von Kapitel 32 +werden wir zusätzlich kurz auf die verschiedenen Größen +von Dialogelementen zurückkommen, wenn wir zeigen, wie selbstdefinierte +Komponenten erzeugt werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

31.2.3 BorderLayout

+ +

+Das BorderLayout +verfolgt einen anderen Ansatz als die beiden vorigen Layoutmanager, +denn die Positionierung der Komponenten wird nicht mehr primär +durch die Reihenfolge der Aufrufe von add +bestimmt. Statt dessen teilt das BorderLayout +den Bildschirm in fünf Bereiche auf, und zwar in die vier Ränder +und das Zentrum. Durch Angabe eines Himmelsrichtungs-Constraints +wird beim Aufruf von add +angegeben, auf welchem dieser Bereiche die Komponente platziert werden +soll. BorderLayout +stellt dazu folgende Konstanten zur Verfügung: +

+ +

+Zur Übergabe dieses Parameters gibt es die Methode add +der Klasse Container +in einer Variante mit einem Object +als zweiten Parameter: +

+ + + + + +
+ +
+public void add(Component comp, Object constraints)
+
+ +		 +java.awt.Container
+ +

+Das folgende Beispiel zeigt die Anordnung von fünf Buttons in +einem BorderLayout. +Jeweils einer der Buttons wird auf die vier Randbereiche verteilt, +und der fünfte Button steht in der Mitte. Die Größe +des Fensters wird fest auf 300*200 Pixel eingestellt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3104.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3104
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing3104 wnd = new Listing3104();
+012     wnd.setVisible(true);
+013   }
+014 
+015   public Listing3104()
+016   {
+017     super("Test BorderLayout");
+018     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+019     //Layout setzen und Komponenten hinzufügen
+020     setSize(300,200);
+021     setLayout(new BorderLayout());
+022     add(new Button("Button 1"), BorderLayout.NORTH);
+023     add(new Button("Button 2"), BorderLayout.SOUTH);
+024     add(new Button("Button 3"), BorderLayout.WEST);
+025     add(new Button("Button 4"), BorderLayout.EAST);
+026     add(new Button("Button 5"), BorderLayout.CENTER);
+027   }
+028 }
+ +		 +Listing3104.java
+ +Listing 31.4: Das BorderLayout

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.6: Verwendung der Klasse BorderLayout

+ +

+Bezüglich der Skalierung der Komponenten verfolgt BorderLayout +einen Mittelweg zwischen FlowLayout +und GridLayout. +Während FlowLayout +die Komponenten immer in ihrer gewünschten Größe beläßt +und GridLayout +sie immer skaliert, ist dies bei BorderLayout +von verschiedenen Faktoren abhängig: +

+ +

+Auch beim BorderLayout +kann die Größe der Lücken zwischen den Elementen an +den Konstruktor übergeben werden: +

+ + + + + +
+ +
+public BorderLayout(int hgap, int vgap)
+
+ +		 +java.awt.BorderLayout
+ +

+Wenn das vorige Beispiel ein BorderLayout +mit einer vertikalen und horizontalen Lücke von 10 Pixeln definieren +würde, wäre die Ausgabe des Programms wie folgt: +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.7: Ein BorderLayout mit Lücken

+ + + + +

31.2.4 GridBagLayout

+ +

+Das GridBagLayout +ist der aufwändigste Layoutmanager in Java. Er erlaubt eine sehr +flexible Gestaltung der Oberfläche und bietet viele Möglichkeiten, +die in den anderen Layoutmanagern nicht zu finden sind. Der Preis +dafür ist eine etwas kompliziertere Bedienung und ein höherer +Einarbeitungsaufwand. Wir wollen in diesem Abschnitt die Klasse GridBagLayout +vorstellen und ihre grundlegenden Anwendungsmöglichkeiten besprechen. + +

+Um mit einem GridBagLayout +zu arbeiten, ist wie folgt vorzugehen: +

+ +

+Das könnte beispielsweise so aussehen + + +

+ + + + +
+ +
+001 ...
+002 GridBagLayout gbl = new GridBagLayout();
+003 GridBagConstraints gbc = new GridBagConstraints();
+004 setLayout(gbl);
+005 List list = new List();
+006 gbc.gridx = 0;
+007 gbc.gridy = 0;
+008 gbc.gridwidth = 1;
+009 gbc.gridheight = 1;
+010 gbc.weightx = 100;
+011 gbc.weighty = 100;
+012 gbc.fill = GridBagConstraints.BOTH;
+013 gbl.setConstraints(list, gbc);
+014 add(list);
+015 ...
+ +
+ +Listing 31.5: Umgang mit GridBagLayout und GridBagConstraints

+ +

+Das Geheimnis der korrekten Verwendung eines GridBagLayout +liegt also in der richtigen Konfiguration der Membervariablen der +GridBagConstraints-Objekte. +Es stehen folgende zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public int gridx
+public int gridy
+
+public int gridwidth
+public int gridheight
+
+public int anchor
+
+public int fill
+
+public double weightx
+public double weighty
+
+public Insets insets
+
+public int ipadx
+public int ipady
+
+ +		 +java.awt.GridBagConstraints
+ +

+Ihre Bedeutung ist: +

+ +

+Um die Anwendung der Parameter zu veranschaulichen, wollen wir uns +ein Beispiel ansehen. Das zu erstellende Programm soll ein Fenster +mit sechs Dialogelementen entsprechend Abbildung 31.8 +aufbauen. Die Liste auf der linken Seite soll beim Skalieren in beide +Richtungen vergrößert werden. Die Textfelder sollen dagegen +lediglich in der Breite wachsen, ihre ursprüngliche Höhe +aber beibehalten. Bei vertikaler Vergrößerung des Fensters +sollen sie untereinander stehen bleiben. Die Beschriftungen sollen +ihre anfängliche Größe beibehalten und - unabhängig +von der Fenstergröße - direkt vor den Textfeldern stehen +bleiben. Auch der Button soll seine ursprüngliche Größe +beibehalten, wenn das Fenster skaliert wird. Zudem soll er immer in +der rechten unteren Ecke stehen. Zwischen den Dialogelementen soll +ein Standardabstand von zwei Pixeln eingehalten werden. +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.8: Beispiel für GridBagLayout

+ +

+Wir konstruieren das GridBagLayout +als Zelle der Größe drei mal drei gemäß Abbildung 31.9: +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.9: Zellenschema für GridBagLayout-Beispiel

+ +

+Die Listbox beginnt also in Zelle (0, 0) und erstreckt sich über +eine Zelle in horizontaler und drei Zellen in vertikaler Richtung. +Die beiden Labels liegen in Spalte 1 und den Zeilen 0 bzw. 1. Die +Textfelder liegen eine Spalte rechts daneben. Textfelder und Beschriftungen +sind genau eine Zelle breit und eine Zelle hoch. Der Button liegt +in Zelle (2, 2). Die übrigen Eigenschaften werden entsprechend +unserer Beschreibung so zugewiesen, dass die vorgegebenen Anforderungen +erfüllt werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3106.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3106
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing3106 wnd = new Listing3106();
+012     wnd.setVisible(true);
+013   }
+014 
+015   public Listing3106()
+016   {
+017     super("Test GridBagLayout");
+018     setBackground(Color.lightGray);
+019     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+020     //Layout setzen und Komponenten hinzufügen
+021     GridBagLayout gbl = new GridBagLayout();
+022     GridBagConstraints gbc;
+023     setLayout(gbl);
+024 
+025     //List hinzufügen
+026     List list = new List();
+027     for (int i = 0; i < 20; ++i) {
+028       list.add("This is item " + i);
+029     }
+030     gbc = makegbc(0, 0, 1, 3);
+031     gbc.weightx = 100;
+032     gbc.weighty = 100;
+033     gbc.fill = GridBagConstraints.BOTH;
+034     gbl.setConstraints(list, gbc);
+035     add(list);
+036     //Zwei Labels und zwei Textfelder
+037     for (int i = 0; i < 2; ++i) {
+038       //Label
+039       gbc = makegbc(1, i, 1, 1);
+040       gbc.fill = GridBagConstraints.NONE;
+041       Label label = new Label("Label " + (i + 1));
+042       gbl.setConstraints(label, gbc);
+043       add(label);
+044       //Textfeld
+045       gbc = makegbc(2, i, 1, 1);
+046       gbc.weightx = 100;
+047       gbc.fill = GridBagConstraints.HORIZONTAL;
+048       TextField field = new TextField("TextField " + (i +1));
+049       gbl.setConstraints(field, gbc);
+050       add(field);
+051     }
+052     //Ende-Button
+053     Button button = new Button("Ende");
+054     gbc = makegbc(2, 2, 0, 0);
+055     gbc.fill = GridBagConstraints.NONE;
+056     gbc.anchor = GridBagConstraints.SOUTHEAST;
+057     gbl.setConstraints(button, gbc);
+058     add(button);
+059     //Dialogelemente layouten
+060     pack();
+061   }
+062 
+063   private GridBagConstraints makegbc(
+064     int x, int y, int width, int height)
+065   {
+066     GridBagConstraints gbc = new GridBagConstraints();
+067     gbc.gridx = x;
+068     gbc.gridy = y;
+069     gbc.gridwidth = width;
+070     gbc.gridheight = height;
+071     gbc.insets = new Insets(1, 1, 1, 1);
+072     return gbc;
+073   }
+074 }
+ +		 +Listing3106.java
+ +Listing 31.6: Beispiel für GridBagLayout

+ +

+Das Programm besitzt eine kleine Hilfsmethode makegbc, +mit der auf einfache Weise ein neues GridBagConstraints-Objekt +für einen vorgegebenen Bereich von Zellen erzeugt werden kann. +Die übrigen Membervariablen werden im Konstruktor der Fensterklasse +zugewiesen. Abbildung 31.10 +zeigt das Fenster nach dem Skalieren in x- und y-Richtung. +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.10: Das GridBagLayout-Beispiel nach dem Skalieren

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit dem JDK 1.2 gibt es in der Klasse GridBagConstraints +neben dem parameterlosen Konstruktor einen weiteren, mit dem alle +Membervariablen direkt beim Konstruktoraufruf gesetzt werden können.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

31.2.5 NULL-Layout

+ +

+Ein Null-Layout wird erzeugt, indem +die Methode setLayout +mit dem Argument null +aufgerufen wird. In diesem Fall verwendet das Fenster keinen Layoutmanager, +sondern überläßt die Positionierung der Komponenten +der Anwendung. Für jedes einzufügende Dialogelement sind +dann drei Schritte auszuführen: +

+ +

+Der erste und letzte Schritt unterscheiden sich nicht von unseren +bisherigen Versuchen, bei denen wir vordefinierte Layoutmanager verwendet +haben. Im zweiten Schritt ist allerdings etwas Handarbeit notwendig. +Größe und Position des Dialogelements können mit den +Methoden move und setSize +oder - noch einfacher - mit setBounds +festgelegt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setBounds(
+   int x, int y, int width, int height
+)
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Der Punkt (x,y) +bestimmt die neue Anfangsposition des Dialogelements und (width, +height) seine Größe. + +

+Das folgende Listing demonstriert diese Vorgehensweise am Beispiel +einer treppenartigen Anordnung von fünf Buttons: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3107.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3107
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing3107 wnd = new Listing3107();
+012     wnd.setVisible(true);
+013   }
+014 
+015   public Listing3107()
+016   {
+017     super("Dialogelemente ohne Layoutmanager");
+018     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+019     //Layout setzen und Komponenten hinzufügen
+020     setSize(300,250);
+021     setLayout(null);
+022     for (int i = 0; i < 5; ++i) {
+023       Button button = new Button("Button"+(i+1));
+024       button.setBounds(10+i*35,40+i*35,100,30);
+025       add(button);
+026     }
+027   }
+028 }
+ +		 +Listing3107.java
+ +Listing 31.7: Anordnen von Dialogelementen ohne Layoutmanager

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.11: Verwendung des Null-Layouts

+ + + + +

31.2.6 Schachteln von Layoutmanagern +

+ +

+Eines der Schlüsselkonzepte zur Realisierung komplexer, portabler +Dialoge ist die Fähigkeit, Layoutmanager schachteln zu können. +Dazu wird an der Stelle, die ein Sublayout erhalten soll, einfach +ein Objekt der Klasse Panel +eingefügt, das einen eigenen Layoutmanager erhält. Dieses +Panel +kann mit Dialogelementen bestückt werden, die entsprechend dem +zugeordneten Unterlayout formatiert werden. + +

+Wenn wir an die in Abbildung 27.1 +vorgestellte Klassenhierarchie innerhalb des AWT denken, werden wir +uns daran erinnern, dass ein Panel +die einfachste konkrete Containerklasse ist. Sie erbt alle Eigenschaften +von Container +und bietet damit die Möglichkeit, Komponenten aufzunehmen und +mit Hilfe eines Layoutmanagers auf dem Bildschirm anzuordnen. + +

+Das folgende Beispiel zeigt einen Dialog, der ein GridLayout +der Größe 1*2 Elemente verwendet. Innerhalb des ersten +Elements wird ein Panel +mit einem GridLayout +der Größe 3*1 Elemente verwendet, innerhalb des zweiten +Elements ein BorderLayout: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3108.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3108
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing3108 wnd = new Listing3108();
+012     wnd.setVisible(true);
+013   }
+014 
+015   public Listing3108()
+016   {
+017     super("Geschachtelte Layoutmanager");
+018     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+019     //Layout setzen und Komponenten hinzufügen
+020     //Panel 1
+021     Panel panel1 = new Panel();
+022     panel1.setLayout(new GridLayout(3,1));
+023     panel1.add(new Button("Button1"));
+024     panel1.add(new Button("Button2"));
+025     panel1.add(new Button("Button3"));
+026     //Panel 2
+027     Panel panel2 = new Panel();
+028     panel2.setLayout(new BorderLayout());
+029     panel2.add(new Button("Button4"), BorderLayout.NORTH);
+030     panel2.add(new Button("Button5"), BorderLayout.SOUTH);
+031     panel2.add(new Button("Button6"), BorderLayout.WEST);
+032     panel2.add(new Button("Button7"), BorderLayout.EAST);
+033     panel2.add(new Button("Button8"), BorderLayout.CENTER);
+034     //Hauptfenster
+035     setLayout(new GridLayout(1,2));
+036     add(panel1);
+037     add(panel2);
+038     pack();
+039   }
+040 }
+ +		 +Listing3108.java
+ +Listing 31.8: Schachteln von Layoutmanagern

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.12: Verwendung eines geschachtelten Layouts

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Geschachtelte Layouts können auch dann sinnvoll verwendet werden, +wenn innerhalb der Bestandteile eines BorderLayouts +mehrere Komponenten untergebracht werden sollen oder wenn die +Komponenten eines skalierenden Layoutmanagers ihre ursprüngliche +Größe beibehalten sollen.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Das folgende Beispiel demonstriert beide Anwendungen anhand eines +BorderLayouts, das im South-Element +zwei rechtsbündig angeordnete Buttons in Originalgröße +und im Center-Element sechs innerhalb eines GridLayouts +der Größe 3*2 Elemente angeordnete, skalierte Buttons enthält: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3109.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3109
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing3109 wnd = new Listing3109();
+012     wnd.setVisible(true);
+013   }
+014 
+015   public Listing3109()
+016   {
+017     super("Geschachtelte Layoutmanager, Teil II");
+018     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+019     //Layout setzen und Komponenten hinzufügen
+020     setSize(300,200);
+021     //Panel 1
+022     Panel panel1 = new Panel();
+023     panel1.setLayout(new GridLayout(3,2));
+024     panel1.add(new Button("Button1"));
+025     panel1.add(new Button("Button2"));
+026     panel1.add(new Button("Button3"));
+027     panel1.add(new Button("Button4"));
+028     panel1.add(new Button("Button5"));
+029     panel1.add(new Button("Button6"));
+030     //Panel 2
+031     Panel panel2 = new Panel();
+032     panel2.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.RIGHT));
+033     panel2.add(new Button("Abbruch"));
+034     panel2.add(new Button("OK"));
+035     //Hauptfenster
+036     setLayout(new BorderLayout());
+037     add(panel1, BorderLayout.CENTER);
+038     add(panel2, BorderLayout.SOUTH);
+039   }
+040 }
+ +		 +Listing3109.java
+ +Listing 31.9: Eine weitere Anwendung für geschachtelte Layoutmanager

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.13: Ein weiteres Beispiel für geschachtelte Layouts

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

31.3 Modale Dialoge

+
+ +
+ +

+Modale Dialoge sind solche, die alle Benutzereingaben des Programms +beanspruchen und andere Fenster erst dann wieder zum Zuge kommen lassen, +wenn das Dialogfenster geschlossen wird. Eine wichtige Eigenschaft +modaler Dialoge ist es, dass im Programm der Aufruf zur Anzeige des +Dialogs so lange blockiert, bis der Dialog beendet ist. Auf diese +Weise kann an einer bestimmten Stelle im Programm auf eine Eingabe +gewartet werden und erst dann mit der Bearbeitung fortgefahren werden, +wenn die Eingabe erfolgt ist. + +

+Im AWT des JDK 1.0 gab es einen schwerwiegenden Fehler, durch den +das Erzeugen modaler Dialoge unmöglich gemacht wurde. +Der Fehler hielt sich bis zur Version 1.0.2 und wurde erst mit Erscheinen +des JDK 1.1 behoben. Da viele Anwenderdialoge von Natur aus modalen +Charakter haben, wurde dieser Fehler von vielen als schwerwiegend +angesehen, und die Java-Gemeinde entwickelte eine Reihe von Workarounds, +die aber allesamt nicht voll zufriedenstellen konnten. Glücklicherweise +wurden die Probleme mit dem JDK 1.1 behoben, und wir wollen in diesem +Kapitel aufzeigen, wie modale Dialoge in Java erzeugt werden können. + +

+Ein modaler Dialog muss immer aus der Klasse Dialog +abgeleitet werden. Nur sie bietet die Möglichkeit, an den Konstruktor +einen booleschen Wert zu übergeben, der festlegt, dass die übrigen +Fenster der Anwendung während der Anzeige des Dialogs suspendiert +werden. Dialog +besitzt folgende Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public Dialog(Frame owner)
+
+public Dialog(Frame owner, boolean modal)
+
+public Dialog(Frame owner, String title)
+
+public Dialog(Frame owner, String title, boolean modal)
+
+public Dialog(Dialog owner)
+
+public Dialog(Dialog owner, String title)
+
+public Dialog(Dialog owner, String title, boolean modal)
+
+ +		 +java.awt.Dialog
+ +

+Als erstes Argument muss in jedem Fall ein Frame- +oder Dialog-Objekt +als Vaterfenster übergeben werden (bis zur Version 1.1 waren +nur Frame-Objekte +erlaubt). Mit title kann der +Inhalt der Titelzeile vorgegeben werden, und der Parameter modal +entscheidet, ob der Dialog modal dargestellt wird oder nicht. + +

+Dialog +bietet die Methoden isModal +und setModal, +mit denen auf die Modalität des Dialogs zugegriffen werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean isModal()
+
+public void setModal(boolean b)
+
+ +		 +java.awt.Dialog
+ +

+Der Rückgabewert von isModal +ist true, +falls der Dialog modal ist. Andernfalls ist er false. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Methode setModal, +deren Fähigkeit darin besteht, einen bestehenden Dialog zwischen +den Zuständen modal und nicht-modal umzuschalten, ist mit Vorsicht +zu genießen. Unter Windows 95 hat ein Aufruf im JDK 1.1 mitunter +dazu geführt, dass beim Schließen des Fensters die Nachrichtenschleife +des Aufrufers deaktiviert blieb und das Programm sich aufhängte. +Am besten, man entscheidet schon im Konstruktor, ob der Dialog modal +sein soll oder nicht.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Ein zusätzliches Feature der Klasse Dialog +besteht darin, die Veränderbarkeit der Größe eines +Fensters durch den Anwender zu unterbinden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setResizable(boolean resizable)
+
+public boolean isResizable()
+
+ +		 +java.awt.Dialog
+ +

+Nach einem Aufruf von setResizable +mit false +als Argument kann die Größe des Fensters nicht mehr vom +Anwender verändert werden. Nach einem Aufruf von setResizable(true) +ist dies wieder möglich. Mit isResizable +kann der aktuelle Zustand dieses Schalters abgefragt werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Auch die Methode setResizable +ist nicht ganz unkritisch, denn sie hat auf einigen UNIX-Systemen +zu Problemen geführt. Sowohl unter SUN Solaris als auch unter +LINUX kam es im JDK 1.1 zu Hängern bei Programmen, die diese +Methode benutzten. Falls sich die nachfolgenden Beispielprogramme +auf Ihrem System nicht so verhalten wie angegeben (typischerweise +wird der Dialog gar nicht erst angezeigt), sollten Sie versuchsweise +den Aufruf von setResizable +auskommentieren.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Das folgende Beispiel demonstriert die Anwendung der Klasse Dialog. +Es zeigt einen Frame, +aus dem per Buttonklick ein modaler Dialog aufgerufen werden kann. +Der Dialog fragt den Anwender, ob die Anwendung beendet werden soll, +und wartet, bis einer der Buttons »Ja« oder »Nein« +gedrückt wurde. In diesem Fall wird ein boolescher Rückgabewert +generiert, der nach dem Schließen des Dialogs an das Vaterfenster +zurückgegeben wird. Falls der Rückgabewert true +(entprechend dem Button »Ja«) ist, wird die Anwendung beendet, +andernfalls läuft sie weiter: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3110.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 class YesNoDialog
+007 extends Dialog
+008 implements ActionListener
+009 {
+010   boolean result;
+011 
+012   public YesNoDialog(Frame owner, String msg)
+013   {
+014     super(owner, "Ja-/Nein-Auswahl", true);
+015     //Fenster
+016     setBackground(Color.lightGray);
+017     setLayout(new BorderLayout());
+018     setResizable(false); //Hinweis im Text beachten
+019     Point parloc = owner.getLocation();
+020     setLocation(parloc.x + 30, parloc.y + 30);
+021     //Message
+022     add(new Label(msg), BorderLayout.CENTER);
+023     //Buttons
+024     Panel panel = new Panel();
+025     panel.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.CENTER));
+026     Button button = new Button("Ja");
+027     button.addActionListener(this);
+028     panel.add(button);
+029     button = new Button("Nein");
+030     button.addActionListener(this);
+031     panel.add(button);
+032     add(panel, BorderLayout.SOUTH);
+033     pack();
+034   }
+035 
+036   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+037   {
+038     result = event.getActionCommand().equals("Ja");
+039     setVisible(false);
+040     dispose();
+041   }
+042 
+043   public boolean getResult()
+044   {
+045     return result;
+046   }
+047 }
+048 
+049 public class Listing3110
+050 extends Frame
+051 implements ActionListener
+052 {
+053   public static void main(String[] args)
+054   {
+055     Listing3110 wnd = new Listing3110();
+056     wnd.setVisible(true);
+057   }
+058 
+059   public Listing3110()
+060   {
+061     super("Modale Dialoge");
+062     setLayout(new FlowLayout());
+063     setBackground(Color.lightGray);
+064     Button button = new Button("Ende");
+065     button.addActionListener(this);
+066     add(button);
+067     setLocation(100,100);
+068     setSize(300,200);
+069     setVisible(true);
+070   }
+071 
+072   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+073   {
+074     String cmd = event.getActionCommand();
+075     if (cmd.equals("Ende")) {
+076       YesNoDialog dlg;
+077       dlg = new YesNoDialog(
+078         this,
+079         "Wollen Sie das Programm wirklich beenden?"
+080       );
+081       dlg.setVisible(true);
+082       //Auf das Schließen des Dialogs warten...
+083       if (dlg.getResult()) {
+084         setVisible(false);
+085         dispose();
+086         System.exit(0);
+087       }
+088     }
+089   }
+090 }
+ +		 +Listing3110.java
+ +Listing 31.10: Konstruktion modaler Dialoge

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Um den Dialog relativ zur Position seines Vaterfensters anzuzeigen, +wird dessen Position durch Aufruf von getLocation +ermittelt. Der Ursprung des Dialogfensters wird dann 30 Pixel weiter +nach unten bzw. nach rechts gelegt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Nach dem Start zeigt das Programm zunächst das in Abbildung 31.14 +dargestellte Fenster an: +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.14: Das Vaterfenster für den modalen Dialog

+ +

+Nach dem Klick auf »Ende« wird actionPerformed +aufgerufen und läuft bis zum Aufruf des Dialogs (siehe Abbildung 31.15). +Die Anweisung dlg.setVisible(true); +ruft den Dialog auf und blockiert dann. Sie terminiert erst, wenn +der Dialog durch Drücken eines Buttons beendet wurde. In diesem +Fall wird mit getResult der +Rückgabewert abgefragt und das Programm beendet, wenn dieser +true +ist. Die Methode getResult liefert +den Inhalt der privaten Instanzvariablen result, +die beim Auftreten eines Action-Events durch einen der beiden Buttons +gesetzt wird. Zwar ist das Dialogfenster beim Aufruf von getResult +bereits zerstört, aber die Objektvariable dlg +existiert noch und getResult +kann aufgerufen werden. +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.15: Ein einfacher Ja-/Nein-Dialog

+ +

+Bevor wir das Kapitel beenden, wollen wir dieses Programm ein wenig +erweitern und ein weiteres Beispiel für die Anwendung modaler +Dialoge geben. Das folgende Programm implementiert eine Klasse ModalDialog, +die aus Dialog +abgeleitet ist. Mit ihrer Hilfe können modale Dialoge der obigen +Art konstruiert werden, bei denen die Ausstattung mit Buttons variabel +ist und zum Zeitpunkt der Instanzierung festgelegt werden kann: + +

+public ModalDialog(
+   Frame owner,
+   String title,
+   String msg,
+   String buttons
+);
+
+ + +

+Der Konstruktor erwartet neben dem Vater-Frame +drei weitere Parameter, title, +msg und buttons. +In title wird der Inhalt der +Titelzeile übergeben, und msg +spezifiziert den Text innerhalb des Dialogs. Der Parameter buttons +erwartet eine Liste von Button-Bezeichnern, +die zur Festlegung der Anzahl und Beschriftung der Buttons dienen. +Die einzelnen Elemente sind durch Kommata zu trennen und werden innerhalb +des Dialogs mit einem StringTokenizer +zerlegt. Der in getResult gelieferte +Rückgabewert des Dialogs ist - anders als im vorigen Beispiel +- ein String +und entspricht der Beschriftung des zum Schließen verwendeten +Buttons. + +

+ModalDialog enthält einige +statische Methoden, mit denen Dialoge mit einer festen Buttonstruktur +einfach erzeugt werden können. So erzeugt OKButton +lediglich einen Button mit der Beschriftung »OK«, YesNoDialog +zwei Buttons, »Ja« und »Nein«, und YesNoCancelDialog +erzeugt einen Dialog mit drei Buttons, »Ja«, »Nein« +und »Abbruch«. Das folgende Listing zeigt die Klasse ModalDialog +und ein Rahmenprogramm zum Testen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3111.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import java.util.*;
+006 
+007 class ModalDialog
+008 extends Dialog
+009 implements ActionListener
+010 {
+011   String result;
+012 
+013   public static String OKDialog(Frame owner, String msg)
+014   {
+015     ModalDialog dlg;
+016     dlg = new ModalDialog(owner,"Nachricht",msg,"OK");
+017     dlg.setVisible(true);
+018     return dlg.getResult();
+019   }
+020 
+021   public static String YesNoDialog(Frame owner, String msg)
+022   {
+023     ModalDialog dlg;
+024     dlg = new ModalDialog(owner,"Frage",msg,"Ja,Nein");
+025     dlg.setVisible(true);
+026     return dlg.getResult();
+027   }
+028 
+029   public static String YesNoCancelDialog(Frame owner,String msg)
+030   {
+031     ModalDialog dlg;
+032     dlg = new ModalDialog(owner,"Frage",msg,"Ja,Nein,Abbruch");
+033     dlg.setVisible(true);
+034     return dlg.getResult();
+035   }
+036 
+037   public ModalDialog(
+038     Frame owner,
+039     String title,
+040     String msg,
+041     String buttons
+042   )
+043   {
+044     super(owner, title, true);
+045     //Fenster
+046     setBackground(Color.lightGray);
+047     setLayout(new BorderLayout());
+048     setResizable(false);
+049     Point parloc = owner.getLocation();
+050     setLocation(parloc.x + 30, parloc.y + 30);
+051     //Message
+052     add(new Label(msg), BorderLayout.CENTER);
+053     //Buttons
+054     Panel panel = new Panel();
+055     panel.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.CENTER));
+056     StringTokenizer strtok = new StringTokenizer(buttons,",");
+057     while (strtok.hasMoreTokens()) {
+058       Button button = new Button(strtok.nextToken());
+059       button.addActionListener(this);
+060       panel.add(button);
+061     }
+062     add(panel, BorderLayout.SOUTH);
+063     pack();
+064   }
+065 
+066   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+067   {
+068     result = event.getActionCommand();
+069     setVisible(false);
+070     dispose();
+071   }
+072 
+073   public String getResult()
+074   {
+075     return result;
+076   }
+077 }
+078 
+079 public class Listing3111
+080 extends Frame
+081 implements ActionListener
+082 {
+083   public static void main(String[] args)
+084   {
+085     Listing3111 wnd = new Listing3111();
+086     wnd.setVisible(true);
+087   }
+088 
+089   public Listing3111()
+090   {
+091     super("Drei modale Standarddialoge");
+092     setLayout(new FlowLayout());
+093     setBackground(Color.lightGray);
+094     Button button = new Button("OKDialog");
+095     button.addActionListener(this);
+096     add(button);
+097     button = new Button("YesNoDialog");
+098     button.addActionListener(this);
+099     add(button);
+100     button = new Button("YesNoCancelDialog");
+101     button.addActionListener(this);
+102     add(button);
+103     setLocation(100,100);
+104     setSize(400,200);
+105     setVisible(true);
+106   }
+107 
+108   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+109   {
+110     String cmd = event.getActionCommand();
+111     if (cmd.equals("OKDialog")) {
+112       ModalDialog.OKDialog(this,"Dream, dream, dream, ...");
+113     } else if (cmd.equals("YesNoDialog")) {
+114       String ret = ModalDialog.YesNoDialog(
+115         this,
+116         "Programm beenden?"
+117       );
+118       if (ret.equals("Ja")) {
+119         setVisible(false);
+120         dispose();
+121         System.exit(0);
+122       }
+123     } else if (cmd.equals("YesNoCancelDialog")) {
+124       String msg = "Verzeichnis erstellen?";
+125       String ret = ModalDialog.YesNoCancelDialog(this,msg);
+126       ModalDialog.OKDialog(this,"Rückgabe: " + ret);
+127     }
+128   }
+129 }
+ +		 +Listing3111.java
+ +Listing 31.11: Drei modale Standarddialoge

+ +

+Die drei Dialoge, die durch Aufrufe von OKDialog, +YesNoDialog und YesNoCancelDialog +generiert werden, sind in den folgenden Abbildungen 31.16 +bis 31.18 dargestellt: +

+ + +

+ +

+Abbildung 31.16: Ein Aufruf von OKDialog

+

+ + +

+ +

+Abbildung 31.17: Ein Aufruf von YesNoDialog

+

+ + +

+ +

+Abbildung 31.18: Ein Aufruf von YesNoCancelDialog

+
+ + + +
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 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 31 - GUI-Dialoge +
+
+ + + + +

31.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100206.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100206.html new file mode 100644 index 0000000..3c3e4d9 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100206.html @@ -0,0 +1,80 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 32 - AWT-Dialogelemente +
+
+ + + + +

Kapitel 32

+

AWT-Dialogelemente

+
+
+ + +
+
+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+
+ + + + +

32.1 Rahmenprogramm

+
+ +
+ +

+Nachdem in Kapitel 31 +die grundsätzliche Vorgehensweise beim Anlegen eines Dialogs +besprochen wurde, behandelt dieses Kapitel nun die verschiedenen Dialogelemente. +Zu jedem Dialogelement werden die Konstruktoren und die verschiedenen +Methoden zur Steuerung seines Verhaltens vorgestellt. Falls ein Dialogelement +auch Nachrichten sendet, werden diese erläutert und ihre Anwendung +demonstriert. + +

+Jedes Dialogelement wird in Java durch eine eigene Klasse repräsentiert, +die dessen Verhalten und Eigenschaften kapselt. Zur Aufnahme eines +neuen Dialogelements in einen Dialog wird eine neue Instanz der gewünschten +Klasse angelegt und das resultierende Objekt mit add +in den Dialog eingefügt. Die Methoden des Dialogelements können +dann zu einem beliebigen Zeitpunkt aufgerufen werden, um dessen Verhalten +zu beeinflussen. Alle Dialogelemente sind aus der Klasse Component +abgeleitet. Sie verfügen über die grundlegenden Eigenschaften +eines Fensters, besitzen eine Größe und Position und sind +in der Lage, Nachrichten zu empfangen und zu bearbeiten. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Damit nicht jedesmal ein komplettes Programm abgedruckt werden muss, +wollen wir die Beispiele in ein vordefiniertes Rahmen-Programm einbetten. +Dieses erzeugt ein Fenster mit zwei Buttons, die zum Aufrufen des +Dialogs bzw. zum Beenden des Programms verwendet werden können:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + +

+ +

+Abbildung 32.1: Das Beispielprogramm zum Aufruf der Beispieldialoge

+ +

+Der nach Drücken des »Dialog«-Buttons aufgerufene Dialog +besitzt ein BorderLayout, +das in der South-Komponente einen Button +zum Beenden des Dialogs enthält. In der Center-Komponente wird +ein Panel +platziert, das an die Methode customizeLayout +weitergegeben wird, die darin die Beispielkomponenten platziert. In +der Basisversion ist diese Methode leer, und der Dialog hat folgendes +Aussehen: +

+ + +

+ +

+Abbildung 32.2: Der noch leere Beispieldialog

+ +

+Die Beispielprogramme können dann dem übergebenen Panel +innerhalb von customizeLayout +einen beliebigen Layoutmanager zuordnen und eine beliebige Auswahl +von Komponenten darauf platzieren. Der Ende-Button bleibt auf jeden +Fall erhalten und kann zum Beenden des Dialogs verwendet werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* DialogBeispiel.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 class MyDialog
+007 extends Dialog
+008 implements ActionListener
+009 {
+010   public MyDialog(Frame parent)
+011   {
+012     super(parent,"MyDialog",true);
+013     Point parloc = parent.getLocation();
+014     setBounds(parloc.x + 30, parloc.y + 30,400,300);
+015     setBackground(Color.lightGray);
+016     setLayout(new BorderLayout());
+017     //Panel
+018     Panel panel = new Panel();
+019     customizeLayout(panel);
+020     add(panel, BorderLayout.CENTER);
+021     //Ende-Button
+022     Button button = new Button("Ende");
+023     button.addActionListener(this);
+024     add(button, BorderLayout.SOUTH);
+025     //Window-Listener
+026     addWindowListener(
+027       new WindowAdapter() {
+028         public void windowClosing(WindowEvent event)
+029         {
+030           endDialog();
+031         }
+032       }
+033     );
+034     pack();
+035   }
+036 
+037   private void customizeLayout(Panel panel)
+038   {
+039     //Beispielcode hier
+040   }
+041 
+042   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+043   {
+044     if (event.getActionCommand().equals("Ende")) {
+045       endDialog();
+046     }
+047   }
+048 
+049   void endDialog()
+050   {
+051     setVisible(false);
+052     dispose();
+053     ((Window)getParent()).toFront();
+054     getParent().requestFocus();
+055   }
+056 }
+057 
+058 public class DialogBeispiel
+059 extends Frame
+060 implements ActionListener
+061 {
+062   public static void main(String[] args)
+063   {
+064     DialogBeispiel wnd = new DialogBeispiel();
+065     wnd.setSize(300,200);
+066     wnd.setVisible(true);
+067   }
+068 
+069   public DialogBeispiel()
+070   {
+071     super("Beispiel Dialogelemente");
+072     setBackground(Color.lightGray);
+073     setLayout(new FlowLayout());
+074     //Dialog-Button
+075     Button button = new Button("Dialog");
+076     button.addActionListener(this);
+077     add(button);
+078     //Ende-Button
+079     button = new Button("Ende");
+080     button.addActionListener(this);
+081     add(button);
+082     //Window-Listener
+083     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+084   }
+085 
+086   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+087   {
+088     String cmd = event.getActionCommand();
+089     if (cmd.equals("Dialog")) {
+090       MyDialog dlg = new MyDialog(this);
+091       dlg.setVisible(true);
+092     } else if (cmd.equals("Ende")) {
+093       setVisible(false);
+094       dispose();
+095       System.exit(0);
+096     }
+097   }
+098 }
+ +		 +DialogBeispiel.java
+ +Listing 32.1: Rahmenprogramm für Dialogelemente

+
+ + + +
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+
+ + + + +

32.2 Label

+
+ +
+ +

+Ein Label +dient zur Beschriftung von Dialogboxen. Es enthält eine Zeile +Text, die auf dem Bildschirm angezeigt wird und vom Programm verändert +werden kann. +

+ + + + + +
+ +
+public Label()
+
+public Label(String text)
+
+public Label(String text, int align)
+
+ +		 +java.awt.Label
+ +

+Der parameterlose Konstruktor erzeugt ein Label +ohne Text. Wird der Parameter text +übergeben, verwendet das Label diesen als Beschriftung. Der Parameter +align bestimmt die Ausrichtung +des Texts. Hier kann eine der Konstanten Label.LEFT, +Label.RIGHT +oder Label.CENTER +übergeben werden. +

+ + + + + +
+ +
+public void setText(String text)
+
+public String getText()
+
+public void setAlignment(int align)
+
+public int getAlignment()
+
+ +		 +java.awt.Label
+ +

+setText +und getText +erlauben den Zugriff auf den Text des Labels und setAlignment +und getAlignment auf die Ausrichtung +des Texts. Die Parameter dieser Methoden haben dieselbe Bedeutung +wie im Konstruktor. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Label.inc */
+002 
+003 private void customizeLayout(Panel panel)
+004 {
+005   panel.setLayout(new GridLayout(4,1));
+006   panel.add(new Label("Default"));
+007   panel.add(new Label("Links",Label.LEFT));
+008   panel.add(new Label("Zentriert",Label.CENTER));
+009   panel.add(new Label("Rechts",Label.RIGHT));
+010 }
+ +		 +Label.inc
+ +Listing 32.2: Verwendung von Label-Komponenten

+

+ + +

+ +

+Abbildung 32.3: Ein Dialog mit Label-Komponenten

+
+ + + +
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+
+ + + + +

32.3 Button

+
+ +
+ +

+Ein Button +ist eine beschriftete Schaltfläche, die dazu verwendet wird, +auf Knopfdruck des Anwenders Aktionen in der Fensterklasse auszulösen. +

+ + + + + +
+ +
+public Button()
+
+public Button(String label)
+
+ +		 +java.awt.Button
+ +

+Der parameterlose Konstruktor erzeugt einen Button +ohne Text. Üblicherweise wird ein Button +gleich bei der Konstruktion beschriftet, was durch Übergabe eines +String-Objekts +erreicht werden kann. +

+ + + + + +
+ +
+public void setLabel(String label)
+
+public String getLabel()
+
+ +		 +java.awt.Button
+ +

+setLabel +und getLabel +erlauben den Zugriff auf die Beschriftung des Buttons. + +

+Wird ein Button +gedrückt, so sendet er ein Action-Event an seine Ereignisempfänger. +Diese müssen das Interface ActionListener +implementieren und sich durch Aufruf von addActionListener +registrieren: +

+ + + + + +
+ +
+public void addActionListener(ActionListener l)
+
+public void removeActionListener(ActionListener l)
+
+ +		 +java.awt.Button
+ +

+Das Action-Event führt im Ereignisempfänger zum Aufruf der +Methode actionPerformed, +die ein ActionEvent +übergeben bekommt. Dieses besitzt die Methode getActionCommand, +mit der die Beschriftung des Buttons abgefragt werden kann. Soll das +Action-Kommando nicht mit der Beschriftung identisch sein, kann es +in der Buttonklasse durch Aufruf von setActionCommand +geändert werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setActionCommand(String command)
+
+ +		 +java.awt.Button
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+In Kapitel 31 findet +sich eine ganze Reihe von Beispielen für die Anwendung von Buttons. +Wir wollen daher an dieser Stelle auf ein weiteres Beispiel verzichten.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

32.4 Checkbox

+
+ +
+ +

+Eine Checkbox +ist ein Eingabeelement, das eine Zustandsvariable besitzt, die zwischen +den Werten true +und false +umgeschaltet werden kann. Der aktuelle Zustand wird durch ein Häkchen +oder Kreuz in der Checkbox +angezeigt. +

+ + + + + +
+ +
+public Checkbox()
+
+public Checkbox(String label)
+
+public Checkbox(String label, boolean state)
+
+public Checkbox(String label, CheckboxGroup cbg, boolean state)
+
+public Checkbox(String label, boolean state, CheckboxGroup cbg)
+
+ +		 +java.awt.Checkbox
+ +

+Der parameterlose Konstruktor erzeugt eine Checkbox +ohne Beschriftung mit dem Anfangszustand false. +Wird der String label angegeben, +bekommt die Checkbox +die angegebene Beschriftung. Durch Übergabe des booleschen Parameters +state ist es möglich, den +anfänglichen Zustand der Checkbox +vorzugeben. Der in den letzten beiden Konstruktoren verwendete Parameter +cbg dient zur Gruppierung von +Radiobuttons und sollte bei einer Checkbox +stets null +sein. +

+ + + + + +
+ +
+public String getLabel()
+
+public void setLabel(String label)
+
+public boolean getState()
+
+public void setState(boolean state)
+
+ +		 +java.awt.Checkbox
+ +

+ + Die Methoden ermöglichen den Zugriff +auf die Beschriftung und den aktuellen Zustand der Checkbox. + +

+Oft repräsentiert eine Checkbox +einen logischen Schalter, dessen Zustand abgefragt wird, nachdem der +Dialog beendet wurde. Zusätzlich kann aber auch unmittelbar auf +eine Zustandsänderung reagiert werden, denn eine Checkbox +generiert ein Item-Event, wenn die Markierung vom Anwender gesetzt +oder zurückgenommen wird. Um auf dieses Event zu reagieren, ist +durch Aufruf von addItemListener +ein Objekt, das das Interface ItemListener +implementiert, bei der Checkbox +zu registrieren: +

+ + + + + +
+ +
+public void addItemListener(ItemListener l)
+
+ +		 +java.awt.Checkbox
+ +

+Ein Item-Event wird immer dann gesendet, wenn sich der Zustand einer +Checkbox verändert hat. In diesem Fall wird im Ereignisempfänger +die Methode itemStateChanged +mit einem Argument vom Typ ItemEvent +aufgerufen: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract void itemStateChanged(ItemEvent e)
+
+ +		 +java.awt.event.ItemListener
+ +

+Das ItemEvent +stellt die Methode getItemSelectable +zur Verfügung, mit der ermittelt werden kann, durch welche Checkbox +das Ereignis ausgelöst wurde: +

+ + + + + +
+ +
+public ItemSelectable getItemSelectable()
+
+ +		 +java.awt.event.ItemEvent
+ +

+Der Rückgabewert kann dann in ein Objekt des Typs Checkbox +konvertiert werden. Durch Aufruf von getState +kann der aktuelle Zustand bestimmt werden. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Checkbox1.inc */
+002 
+003 private void customizeLayout(Panel panel)
+004 {
+005   panel.setLayout(new GridLayout(3,1));
+006   Checkbox cb = new Checkbox("Checkbox 1");
+007   cb.addItemListener(this);
+008   panel.add(cb);
+009   cb = new Checkbox("Checkbox 2", true);
+010   cb.addItemListener(this);
+011   panel.add(cb);
+012   cb = new Checkbox("Checkbox 3", false);
+013   cb.addItemListener(this);
+014   panel.add(cb);
+015 }
+ +		 +Checkbox1.inc
+ +Listing 32.3: Verwendung von Checkbox-Komponenten

+

+ + +

+ +

+Abbildung 32.4: Ein Dialog mit Checkbox-Komponenten

+ +

+Das folgende Listing zeigt eine beispielhafte Implementierung der +Methode itemStateChanged, +die in der Klasse MyDialog beim +Auftreten eines Item-Events aufgerufen wird (zusätzlich muss +MyDialog das Interface ItemListener +implementieren): + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Checkbox2.inc */
+002 
+003 public void itemStateChanged(ItemEvent event)
+004 {
+005   Checkbox cb = (Checkbox) event.getItemSelectable();
+006   System.out.println(cb.getLabel() + ": " + cb.getState());
+007 }
+ +		 +Checkbox2.inc
+ +Listing 32.4: Behandlung von Item-Events

+
+ + + +
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+
+ + + + +

32.5 CheckboxGroup

+
+ +
+ +

+Eine CheckboxGroup +ist die Java-Variante einer Gruppe von Radiobuttons, +also einer Kollektion von Buttons, von denen immer genau einer aktiviert +ist. Wird ein anderer Button aktiviert, so ändert er seinen internen +Status auf true, +und der zuvor gesetzte wird false. + +

+Eine CheckboxGroup +ist nichts anderes als eine Checkbox, +deren CheckboxGroup-Parameter +gesetzt ist. +

+ + + + + +
+ +
+public Checkbox(String label, CheckboxGroup cbg, boolean state)
+
+public Checkbox(String label, boolean state, CheckboxGroup cbg)
+
+ +		 +java.awt.Checkbox
+ +

+Anders als bei einer gewöhnlichen Checkbox +stehen jetzt nur noch zwei Konstruktoren zur Verfügung. An diese +werden die Beschriftung, der Anfangszustand und ein Objekt der Klasse +CheckboxGroup +übergeben. + +

+Die CheckboxGroup +sorgt dabei für den Gruppierungseffekt und die Logik beim Umschalten +der Radiobuttons. Für jede zusammenhängende Gruppe von Radiobuttons +ist daher ein eigenes Objekt der Klasse CheckboxGroup +zu instanzieren und an den Konstruktor zu übergeben. + +

+Die CheckboxGroup +bietet alle Methoden, die auch bei einer Checkbox +verfügbar sind. setState +funktioniert allerdings nur dann, wenn als Parameter true +übergeben wird. In diesem Fall wird der Zustand der zugehörigen +Checkbox +gesetzt und der aller anderen Checkboxes derselben Gruppe zurückgenommen. +Bei der Übergabe von false +an setState +passiert gar nichts. Zusätzlich gibt es zwei Methoden getCheckboxGroup +und setCheckboxGroup, +die den Zugriff auf die zugeordnete CheckboxGroup +erlauben: +

+ + + + + +
+ +
+public void setCheckboxGroup(CheckboxGroup cbg)
+
+public CheckboxGroup getCheckboxGroup()
+
+ +		 +java.awt.Checkbox
+ +

+Mit setCheckboxGroup +kann die Zuordnung der Checkboxes zu einer CheckboxGroup +auch nach der Konstruktion geändert werden. Das beim Aufruf von +getCheckboxGroup zurückgegebene +Objekt kann dazu verwendet werden, mit Hilfe der Methoden getCurrent +und setCurrent +der Klasse CheckboxGroup +auf das selektierte Element der CheckboxGroup +zuzugreifen: +

+ + + + + +
+ +
+public Checkbox getCurrent()
+
+public void setCurrent(Checkbox box)
+
+ +		 +java.awt.CheckboxGroup
+ +

+getCurrent +liefert die Checkbox, +deren Zustand true +ist. Um mit setCurrent +eine Checkbox +zu aktivieren, muss diese als Parameter übergeben werden. Alle +anderen Checkboxes derselben Gruppe bekommen dann den Zustand false. + +

+Die einzelnen Checkboxes einer CheckboxGroup +senden ein ITEM-Event, wenn die Checkbox +selektiert wird. Dagegen wird kein Ereignis gesendet, wenn die Checkbox +deselektiert wird oder wenn ihr Zustand nicht vom Anwender, sondern +vom Programm verändert wird. + +

+Das folgende Beispiel zeigt die Definition von zwei Objekten des Typs +CheckboxGroup +mit jeweils drei Elementen. In jeder der beiden Gruppen ist immer +genau ein Element markiert, das unabhängig von den Elementen +der anderen Gruppe ausgewählt werden kann: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* CheckboxGroup.inc */
+002 
+003 private void customizeLayout(Panel panel)
+004 {
+005   panel.setLayout(new GridLayout(3,2));
+006   CheckboxGroup cbg1 = new CheckboxGroup();
+007   CheckboxGroup cbg2 = new CheckboxGroup();
+008   panel.add(new Checkbox("rot",cbg1,true));
+009   panel.add(new Checkbox("eckig",cbg2,true));
+010   panel.add(new Checkbox("blau",cbg1,false));
+011   panel.add(new Checkbox("rund",cbg2,false));
+012   panel.add(new Checkbox("gelb",cbg1,false));
+013   panel.add(new Checkbox("schief",cbg2,false));
+014 }
+ +		 +CheckboxGroup.inc
+ +Listing 32.5: Verwendung einer CheckboxGroup

+

+ + +

+ +

+Abbildung 32.5: Ein Dialog mit CheckboxGroup-Elementen

+
+ + + +
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+
+ + + + +

32.6 TextField

+
+ +
+ +

+Ein TextField +dient zur Darstellung und zur Eingabe von Text. Sowohl der Anwender +als auch das Programm können den dargestellten Text auslesen +und verändern. +

+ + + + + +
+ +
+public TextField()
+
+public TextField(int width)
+
+public TextField(String text)
+
+public TextField(String text, int width)
+
+ +		 +java.awt.TextField
+ +

+Der parameterlose Konstruktor erzeugt ein leeres Textfeld, in das +der Anwender beliebig viel Text eingeben kann. Wird mit width +die Breite des Textfeldes vorgegeben, so beschränkt sich die +Anzahl der auf dem Bildschirm angezeigten Zeichen auf den angegebenen +Wert. Die Anzahl einzugebender Zeichen wird allerdings nicht +begrenzt. Ist der Text länger, scrollt er innerhalb des Textfelds. +Mit dem Parameter text kann +eine Zeichenkette vorgegeben werden, die beim Aufruf des Textfeldes +vorgelegt wird. + +

+Die Klasse Textfield ist aus +TextComponent +abgeleitet. Sie besitzt eine ganze Reihe von Methoden, mit denen es +möglich ist, auf den Text zuzugreifen oder die Eigenschaften +des Textfeldes zu verändern. Die Methoden getText +und setText +werden zum Lesen und Verändern des Textes verwendet: +

+ + + + + +
+ +
+public String getText()
+
+public void setText(String text)
+
+ +		 +java.awt.TextField
+ +

+Mit getColumns +kann die Anzahl der darstellbaren Zeichen des Textfeldes abgefragt +und mit setColumns +verändert werden: +

+ + + + + +
+ +
+public int getColumns()
+
+public void setColumns(int columns)
+
+ +		 +java.awt.TextField
+ +

+Zwei weitere Methoden stehen für das Markieren von Text zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public void selectAll()
+
+public void select(int first, int last)
+
+ +		 +java.awt.TextField
+ +

+selectAll +markiert den kompletten Text und select +den Bereich von first bis last +(die Zählung beginnt bei 0). Mit den beiden Methoden getSelectionStart +und getSelectionEnd +kann die aktuelle Selektion abgefragt werden, getSelectedText +liefert den selektierten Text: +

+ + + + + +
+ +
+public int getSelectionStart()
+
+public int getSelectionEnd()
+
+public String getSelectedText()
+
+ +		 +java.awt.TextField
+ +

+Auf die aktuelle Cursorposition innerhalb des Textes kann mit den +Methoden getCaretPosition +und setCaretPosition +zugegriffen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public int getCaretPosition()
+
+public void setCaretPosition(int position)
+
+ +		 +java.awt.TextField
+ +

+Des weiteren kann man verhindern, dass der Text geändert wird, +und es besteht die Möglichkeit, verdeckte Eingaben (etwa für +Paßwörter) zu realisieren: +

+ + + + + +
+ +
+public void setEditable(boolean allowed)
+
+public boolean isEditable()
+
+public void setEchoCharacter(char c)
+
+public char getEchoChar()
+
+ +		 +java.awt.TextField
+ +

+Durch einen Aufruf von setEditable +mit false +als Parameter werden weitere Eingaben unterbunden. Der aktuelle Status +kann mit isEditable +abgefragt werden. Mit Hilfe von setEchoCharacter +kann ein Zeichen übergeben werden, das bei jedem Tastendruck +anstelle des vom Anwender eingegebenen Zeichens ausgegeben wird. Durch +Übergabe eines '*' kann beispielsweise die verdeckte Eingabe +eines Paßworts realisiert werden. + +

+Ein Textfeld generiert ein Action-Event, wenn der Anwender innerhalb +des Textfeldes die ENTER-Taste drückt. In diesem Fall liefert +die Methode getActionCommand +des Action-Events den Inhalt des Textfeldes. Eine Methode setActionCommand, +die es wie bei Buttons erlaubt, den Rückgabewert von getActionCommand +zu verändern, gibt es bei Textfeldern nicht. Um die Action-Events +mehrerer Textfelder, die einen gemeinsamen Empfänger haben, unterscheiden +zu können, kann mit getSource +die Ereignisquelle abgefragt werden. Wird ein gemeinsamer Empfänger +für alle Action-Events verwendet, so kann das von getSource +gelieferte Objekt mit dem Operator instanceof +daraufhin untersucht werden, ob es sich um ein TextField +oder einen Button +handelt. Für das nachfolgende Beispiel könnte das etwa so +aussehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TextField1.inc */
+002 
+003 public void actionPerformed(ActionEvent event)
+004 {
+005   Object obj = event.getSource();
+006   if (obj instanceof TextField) {
+007     System.out.println(
+008       "ButtonAction: "+event.getActionCommand()
+009     );
+010   } else if (obj instanceof Button) {
+011     if (event.getActionCommand().equals("Ende")) {
+012       endDialog();
+013     }
+014   }
+015 }
+ +		 +TextField1.inc
+ +Listing 32.6: Verwendung von Textfeldern

+ +

+Neben dem Action-Ereignis generiert ein Textfeld bei jeder Textänderung +ein Text-Ereignis. Ein Empfänger für Text-Ereignisse +kann mit der Methode addTextListener +von TextField +registriert werden, die als Argument ein Objekt erwartet, das das +Interface TextListener +implementiert. Beim Auftreten eines Text-Ereignisses wird im TextListener +die Methode textValueChanged +mit einem TextEvent +als Parameter aufgerufen. TextEvent +ist aus AWTEvent +abgeleitet und erbt die Methoden getID +und getSource, +stellt darüber hinaus aber keine eigenen Methoden zur Verfügung. +Typischerweise wird innerhalb von textValueChanged +mit getSource +das zugehörige TextField +beschafft und mit getText +auf seinen Inhalt zugegriffen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TextField2.inc */
+002 
+003 public void textValueChanged(TextEvent event)
+004 {
+005   TextField tf = (TextField)event.getSource();
+006   System.out.println("textValueChanged: "+tf.getText());
+007 }
+ +		 +TextField2.inc
+ +Listing 32.7: Behandlung von Text-Events

+ +

+Das folgende Beispiel zeigt die Anwendung von Textfeldern und die +Registrierung von Empfängern für Text-Events und Action-Events. +Das Beispiel demonstriert auch, wie man Textfelder und Beschriftungen +kombinieren kann. Innerhalb des Dialogs werden in einem FlowLayout +zwei Panels nebeneinander angeordnet. Das erste Panel enthält +ein GridLayout +mit drei Zeilen Beschriftung und das zweite ein GridLayout +mit drei Textfeldern. Da die Höhe der Elemente im GridLayout +in beiden Panels identisch ist, stehen Beschriftung und Text jeweils +auf der gleichen Höhe nebeneinander. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TextField3.inc */
+002 
+003 private void customizeLayout(Panel panel)
+004 {
+005   panel.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.LEFT));
+006   Panel labelPanel = new Panel();
+007   labelPanel.setLayout(new GridLayout(3,1));
+008   labelPanel.add(new Label("Name",Label.LEFT));
+009   labelPanel.add(new Label("Vorname",Label.LEFT));
+010   labelPanel.add(new Label("Ort",Label.LEFT));
+011   Panel editPanel = new Panel();
+012   editPanel.setLayout(new GridLayout(3,1));
+013 
+014   //Dieses Textfeld sendet Action- und Text-Ereignisse
+015   TextField tf = new TextField("Meier",20);
+016   tf.addActionListener(this);
+017   tf.addTextListener(this);
+018   editPanel.add(tf);
+019 
+020   //Diese Textfelder senden keine Ereignisse
+021   editPanel.add(new TextField("Luise",20));
+022   editPanel.add(new TextField("Hamburg",20));
+023   panel.add(labelPanel);
+024   panel.add(editPanel);
+025 }
+ +		 +TextField3.inc
+ +Listing 32.8: Textfelder mit Beschriftung

+

+ + +

+ +

+Abbildung 32.6: Ein Dialog mit beschrifteten Textfeldern

+
+ + + +
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+
+ + + + +

32.7 TextArea

+
+ +
+ +

+Im Gegensatz zur Klasse TextField, +bei der der Text auf eine einzige Zeile beschränkt ist, können +mit der Klasse TextArea +mehrzeilige Textfelder erzeugt werden. Zusätzlich kann der Text +in alle Richtungen scrollen, so dass auch größere Texte +bearbeitet werden können. +

+ + + + + +
+ +
+public TextArea()
+
+public TextArea(int rows, int cols)
+
+public TextArea(String text)
+
+public TextArea(String text, int rows, int cols)
+
+public TextArea(String text, int rows, int cols, int scroll)
+
+ +		 +java.awt.TextArea
+ +

+Der parameterlose Konstruktor erzeugt ein leeres TextArea-Objekt +in einer vom System vorgegebenen Größe. Werden die Parameter +rows und cols +vorgegeben, legen sie die Anzahl der sichtbaren Zeilen und Spalten +fest. Mit dem Parameter text +kann die zu editierende Zeichenkette übergeben werden. Mit Hilfe +des zusätzlichen Parameters scroll +kann die Ausstattung der TextArea +mit Schiebereglern festgelegt werden. Dazu stellt TextArea +die Konstanten SCROLLBARS_BOTH, +SCROLLBARS_VERTICAL_ONLY, +SCROLLBARS_HORIZONTAL_ONLY +und SCROLLBARS_NONE +zur Verfügung, die als Argument übergeben werden können. + +

+Ebenso wie TextField +ist auch TextArea +aus der Klasse TextComponent +abgeleitet und besitzt mit Ausnahme von setEchoCharacter +und getEchoCharacter +alle Methoden, die bereits bei TextField +vorgestellt wurden. Zusätzlich gibt es einige Methoden, mit denen +Teile des Textes verändert werden können: +

+ + + + + +
+ +
+public void insert(String str, int pos)
+
+public void append(String str)
+
+public void replaceRange(String text, int start, int end)
+
+ +		 +java.awt.TextArea
+ +

+Mit insert +wird die Zeichenkette str an +der Position pos eingefügt, +und der dahinter stehende Text wird entsprechend nach hinten geschoben. +append +hängt den als Argument übergebenen Text hinten an den bestehenden +Text an, und replaceRange +ersetzt den Text zwischen start +und end durch die übergebene +Zeichenkette text. + +

+Ein Objekt der Klasse TextArea +sendet Text-Events, so wie es bei TextField +beschrieben wurde. Action-Events werden dagegen nicht gesendet, denn +die ENTER-Taste erzeugt eine Zeilenschaltung. Ein zum folgenden Beispiel +passender Event-Handler könnte so realisiert werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TextArea2.inc */
+002 
+003 public void textValueChanged(TextEvent event)
+004 {
+005   TextArea tf = (TextArea)event.getSource();
+006   System.out.println("textValueChanged: "+tf.getText());
+007 }
+ +		 +TextArea2.inc
+ +Listing 32.9: Behandlung von Text-Events bei der Komponente TextArea

+ +

+Das Beispielprogramm zum Testen der TextArea-Komponente +sieht so aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TextArea1.inc */
+002 
+003 private void customizeLayout(Panel panel)
+004 {
+005   panel.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.LEFT));
+006   TextArea ta = new TextArea(10,40);
+007   ta.addTextListener(this);
+008   panel.add(ta);
+009 }
+ +		 +TextArea1.inc
+ +Listing 32.10: Verwendung einer TextArea-Komponente

+

+ + +

+ +

+Abbildung 32.7: Ein Dialog mit einem TextArea-Objekt

+
+ + + +
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+
+ + + + +

32.8 Choice

+
+ +
+ +

+Ein Choice-Menü +ist ein aufklappbares Textfeld, dessen Inhalt aus einer vom Programm +vorgegebenen Liste ausgewählt werden kann. Dialogelemente des +Typs Choice +entsprechen den unter Windows üblichen Drop-Down-Listboxen, +einer eingeschränkten Form der Comboboxen, +bei denen das zugehörige Editfeld nicht separat geändert +werden kann. +

+ + + + + +
+ +
+public Choice()
+
+ +		 +java.awt.Choice
+ +

+Der parameterlose Konstruktor erstellt ein Choice-Objekt +mit einer leeren Liste. + +

+Eine der wichtigsten Methoden der Klasse Choice +ist add: +

+ + + + + +
+ +
+public void add(String item)
+
+ +		 +java.awt.Choice
+ +

+Jeder Aufruf von add +hängt das übergebene Element item +an das Ende der Liste an. Die Elemente werden dabei in der Reihenfolge +der Aufrufe von add +eingefügt. Eine automatische Sortierung wurde in Java nicht vorgesehen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Analog zur Methode add +gibt es eine bedeutungsgleiche Methode addItem. +Während in der Klasse Choice +beide Methoden verwendet werden können, wurde die Methode addItem +in der Klasse List +mit dem JDK 1.2 als deprecated +markiert, sollte also nicht mehr verwendet werden.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Für den Zugriff auf die Elemente der Combobox stehen die Methoden +getItemCount, +getSelectedIndex, +getItem +und getSelectedItem +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public int getSelectedIndex()
+
+public String getItem(int n)
+
+public String getSelectedItem()
+
+public int getItemCount()
+
+ +		 +java.awt.Choice
+ +

+getItemCount +liefert die Anzahl der Elemente, die sich gegenwärtig in der +Liste befinden. Mit getItem +kann auf das n-te Element der Liste über seinen Index +zugegriffen werden; die Zählung beginnt bei 0. + +

+getSelectedIndex +liefert den Index des selektierten Elements, so dass durch Übergabe +dieses Wertes an getItem +das aktuelle Element beschafft werden kann. Alternativ dazu kann getSelectedItem +aufgerufen werden, um ohne explizite Kenntnis der internen Nummer +das selektierte Element zu beschaffen. + +

+Ebenso wie der Anwender kann auch das Programm selbst ein Element +aus der Liste selektieren: +

+ + + + + +
+ +
+public select(int)
+public select(String)
+
+ +		 +java.awt.Choice
+ +

+Hierbei wird an select +wahlweise ein int +oder ein String +übergeben. Im ersten Fall wird das Element über seinen numerischen +Index selektiert, im zweiten direkt durch Suche des angegebenen Wertes. + +

+Ebenso wie eine Checkbox +sendet auch ein Choice-Element +Item-Ereignisse, wenn ein Element selektiert +wurde. Um auf dieses Event zu reagieren, ist durch Aufruf von addItemListener +ein ItemListener +zu registrieren: +

+ + + + + +
+ +
+public void addItemListener(ItemListener l)
+
+ +		 +java.awt.Choice
+ +

+Ein Item-Event wird immer dann gesendet, wenn ein anderes Element +ausgewählt wurde. In diesem Fall wird im Ereignisempfänger +die Methode itemStateChanged +mit einem Argument vom Typ ItemEvent +aufgerufen: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract void itemStateChanged(ItemEvent e)
+
+ +		 +java.awt.event.ItemEvent
+ +

+Das ItemEvent +stellt die Methode getItemSelectable +zur Verfügung, mit der ermittelt werden kann, durch welches Choice-Element +das Ereignis ausgelöst wurde. Zusätzlich gibt es die Methode +getItem, +die das ausgewählte Element als String +zur Verfügung stellt: +

+ + + + + +
+ +
+public ItemSelectable getItemSelectable()
+
+public Object getItem()
+
+ +		 +java.awt.event.ItemEvent
+ +

+Damit kann offensichtlich auf zwei unterschiedliche Arten auf die +Änderung der Auswahl reagiert werden. Einerseits kann mit getItemSelectable +ein Choice-Element +beschafft und mit getSelectedItem +das selektierte Element ermittelt werden. Andererseits kann getItem +aufgerufen und das Ergebnis in einen String +umgewandelt werden. Das folgende Listing demonstriert dies beispielhaft: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Choice2.inc */
+002 
+003 public void itemStateChanged(ItemEvent event)
+004 {
+005   Choice choice = (Choice) event.getItemSelectable();
+006   String str1 = choice.getSelectedItem();
+007   String str2 = (String) event.getItem();
+008   System.out.println("choice.getSelectedItem: " + str1);
+009   System.out.println("event.getItem:          " + str2);
+010 }
+ +		 +Choice2.inc
+ +Listing 32.11: Behandlung der Ereignisse einer Choice-Komponente

+ +

+Das Beispielprogramm zum Testen der Choice-Komponente +sieht so aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Choice1.inc */
+002 
+003 private void customizeLayout(Panel panel)
+004 {
+005   panel.setLayout(new FlowLayout());
+006   Choice choice = new Choice();
+007   choice.addItemListener(this);
+008   choice.add("rot");
+009   choice.add("grün");
+010   choice.add("gelb");
+011   choice.add("blau");
+012   choice.add("rosa");
+013   choice.add("lila");
+014   panel.add(choice);
+015 }
+ +		 +Choice1.inc
+ +Listing 32.12: Verwendung einer Choice-Komponente

+

+ + +

+ +

+Abbildung 32.8: Ein Dialog mit einer Choice-Komponente

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+
+ + + + +

32.9 List

+
+ +
+ +

+Eine List +ist eine listenartige Darstellung von Werten, aus denen der Anwender +einen oder mehrere auswählen kann. Anders als ein Choice-Element +ist ein Element der Klasse List +ständig in voller Größe auf dem Bildschirm sichtbar. +Unter Windows werden Objekte der Klasse List +durch Listboxen dargestellt. +

+ + + + + +
+ +
+public List()
+
+public List(int size)
+
+public List(int size, boolean multiselect)
+
+ +		 +java.awt.List
+ +

+Der parameterlose Konstruktor legt eine leere Listbox an, deren dargestellte +Größe vom Layoutmanager begrenzt wird. Der Parameter size +legt die Anzahl der angezeigten Zeilen fest. Dabei können auch +mehr Elemente in der Listbox enthalten sein, als auf einmal angezeigt +werden können. List-Dialogelemente +können wahlweise die Mehrfachselektion +von Elementen zulassen. Wird bei der Konstruktion der Listbox der +Parameter multiselect auf true +gesetzt, kann der Anwender nicht nur ein Element, sondern auch mehrere +Elemente selektieren. + +

+Das Dialogelement List +bietet nahezu dieselbe Funktionalität wie Choice. +Zusätzlich stehen die Methoden getSelectedIndexes +und getSelectedItems +zur Verfügung, um bei einer Mehrfachselektion auf die selektierten +Elemente zugreifen zu können: +

+ + + + + +
+ +
+public int[] getSelectedIndexes()
+
+public String[] getSelectedItems()
+
+ +		 +java.awt.List
+ +

+getSelectedIndexes +liefert ein Array mit den Indexpositionen aller selektierten Elemente, +und getSelectedItems +liefert eine Liste der Werte selbst. + +

+Mit den Methoden select +und deselect +lassen sich einzelne Elemente selektieren oder deselektieren: +

+ + + + + +
+ +
+public void select(int index)
+
+public void deselect(int index)
+
+ +		 +java.awt.List
+ +

+Im Gegensatz zu Choice +ist es bei einer Komponente des Typs List +auch möglich, Elemente zu entfernen oder ihren Wert zu ändern: +

+ + + + + +
+ +
+public void delItem(int index)
+
+public void remove(int index)
+
+public void replaceItem(String newValue, int index)
+
+ +		 +java.awt.List
+ +

+Sowohl delItem +als auch remove +löschen das Element an der Position index, +und replaceItem +ersetzt das Element an der Position index +durch den neuen Wert newValue. + +

+Eine List +sendet sowohl Item-Ereignisse als auch Action-Ereignisse. Ein Action-Ereignis +wird dann generiert, wenn ein Listenelement per Doppelklick ausgewählt +wurde. Das Drücken der ENTER-Taste löst - wenigstens in +der aktuellen Windows-Implementierung - kein Action-Ereignis +aus. Ein Item-Ereignis wird ausgelöst, nachdem in der Liste ein +Element ausgewählt wurde. Bezüglich der Implementierung +von Event-Handlern für diese Ereignisse verweisen wir auf die +Beschreibungen der Klassen Choice +und TextField +weiter oben. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Falls ein Item-Ereignis ausgelöst wurde, verhält sich die +Methode getItemSelectable +des ItemEvent +analog zu Choice +und liefert das List-Objekt, +das das Ereignis ausgelöst hat. Der Rückgabewert von getItem +ist dagegen anders zu interpretieren, denn er liefert nicht das ausgewählte +Element als String, +sondern dessen Position als Integer-Objekt. +Dieses kann mit intValue +in ein int +konvertiert werden, das die Position des ausgewählten Elements +liefert. Beispielhafte Implementierungen von actionPerformed +und itemStateChanged +könnten folgendermaßen aussehen:

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* List2.inc */
+002 
+003 public void itemStateChanged(ItemEvent event)
+004 {
+005   List list = (List) event.getItemSelectable();
+006   String str1 = list.getSelectedItem();
+007   int pos = ((Integer) event.getItem()).intValue();
+008   System.out.println("list.getSelectedItem: " + str1);
+009   System.out.println("event.getItem:        " + pos);
+010 }
+011 
+012 public void actionPerformed(ActionEvent event)
+013 {
+014    Object obj = event.getSource();
+015    if (obj instanceof List) {
+016       System.out.println("ListAction: "+event.getActionCommand());
+017    } else if (obj instanceof Button) {
+018       if (event.getActionCommand().equals("Ende")) {
+019          endDialog();
+020       }
+021    }
+022 }
+ +		 +List2.inc
+ +Listing 32.13: Behandlung der Ereignisse einer List-Komponente

+ +

+Das Beispielprogramm für die Verwendung der List-Komponente +sieht so aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* List1.inc */
+002 
+003 private void customizeLayout(Panel panel)
+004 {
+005   panel.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.LEFT));
+006   List list = new List(6,false);
+007   list.addActionListener(this);
+008   list.addItemListener(this);
+009   list.add("Äpfel");
+010   list.add("Birnen");
+011   list.add("Bananen");
+012   list.add("Pfirsiche");
+013   list.add("Kirschen");
+014   list.add("Kiwis");
+015   list.add("Ananas");
+016   list.add("Erdbeeren");
+017   list.add("Blaubeeren");
+018   list.add("Mandarinen");
+019   panel.add(list);
+020   list.select(1);
+021 }
+ +		 +List1.inc
+ +Listing 32.14: Verwendung einer List-Komponente

+

+ + +

+ +

+Abbildung 32.9: Ein Dialog mit einer Listbox

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100216.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100216.html new file mode 100644 index 0000000..34a15dc --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100216.html @@ -0,0 +1,314 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 32 - AWT-Dialogelemente +
+
+ + + + +

32.10 Scrollbar

+
+ +
+ +

+Ein Scrollbar +ist ein Schieberegler, der zur quasianalogen +Anzeige und Eingabe eines Wertes aus einem vorgegebenen Wertebereich +verwendet werden kann. Der Schieberegler kann entweder horizontal +oder vertikal angeordnet werden und besitzt einen Schieber, dessen +Größe veränderlich ist. Der interne Wert eines Schiebereglers +und die Anzeigeposition seines Schiebers sind untrennbar miteinander +verbunden. Ändert der Anwender die Position des Schiebers, ändert +sich automatisch auch sein interner Wert. Wird vom Programm der Wert +verändert, führt dies auch zu einer Repositionierung des +Schiebers. +

+ + + + + +
+ +
+public Scrollbar()
+
+public Scrollbar(int orientation)
+
+public Scrollbar(
+   int orientation, int value, int visible,
+   int minimum, int maximum
+)
+
+ +		 +java.awt.Scrollbar
+ +

+Der parameterlose Konstruktor erzeugt einen vertikalen Schieberegler. +Mit dem Parameter orientation +kann die Orientierung festgelegt werden. Hier kann eine der Konstanten +Scrollbar.HORIZONTAL +oder Scrollbar.VERTICAL +angegeben werden. + +

+Der dritte Konstruktor erlaubt die Angabe weiterer Eigenschaften. +minimum und maximum +spezifizieren die Grenzen des repräsentierten Wertebereichs. +Die untere Grenze liegt bei einem vertikalen Schieberegler oben und +bei einem horizontalen Schieberegler auf der linken Seite. Mit value +kann der Anfangswert des Schiebers festgelegt werden. + +

+Der Parameter visible dient +dazu, die Seitengröße des Schiebers zu bestimmen. +Diese muss kleiner als der Wertebereich des Schiebereglers sein. Die +Seitengröße bestimmt einerseits die visuelle Größe +des Schiebers und andererseits die Größe der Veränderung +des Wertes, wenn der Anwender auf die Schaltfläche zwischen Schieber +und Button des Schiebereglers klickt. + +

+Die Methoden der Klasse Scrollbar +realisieren den Zugriff auf die Attribute des Schiebereglers. Die +meisten von ihnen sind im Interface Adjustable +definiert, das von Scrollbar +implementiert wird. Mit getValue +und setValue +wird auf den aktuellen Wert des Schiebers zugegriffen, mit getMinimum +und getMaximum +auf die Grenzen des Wertebereichs und mit getVisibleAmount +auf die Größe des Schiebers. Zusätzlich kann mit getUnitIncrement +und setUnitIncrement +sowie mit getBlockIncrement +und setBlockIncrement +auf die Parameter zugegriffen werden, die die Stärke der Veränderung +des Wertes beim Klicken auf die Buttons bzw. die Schaltfläche +zwischen Schieber und Buttons bestimmen. +

+ + + + + +
+ +
+public int getValue()
+public void setValue(int value)
+
+public int getMinimum()
+public int getMaximum()
+
+public int getVisible()
+
+public int getUnitIncrement()
+public void setUnitIncrement(int l)
+
+public int getBlockIncrement()
+public void setBlockIncrement(int l)
+
+ +		 +java.awt.Scrollbar
+ +

+Ein Scrollbar +sendet Adjustment-Ereignisse an seine +Ereignisempfänger. Diese müssen das Interface AdjustmentListener +implementieren und sich durch Aufruf von addAdjustmentListener +registrieren: +

+ + + + + +
+ +
+public void addAdjustmentListener(AdjustmentListener l)
+
+ +		 +java.awt.Scrollbar
+ +

+Das Adjustment-Ereignis führt im Ereignisempfänger zum Aufruf +der Methode adjustmentValueChanged, +die ein AdjustmentEvent +übergeben bekommt: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract void adjustmentValueChanged(AdjustmentEvent e)
+
+ +		 +java.awt.event.AdjustmentListener
+ +

+Dieses besitzt die Methoden getAdjustable +und getValue. +Mit der erstgenannten kann der auslösende Scrollbar, mit letzterer +der aktuelle Wert des Schiebereglers bestimmt werden. Zusätzlich +gibt es die Methode getAdjustmentType, +die Auskunft darüber gibt, welche Benutzeraktion zur Auslösung +des Ereignisses führte. Tabelle 32.1 +listet die möglichen Konstanten auf, die von getAdjustmentType +zurückgegeben werden können, und beschreibt ihre Bedeutung. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
KonstanteBedeutung
UNIT_INCREMENTDer Wert wurde durch Klicken eines Buttons +um eine Einheit erhöht.
UNIT_DECREMENTDer Wert wurde durch Klicken eines Buttons +um eine Einheit vermindert.
BLOCK_INCREMENTDer Wert wurde durch Klicken der Schaltfläche +zwischen Button und Schieber um eine Seite erhöht.
BLOCK_DECREMENTDer Wert wurde durch Klicken der Schaltfläche +zwischen Button und Schieber um eine Seite vermindert.
TRACKDer Wert wurde durch Ziehen des Schiebers +verändert.
+

+Tabelle 32.1: Konstanten für Schieberegler-Ereignisse

+ +

+Eine beispielhafte Implementierung von adjustmentValueChanged +könnte etwa so aussehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Scrollbar.inc */
+002 
+003 public void adjustmentValueChanged(AdjustmentEvent event)
+004 {
+005   Adjustable sb = event.getAdjustable();
+006   if (sb.getOrientation() == Scrollbar.HORIZONTAL) {
+007     System.out.print("Horizontal: ");
+008   } else {
+009     System.out.print("Vertikal: ");
+010   }
+011   switch (event.getAdjustmentType()) {
+012   case AdjustmentEvent.UNIT_INCREMENT:
+013     System.out.println("AdjustmentEvent.UNIT_INCREMENT");
+014     break;
+015   case AdjustmentEvent.UNIT_DECREMENT:
+016     System.out.println("AdjustmentEvent.UNIT_DECREMENT");
+017     break;
+018   case AdjustmentEvent.BLOCK_DECREMENT:
+019     System.out.println("AdjustmentEvent.BLOCK_DECREMENT");
+020     break;
+021   case AdjustmentEvent.BLOCK_INCREMENT:
+022     System.out.println("AdjustmentEvent.BLOCK_INCREMENT");
+023     break;
+024   case AdjustmentEvent.TRACK:
+025     System.out.println("AdjustmentEvent.TRACK");
+026     break;
+027   }
+028   System.out.println("  value: " + event.getValue());
+029 }
+030 
+031 private void customizeLayout(Panel panel)
+032 {
+033    panel.setLayout(new BorderLayout());
+034    Scrollbar hsb=new Scrollbar(Scrollbar.HORIZONTAL,1,10,1,100);
+035    hsb.addAdjustmentListener(this);
+036    panel.add(hsb, BorderLayout.SOUTH);
+037    Scrollbar vsb=new Scrollbar(Scrollbar.VERTICAL,  1,10,1,100);
+038    vsb.addAdjustmentListener(this);
+039    panel.add(vsb, BorderLayout.EAST);
+040 }
+ +		 +Scrollbar.inc
+ +Listing 32.15: Verwendung von Scrollbars

+

+ + +

+ +

+Abbildung 32.10: Ein Dialog mit zwei Schiebereglern

+
+ + + +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

32.11 ScrollPane

+
+ +
+ +

+Ein sehr nützliches Dialogelement, das mit der Version 1.1 des +JDK eingeführt wurde, ist ScrollPane, +ein Container +für automatisches horizontales und vertikales Scrolling. Ein +ScrollPane +ist von der Funktion her einem Panel +ähnlich und kann wie jedes andere Dialogelement innerhalb eines +Fensters verwendet werden. ScrollPane +unterscheidet sich allerdings durch zwei wichtige Eigenschaften von +einem gewöhnlichen Panel: +

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die innerhalb von ScrollPane +angezeigte Komponente arbeitet dabei immer mit der virtuellen Ausgabefläche +und merkt nichts von eventuellen Größenbeschränkungen +auf dem Bildschirm. Falls die benötigte Ausgabefläche größer +ist als die anzeigbare, blendet ScrollPane +automatisch die erforderlichen Schieberegler ein, um das Dialogelement +horizontal und vertikal verschieben zu können.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Zur Instanzierung eines ScrollPane +stehen zwei Konstruktoren zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public ScrollPane()
+
+public ScrollPane(int scrollbarDisplayPolicy)
+
+ +		 +java.awt.ScrollPane
+ +

+Der Parameter scrollbarDisplayPolicy +definiert die Strategie zur Anzeige der Schieberegler entsprechend +den in Tabelle 32.2 +aufgelisteten Konstanten. + +

+ + + + + + + + + + + + + +
KonstanteBedeutung
ScrollPane.SCROLLBARS_AS_NEEDEDDie Schieberegler werden genau dann angezeigt, +wenn es erforderlich ist, wenn also mehr Platz benötigt wird, +als zur Anzeige zur Verfügung steht.
ScrollPane.SCROLLBARS_ALWAYSDie Schieberegler werden immer angezeigt. +
ScrollPane.SCROLLBARS_NEVERDie Schieberegler werden nie angezeigt, +und der Bildschirmausschnitt kann nur vom Programm aus verschoben +werden.
+

+Tabelle 32.2: Konstanten zur Anzeige der Schieberegler in ScrollPane +

+ +

+Nach der Konstruktion des ScrollPane +wird die aus Container geerbte Methode add +aufgerufen, um eine Komponente hinzuzufügen. Im Gegensatz zu +anderen Containern sollte add +hier lediglich einmal aufgerufen werden, denn ScrollPane +kann nur ein einziges Element aufnehmen. Soll ein komplexer Dialog +mit vielen Elementen dargestellt werden, so müssen diese in ein +Panel +verpackt und dann gemeinsam an add +übergeben werden. + +

+Nach dem Einfügen einer Komponente kann die Methode setSize +aufgerufen werden, um die sichtbare Größe des ScrollPane +festzulegen. Die sichtbare Größe ist die Größe, +in der das ScrollPane +dem Fenster erscheint, in das es eingebettet wurde. Der dadurch definierte +Ausschnitt aus dem virtuellen Ausgabebereich wird als Viewport +bezeichnet. + +

+Die Größe des virtuellen Ausgabebereichs wird dagegen durch +das mit add +eingefügte Element selbst festgelegt. Es überlagert dazu +getPreferredSize +und gibt so die gewünschten Abmessungen an den Aufrufer zurück. +Die Methode getPreferredSize +spielt eine wichtige Rolle bei der automatischen Anordnung von Dialogelementen +mit Hilfe eines Layoutmanagers. Sie wird aufgerufen, wenn ein Container +wissen will, wieviel Platz eine Komponente innerhalb eines Bildschirmlayouts +belegt. Wir werden in Kapitel 33 +noch einmal auf getPreferredSize +zurückkommen. Abbildung 32.11 +fasst die bisherigen Ausführungen zusammen. +

+ + +

+ +

+Abbildung 32.11: ViewPort und virtueller Ausgabebereich beim ScrollPane

+ +

+Die Klasse ScrollPane +stellt einige Methoden zur Verfügung, mit denen die Darstellung +und Reaktion der Schieberegler beeinflusst werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public Adjustable getHAdjustable()
+public Adjustable getVAdjustable()
+
+ +		 +java.awt.ScrollPane
+ +

+Mit getHAdjustable +wird ein Objekt beschafft, das den Zugriff auf den horizontalen Schieberegler +ermöglicht, und mit getVAdjustable +eines für den vertikalen Schieberegler. Das Interface Adjustable +wurde bereits beim Scrollbar +vorgestellt, es abstrahiert den Zugriff auf einen Schieberegler. Da +die meisten Eigenschaften der Schieberegler bereits von ScrollPane +voreingestellt werden, sollte sich das eigene Programm darauf beschränken, +durch Aufruf von setUnitIncrement +die Schrittweite der Schieberegler einzustellen. + +

+Des weiteren gibt es einige Methoden für den Zugriff auf den +Viewport und seine Position innerhalb des virtuellen Ausgabebereichs: +

+ + + + + +
+ +
+public Dimension getViewportSize()
+
+public void setScrollPosition(int x, int y)
+
+public Point getScrollPosition()
+
+ +		 +java.awt.ScrollPane
+ +

+getViewportSize +liefert die aktuelle Größe des Viewports. Mit getScrollPosition +kann die Position desjenigen Punktes der virtuellen Ausgabefläche +ermittelt werden, der gerade in der linken oberen Ecke des Viewports +angezeigt wird. Mit setScrollPosition +kann der Viewport vom Programm verschoben werden. Die übergebenen +Werte müssen dabei zwischen 0,0 und der jeweils maximalen Größe +des virtuellen Ausgabebereichs minus der Größe des Viewports +liegen. + +

+Wir wollen ein einfaches Beispiel konstruieren, das die Anwendung +von ScrollPane +demonstriert. Dazu soll ein Programm geschrieben werden, das eine +Liste aller Systemfarben mit ihrer Bezeichnung und einer Farbprobe +auf dem Bildschirm ausgibt. Da es insgesamt 26 verschiedene Systemfarben +gibt, soll das Programm jeweils nur einen kleinen Ausschnitt darstellen, +der vom Anwender verschoben werden kann. + +

+Zur Erstellung des Programms gehen wir in drei Schritten vor: +

+ +

+Der nachfolgende Quellcode enthält alle drei Klassen und zeigt, +wie sie zusammenarbeiten: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3216.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 class NamedSystemColors
+007 {
+008   String[]      names;
+009   SystemColor[] colors;
+010 
+011   public NamedSystemColors()
+012   {
+013     names  = new String[SystemColor.NUM_COLORS];
+014     colors = new SystemColor[SystemColor.NUM_COLORS];
+015     names [ 0] = "desktop";
+016     colors[ 0] = SystemColor.desktop;
+017     names [ 1]= "activeCaption";
+018     colors[ 1] = SystemColor.activeCaption;
+019     names [ 2] = "activeCaptionText";
+020     colors[ 2] = SystemColor.activeCaptionText;
+021     names [ 3] = "activeCaptionBorder";
+022     colors[ 3] = SystemColor.activeCaptionBorder;
+023     names [ 4] = "inactiveCaption";
+024     colors[ 4] = SystemColor.inactiveCaption;
+025     names [ 5] = "inactiveCaptionText";
+026     colors[ 5] = SystemColor.inactiveCaptionText;
+027     names [ 6] = "inactiveCaptionBorder";
+028     colors[ 6] = SystemColor.inactiveCaptionBorder;
+029     names [ 7] = "window";
+030     colors[ 7] = SystemColor.window;
+031     names [ 8] = "windowBorder";
+032     colors[ 8] = SystemColor.windowBorder;
+033     names [ 9] = "windowText";
+034     colors[ 9] = SystemColor.windowText;
+035     names [10] = "menu";
+036     colors[10] = SystemColor.menu;
+037     names [11] = "menuText";
+038     colors[11] = SystemColor.menuText;
+039     names [12] = "text";
+040     colors[12] = SystemColor.text;
+041     names [13] = "textText";
+042     colors[13] = SystemColor.textText;
+043     names [14] = "textHighlight";
+044     colors[14] = SystemColor.textHighlight;
+045     names [15] = "textHighlightText";
+046     colors[15] = SystemColor.textHighlightText;
+047     names [16] = "textInactiveText";
+048     colors[16] = SystemColor.textInactiveText;
+049     names [17] = "control";
+050     colors[17] = SystemColor.control;
+051     names [18] = "controlText";
+052     colors[18] = SystemColor.controlText;
+053     names [19] = "controlHighlight";
+054     colors[19] = SystemColor.controlHighlight;
+055     names [20] = "controlLtHighlight";
+056     colors[20] = SystemColor.controlLtHighlight;
+057     names [21] = "controlShadow";
+058     colors[21] = SystemColor.controlShadow;
+059     names [22] = "controlDkShadow";
+060     colors[22] = SystemColor.controlDkShadow;
+061     names [23] = "scrollbar";
+062     colors[23] = SystemColor.scrollbar;
+063     names [24] = "info";
+064     colors[24] = SystemColor.info;
+065     names [25] = "infoText";
+066     colors[25] = SystemColor.infoText;
+067   }
+068 
+069   public int getSize()
+070   {
+071     return SystemColor.NUM_COLORS;
+072   }
+073 
+074   public String getName(int i)
+075   {
+076     return names[i];
+077   }
+078 
+079   public SystemColor getColor(int i)
+080   {
+081     return colors[i];
+082   }
+083 }
+084 
+085 class SystemColorViewer
+086 extends Canvas
+087 {
+088   NamedSystemColors colors;
+089 
+090   public SystemColorViewer()
+091   {
+092     colors = new NamedSystemColors();
+093   }
+094 
+095   public Dimension getPreferredSize()
+096   {
+097     return new Dimension(150,16 + colors.getSize() * 20);
+098   }
+099 
+100   public void paint(Graphics g)
+101   {
+102     for (int i = 0; i < colors.getSize(); ++i) {
+103       //Rahmen für Farbbox
+104       g.setColor(Color.black);
+105       g.drawRect(10,16+20*i,16,16);
+106       //Farbbox
+107       g.setColor(colors.getColor(i));
+108       g.fillRect(11,17+20*i,15,15);
+109       //Bezeichnung
+110       g.setColor(Color.black);
+111       g.drawString(colors.getName(i),30,30+20*i);
+112     }
+113   }
+114 }
+115 
+116 public class Listing3216
+117 extends Frame
+118 {
+119   public static void main(String[] args)
+120   {
+121     Listing3216 wnd = new Listing3216();
+122     wnd.setLocation(200,100);
+123     wnd.setVisible(true);
+124   }
+125 
+126   public Listing3216()
+127   {
+128     super("ScrollPane");
+129     setBackground(Color.lightGray);
+130     //ScrollPane
+131     ScrollPane sc = new ScrollPane(
+132        ScrollPane.SCROLLBARS_AS_NEEDED
+133     );
+134     sc.add(new SystemColorViewer());
+135     sc.getVAdjustable().setUnitIncrement(1);
+136     sc.getHAdjustable().setUnitIncrement(1);
+137     sc.setSize(200,200);
+138     add(sc);
+139     //Window-Listener
+140     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+141     //Dialogelement anordnen
+142     pack();
+143   }
+144 }
+ +		 +Listing3216.java
+ +Listing 32.16: Verwendung der Klasse ScrollPane

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die paint-Methode +von SystemColorViewer ist etwas +ineffizient, denn sie gibt bei jedem Aufruf den gesamten Inhalt der +virtuellen Ausgabefläche komplett aus. Eine bessere Implementierung +würde zuvor die Position und Größe der Clipping-Region +abfragen und nur diesen Bereich aktualisieren. Die Clipping-Region +enthält dabei einen Bereich, dessen Größe und Lage +exakt dem aktuellen Viewport entspricht.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Ein Probelauf des Programms ergibt folgende Ausgabe: +

+ + +

+ +

+Abbildung 32.12: Verwendung von ScrollPane

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100218.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100218.html new file mode 100644 index 0000000..2ec77fd --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100218.html @@ -0,0 +1,82 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 32 - AWT-Dialogelemente +
+
+ + + + +

32.12 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100219.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100219.html new file mode 100644 index 0000000..f52c338 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100219.html @@ -0,0 +1,77 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 33 - Eigene Dialogelemente +
+
+ + + + +

Kapitel 33

+

Eigene Dialogelemente

+
+
+ + +
+
+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100220.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100220.html new file mode 100644 index 0000000..8886c6f --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100220.html @@ -0,0 +1,135 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

33.1 Die Klasse Canvas

+
+ +
+ +

+Bisher haben wir uns nur mit vordefinierten Dialogelementen +beschäftigt. Java bietet aber auch die Möglichkeit, Dialogelemente +selbst zu definieren und wie eine vordefinierte Komponente zu verwenden. +In der Java-Beans-Spezifikation wurden die dazu erforderlichen +Techniken beschrieben und die zugrunde liegenden Konzepte definiert. +Wir wollen uns an dieser Stelle zunächst mit den Grundlagen der +Entwicklung eigener Dialogelemente auf der Basis der Klasse Canvas +befassen, wie sie mit dem SystemColorViewer +in Abschnitt 32.11 +angedeutet werden. Eine ausführliche Beschreibung von Java-Beans +findet sich in Kapitel 44. + +

+Ein Canvas +ist ein frei definierbares Dialogelement, das in der Grundversion +praktisch keinerlei Funktionalität zur Verfügung stellt. +Damit ein Canvas +etwas Sinnvolles tun kann, muss daraus eine eigene Klasse abgeleitet +werden, und in dieser müssen die Methode paint +und die Methoden zur Reaktion auf Nachrichten überlagert werden. +

+ + + + + +
+ +
+public Canvas()
+
+ +		 +java.awt.Canvas
+ +

+Durch Überlagern der paint-Methode +sorgt eine Canvas-Komponente +für die Darstellung auf dem Bildschirm: +

+ + + + + +
+ +
+public void paint(Graphics g)
+
+ +		 +java.awt.Canvas
+ +

+Die Standardversion von paint +zeichnet nur die Ausgabefläche in der aktuellen Hintergrundfarbe. +Eine überlagernde Version kann hier natürlich ein beliebig +komplexes Darstellungsverhalten realisieren. Der Punkt (0,0) des übergebenen +Graphics-Objektes +entspricht dabei der linken oberen Ecke des Ausgabebereichs. + +

+Da die Klasse Canvas +aus Component +abgeleitet ist, bekommt ein Canvas-Objekt +alle Ereignisse zugestellt, die auch an eine Komponente gehen. Hierzu +zählen Tastatur-, Maus-, Mausbewegungs-, Fokus- und Komponentenereignisse. +Die Implementierung der Ereignishandler erfolgt zweckmäßigerweise +so, wie es im vierten Entwurfsmuster in Kapitel 28 +vorgestellt wurde. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100221.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100221.html new file mode 100644 index 0000000..39e95e3 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100221.html @@ -0,0 +1,520 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

33.2 Entwicklung einer 7-Segment-Anzeige +

+
+ +
+ + + + +

33.2.1 Anforderungen

+ +

+In diesem Abschnitt wollen wir uns ein konkretes Beispiel zur Komponentenentwicklung +ansehen. Dazu soll eine einstellige 7-Segment-Anzeige entwickelt werden, +die in der Lage ist, die Ziffern 0 bis 9 darzustellen. Des weiteren +sollen folgende Eigenschaften realisiert werden: +

+ + + + +

33.2.2 Bildschirmanzeige

+ +

+Die Architektur unserer Anzeigekomponente ist denkbar einfach. Wir +definieren dazu eine neue Klasse Segment7, +die aus Canvas +abgeleitet wird. Segment7 +besitzt eine Membervariable digit, +die den aktuellen Anzeigewert speichert. Dieser kann mit den öffentlichen +Methoden getValue und setValue +abgefragt bzw. gesetzt werden. Die Klasse bekommt zwei Konstruktoren, +die es erlauben, den Anzeigewert wahlweise bei der Instanzierung zu +setzen oder die Voreinstellung 0 zu verwenden. + +

+Segment7 +überlagert die Methoden getPreferredSize +und getMinimumSize +der Klasse Component, +um den Layoutmanagern die gewünschte Größe mitzuteilen: +

+ + + + + +
+ +
+public Dimension getPreferredSize()
+
+public Dimension getMinimumSize()
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Beide Methoden liefern ein Objekt der Klasse Dimension, +also ein rechteckiges Element mit einer Höhe und Breite. getPreferredSize +teilt dem Layoutmanager mit, welches die gewünschte Größe +der Komponente ist, und getMinimumSize +gibt an, welches die kleinste akzeptable Größe ist. Der +Layoutmanager FlowLayout +beispielsweise verwendet getPreferredSize, +um die Größe der Komponente zu bestimmen. GridLayout +gibt die Größe selbst vor und passt sie an die Gitterelemente +an. Durch Aufruf von pack +kann allerdings auch GridLayout +dazu veranlaßt werden, die gewünschte Größe +der Komponenten abzufragen und zur Dimensionierung des Fensters (und +damit letztlich zur Dimensionierung der Einzelkomponenten) zu verwenden. +Seit dem JDK 1.1 gibt es noch eine dritte Methode getMaximumSize, +mit der die Komponente ihre maximale Größe mitteilen kann. +Sie wird in unserem Beispiel nicht benötigt. + +

+Zur Darstellung der Leuchtdiodenanzeige auf dem Bildschirm wird die +Methode paint +überlagert; in ihr befindet sich die Logik zur Darstellung der +sieben Segmente (siehe Abbildung 33.1). +In Segment7 +wurden dazu drei Arrays digits, +polysx und polysy +definiert, die die Belegung der Segmente für jede einzelne Ziffer +darstellen und die Eckpunkte jedes einzelnen Segments vorgeben. + +

+paint +verwendet das Array digits, +um herauszufinden, welche Segmente zur Darstellung der aktuellen Ziffer +verwendet werden. Für jedes der beteiligten Segmente wird dann +aus den Arrays polysx und polysy +das passende Polygon gebildet und mit fillPolygon +angezeigt. Als interne Berechnungseinheit werden zwei Parameter dx +und dy verwendet, die beim Aufruf +von paint +aus dem für die Komponente verfügbaren Platz berechnet werden. +

+ + +

+ +

+Abbildung 33.1: Der Aufbau der 7-Segment-Anzeige

+ + + + +

33.2.3 Ereignisbehandlung

+ +

+Wie in Kapitel 28 +erwähnt, erfolgt die Ereignisbehandlung in selbstdefinierten +Komponenten üblicherweise auf der Basis des vierten vorgestellten +Architekturmodells. Bei diesem werden die Ereignisse nicht durch registrierte +Listener-Klassen bearbeitet, sondern durch Überlagern der Methoden +process...Event der Klasse Component. + +

+Damit die Ereignisse tatsächlich an diese Methoden weitergegeben +werden, müssen sie zuvor durch Aufruf von enableEvents +und Übergabe der zugehörigen Ereignismaske aktiviert werden. +Da wir Component-, Focus-, Key- und Mouse-Ereignisse behandeln wollen, +rufen wir enableEvents +mit den Konstanten AWTEvent.COMPONENT_EVENT_MASK, +AWTEvent.FOCUS_EVENT_MASK, +AWTEvent.MOUSE_EVENT_MASK +und AWTEvent.KEY_EVENT_MASK +auf. Beim Überlagern dieser Methoden sollte in jedem Fall der +entsprechende Ereignishandler der Superklasse aufgerufen werden, um +die korrekte Standard-Ereignisbehandlung sicherzustellen. + +

+Die Reaktion auf Mausklicks wird durch Überlagern der Methode +processMouseEvent +realisiert. Hier wird zunächst überprüft, ob es sich +um ein MOUSE_PRESSED-Ereignis +handelt, also ob eine der Maustasten gedrückt wurde. Ist +dies der Fall, wird dem Anzeigeelement durch Aufruf von requestFocus +der Eingabefokus zugewiesen. + +

+Anschließend wird überprüft, ob die [UMSCHALT]-Taste +gedrückt wurde. Ist das der Fall, wird die Ereignisbehandlung +beendet, andernfalls wird der Anzeigewert hoch- bzw. heruntergezählt, +je nachdem, ob die rechte oder linke Maustaste gedrückt wurde. +Am Ende von processMouseEvent +wird in jedem Fall super.processMouseEvent +aufgerufen, um sicherzustellen, dass die normale Ereignisbehandlung +aufgerufen wird. + +

+Ein selbstdefiniertes Dialogelement bekommt nicht automatisch den +Fokus zugewiesen, wenn mit der Maus darauf geklickt wird. Statt dessen +muss es selbst auf Mausklicks reagieren und sich - wie zuvor beschrieben +- durch Aufruf von requestFocus +selbst den Fokus zuweisen. Bei jeder Fokusänderung wird ein Focus-Event +ausgelöst, das wir durch Überlagern der Methode processFocusEvent +bearbeiten. Hier unterscheiden wir zunächst, ob es sich um ein +FOCUS_GAINED- +oder FOCUS_LOST-Ereignis +handelt, und setzen eine interne Statusvariable hasfocus +entsprechend. Diese wird nach dem anschließenden Aufruf von +repaint +verwendet, um in paint +durch Modifikation der Anzeigefarbe ein visuelles Feedback zu geben. +Hat ein Element den Fokus, so ist die Farbe der Anzeigesegmente gelb, +andernfalls rot. + +

+Seit dem JDK 1.1 gibt es einen Mechanismus, der es erlaubt, mit den +Tasten [TAB] und [UMSCHALT]+[TAB] +zwischen den Eingabefeldern eines Dialogs zu wechseln. Genauer gesagt +wird dadurch der Fokus an das nächste Element weiter- bzw. zum +vorigen zurückgegeben. Da diese Vorgehensweise nicht bei jedem +Dialogelement sinnvoll ist, kann das Dialogelement sie durch Überlagern +der Methode isFocusTraversable +selbst bestimmen. Liefert isFocusTraversable +den Rückgabewert true, +so nimmt das Objekt an der [TAB]-Behandlung +teil, andernfalls nicht. Die Klasse Segment7 +überlagert isFocusTraversable +und gibt true +zurück. So kann mit [TAB] +und [UMSCHALT]+[TAB] +wie besprochen zwischen den 7-Segment-Anzeigen gewechselt werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Mit der Version 1.4 des JDK wurde isFocusTraversable +als deprecated markiert, und sollte durch isFocusable +ersetzt werden. Wegen der großen Anzahl vorhandener Bugs und +Inkonsistenzen wurde nämlich die Architektur des Fokus-Subsystems +vollständig überarbeitet und mit einem teilweise neuen API +versehen. Programmcode, der mit der Fokussierung von AWT- oder Swing-Komponenten +zu tun hat, muss daher beim Umstieg auf das JDK 1.4 oder neuere Versionen +vermutlich überarbeitet werden.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Ein Dialogelement enthält nur dann Tastatureingaben, wenn es +den Fokus hat. Durch den zuvor beschriebenen Mechanismus des Aufrufs +von requestFocus +stellen wir sicher, dass nach einem Mausklick bzw. nach dem Wechsel +des Fokus mit [TAB] und [UMSCHALT]+[TAB] +Tastaturereignisse an das Element gesendet werden. Diese werden durch +Überlagern der Methode processKeyEvent +behandelt. Wir überprüfen darin zunächst, ob das Ereignis +vom Typ KEY_PRESSED +ist, und besorgen dann mit getKeyChar +den Wert der gedrückten Taste. Ist er '+', so wird der Anzeigewert +um 1 erhöht, bei '-' entsprechend verringert. Wurde eine der +Zifferntasten gedrückt, so erhält das Anzeigeelement diesen +Wert. Anschließend wird durch Aufruf von repaint +die Anzeige neu gezeichnet. + +

+Ein Component-Ereignis brauchen wir in unserem Beispiel nur, damit +wir dem Dialogelement unmittelbar nach der Anzeige auf dem Bildschirm +den Fokus zuweisen können. Dazu überlagern wir die Methode +processComponentEvent +und überprüfen, ob das Ereignis vom Typ COMPONENT_SHOWN +ist. In diesem Fall wird requestFocus +aufgerufen, andernfalls passiert nichts. + +

+Damit ist die Konstruktion der Komponente auch schon abgeschlossen. +Durch die Definition von getPreferredSize +und getMinimumSize +und die automatische Skalierung in der paint-Methode +verhält sich unsere neue Komponente so, wie es die Layoutmanager +von ihr erwarten. Daher kann sie wie eine vordefinierte Komponente +verwendet werden. Hier ist der Quellcode von Segment7: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Segment7.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 class Segment7
+007 extends Canvas
+008 {
+009   private int digit;
+010   private boolean hasfocus;
+011   private int[][] polysx = {
+012     { 1, 2, 8, 9, 8, 2},    //Segment 0
+013     { 9,10,10, 9, 8, 8},    //Segment 1
+014     { 9,10,10, 9, 8, 8},    //Segment 2
+015     { 1, 2, 8, 9, 8, 2},    //Segment 3
+016     { 1, 2, 2, 1, 0, 0},    //Segment 4
+017     { 1, 2, 2, 1, 0, 0},    //Segment 5
+018     { 1, 2, 8, 9, 8, 2},    //Segment 6
+019   };
+020   private int[][] polysy = {
+021     { 1, 0, 0, 1, 2, 2},    //Segment 0
+022     { 1, 2, 8, 9, 8, 2},    //Segment 1
+023     { 9,10,16,17,16,10},    //Segment 2
+024     {17,16,16,17,18,18},    //Segment 3
+025     { 9,10,16,17,16,10},    //Segment 4
+026     { 1, 2, 8, 9, 8, 2},    //Segment 5
+027     { 9, 8, 8, 9,10,10},    //Segment 6
+028   };
+029   private int[][] digits = {
+030     {1,1,1,1,1,1,0},         //Ziffer 0
+031     {0,1,1,0,0,0,0},         //Ziffer 1
+032     {1,1,0,1,1,0,1},         //Ziffer 2
+033     {1,1,1,1,0,0,1},         //Ziffer 3
+034     {0,1,1,0,0,1,1},         //Ziffer 4
+035     {1,0,1,1,0,1,1},         //Ziffer 5
+036     {1,0,1,1,1,1,1},         //Ziffer 6
+037     {1,1,1,0,0,0,0},         //Ziffer 7
+038     {1,1,1,1,1,1,1},         //Ziffer 8
+039     {1,1,1,1,0,1,1}          //Ziffer 9
+040   };
+041 
+042   public Segment7()
+043   {
+044     this(0);
+045   }
+046 
+047   public Segment7(int digit)
+048   {
+049     super();
+050     this.digit = digit;
+051     this.hasfocus = false;
+052     enableEvents(AWTEvent.COMPONENT_EVENT_MASK);
+053     enableEvents(AWTEvent.FOCUS_EVENT_MASK);
+054     enableEvents(AWTEvent.MOUSE_EVENT_MASK);
+055     enableEvents(AWTEvent.KEY_EVENT_MASK);
+056   }
+057 
+058   public Dimension getPreferredSize()
+059   {
+060     return new Dimension(5*10,5*18);
+061   }
+062 
+063   public Dimension getMinimumSize()
+064   {
+065     return new Dimension(1*10,1*18);
+066   }
+067 
+068   public boolean isFocusTraversable()
+069   {
+070     return true;
+071   }
+072 
+073   public void paint(Graphics g)
+074   {
+075     Color darkred  = new Color(127,0,0);
+076     Color lightred = new Color(255,0,0);
+077     Color yellow   = new Color(255,255,0);
+078     //dx und dy berechnen
+079     int dx = getSize().width / 10;
+080     int dy = getSize().height / 18;
+081     //Hintergrund
+082     g.setColor(darkred);
+083     g.fillRect(0,0,getSize().width,getSize().height);
+084     //Segmente
+085     if (hasfocus) {
+086       g.setColor(yellow);
+087     } else {
+088       g.setColor(lightred);
+089     }
+090     for (int i=0; i < 7; ++i) { //alle Segmente
+091       if (digits[digit][i] == 1) {
+092         Polygon poly = new Polygon();
+093         for (int j = 0; j < 6; ++j) { //alle Eckpunkte
+094           poly.addPoint(dx*polysx[i][j],dy*polysy[i][j]);
+095         }
+096         g.fillPolygon(poly);
+097       }
+098     }
+099     //Trennlinien
+100     g.setColor(darkred);
+101     g.drawLine(0,0,dx*10,dy*10);
+102     g.drawLine(0,8*dy,10*dx,18*dy);
+103     g.drawLine(0,10*dy,10*dx,0);
+104     g.drawLine(0,18*dy,10*dx,8*dy);
+105   }
+106 
+107   public int getValue()
+108   {
+109     return digit;
+110   }
+111 
+112   public void setValue(int value)
+113   {
+114     digit = value % 10;
+115   }
+116 
+117   protected void processComponentEvent(ComponentEvent event)
+118   {
+119     if (event.getID() == ComponentEvent.COMPONENT_SHOWN) {
+120       requestFocus();
+121     }
+122     super.processComponentEvent(event);
+123   }
+124 
+125   protected void processFocusEvent(FocusEvent event)
+126   {
+127     if (event.getID() == FocusEvent.FOCUS_GAINED) {
+128       hasfocus = true;
+129       repaint();
+130     } else if (event.getID() == FocusEvent.FOCUS_LOST) {
+131       hasfocus = false;
+132       repaint();
+133     }
+134     super.processFocusEvent(event);
+135   }
+136 
+137   protected void processMouseEvent(MouseEvent event)
+138   {
+139     if (event.getID() == MouseEvent.MOUSE_PRESSED) {
+140       requestFocus();
+141       if (!event.isShiftDown()) {
+142         if (event.isMetaDown()) {
+143           setValue(getValue() + 1); //increment by 1
+144         } else {
+145           setValue(getValue() + 9); //decrement by 1
+146         }
+147       }
+148       repaint();
+149     }
+150     super.processMouseEvent(event);
+151   }
+152 
+153   protected void processKeyEvent(KeyEvent event)
+154   {
+155     if (event.getID() == KeyEvent.KEY_PRESSED) {
+156       char key = event.getKeyChar();
+157       if (key >= '0' && key <= '9') {
+158         setValue(key - '0');
+159         repaint();
+160       } else if (key == '+') {
+161         setValue(getValue() + 1); //increment by 1
+162         repaint();
+163       } else if (key == '-') {
+164         setValue(getValue() + 9); //decrement by 1
+165         repaint();
+166       }
+167     }
+168     super.processKeyEvent(event);
+169   }
+170 }
+ +		 +Segment7.java
+ +Listing 33.1: Eine 7-Segment-Anzeige

+
+ + + +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

33.3 Einbinden der Komponente

+
+ +
+ +

+Auch die Einbindung dieser neuen Komponente ist sehr einfach und kann +in Anlehnung an die vorherigen Beispiele durch Aufruf von add +in einem Container +erfolgen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3302.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 class MyDialog3302
+007 extends Dialog
+008 implements ActionListener
+009 {
+010   public MyDialog3302(Frame parent)
+011   {
+012     super(parent,"MyDialog3302",true);
+013     setBounds(100,100,400,300);
+014     setBackground(Color.lightGray);
+015     setLayout(new BorderLayout());
+016     Panel panel = new Panel();
+017     customizeLayout(panel);
+018     add(panel, BorderLayout.CENTER);
+019     //Ende-Button
+020     Button button = new Button("Ende");
+021     button.addActionListener(this);
+022     add(button, BorderLayout.SOUTH);
+023     pack();
+024     //Window-Ereignisse
+025     addWindowListener(
+026       new WindowAdapter() {
+027         public void windowClosing(WindowEvent event)
+028         {
+029           endDialog();
+030         }
+031       }
+032     );
+033   }
+034 
+035   private void customizeLayout(Panel panel)
+036   {
+037     panel.setLayout(new FlowLayout());
+038     panel.add(new Segment7(0));
+039     panel.add(new Segment7(1));
+040     panel.add(new Segment7(2));
+041     panel.add(new Segment7(3));
+042     panel.add(new Segment7(4));
+043     panel.add(new Segment7(5));
+044     panel.add(new Segment7(6));
+045     panel.add(new Segment7(7));
+046     panel.add(new Segment7(8));
+047     panel.add(new Segment7(9));
+048   }
+049 
+050   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+051   {
+052     String cmd = event.getActionCommand();
+053     if (cmd.equals("Ende")) {
+054       endDialog();
+055     }
+056   }
+057 
+058   void endDialog()
+059   {
+060     setVisible(false);
+061     dispose();
+062     ((Window)getParent()).toFront();
+063     getParent().requestFocus();
+064   }
+065 }
+066 
+067 public class Listing3302
+068 extends Frame
+069 implements ActionListener
+070 {
+071   public static void main(String[] args)
+072   {
+073     Listing3302 wnd = new Listing3302();
+074     wnd.setSize(300,200);
+075     wnd.setVisible(true);
+076   }
+077 
+078   public Listing3302()
+079   {
+080     super("7-Segment-Anzeige");
+081     setBackground(Color.lightGray);
+082     setLayout(new FlowLayout());
+083     //Dialog-Button
+084     Button button = new Button("Dialog");
+085     button.addActionListener(this);
+086     add(button);
+087     //Ende-Button
+088     button = new Button("Ende");
+089     button.addActionListener(this);
+090     add(button);
+091     //Window-Ereignisse
+092     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+093   }
+094 
+095   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+096   {
+097     String cmd = event.getActionCommand();
+098     if (cmd.equals("Dialog")) {
+099       MyDialog3302 dlg = new MyDialog3302(this);
+100       dlg.setVisible(true);
+101     } else if (cmd.equals("Ende")) {
+102       setVisible(false);
+103       dispose();
+104       System.exit(0);
+105     }
+106   }
+107 }
+ +		 +Listing3302.java
+ +Listing 33.2: Einbinden der 7-Segment-Anzeige

+ +

+Das Ergebnis kann sich sehen lassen: +

+ + +

+ +

+Abbildung 33.2: Ein Beispiel für die Anwendung der 7-Segment-Anzeige

+ +

+Wir wollen nun die Entwicklung von Dialogen abschließen und +uns in Kapitel 34 +der Einbindung von Bildern und der Entwicklung von Animationen zuwenden. +

+ + + +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 33 - Eigene Dialogelemente +
+
+ + + + +

33.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100224.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100224.html new file mode 100644 index 0000000..48257e6 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100224.html @@ -0,0 +1,94 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 34 - Bitmaps und Animationen +
+
+ + + + +

Kapitel 34

+

Bitmaps und Animationen

+
+
+ + +
+
+ +
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100225.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100225.html new file mode 100644 index 0000000..8c26d5f --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100225.html @@ -0,0 +1,664 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 34 - Bitmaps und Animationen +
+
+ + + + +

34.1 Bitmaps

+
+ +
+ + + + +

34.1.1 Laden und Anzeigen einer Bitmap +

+ +

+Das Anzeigen einer Bitmap kann in zwei Schritte unterteilt werden: +

+ +

+Das Laden erfolgt mit der Methode getImage, +die eine Instanz der Klasse Image +zurückgibt. Das Image-Objekt +kann dann mit der Methode drawImage +der Klasse Graphics +angezeigt werden. + +

+getImage +gibt es in verschiedenen Varianten, die sich dadurch unterscheiden, +aus welcher Quelle sie die Bitmap-Daten laden. In einer Java-Applikation +wird in der Regel die Methode getImage +aus der Klasse Toolkit +verwendet. Sie erwartet den Namen einer lokalen Datei als Parameter: +

+ + + + + +
+ +
+public Image getImage(String filename)
+
+ +		 +java.awt.Toolkit
+ +

+getImage +versteht in der aktuellen Version des AWT die beiden Bitmap-Typen +gif und jpeg. + Andere Grafikformate, +wie etwa das unter Windows gebräuchliche bmp-Format, +werden nicht unterstützt, sondern müssen bei Bedarf konvertiert +werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Neben den getImage-Methoden +gibt es seit dem JDK 1.2 auch zwei Methoden mit dem Namen createImage +in der Klasse Toolkit: +

+ + + + + +
+ +
+public abstract Image createImage(String filename)
+public abstract Image createImage(URL url)
+
+ +		 +java.awt.Toolkit
+ +

+Sie laden ein Image bei jeder Verwendung neu und führen (im Gegensatz +zu getImage) +kein Caching des Bildes durch. Die JDK-Dokumentation empfiehlt sie +gegenüber getImage, +weil bei deren Verwendung Speicherlecks durch das unbegrenzte Zwischenspeichern +der Bilddaten entstehen können.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Das Toolkit +für die aktuelle Umgebung kann mit der Methode getToolkit +der Klasse Component +beschafft werden: +

+ + + + + +
+ +
+public Toolkit getToolkit()
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Der gesamte Code zum Laden einer Bitmap duke.gif +sieht daher so aus: + + +

+ + + + +
+ +
+001 Image img;
+002 img = getToolkit().getImage("duke.gif");
+ +
+ +Listing 34.1: Laden einer Bitmap-Datei

+ +

+Um das Image +anzuzeigen, kann die Methode drawImage +der Klasse Graphics +aufgerufen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean drawImage(
+   Image img, int x, int y, ImageObserver observer
+)
+
+ +		 +java.awt.Graphics
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+drawImage +gibt es in unterschiedlichen Ausprägungen. Die hier vorgestellte +Variante erwartet das anzuzeigende Image-Objekt +und die Position (x,y), an der +die linke obere Ecke der Bitmap platziert werden soll. Das zusätzlich +angegebene Objekt observer dient +zur Übergabe eines ImageObserver-Objektes, +mit dem der Ladezustand der Bitmaps überwacht werden kann. Hier +kann der this-Zeiger, +also eine Referenz auf das Fensterobjekt, übergeben werden. Weitere +Varianten von drawImage, +die ein Bild sogar skalieren und spiegeln können, werden in der +API-Dokumentation beschrieben.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Das folgende Listing ist ein einfaches Beispiel für das Laden +und Anzeigen der Bitmap duke.gif. Alle +erforderlichen Aktionen erfolgen innerhalb von paint: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public void paint(Graphics g)
+002 {
+003   Image img;
+004   img = getToolkit().getImage("duke.gif");
+005   g.drawImage(img,40,40,this);
+006 }
+ +
+ +Listing 34.2: Laden und Anzeigen einer Bitmap

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 34.1: Laden und Anzeigen einer Bitmap

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die gewählte Vorgehensweise ist nicht besonders effizient, denn +die Bitmap wird bei jedem Aufruf von paint +neu geladen. Besser ist es, die benötigten Bitmaps einmal zu +laden und dann im Speicher zu halten. Obwohl man vermuten könnte, +dass dies die Ladezeit des Fensters unannehmbar verlängern würde, +ist der Konstruktor der Klasse eine gute Stelle dafür. Der Aufruf +von getImage +lädt die Bitmap nämlich noch nicht, sondern bereitet das +Laden nur vor. Der eigentliche Ladevorgang erfolgt erst, wenn die +Bitmap beim Aufruf von drawImage +tatsächlich benötigt wird.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

Die Klasse MediaTracker

+ +

+Manchmal kann es sinnvoll sein, den tatsächlichen Ladevorgang +des Bildes abzuwarten, bevor im Programm fortgefahren wird. Wird zum +Beispiel die Größe der Bitmap benötigt, um sie korrekt +auf dem Bildschirm anordnen oder skalieren zu können, muss das +Programm warten, bis das Image +vollständig erzeugt ist. + +

+Für diese Zwecke steht die Klasse MediaTracker +zur Verfügung, die das Laden eines oder mehrerer Bilder überwacht. +Dazu wird zunächst eine Instanz der Klasse angelegt: +

+ + + + + +
+ +
+public MediaTracker(Component comp)
+
+ +		 +java.awt.MediaTracker
+ +

+Als Komponente wird der this-Zeiger +des aktuellen Fensters übergeben. Anschließend werden durch +Aufruf von addImage +alle Bilder, deren Ladevorgang überwacht werden soll, an den +MediaTracker +übergeben: +

+ + + + + +
+ +
+public void addImage(Image img, int id)
+
+ +		 +java.awt.MediaTracker
+ +

+Der zusätzlich übergebene Parameter id +kann dazu verwendet werden, einen Namen zu vergeben, unter dem auf +das Image +zugegriffen werden kann. Zusätzlich bestimmt er die Reihenfolge, +in der die Images geladen werden. Bitmaps mit kleineren Werten werden +zuerst geladen. + +

+Der MediaTracker +bietet eine Reihe von Methoden, um den Ladezustand der Bilder zu überwachen. +Wir wollen hier nur die Methode waitForAll +betrachten. Sie wartet, bis alle Images vollständig geladen sind: +

+ + + + + +
+ +
+public void waitForAll()
+  throws InterruptedException
+
+ +		 +java.awt.MediaTracker
+ +

+Nach Abschluss des Ladevorgangs sendet waitForAll +eine Ausnahme des Typs InterruptedException. + +

+Das vollständige Beispielprogramm zur Anzeige von duke.gif +sieht nun so aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3403.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3403
+007 extends Frame
+008 {
+009   private Image img;
+010 
+011   public static void main(String[] args)
+012   {
+013     Listing3403 wnd = new Listing3403();
+014   }
+015 
+016   public Listing3403()
+017   {
+018     super("Bitmap");
+019     setBackground(Color.lightGray);
+020     setSize(250,150);
+021     setVisible(true);
+022     //WindowListener
+023     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+024     //Bild laden
+025     img = getToolkit().getImage("duke.gif");
+026     MediaTracker mt = new MediaTracker(this);
+027     mt.addImage(img, 0);
+028     try {
+029       //Warten, bis das Image vollständig geladen ist,
+030       mt.waitForAll();
+031     } catch (InterruptedException e) {
+032       //nothing
+033     }
+034     repaint();
+035   }
+036 
+037   public void paint(Graphics g)
+038   {
+039     if (img != null) {
+040       g.drawImage(img,40,40,this);
+041     }
+042   }
+043 }
+ +		 +Listing3403.java
+ +Listing 34.3: Programm zum Laden und Anzeigen einer Bitmap

+ + + + +

34.1.2 Entwicklung einer eigenen Bitmap-Komponente

+ +

+Ein schönes Beispiel für die Verwendung von Bitmaps ist +die Konstruktion einer Komponente BitmapComponent, +die in Dialogboxen zur Anzeige von Bitmaps verwendet werden kann. +Die Verwendung soll dabei so einfach wie möglich sein, d.h. außer +der Übergabe des Dateinamens an den Konstruktor soll kein zusätzlicher +Aufwand entstehen. + +

+Zur Konstruktion der Komponente gehen wir in folgenden Schritten vor: +

+ +

+Nach diesen Ausführungen ist die Implementierung einfach: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* BitmapComponent.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 
+005 class BitmapComponent
+006 extends Canvas
+007 {
+008   private Image img;
+009 
+010   public BitmapComponent(String fname)
+011   {
+012     img = getToolkit().getImage(fname);
+013     MediaTracker mt = new MediaTracker(this);
+014 
+015     mt.addImage(img, 0);
+016     try {
+017       //Warten, bis das Image vollständig geladen ist,
+018       //damit getWidth() und getHeight() funktionieren
+019       mt.waitForAll();
+020     } catch (InterruptedException e) {
+021       //nothing
+022     }
+023   }
+024 
+025   public void paint(Graphics g)
+026   {
+027     g.drawImage(img,1,1,this);
+028   }
+029 
+030   public Dimension getPreferredSize()
+031   {
+032     return new Dimension(
+033       img.getWidth(this),
+034       img.getHeight(this)
+035     );
+036   }
+037 
+038   public Dimension getMinimumSize()
+039   {
+040     return new Dimension(
+041       img.getWidth(this),
+042       img.getHeight(this)
+043     );
+044   }
+045 }
+ +		 +BitmapComponent.java
+ +Listing 34.4: Eine Komponente zum Anzeigen einer Bitmap

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Bei diesem Beispiel ist die Verwendung des MediaTrackers +obligatorisch. Andernfalls könnte es passieren, dass zum Zeitpunkt +des Aufrufs von getPreferredSize +oder getMinimumSize +die Bitmap noch nicht geladen ist und die Methoden getWidth +und getHeight +0 zurückgeben. Dies würde dann dazu führen, dass der +Layoutmanager den benötigten Platz fehlerhaft berechnet und die +Komponente falsch oder gar nicht angezeigt wird.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Die Einbindung von BitmapComponent +in einen Dialog erfolgt analog zur Einbindung jeder anderen Komponente +durch Aufruf der Methode add +der Klasse Component. +Das folgende Listing gibt ein Beispiel für die Einbindung der +neuen Komponente: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3405.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3405
+007 extends Frame
+008 {
+009   public static void main(String[] args)
+010   {
+011     Listing3405 wnd = new Listing3405();
+012   }
+013 
+014   public Listing3405()
+015   {
+016     super("Bitmap-Komponente");
+017     setBackground(Color.lightGray);
+018     setSize(250,150);
+019     setVisible(true);
+020     //Hinzufügen der Komponenten
+021     setLayout(new GridLayout(2,2));
+022     add(new BitmapComponent("duke.gif"));
+023     add(new BitmapComponent("duke.gif"));
+024     add(new BitmapComponent("duke.gif"));
+025     add(new BitmapComponent("duke.gif"));
+026     pack();
+027     //WindowListener
+028     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+029   }
+030 }
+ +		 +Listing3405.java
+ +Listing 34.5: Verwenden der Bitmap-Komponente

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 34.2: Verwendung von BitmapComponent

+
+ + + +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 34 - Bitmaps und Animationen +
+
+ + + + +

34.2 Animation

+
+ +
+ + + + +

34.2.1 Prinzipielle Vorgehensweise

+ +

+Das Darstellen einer Animation auf dem Bildschirm ist im Prinzip nichts +anderes als die schnell aufeinanderfolgende Anzeige einer Sequenz +von Einzelbildern. Die Bildfolge erscheint dem menschlichen Auge aufgrund +seiner Trägheit als zusammenhängende Bewegung. + +

+Obwohl die prinzipielle Vorgehensweise damit klar umrissen ist, steckt +die Tücke bei der Darstellung von animierten Bildsequenzen im +Detail. Zu den Problemen, die in diesem Zusammenhang zu lösen +sind, gehören: +

+ +

+All dies sind Standardprobleme, die vom Programmierer bei der Entwicklung +von Animationen zu lösen sind. Wir werden feststellen, dass Java +dafür durchweg brauchbare Lösungen zu bieten hat und die +Programmierung kleiner Animationen recht einfach zu realisieren ist. + + + + +

Die repaint-Schleife

+ +

+Das Grundprinzip einer Animation besteht darin, in einer Schleife +die Methode repaint +wiederholt aufzurufen. Ein Aufruf von repaint +führt dazu, dass die paint-Methode +aufgerufen wird, und innerhalb von paint +generiert die Anwendung dann die für das aktuelle Einzelbild +benötigte Bildschirmausgabe. + +

+paint +muss sich also merken (oder mitgeteilt bekommen), welches Bild bei +welchem Aufruf erzeugt werden soll. Typischerweise wird dazu ein Schleifenzähler +verwendet, der das gerade anzuzeigende Bild bezeichnet. Nach dem Ausführen +der Ausgabeanweisungen terminiert paint, +und der Aufrufer wartet eine bestimmte Zeitspanne. Dann zählt +er den Bildzähler hoch und führt den nächsten Aufruf +von repaint +durch. Dies setzt sich so lange fort, bis die Animation beendet ist +oder das Programm abgebrochen wird. + +

+Das folgende Listing stellt eines der einfachsten Beispiele für +eine Grafikanimation dar: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3406.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3406
+007 extends Frame
+008 {
+009   int cnt = 0;
+010 
+011   public static void main(String[] args)
+012   {
+013     Listing3406 wnd = new Listing3406();
+014     wnd.setSize(250,150);
+015     wnd.setVisible(true);
+016     wnd.startAnimation();
+017   }
+018 
+019   public Listing3406()
+020   {
+021     super("Animierter Zähler");
+022     setBackground(Color.lightGray);
+023     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+024   }
+025 
+026   public void startAnimation()
+027   {
+028     while (true) {
+029       repaint();
+030     }
+031   }
+032 
+033   public void paint(Graphics g)
+034   {
+035     ++cnt;
+036     g.drawString("Counter = "+cnt,10,50);
+037     try {
+038       Thread.sleep(1000);
+039     } catch (InterruptedException e) {
+040     }
+041   }
+042 }
+ +		 +Listing3406.java
+ +Listing 34.6: Ein animierter Zähler

+ +

+Das Programm öffnet ein Fenster und zählt in Sekundenabständen +einen Zähler um eins hoch: +

+ + +

+ +

+Abbildung 34.3: Ein animierter Zähler

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Leider hat das Programm einen entscheidenden Nachteil. Die Animation +selbst funktioniert zwar wunderbar, aber das Programm reagiert nur +noch sehr schleppend auf Windows-Nachrichten. Wir wollen zunächst +dieses Problem abstellen und uns ansehen, wie man die repaint-Schleife +in einem eigenen Thread +laufen läßt.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

Verwendung von Threads

+ +

+Um die vorherige Version des Programms zu verbessern, sollte die repaint-Schleife +in einem eigenen Thread +laufen. Zusätzlich ist es erforderlich, die Zeitverzögerung +aus paint +herauszunehmen und statt dessen in die repaint-Schleife +zu verlagern. So bekommt der Haupt-Thread des Animationsprogramms +genügend Zeit, die Bildschirmausgabe durchzuführen und kann +andere Events bearbeiten. Daß +in einem anderen Thread +eine Endlosschleife läuft, merkt er nur noch daran, dass in regelmäßigen +Abständen repaint-Ereignisse +eintreffen. + +

+Um das Programm auf die Verwendung mehrerer Threads umzustellen, sollte +die Fensterklasse das Interface Runnable +implementieren und eine Instanzvariable vom Typ Thread +anlegen. Dann wird die Methode startAnimation +so modifiziert, dass sie den neuen Thread +instanziert und startet. Die eigentliche repaint-Schleife +wird in die Methode run +verlagert. Schließlich sollte beim Beenden des Programms auch +der laufende Thread +beendet werden. Hier ist die modifizierte Fassung: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3407.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3407
+007 extends Frame
+008 implements Runnable
+009 {
+010   int cnt = 0;
+011 
+012   public static void main(String[] args)
+013   {
+014     Listing3407 wnd = new Listing3407();
+015     wnd.setSize(250,150);
+016     wnd.setVisible(true);
+017     wnd.startAnimation();
+018   }
+019 
+020   public Listing3407()
+021   {
+022     super("Animations-Threads");
+023     setBackground(Color.lightGray);
+024     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+025   }
+026 
+027   public void startAnimation()
+028   {
+029     Thread th = new Thread(this);
+030     th.start();
+031   }
+032 
+033   public void run()
+034   {
+035     while (true) {
+036       repaint();
+037       try {
+038         Thread.sleep(1000);
+039       } catch (InterruptedException e) {
+040         //nichts
+041       }
+042     }
+043   }
+044 
+045   public void paint(Graphics g)
+046   {
+047     ++cnt;
+048     g.drawString("Counter = "+cnt,10,50);
+049   }
+050 }
+ +		 +Listing3407.java
+ +Listing 34.7: Verwendung von Threads zur Animation

+ +

+Das so modifizierte Programm erzeugt dieselbe Ausgabe wie das vorige, +ist aber in der Lage, in der gewohnten Weise auf Ereignisse zu reagieren. +Selbst wenn die Verzögerungsschleife ganz entfernt und der Hauptprozess +so pausenlos mit repaint-Anforderungen +bombardiert würde, könnte das Programm noch normal beendet +werden. + + + + +

34.2.2 Abspielen einer Folge von Bitmaps

+ +

+Eine der einfachsten und am häufigsten verwendeten Möglichkeiten, +eine Animation zu erzeugen, besteht darin, die zur Darstellung erforderliche +Folge von Bitmaps aus einer Reihe von Bilddateien zu laden. Jedem +Einzelbild wird dabei ein Image-Objekt +zugeordnet, das vor dem Start der Animation geladen wird. Alle Images +liegen in einem Array oder einem anderen Container und werden in der +repaint-Schleife +nacheinander angezeigt. + +

+Das folgende Programm speichert die 30 anzuzeigenden Einzelbilder +in einem Array arImg, das nach +dem Start des Programms komplett geladen wird. Da dieser Vorgang einige +Sekunden dauern kann, zeigt das Programm den Ladefortschritt auf dem +Bildschirm an: +

+ + +

+ +

+Abbildung 34.4: Die Ausgabe während des Ladevorgangs

+ +

+Erst nach dem vollständigen Abschluss des Ladevorgangs, der mit +einem MediaTracker +überwacht wird, beginnt die eigentliche Animation. Die ganzzahlige +Instanzvariable actimage dient +als Zähler für die Bildfolge und wird nacheinander von 0 +bis 29 hochgezählt, um dann wieder bei 0 zu beginnen. Nach jedem +Einzelbild wartet das Programm 50 Millisekunden und führt dann +den nächsten Aufruf von repaint +durch: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3408.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3408
+007 extends Frame
+008 implements Runnable
+009 {
+010   Thread th;
+011   Image[] arImg;
+012   int actimage;
+013 
+014   public static void main(String[] args)
+015   {
+016     Listing3408 wnd = new Listing3408();
+017     wnd.setSize(200,150);
+018     wnd.setVisible(true);
+019     wnd.startAnimation();
+020   }
+021 
+022   public Listing3408()
+023   {
+024     super("Bitmap-Folge");
+025     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+026   }
+027 
+028   public void startAnimation()
+029   {
+030     th = new Thread(this);
+031     actimage = -1;
+032     th.start();
+033   }
+034 
+035   public void run()
+036   {
+037     //Bilder laden
+038     arImg = new Image[30];
+039     MediaTracker mt = new MediaTracker(this);
+040     Toolkit tk = getToolkit();
+041     for (int i = 1; i <= 30; ++i) {
+042       arImg[i-1] = tk.getImage("images/jana"+i+".gif");
+043       mt.addImage(arImg[i-1], 0);
+044       actimage = -i;
+045       repaint();
+046       try {
+047         mt.waitForAll();
+048       } catch (InterruptedException e) {
+049         //nothing
+050       }
+051     }
+052     //Animation beginnen
+053     actimage = 0;
+054     while (true) {
+055       repaint();
+056       actimage = (actimage + 1) % 30;
+057       try {
+058         Thread.sleep(50);
+059       } catch (InterruptedException e) {
+060         //nichts
+061       }
+062     }
+063   }
+064 
+065   public void paint(Graphics g)
+066   {
+067     if (actimage < 0) {
+068       g.drawString("Lade Bitmap "+(-actimage),10,50);
+069     } else {
+070       g.drawImage(arImg[actimage],10,30,this);
+071     }
+072   }
+073 }
+ +		 +Listing3408.java
+ +Listing 34.8: Abspielen einer Folge von Bitmaps

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das vorliegende Beispiel verwendet die Bilddateien jana1.gif +bis jana30.gif. Sie zeigen die verschiedenen +Phasen des in Schreibschrift geschriebenen Namens »Jana«. +Alternativ kann aber auch jede andere Sequenz von Bilddateien verwendet +werden. Die folgenden Abbildungen zeigen einige Schnappschüsse +der Programmausgabe:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + +

+ +

+Abbildung 34.5: Animation eines Schriftzugs, Schnappschuß 1

+

+ + +

+ +

+Abbildung 34.6: Animation eines Schriftzugs, Schnappschuß 2

+

+ + +

+ +

+Abbildung 34.7: Animation eines Schriftzugs, Schnappschuß 3

+ + + + +

34.2.3 Animation mit Grafikprimitiven

+ +

+Alternativ zur Anzeige von Bilddateien kann jedes Einzelbild der Animation +natürlich auch mit den Ausgabeprimitiven der Klasse Graphics +erzeugt werden. Dies hat den Vorteil, dass der Anwender nicht auf +das Laden der Bilder warten muss. Außerdem ist das Verfahren +flexibler als der bitmap-basierte Ansatz. Der Nachteil ist natürlich, +dass die Grafikoperationen zeitaufwändiger sind und eine zügige +Bildfolge bei komplexen Sequenzen schwieriger zu erzielen ist. + +

+Als Beispiel für diese Art von Animation wollen wir uns die Aufgabe +stellen, eine aus rechteckigen Kästchen bestehende bunte Schlange +über den Bildschirm laufen zu lassen. Sie soll an den Bildschirmrändern +automatisch umkehren und auch innerhalb des Ausgabefensters von Zeit +zu Zeit ihre Richtung wechseln. + +

+Das folgende Programm stellt die Schlange als Vector +von Objekten des Typs ColorRectangle +dar. ColorRectangle ist aus +Rectangle +abgeleitet und besitzt zusätzlich eine Membervariable zur Darstellung +der Farbe des Rechtecks. + +

+Dieses Beispiel folgt dem allgemeinen Architekturschema für Animationen, +das wir auch in den letzten Beispielen verwendet haben. Der erste +Schritt innerhalb von run +besteht darin, die Schlange zu konstruieren. Dazu wird eine Folge +von Objekten der Klasse ColorRectangle +konstruiert, und ab Position (100,100) +werden die Objekte horizontal nebeneinander angeordnet. Die Farben +werden dabei so vergeben, dass die Schlange in fließenden Übergängen +von rot bis blau dargestellt wird. Alle Elemente werden in dem Vector +snake gespeichert. + +

+Nachdem die Schlange konstruiert wurde, beginnt die Animation. Dazu +wird die aktuelle Schlange angezeigt, eine Weile pausiert und dann +durch Aufruf der Methode moveSnake +die nächste Position der Schlange berechnet. moveSnake +ist relativ aufwändig, denn hier liegt der Löwenanteil der +»Intelligenz« der Animation. Die Richtung der Bewegung der +Schlange wird durch die Variablen dx +und dy getrennt für die +x- und y-Richtung bestimmt. Steht hier der Wert -1, +bewegt sich die Schlange im nächsten Schritt um die Breite eines +Rechtecks in Richtung kleinerer Koordinaten. Bei 1 vergrößert +sie die Koordinate entsprechend, und wenn der Wert 0 enthalten ist, +verändert sich der zugehörige Koordinatenwert im nächsten +Schritt gar nicht. + +

+dx und dy +werden entweder dann verändert, wenn die Schlange an einem der +vier Bildschirmränder angekommen ist und umkehren muss oder (im +Mittel bei jedem zehnten Schritt) auch auf freier Strecke. Nachdem +auf diese Weise die neue Richtung bestimmt wurde, wird das erste Element +der Schlange auf die neue Position bewegt. Alle anderen Elemente der +Schlange bekommen dann die Position zugewiesen, die zuvor ihr Vorgänger +hatte. + +

+Eine alternative Art, die Schlange neu zu berechnen, würde darin +bestehen, lediglich ein neues erstes Element zu generieren, an vorderster +Stelle in den Vector +einzufügen und das letzte Element zu löschen. Dies hätte +allerdings den Nachteil, dass die Farbinformationen von vorne nach +hinten durchgereicht würden und so jedes Element seine Farbe +ständig ändern würde. Dieses (sehr viel performantere) +Verfahren könnte verwendet werden, wenn alle Elemente der Schlange +dieselbe Farbe hätten. + +

+Hier ist der Quellcode zu der Schlangenanimation: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3409.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import java.util.*;
+006 
+007 class ColorRectangle
+008 extends Rectangle
+009 {
+010   public Color color;
+011 }
+012 
+013 public class Listing3409
+014 extends Frame
+015 implements Runnable
+016 {
+017   //Konstanten
+018   private static final int   SIZERECT    = 7;
+019   private static final int   SLEEP       = 40;
+020   private static final int   NUMELEMENTS = 20;
+021   private static final Color BGCOLOR     = Color.lightGray;
+022 
+023   //Instanzvariablen
+024   private Thread th;
+025   private Vector snake;
+026   private int dx;
+027   private int dy;
+028 
+029   public static void main(String[] args)
+030   {
+031     Listing3409 frame = new Listing3409();
+032     frame.setSize(200,150);
+033     frame.setVisible(true);
+034     frame.startAnimation();
+035   }
+036 
+037   public Listing3409()
+038   {
+039     super("Animierte Schlange");
+040     setBackground(BGCOLOR);
+041     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+042     snake = new Vector();
+043   }
+044 
+045   public void startAnimation()
+046   {
+047     th = new Thread(this);
+048     th.start();
+049   }
+050 
+051   public void run()
+052   {
+053     //Schlange konstruieren
+054     ColorRectangle cr;
+055     int x = 100;
+056     int y = 100;
+057     for (int i=0; i < NUMELEMENTS; ++i) {
+058       cr = new ColorRectangle();
+059       cr.x = x;
+060       cr.y = y;
+061       cr.width = SIZERECT;
+062       cr.height = SIZERECT;
+063       x += SIZERECT;
+064       cr.color = new Color(
+065         i*(256/NUMELEMENTS),
+066         0,
+067         240-i*(256/NUMELEMENTS)
+068       );
+069       snake.addElement(cr);
+070     }
+071 
+072     //Vorzugsrichtung festlegen
+073     dx = -1;
+074     dy = -1;
+075 
+076     //Schlange laufen lassen
+077     while (true) {
+078       repaint();
+079       try {
+080         Thread.sleep(SLEEP);
+081       } catch (InterruptedException e){
+082         //nichts
+083       }
+084       moveSnake();
+085     }
+086   }
+087 
+088   public void moveSnake()
+089   {
+090     Dimension size = getSize();
+091     int sizex = size.width-getInsets().left-getInsets().right;
+092     int sizey = size.height-getInsets().top-getInsets().bottom;
+093     ColorRectangle cr = (ColorRectangle)snake.firstElement();
+094     boolean lBorder = false;
+095     int xalt, yalt;
+096     int xtmp, ytmp;
+097 
+098     //Kopf der Schlange neu berechnen
+099     if (cr.x <= 1) {
+100       dx = 1;
+101       lBorder = true;
+102     }
+103     if (cr.x + cr.width >= sizex) {
+104       dx = -1;
+105       lBorder = true;
+106     }
+107     if (cr.y <= 1) {
+108       dy = 1;
+109       lBorder = true;
+110     }
+111     if (cr.y + cr.height >= sizey) {
+112       dy = -1;
+113       lBorder = true;
+114     }
+115     if (! lBorder) {
+116       if (rand(10) == 0) {
+117         if (rand(2) == 0) {
+118           switch (rand(5)) {
+119           case 0: case 1:
+120             dx = -1;
+121             break;
+122           case 2:
+123             dx = 0;
+124             break;
+125           case 3: case 4:
+126             dx = 1;
+127             break;
+128           }
+129         } else {
+130           switch (rand(5)) {
+131           case 0: case 1:
+132             dy = -1;
+133             break;
+134           case 2:
+135             dy = 0;
+136             break;
+137           case 3: case 4:
+138             dy = 1;
+139             break;
+140           }
+141         }
+142       }
+143     }
+144     xalt = cr.x + SIZERECT * dx;
+145     yalt = cr.y + SIZERECT * dy;
+146     //Rest der Schlange hinterherziehen
+147     Enumeration e = snake.elements();
+148     while (e.hasMoreElements()) {
+149       cr = (ColorRectangle)e.nextElement();
+150       xtmp = cr.x;
+151       ytmp = cr.y;
+152       cr.x = xalt;
+153       cr.y = yalt;
+154       xalt = xtmp;
+155       yalt = ytmp;
+156     }
+157   }
+158 
+159   public void paint(Graphics g)
+160   {
+161     ColorRectangle cr;
+162     Enumeration e = snake.elements();
+163     int inleft    = getInsets().left;
+164     int intop     = getInsets().top;
+165     while (e.hasMoreElements()) {
+166       cr = (ColorRectangle)e.nextElement();
+167       g.setColor(cr.color);
+168       g.fillRect(cr.x+inleft,cr.y+intop,cr.width,cr.height);
+169     }
+170   }
+171 
+172   private int rand(int limit)
+173   {
+174     return (int)(Math.random() * limit);
+175   }
+176 }
+ +		 +Listing3409.java
+ +Listing 34.9: Die animierte Schlange

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Schlange kann in einem beliebig kleinen oder großen Fenster +laufen. Hier sind ein paar Beispiele für die Ausgabe des Programms, +nachdem das Fenster in der Größe verändert wurde:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + +

+ +

+Abbildung 34.8: Die animierte Schlange, Schnappschuß 1

+

+ + +

+ +

+Abbildung 34.9: Die animierte Schlange, Schnappschuß 2

+

+ + +

+ +

+Abbildung 34.10: Die animierte Schlange, Schnappschuß 3

+ + + + +

34.2.4 Reduktion des Bildschirmflackerns +

+ +

+Alle bisher entwickelten Animationen zeigen während der Ausführung +ein ausgeprägtes Flackern, das um so stärker ist, je später +ein Bildanteil innerhalb eines Animationsschrittes angezeigt wird. +Der Grund für dieses Flackern liegt darin, dass vor jedem Aufruf +von paint +zunächst das Fenster gelöscht wird und dadurch unmittelbar +vor der Ausgabe des nächsten Bildes ganz kurz ein vollständig +leerer Hintergrund erscheint. + +

+Leider besteht die Lösung für dieses Problem nicht einfach +darin, das Löschen zu unterdrücken. Bei einer animierten +Bewegung beispielsweise ist es erforderlich, all die Bestandteile +des vorigen Bildes zu löschen, die im aktuellen Bild nicht mehr +oder an einer anderen Stelle angezeigt werden. + +

+Auch wenn paint +deshalb aufgerufen wird, weil ein bisher verdeckter Bildausschnitt +wieder sichtbar wird, muss natürlich der entsprechende Bildausschnitt +zunächst gelöscht werden, um die Bestandteile des anderen +Fensters zu entfernen. Im Grunde ist es also eine ganz vernünftige +Vorgehensweise, das Fenster vor jedem Aufruf von paint +zu löschen. + +

+Das Flackern kann nun auf unterschiedliche Weise unterdrückt +werden. Die drei gebräuchlichsten Methoden sind folgende: +

+ +

+Jedes dieser Verfahren hat Vor- und Nachteile und kann in verschiedenen +Situationen unterschiedlich gut angewendet werden. Wir werden sie +in den folgenden Unterabschnitten kurz vorstellen und ein Beispiel +für ihre Anwendung geben. Es gibt noch einige zusätzliche +Möglichkeiten, das Flackern zu unterdrücken oder einzuschränken, +wie beispielsweise das Clipping der Ausgabe auf den tatsächlich +veränderten Bereich, aber darauf wollen wir hier nicht näher +eingehen. + + + + +

Bildschirm nicht löschen

+ +

+Den Bildschirm überhaupt nicht zu löschen, um das Flackern +zu unterdrücken, ist nur bei nicht bewegten Animationen möglich. +Wir wollen uns als Beispiel für ein Programm, das hierfür +geeignet ist, das folgende Lauflicht ansehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3410.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3410
+007 extends Frame
+008 implements Runnable
+009 {
+010   //Konstanten
+011   private static final int NUMLEDS  = 20;
+012   private static final int SLEEP    = 60;
+013   private static final int LEDSIZE  = 10;
+014   private static final Color ONCOLOR  = new Color(255,0,0);
+015   private static final Color OFFCOLOR = new Color(100,0,0);
+016 
+017   //Instanzvariablen
+018   private Thread th;
+019   private int switched;
+020   private int dx;
+021 
+022   public static void main(String[] args)
+023   {
+024     Listing3410 frame = new Listing3410();
+025     frame.setSize(270,150);
+026     frame.setVisible(true);
+027     frame.startAnimation();
+028   }
+029 
+030   public Listing3410()
+031   {
+032     super("Leuchtdiodenkette");
+033     setBackground(Color.lightGray);
+034     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+035   }
+036 
+037   public void startAnimation()
+038   {
+039     th = new Thread(this);
+040     th.start();
+041   }
+042 
+043   public void run()
+044   {
+045     switched = -1;
+046     dx = 1;
+047     while (true) {
+048       repaint();
+049       try {
+050         Thread.sleep(SLEEP);
+051       } catch (InterruptedException e){
+052         //nichts
+053       }
+054       switched += dx;
+055       if (switched < 0 || switched > NUMLEDS - 1) {
+056         dx = -dx;
+057         switched += 2*dx;
+058       }
+059     }
+060   }
+061 
+062   public void paint(Graphics g)
+063   {
+064     for (int i = 0; i < NUMLEDS; ++i) {
+065       g.setColor(i == switched ? ONCOLOR : OFFCOLOR);
+066       g.fillOval(10+i*(LEDSIZE+2),80,LEDSIZE,LEDSIZE);
+067     }
+068   }
+069 }
+ +		 +Listing3410.java
+ +Listing 34.10: Bildschirmflackern reduzieren bei stehenden Animationen

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das Programm zeigt eine Kette von 20 Leuchtdioden, die nacheinander +an- und ausgeschaltet werden und dadurch ein Lauflicht simulieren, +das zwischen linkem und rechtem Rand hin- und herläuft:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + +

+ +

+Abbildung 34.11: Die Lauflicht-Animation

+ +

+Wie kann nun aber das Löschen verhindert werden? Die Lösung +basiert auf der Tatsache, dass bei einem Aufruf von repaint +nicht gleich paint, +sondern zunächst die Methode update +aufgerufen wird. In der Standardversion der Klasse Component +könnte update +etwa so implementiert sein: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public void update(Graphics g)
+002 {
+003   g.setColor(getBackground());
+004   g.fillRect(0, 0, width, height);
+005   g.setColor(getForeground());
+006   paint(g);
+007 }
+ +
+ +Listing 34.11: Standard-Implementierung von update

+ +

+Zunächst wird die aktuelle Hintergrundfarbe ausgewählt, +um in dieser Farbe ein ausgefülltes Rechteck in der Größe +des Bildschirms zu zeichnen. Erst nach diesem Löschvorgang wird +die Vordergrundfarbe gesetzt und paint +aufgerufen. + +

+Da in Java alle Methodenaufrufe dynamisch gebunden werden, kann das +Löschen dadurch verhindert werden, dass update +durch eine eigene Version überlagert wird, die den Hintergrund +unverändert läßt. Durch einfaches Hinzufügen +der folgenden drei Zeilen kann das Flackern des Lauflichts vollkommen +unterdrückt werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* update1.inc */
+002 
+003 public void update(Graphics g)
+004 {
+005   paint(g);
+006 }
+ +		 +update1.inc
+ +Listing 34.12: Modifizierte Version von update

+ + + + +

Nur den wirklich benötigten Teil des Bildschirms löschen +

+ +

+Wie schon erwähnt, kann auf das Löschen des Bildschirms +nur dann komplett verzichtet werden, wenn die Animation keine Bewegung +enthält. Ist sie dagegen bewegt, kann es sinnvoll sein, nur die +Teile des Bildes zu löschen, die beim aktuellen Animationsschritt +leer sind, im vorigen Schritt aber Grafikelemente enthielten. + +

+Um welche Teile der Grafik es sich dabei handelt, ist natürlich +von der Art der Animation abhängig. Zudem muss jeder Animationsschritt +Informationen über den vorigen Schritt haben, um die richtigen +Stellen löschen zu können. Ein Beispiel, bei dem diese Technik +gut angewendet werden kann, ist die bunte Schlange aus dem Abschnitt +»Animation mit Grafikprimitiven«. + +

+Da die Schlange bei jedem Schritt einen neuen Kopf bekommt und alle +anderen Elemente die Plätze ihres jeweiligen Vorgängers +einnehmen, bleibt als einziges wirklich zu löschendes Element +das letzte Element der Schlange aus dem vorherigen Animationsschritt +übrig. Dessen Position könnte man sich bei jedem Schritt +merken und im nächsten Schritt in der Hintergrundfarbe neu zeichnen. + +

+Noch einfacher geht es, indem man an die Schlange einfach ein zusätzliches +unsichtbares Element anhängt. Wird nämlich das letzte Element +grundsätzlich in der Hintergrundfarbe dargestellt, hinterlässt +es keine Spuren auf dem Bildschirm und braucht damit auch nicht explizit +gelöscht zu werden! Wir brauchen also nur hinter die for-next-Schleife +zur Konstruktion der Schlange ein weiteres, unsichtbares Element an +den snake-Vector +anzuhängen (in Listing 34.13 +in den Zeilen 025 bis 031 +eingefügt): + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Schlange2.inc */
+002 
+003 public void run()
+004 {
+005   //Schlange konstruieren
+006   ColorRectangle cr;
+007   int x = 100;
+008   int y = 100;
+009   for (int i=0; i < NUMELEMENTS; ++i) {
+010     cr = new ColorRectangle();
+011     cr.x = x;
+012     cr.y = y;
+013     cr.width = SIZERECT;
+014     cr.height = SIZERECT;
+015     x += SIZERECT;
+016     cr.color = new Color(
+017       i*(256/NUMELEMENTS),
+018       0,
+019       240-i*(256/NUMELEMENTS)
+020     );
+021     snake.addElement(cr);
+022   }
+023 
+024   //Löschelement anhängen
+025   cr = new ColorRectangle(); 
+026   cr.x = x;
+027   cr.y = y;
+028   cr.width = SIZERECT;
+029   cr.height = SIZERECT;
+030   cr.color = BGCOLOR;
+031   snake.addElement(cr); 
+032 
+033   //Vorzugsrichtung festlegen
+034   dx = -1;
+035   dy = -1;
+036 
+037   //Schlange laufen lassen
+038   while (true) {
+039     repaint();
+040     try {
+041       Thread.sleep(SLEEP);
+042     } catch (InterruptedException e){
+043       //nichts
+044     }
+045     moveSnake();
+046   }
+047 }
+ +		 +Schlange2.inc
+ +Listing 34.13: Modifizierte Schlangenanimation

+ +

+Wird nun zusätzlich die Methode update +überlagert, wie es auch im vorigen Abschnitt getan wurde, läuft +die Schlange vollkommen flackerfrei. + + + + +

Doppelpufferung

+ +

+Das Doppelpuffern bietet sich immer dann an, wenn die beiden vorigen +Methoden versagen. Das kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn +es bei einer bewegten Animation zu aufwändig ist, nur den nicht +mehr benötigten Teil der Bildschirmausgabe zu löschen, oder +wenn der aktuelle Animationsschritt keine Informationen darüber +besitzt, welcher Teil zu löschen ist. + +

+Beim Doppelpuffern wird bei jedem Animationsschritt zunächst +die gesamte Bildschirmausgabe in ein Offscreen-Image +geschrieben. Erst wenn alle Ausgabeoperationen abgeschlossen sind, +wird dieses Offscreen-Image auf die Fensteroberfläche kopiert. +Im Detail sind dazu folgende Schritte erforderlich: +

+ +

+Durch diese Vorgehensweise wird erreicht, dass das Bild komplett aufgebaut +ist, bevor es angezeigt wird. Da beim anschließenden Kopieren +die neuen Pixel direkt über die alten kopiert werden, erscheinen +dem Betrachter nur die Teile des Bildes verändert, die auch tatsächlich +geändert wurden. Ein Flackern, das entsteht, weil Flächen +für einen kurzen Zeitraum gelöscht und dann wieder gefüllt +werden, kann nicht mehr auftreten. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Anwendung des Doppelpufferns ist nicht immer sinnvoll. Sollte +eine der anderen Methoden mit vertretbarem Aufwand implementiert werden +können, kann es sinnvoller sein, diese zu verwenden. Nachteilig +sind vor allem der Speicherbedarf für die Konstruktion des Offscreen-Images +und die Verzögerungen durch das doppelte Schreiben der Bilddaten. +Hier muss im Einzelfall entschieden werden, welche Variante zum Einsatz +kommen soll. In vielen Fällen allerdings können die genannten +Nachteile vernachlässigt werden, und die Doppelpufferung ist +ein probates Mittel, um das Bildschirmflackern zu verhindern.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Das folgende Programm ist ein Beispiel für die Anwendung des +Doppelpufferns bei der Ausgabe einer bewegten Animation. Wir wollen +uns dafür die Aufabe stellen, eine große Scheibe über +den Bildschirm laufen zu lassen, über deren Rand zwei stilisierte +»Ameisen« mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in entgegengesetzte +Richtungen laufen. + +

+Das folgende Programm löst diese Aufgabe. Dabei folgt die Animation +unserem bekannten Architekturschema für bewegte Grafik und braucht +hier nicht weiter erklärt zu werden. Um das Flackern zu verhindern, +deklarieren wir zwei Instanzvariablen, dbImage +und dbGraphics: + +

+private Image dbImage;
+private Graphics dbGraphics;
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Glücklicherweise können die zum Doppelpuffern erforderlichen +Schritte gekapselt werden, wenn man die Methode update +geeignet überlagert: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* update2.inc */
+002 
+003 public void update(Graphics g)
+004 {
+005   //Double-Buffer initialisieren
+006   if (dbImage == null) {
+007     dbImage = createImage(
+008      this.getSize().width,
+009      this.getSize().height
+010     );
+011     dbGraphics = dbImage.getGraphics();
+012   }
+013   //Hintergrund löschen
+014   dbGraphics.setColor(getBackground());
+015   dbGraphics.fillRect(
+016     0,
+017     0,
+018     this.getSize().width,
+019     this.getSize().height
+020   );
+021   //Vordergrund zeichnen
+022   dbGraphics.setColor(getForeground());
+023   paint(dbGraphics);
+024   //Offscreen anzeigen
+025   g.drawImage(dbImage,0,0,this);
+026 }
+ +		 +update2.inc
+ +Listing 34.14: update-Methode mit Doppelpufferung

+		 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Falls nicht schon geschehen, werden hier zunächst die beiden +Variablen dbImage und dbGraphics +initialisiert. Anschließend wird der Hintergrund gelöscht, +wie es auch in der Standardversion von update +der Fall ist. Im Gegensatz zu dieser erfolgt das Löschen aber +auf dem Offscreen-Image und ist somit für den Anwender nicht +zu sehen. Nun wird paint +aufgerufen und bekommt anstelle des normalen den Offscreen-Grafikkontext +übergeben. Ohne selbst etwas davon zu wissen, sendet paint +damit alle seine Grafikbefehle auf das Offscreen-Image. Nachdem paint +beendet wurde, wird durch Aufruf von drawImage +das Offscreen-Image auf dem Bildschirm angezeigt. + +

+Hier ist der komplette Quellcode des Programms: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3415.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3415
+007 extends Frame
+008 implements Runnable
+009 {
+010   private Thread th;
+011   private int actx;
+012   private int dx;
+013   private int actarc1;
+014   private int actarc2;
+015   private Image dbImage;
+016   private Graphics dbGraphics;
+017 
+018   public static void main(String[] args)
+019   {
+020     Listing3415 frame = new Listing3415();
+021     frame.setSize(210,170);
+022     frame.setVisible(true);
+023     frame.startAnimation();
+024   }
+025 
+026   public Listing3415()
+027   {
+028     super("Ameisenanimation");
+029     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+030   }
+031 
+032   public void startAnimation()
+033   {
+034     Thread th = new Thread(this);
+035     th.start();
+036   }
+037 
+038   public void run()
+039   {
+040     actx = 0;
+041     dx = 1;
+042     actarc1 = 0;
+043     actarc2 = 0;
+044     while (true) {
+045       repaint();
+046       actx += dx;
+047       if (actx < 0 || actx > 100) {
+048         dx = -dx;
+049         actx += 2*dx;
+050       }
+051       actarc1 = (actarc1 + 1) % 360;
+052       actarc2 = (actarc2 + 2) % 360;
+053       try {
+054         Thread.sleep(40);
+055       } catch (InterruptedException e) {
+056         //nichts
+057       }
+058     }
+059   }
+060 
+061   public void update(Graphics g)
+062   {
+063     //Double-Buffer initialisieren
+064     if (dbImage == null) {
+065       dbImage = createImage(
+066         this.getSize().width,
+067         this.getSize().height
+068       );
+069       dbGraphics = dbImage.getGraphics();
+070     }
+071     //Hintergrund löschen
+072     dbGraphics.setColor(getBackground());
+073     dbGraphics.fillRect(
+074       0,
+075       0,
+076       this.getSize().width,
+077       this.getSize().height
+078     );
+079     //Vordergrund zeichnen
+080     dbGraphics.setColor(getForeground());
+081     paint(dbGraphics);
+082     //Offscreen anzeigen
+083     g.drawImage(dbImage,0,0,this);
+084   }
+085 
+086   public void paint(Graphics g)
+087   {
+088     int xoffs = getInsets().left;
+089     int yoffs = getInsets().top;
+090     g.setColor(Color.lightGray);
+091     g.fillOval(xoffs+actx,yoffs+20,100,100);
+092     g.setColor(Color.red);
+093     g.drawArc(xoffs+actx,yoffs+20,100,100,actarc1,10);
+094     g.drawArc(xoffs+actx-1,yoffs+19,102,102,actarc1,10);
+095     g.setColor(Color.blue);
+096     g.drawArc(xoffs+actx,yoffs+20,100,100,360-actarc2,10);
+097     g.drawArc(xoffs+actx-1,yoffs+19,102,102,360-actarc2,10);
+098   }
+099 }
+ +		 +Listing3415.java
+ +Listing 34.15: Animation mit Doppelpufferung

+ +

+Ein Schnappschuß des laufenden Programms sieht so aus (die beiden +»Ameisen« sind in der Abbildung etwas schwer zu erkennen, +im laufenden Programm sieht man sie besser): +

+ + +

+ +

+Abbildung 34.12: Eine Animation mit Doppelpufferung

+ +

+Durch die Kapselung des Doppelpufferns können Programme sogar +nachträglich flackerfrei gemacht werden, ohne dass in den eigentlichen +Ausgaberoutinen irgend etwas geändert werden müsste. Man +könnte beispielsweise aus Frame +eine neue Klasse DoubleBufferFrame +ableiten, die die beiden privaten Membervariablen dbImage +und dbGraphics besitzt und update +in der beschriebenen Weise implementiert. Alle Klassen, die dann von +DoubleBufferFrame anstelle von +Frame +abgeleitet werden, unterstützen das Doppelpuffern ihrer Grafikausgaben +automatisch. +

+ + + +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

34.3 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+
+ + + + +

Kapitel 35

+

Swing: Grundlagen

+
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+ + +
+
+
+ + + +
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+
+ + + + +

35.1 Eigenschaften und Architektur von Swing

+
+ +
+ + + + +

35.1.1 Einleitung

+ +

+Bereits kurze Zeit nachdem mit dem JDK 1.0 das Abstract Windowing +Toolkit eingeführt wurde, begannen die Entwickler bei SUN, über +Möglichkeiten nachzudenken, die grafische Oberfläche von +Java-Anwendungen zu verbessern. Als nachteilig sahen sie vor allem +folgende Eigenschaften des AWT an: +

+ +

+Erklärtes Ziel der JDK-Entwickler war es, diese Nachteile zu +beseitigen und mit der Entwicklung der Java Foundation Classes +(deren wichtigster Bestandteil die als Swing +bezeichnete Sammlung grafischer Dialogelemente werden sollte) eine +echte Alternative zum AWT zu schaffen. + + + + +

35.1.2 Eigenschaften von Swing

+ + + + +

Leichtgewichtige Komponenten

+ +

+Im Gegensatz zum AWT benutzen Swing-Komponenten nur noch in sehr eingeschränkter +Weise plattformspezifische GUI-Ressourcen. Abgesehen von Top-Level-Fenstern, +Dialogen und grafischen Primitivoperationen werden alle GUI-Elemente +von Swing selbst erzeugt. Ein Swing-Button unter Windows wird nicht +mehr vom Windows-UI-Manager dargestellt, sondern von Swing selbst +gezeichnet. + +

+Diese Vorgehensweise bietet einige Vorteile: +

+ +

+Der Grundstein für Komponenten, die von Java selbst erzeugt und +dargestellt werden können, wurde im JDK 1.1 mit der Einführung +der Lightweight Components (»leichtgewichtige« +Komponenten) gelegt. Dabei wird die paint-Methode +eines Component-Objects +nicht mehr an die betriebssystemspezifische Klasse weitergeleitet, +sondern in den Komponentenklassen überlagert und mit Hilfe grafischer +Primitivoperationen selbst implementiert. Die im AWT vorhandenen Dialogelemente +werden im Gegensatz dazu als Heavyweight Components +bezeichnet (»schwergewichtige« Komponenten). + +

+Mit Hilfe der leichtgewichtigen Komponenten, die für alle Aspekte +der Darstellung selbst verantwortlich sind, konnten einige interessante +Features realisiert werden. So können beispielsweise zu allen +Komponenten Tooltips erzeugt werden +(also kleine Hilfetexte, die über der Komponente beim Verweilen +mit der Maus angezeigt werden), ohne dass dazu Unterstützung +seitens des zugrunde liegenden Grafikbetriebssystems erforderlich +wäre. + +

+Eine andere Eigenschaft, die nur mit Hilfe leichtgewichtiger Komponenten +realisiert werden konnte, wird als Debug-Grafik +bezeichnet. Dabei wird der Darstellungsvorgang beim Zeichnen der Komponente +künstlich so verlangsamt, dass er wie in einer Zeitlupeneinstellung +Schritt für Schritt verfolgt werden kann. Das ist insbesondere +während der Entwicklung eigener Komponenten nützlich, um +den Bildaufbau studieren und auf Fehler hin untersuchen zu können. + + + + +

Pluggable Look-and-Feel

+ +

+Die Swing-Entwickler gingen aber noch einen Schritt weiter. Eine der +auf den ersten Blick spektakulärsten Eigenschaften von Swing +ist die Möglichkeit, das Look-and-Feel (also das Aussehen und +die Bedienung einer Anwendung) zur Laufzeit umzuschalten. Dieses als +Pluggable Look-and-Feel bezeichnete +Feature ermöglicht es beispielsweise einem Windows-Anwender, +zwischen drei vordefinierten Look-and-Feels zu wählen (Metal, +Motif und Windows). Benutzer anderer Betriebssysteme können andere +Auswahlmöglichkeiten haben, und es ist möglich, eigene Look-and-Feels +zu schreiben. + +

+Dabei muss die Entscheidung für oder gegen ein bestimmtes Look-and-Feel +keineswegs bereits zum Design- oder Entwicklungszeitpunkt getroffen +werden. Vielmehr wurden alle Swing-Komponenten so entworfen, dass +es möglich ist, das Look-and-Feel einer Anwendung zur Laufzeit +umzuschalten. Das Programm besitzt dazu typischerweise einen speziellen +Menüpunkt oder eine Konfigurationsmöglichkeit, die es dem +Anwender ermöglicht, ein Look-and-Feel nach seinem Geschmack +auszuwählen. Das Programm selbst muss praktisch keinen zusätzlichen +Aufwand treiben, denn das Umschalten wird nach einem einzigen Methodenaufruf +von einem User-Interface-Manager erledigt, der alle nötigen Maßnahmen +koordiniert ausführt. + + + + +

Das Model-View-Controller-Prinzip

+ +

+Neben den äußerlichen Qualitäten wurde auch die Architektur +des Gesamtsystems verbessert. Wichtigste »Errungenschaft« +ist dabei das Model-View-Controller-Prinzip +(kurz MVC genannt), dessen Struktur +sich wie ein roter Faden durch den Aufbau der Dialogelemente zieht. +Anstatt den gesamten Code in eine einzelne Klasse zu packen, werden +beim MVC-Konzept drei unterschiedliche Bestandteile eines grafischen +Elements sorgsam unterschieden: +

+ +

+Das Modell enthält praktisch die gesamte Verarbeitungslogik der +Komponente. Ein wichtiger Aspekt ist dabei, dass ein Model mehrere +Views gleichzeitig haben kann. Damit Veränderungen des Modells +in allen Views sichtbar werden, wird ein Benachrichtigungsmechanismus +implementiert, mit dem das Modell die zugeordneten Views über +Änderungen informiert. Diese Vorgehensweise entspricht dem Observer-Pattern, +wie es in Abschnitt 10.4.9 +erläutert wurde. + +

+Bei den Swing-Dialogelementen wird eine vereinfachte Variante von +MVC verwendet, die auch als Model-Delegate-Prinzip +bezeichnet wird. Hierbei wird die Funktionalität von View und +Controller in einem UI Delegate zusammengefasst. +Dadurch wird einerseits die Komplexität reduziert (oft ist der +Controller so einfach strukturiert, dass es sich nicht lohnt, ihn +separat zu betrachten) und andererseits die in der Praxis mitunter +unhandliche Trennung zwischen View und Controller aufgehoben. Es kann +allerdings sein, dass ein Dialogelement mehr als ein Model besitzt. +So haben beispielsweise Listen und Tabellen neben ihrem eigentlichen +Datenmodell ein weiteres, das nur für die Selektion von Datenelementen +zuständig ist. + + + + +

Aber...

+ +

+Natürlich wäre es zu schön, wenn die geschilderten +Eigenschaften frei von »Nebenwirkungen« wären. Dem +ist (natürlich) nicht so. Neben den vielen Vorteilen bringt die +Verwendung von Swing auch Probleme mit sich: +

+ +

+Glücklicherweise gehören diese Probleme größtenteils +der Vergangenheit an. Die steigenden Rechnerleistungen kompensieren +die Hardwareanforderungen und aktuelle Einsteiger-PCs haben genügend +Leistung, um Swing-Anwendungen performant auszuführen. Mit dem +JDK 1.3 hat SUN zudem die Startzeit der Anwendungen verkürzt, +den Speicherhunger der Swing-Komponenten eingedämmt und ihre +Performance weiter verbessert, und schließlich viele der früheren +Bugs behoben. + + + + +

35.1.3 Wie geht es weiter?

+ +

+Wir wollen uns in diesem und den nächsten Kapiteln mit den grundlegenden +Eigenschaften von Swing beschäftigen. Der Schwerpunkt der Darstellung +liegt dabei auf der Beschreibung der einzelnen Komponenten - mit dem +Anspruch, zumindest ihre jeweils wichtigsten Merkmale zu behandeln. +Die meisten Themen können dabei allerdings nur angerissen werden, +denn eine einigermaßen vollständige Beschreibung von Swing +benötigt ein eigenes Buch. + +

+Meist werden wir daher lediglich die wichtigsten Methoden einer Klasse +vorstellen. Speziellere Eigenschaften müssen wir außer +acht lassen. Auch auf die übrigen Komponenten der Java Foundation +Classes, die 2D- und Accessibility-APIs, +das Input Method Framework und das +Drag-and-Drop API werden wir allenfalls +in Ansätzen eingehen. + +

+Es empfiehlt sich daher, nach den ersten Experimenten weitere Literatur +zu Rate zu ziehen. Swing-Bücher sind mittlerweile in großer +Zahl erhältlich. Auch das frei erhältliche Java-Tutorial +von SUN (siehe Abschnitt 3.2.2) +enthält einen Abschnitt "Creating a GUI with JFC/Swing", der +das Erstellen von Swing-Applikationen ausführlich beschreibt. +Am wichtigsten ist jedoch die API-Dokumentation. Sie ist das +Hilfsmittel zum Erforschen der verborgenen Möglichkeiten einzelner +Swing-Bestandteile. + +

+Bevor wir in den nächsten Kapiteln in die Beschreibung der Komponenten +einsteigen, wollen wir in den beiden letzten Abschnitten dieses Kapitels +noch etwas für die Ungeduldigen tun. Zunächst zeigen wir +ein einfaches Beispiel, an dem die Grundstruktur eines Swing-Programms +erläutert wird. Darin demonstrieren wir auch, wie das Look-and-Feel +des Programms zur Laufzeit umgeschaltet werden kann. Anschließend +geben wir einige Tipps zur Umstellung von AWT-Anwendungen auf Swing +und zeigen wichtige Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den +beiden Welten auf. +

+ + + +
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+
+ + + + +

35.2 Ein einführendes Beispiel

+
+ +
+ + + + +

35.2.1 Das Beispielprogramm

+ +

+In diesem Abschnitt soll ein einfaches Beispielprogramm vorgestellt +werden. Es handelt sich um eine einfache (und weitgehend sinnfreie) +Swing-Anwendung mit einem Hauptfenster, in dem drei Gruppen von Komponenten +untergebracht sind: +

+ +

+Die beiden Panels wurden mit einer Umrandung versehen, und alle aktiven +Elemente zeigen Tooltips an, wenn man mit dem Mauszeiger darauf zeigt. +Durch Drücken auf den Schließen-Button in der Titelleiste +kann das Programm beendet werden. Die übrigen Dialogelemente +besitzen - neben ihrem Standardverhalten - keinerlei zusätzliche +Funktionalität. + +

+Abbildung 35.1 zeigt das Beispielprogramm +mit dem Standard-Look-and-Feel von Java-Programmen (das auch als Metal-Look-and-Feel +bezeichnet wird): +

+ + +

+ +

+Abbildung 35.1: Das Beispielprogramm im Metal-Look-and-Feel

+ +

+Oben links ist das Label »Name« mit seinem zugeordeten Icon +zu erkennen. In das Textfeld wurde bereits der String »Meier, +Karl-Friedrich« eingetragen. In der Liste ist der Monat Juni +ausgewählt, und ihre Tooltips werden angezeigt, weil der Mauszeiger +über der Liste verweilt. Die beiden Panels haben eine zusätzliche +Umrandung, die vom Programm explizit hinzugefügt wurde. + +

+Durch Drücken der Buttons kann das Look-and-Feel umgeschaltet +werden. Abbildung 35.2 zeigt +das Programm mit aktiviertem Motif-, Abbildung 35.3 +mit aktiviertem Windows-Look-and-Feel. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Während das Metal-Look-and-Feel für Swing neu entwickelt +wurde, versuchen die beiden anderen, die speziellen Eigenschaften +der korrespondierenden Fenstersysteme nachzuahmen. In der Praxis gelingt +ihnen das mit wechselndem Erfolg. Insbesondere Anwender, die sehr +an eines der beiden Fenstersysteme gewöhnt sind, werden viele +kleine Abweichungen in der Swing-Implementierung feststellen. +Zu bedenken ist auch, dass einige der Look-and-Feels aus Lizenzgründen +nur auf ihren Originalplattformen zur Verfügung stehen (z.B. +das Windows- und das Mac-Look-and-Feel).

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + +

+ +

+Abbildung 35.2: Das Beispielprogramm im Motif-Look-and-Feel

+

+ + +

+ +

+Abbildung 35.3: Das Beispielprogramm im Windows-Look-and-Feel

+ + + + +

35.2.2 Beschreibung des Beispielprogramms

+ +

+Zunächst wollen wir uns den Quellcode des Beispielprogramms ansehen. +Er besteht aus der Klasse für das Hauptfenster, die lediglich +einen parameterlosen Konstruktor und die Methode actionPerformed +enthält. Der Programmcode ähnelt den Beispielen, die wir +zum AWT gesehen haben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3501.java */
+002 
+003 import java.awt.event.*;
+004 import java.awt.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3501
+008 extends JFrame
+009 implements ActionListener
+010 {
+011   private static final String[] MONTHS = {
+012     "Januar",    "Februar", "März",     "April",
+013     "Mai",       "Juni",    "Juli",     "August",
+014     "September", "Oktober", "November", "Dezember"
+015   };
+016 
+017   public Listing3501()
+018   {
+019     super("Mein erstes Swing-Programm");
+020     //Panel zur Namenseingabe hinzufügen
+021     JPanel namePanel = new JPanel();
+022     JLabel label = new JLabel(
+023       "Name:",
+024       new ImageIcon("triblue.gif"), 
+025       SwingConstants.LEFT
+026     );
+027     namePanel.add(label);
+028     JTextField tf = new JTextField(30);
+029     tf.setToolTipText("Geben Sie ihren Namen ein");
+030     namePanel.add(tf);
+031     namePanel.setBorder(BorderFactory.createEtchedBorder()); 
+032     getContentPane().add(namePanel, BorderLayout.NORTH); 
+033     //Monatsliste hinzufügen
+034     JList list = new JList(MONTHS);
+035     list.setToolTipText("Wählen Sie ihren Geburtsmonat aus");
+036     getContentPane().add(new JScrollPane(list), BorderLayout.CENTER); 
+037     //Panel mit den Buttons hinzufügen
+038     JPanel buttonPanel = new JPanel();
+039     JButton button1 = new JButton("Metal");
+040     button1.addActionListener(this);
+041     button1.setToolTipText("Metal-Look-and-Feel aktivieren");
+042     buttonPanel.add(button1);
+043     JButton button2 = new JButton("Motif");
+044     button2.addActionListener(this);
+045     button2.setToolTipText("Motif-Look-and-Feel aktivieren");
+046     buttonPanel.add(button2);
+047     JButton button3 = new JButton("Windows");
+048     button3.addActionListener(this);
+049     button3.setToolTipText("Windows-Look-and-Feel aktivieren");
+050     buttonPanel.add(button3);
+051     buttonPanel.setBorder(BorderFactory.createEtchedBorder()); 
+052     getContentPane().add(buttonPanel, BorderLayout.SOUTH);
+053     //Windows-Listener
+054     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+055   }
+056 
+057   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+058   {
+059     String cmd = event.getActionCommand();
+060     try {
+061       //PLAF-Klasse auswählen 
+062       String plaf = "unknown";
+063       if (cmd.equals("Metal")) {
+064         plaf = "javax.swing.plaf.metal.MetalLookAndFeel";
+065       } else if (cmd.equals("Motif")) {
+066         plaf = "com.sun.java.swing.plaf.motif.MotifLookAndFeel";
+067       } else if (cmd.equals("Windows")) {
+068         plaf = "com.sun.java.swing.plaf.windows.WindowsLookAndFeel";
+069       }
+070       //LAF umschalten
+071       UIManager.setLookAndFeel(plaf);
+072       SwingUtilities.updateComponentTreeUI(this);
+073     } catch (UnsupportedLookAndFeelException e) {
+074       System.err.println(e.toString());
+075     } catch (ClassNotFoundException e) {
+076       System.err.println(e.toString());
+077     } catch (InstantiationException e) {
+078       System.err.println(e.toString());
+079     } catch (IllegalAccessException e) {
+080       System.err.println(e.toString());
+081     }
+082   }
+083 
+084   public static void main(String[] args)
+085   {
+086     Listing3501 frame = new Listing3501();
+087     frame.setLocation(100, 100);
+088     frame.pack();
+089     frame.setVisible(true);
+090   }
+091 }
+ +		 +Listing3501.java
+ +Listing 35.1: Ein einfaches Swing-Beispielprogramm

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+In vielen Beispielen in diesem Buch wird der Einfachheit halber die +in Abschnitt 23.2.4 vorgestellte +Klasse WindowClosingAdapter +verwendet, um einen Listener zum Schließen des Fensters zu registrieren. +Damit ein solches Beispiel sich kompilieren läßt, muss +die Datei WindowClosingAdapter.java im +aktuellen Verzeichnis vorhanden sein. Sie befindet sich auf der DVD +zum Buch oder in Listing 23.2.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Die import-Anweisungen

+ +

+Im Gegensatz zu AWT-Programmen besitzt unser Beispielprogramm keine +Anweisung, um das Paket java.awt +zu importieren. Da alle Swing-Komponenten in javax.swing +und seinen Unterpaketen stecken, benötigen wir diese in diesem +Beispiel nicht. Neben den Dialogelementen gibt es allerdings andere +Klassen aus java.awt, +die häufig auch in Swing-Programmen benötigt werden (nur +eben in diesem einfachen Beispiel nicht), etwa die Layoutmanager, +Color- +oder Font-Objekte +oder die Klasse Graphics. + +

+Das Paket java.awt.event +wird dagegen regelmäßig auch in Swing-Programmen benötigt, +denn es enthält die Klassen für das Versenden von Events +und Registrieren von Event-Handlern. Diese werden in Swing-Programmen +in der gleichen Art und Weise benötigt wie in AWT-Programmen. + + + + +

JFrame

+ +

+Das Hauptfenster unserer Anwendung ist aus der Klasse JFrame +abgeleitet, die ihrerseits aus Frame +abgeleitet ist. JFrame +ist eine der vier Klassen, mit denen in Swing Hauptfenster erzeugt +werden können (JDialog, +JWindow +und JApplet +sind die anderen drei). JFrame +hat ähnliche Eigenschaften wie Frame +und wird auch ähnlich programmiert wie diese. Beide unterscheiden +sich jedoch in einem bedeutenden Punkt voneinander. + +

+In Zeile 032 ist zu +sehen, dass eine Komponente nicht einfach mit add +auf dem Fenster platziert wird. Statt dessen wird zunächst eine +Methode getContentPane +aufgerufen, und erst auf dem von ihr zurückgegebenen Container +wird das Dialogelement mit add +platziert. Diese - auf den ersten Blick umständliche - Vorgehensweise +ist allen Swing-Hauptfenstern gemein und wird durch deren innere Struktur +verursacht. Der eigentliche Container mit den sichtbaren Dialogelementen +(die ContentPane) ist nämlich +Bestandteil einer ganzen Reihe geschachtelter Komponenten, in denen +die übrigen Bestandteile des Fensters (etwa dessen Menü) +untergebracht sind. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Neben add +darf auch die Methode setLayout +nicht mehr direkt auf dem Hauptfenster aufgerufen werden. Analog zu +add +ist statt dessen getContentPane().setLayout() +aufzurufen. Ein Verstoß gegen diese Regel löst in beiden +Fällen eine Exception aus.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

JPanel

+ +

+Die Buttonleiste und das Label mit seinem Textfeld werden im Beispielprogramm +auf einem JPanel +platziert. JPanel +ist das Swing-Pendant zu Panel +und dient wie dieses dazu, eine Reihe von Dialogelementen unter Kontrolle +eines eigenen Layoutmanagers anzuordnen. Anders als bei den Hauptfenstern +gibt es hier keine ContentPane, sondern die Dialogelemente +und der Layoutmanager werden dem Panel direkt zugewiesen. Die Bedienung +eines JPanel +entspricht fast vollständig der eines Panel. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Vaterklasse von JPanel +ist JComponent. +Sie wird - mit Ausnahme der Hauptfenster - als Basisklasse für +praktisch alle Swing-Komponenten verwendet. JComponent +ist direkt aus Container +abgeleitet und besitzt daher alle Eigenschaften der Klassen Component +und Container. +Die technische Unterscheidung zwischen Dialogelementen mit bzw. ohne +Unterelemente wurde damit in Swing fallengelassen. Dennoch ist ein +Button im praktischen Sinne natürlich nach wie vor ein elementares +Dialogelement, und es gibt keine sinnvolle Möglichkeit, weitere +Dialogelemente darauf zu platzieren.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

JLabel

+ +

+Ein JLabel +ist ein Dialogelement zur Anzeige eines (meist unveränderlichen) +Textes. Es wird im Beispielprogramm verwendet, um das Textfeld im +oberen Teil des Fensters zu beschriften. Im Gegensatz zu einem Label +kann ein JLabel +zusätzlich ein Icon enthalten. Im Beispielprogramm wird es in +Zeile 024 direkt an +den Konstruktor der Klasse übergeben. Auf diese Weise ist es +sehr einfach möglich, zusätzliche grafische Elemente in +Swing-Dialogen zu platzieren. + + + + +

JTextField

+ +

+Ein JTextField +repräsentiert ein einzeiliges Eingabefeld für Textdaten. +Für einfache Anwendungsfälle entspricht seine Bedienung +der Klasse TextField. +Unser Beispiel verwendet es zur Eingabe eines Namens. Zur verdeckten +Eingabe von Paßwörtern eignet sich die aus JTextField +abgeleitete Klasse JPasswordField. +Sie entspricht einem TextField +nach Aufruf von setEchoCharacter. + + + + +

Tooltips und Umrandungen +

+ +

+Einige der Dialogelemente im Beispielprogramm enthalten einen Tooltip-Text. +Dieser wird angezeigt, wenn die Maus über das Dialogelement bewegt +und dort gehalten wird. Ein Tooltip sollte zusätzliche Informationen +geben, die dem unerfahrenen Anwender eine Hilfe bei der Bedienung +des Programms sind. Tooltips werden mit der Methode setToolTipText +definiert, die alle aus JComponent +abgeleiteten Komponenten besitzen. + +

+Eine andere Fähigkeit, die ebenfalls bereits in der Klasse JComponent +realisiert wurde, besteht darin, beliebigen Komponenten eine Umrandung +zuweisen zu können. Das Beispielprogramm versieht seine beiden +Panels mit einem eingelassenen Rahmen (Zeile 031 +und Zeile 051). Dazu +ist lediglich ein Aufruf der Methode setBorder +mit Übergabe einer Instanz der Klasse Border +erforderlich. Diese wird meist mit Hilfe einer der create-Methoden +der Klasse BorderFactory +erzeugt. + + + + +

JList und JScrollPane

+ +

+Eine JList +ist eine Liste von Werten, von denen einer oder mehrere ausgewählt +werden können. Ihre Bedienung ähnelt der aus dem AWT bekannten +Klasse List; +ihre Fähigkeiten gehen aber über diese hinaus. JList +ist ein gutes Beispiel für die Aufteilung der Swing-Komponenten +in Benutzerschnittstelle und Model. Anstatt - wie in unserem Beispiel +- einfach ein Array von festen Werten an den Konstruktor zu übergeben, +können mit Hilfe eines Listenmodells (repräsentiert durch +eine Instanz der Klasse ListModel) +sehr komplexe und dynamische Datenstrukturen in der Liste präsentiert +werden. Auch die Benutzeroberfläche ist veränderbar. Mit +Hilfe eigener »Renderer« können neben einfachen Texten +beispielsweise auch Grafiken oder andere Objekte angezeigt werden. + +

+In Zeile 036 kann man +noch eine Besonderheit sehen. Eine JList +bietet standardmäßig keine Möglichkeit zum Scrollen +ihres Inhalts. Wird sie ohne weitere Maßnahmen auf dem Panel +platziert, können nur Elemente aus dem sichtbaren Bereich ausgewählt +werden. Dieses Eigenschaft teilt sie mit anderen komplexen Swing-Elementen. +Glücklicherweise gibt es eine einfache Lösung für dieses +Problem. Die Liste ist nämlich lediglich in eine JScrollPane +einzubetten, die an ihrer Stelle auf dem Dialog platziert wird. Dieses +vielseitige Dialogelement versieht Dialogelemente, die mehr Platz +benötigen, als auf dem Bildschirm zur Verfügung steht, mit +Schiebereglern und kümmert sich um alle Details des Scrollens +der Daten. + + + + +

JButton

+ +

+Als letztes Dialogelement in unserem Beispiel wird die Klasse JButton +verwendet. Sie dient zur Darstellung von Schaltflächen und erbt +die meisten Eigenschaften aus ihrer Vaterklasse AbstractButton +(die ihre Eigenschaften übrigens auch an Menüeinträge +vererbt). Wie im Programm zu sehen, entsprechen die Grundlagen der +Bedienung von JButton +denen der Klasse Button. + + + + +

Umschalten des Look-and-Feel

+ +

+Wie in Abschnitt 35.1.2 +erwähnt, kann das Look-and-Feel von Swing-Programmen zur Laufzeit +umgeschaltet werden. Im Beispielprogramm ist das ab Zeile 061 +zu sehen. Abhängig davon, welcher Button gedrückt wurde, +wird der Variablen plaf der +Klassenname einer Look-and-Feel-Implementierung zugewiesen. Durch +Aufruf der Methode setLookAndFeel +wird der UIManager +angewiesen, das Look-and-Feel umzuschalten. Damit die Änderungen +auch bei bereits auf dem Bildschirm befindlichen Dialogelementen sichtbar +werden, wird anschließend durch Aufruf von updateComponentTreeUI +der Klasse SwingUtilities +der gesamte Dialog neu dargestellt. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Schlägt der Aufruf von setLookAndFeel +fehl (was je nach Plattform durchaus passieren kann), löst die +Methode eine Ausnahme des Typs UnsupportedLookAndFeelException +oder eine der Instanzierungsausnahmen aus. Das Programm sollte diese +Ausnahme abfangen, das bestehende Look-and-Feel aktiviert lassen und +den Anwender darüber in Kenntnis setzen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100231.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100231.html new file mode 100644 index 0000000..b8bc609 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100231.html @@ -0,0 +1,84 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 35 - Swing: Grundlagen +
+
+ + + + +

35.3 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100232.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100232.html new file mode 100644 index 0000000..ca8afca --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100232.html @@ -0,0 +1,131 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

Kapitel 36

+

Swing: Container und Menüs

+
+
+ + +
+
+ +
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100233.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100233.html new file mode 100644 index 0000000..75e6385 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100233.html @@ -0,0 +1,1337 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

36.1 Hauptfenster

+
+ +
+ + + + +

36.1.1 JFrame

+ +

+Die Klasse JFrame +ist die wichtigste Hauptfensterklasse in Swing. Sie ist aus java.awt.Frame +abgeleitet und stellt ein Hauptfenster mit Rahmen, Systemmenü +und Standardschaltflächen zur Verfügung. Ein JFrame +kann ebenso einfach instanziert werden wie ein Frame: +

+ + + + + +
+ +
+public JFrame()
+public JFrame(String title)
+
+ +		 +javax.swing.JFrame
+ +

+Der parameterlose Konstruktor erzeugt ein Hauptfenster mit einer leeren +Titelzeile, der andere schreibt den übergebenen String hinein. +Da JFrame +aus Frame +abgeleitet ist, stehen alle Methoden aus Window, +Container +und Component +zur Verfügung. Ein einfaches Beispielprogramm mit einem leeren +Hauptfenster, das sich über den Schließen-Button beenden +läßt, können wir (analog zu den Beispielen in Kapitel 31) +wie folgt realisieren: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3601.java */
+002 
+003 import javax.swing.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing3601
+007 extends JFrame
+008 {
+009   public Listing3601()
+010   {
+011     super("Ein einfacher JFrame");
+012     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+013   }
+014 
+015   public static void main(String[] args)
+016   {
+017     Listing3601 wnd = new Listing3601();
+018     wnd.setLocation(100, 100);
+019     wnd.setSize(300, 200);
+020     wnd.setVisible(true);
+021   }
+022 }
+ +		 +Listing3601.java
+ +Listing 36.1: Verwendung der Klasse JFrame

+ +

+Das Programm erzeugt ein Hauptfenster der Größe 300 * 200 +an der Bildschirmposition (100, 100). In der Titelzeile steht »Ein +einfacher JFrame«, und das Programm läßt sich durch +einen Klick auf den Schließen-Button beenden: +

+ + +

+ +

+Abbildung 36.1: Ein einfaches JFrame-Beispiel

+ + + + +

RootPane, LayeredPane und ContentPane

+ +

+Ein bedeutender Unterschied zwischen den AWT- und Swing-Hauptfenstern +besteht in ihrer Komponentenstruktur und den sich daraus ergebenden +Unterschieden in der Bedienung. Während die Komponenten eines +AWT-Fensters direkt auf dem Fenster platziert werden, besitzt ein +Swing-Hauptfenster eine einzige Hauptkomponente, die alle anderen +Komponenten aufnimmt. + +

+Diese Hauptkomponente wird als RootPane +bezeichnet und ist vom Typ JRootPane. +Sie übernimmt die Rolle einer Art Verwaltungsinstanz für +alle anderen Komponenten des Hauptfensters. Eine RootPane enthält +folgende Komponenten: +

+ +

+Die LayeredPane enthält ihrerseits zwei Unterkomponenten: +

+ +

+Damit ergibt sich folgende Struktur: +

+ + +

+ +

+Abbildung 36.2: Die Struktur einer RootPane

+ +

+LayeredPane und GlassPane liegen »übereinander« und +füllen das Fenster jeweils komplett aus. Die GlassPane ist normalerweise +durchsichtig und wird meist nicht zur Grafikausgabe benutzt. Sie könnte +dann verwendet werden, wenn Effekte erzielt werden sollen, die das +Fenster als Ganzes betreffen (und nicht seine einzelnen Dialogelemente). +Eine (beispielsweise von JInternalFrame +genutzte) Funktion besteht darin, Mausereignisse abzufangen, bevor +sie an andere Komponenten weitergegeben werden. + +

+Die LayeredPane enthält das Menü und die Dialogelemente +der Anwendung. Als Instanz der Klasse JLayeredPane +verfügt sie über die Fähigkeit, Dialogelemente nicht +nur neben-, sondern in kontrollierter Weise auch übereinander +anzuordnen. Das ist beispielsweise wichtig, um Menüs oder interne +Dialoge über den Komponenten anzuzeigen, die sie verdecken. Tatsächlich +verdeckt das in der LayeredPane gehaltene Menü die in seiner +ContentPane platzierten Dialogelemente der Anwendung. + +

+Das hört sich alles sehr kompliziert an, und mancher wird sich +fragen, ob soviel Aufwand wirklich nötig war. Glücklicherweise +braucht eine Swing-Anwendung sich um die Details gar nicht zu kümmern. +Einerseits wird die RootPane, und mit ihr die darin enthaltene GlassPane, +LayeredPane und ContentPane, beim Anlegen des Fensters automatisch +erzeugt (einzig die Menüleiste bleibt standardmäßig +leer). Zweitens implementieren alle Hauptfenster das Interface RootPaneContainer, +das den Zugriff auf die RootPane vereinfacht. Einige seiner Methoden +sind: + +

+ + + + + +
+ +
+public JRootPane getRootPane()
+public Container getContentPane()
+public JLayeredPane getLayeredPane()
+public Component getGlassPane()
+
+ +		 +javax.swing.RootPaneContainer
+ +

+Um auf einem Hauptfenster Komponenten zu platzieren, ist es also nicht +nötig, zunächst mit getRootPane +die RootPane, dann mit getLayeredPane +die LayeredPane und schließlich mit getContentPane +die ContentPane zu beschaffen, sondern es kann direkt getContentPane +aufgerufen werden. Neben den getter-Methoden gibt es auch setter-Methoden, +mit denen der strukturelle Aufbau der RootPane vollständig verändert +werden kann. Darauf wollen wir aber nicht weiter eingehen. + + + + +

Dialogelemente platzieren

+ +

+Das Einfügen und Anordnen von Dialogelementen auf einem Hauptfenster +erfolgt also über dessen ContentPane. Die Aufrufe von add +und setLayout +werden damit nicht direkt auf dem Fenster ausgeführt, sondern +auf dessen ContentPane, die über einen Aufruf von getContentPane +beschafft werden kann. + +

+Um das zu demonstrieren, wollen wir das vorige Beispiel um drei Buttons +erweitern, die mit Hilfe eines GridLayout +der Größe 3 * 1 angeordnet werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3602.java */
+002 
+003 import javax.swing.*;
+004 import java.awt.*;
+005 import java.awt.event.*;
+006 
+007 public class Listing3602
+008 extends JFrame
+009 {
+010   public Listing3602()
+011   {
+012     super("Ein einfacher JFrame");
+013     //WindowListener hinzufügen
+014     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+015     //Layout setzen und Buttons hinzufügen
+016     Container contentPane = getContentPane();
+017     contentPane.setLayout(new GridLayout(3, 1));
+018     contentPane.add(new JButton("Button 1"));
+019     contentPane.add(new JButton("Button 2"));
+020     contentPane.add(new JButton("Button 3"));
+021   }
+022 
+023   public static void main(String[] args)
+024   {
+025     Listing3602 wnd = new Listing3602();
+026     wnd.setLocation(100, 100);
+027     wnd.setSize(300, 200);
+028     wnd.setVisible(true);
+029   }
+030 }
+ +		 +Listing3602.java
+ +Listing 36.2: Anordnen von Dialogelementen in einem Hauptfenster

+ +

+Das Programm hat nun folgendes Aussehen: +

+ + +

+ +

+Abbildung 36.3: Ein Hauptfenster mit Dialogelementen

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Gerade am Anfang passiert es mitunter, dass add +oder setLayout +versehentlich direkt aus dem Hauptfenster aufgerufen werden. Um das +zu verhindern, besitzen die Hauptfensterklassen einen Mechanismus, +der in einem solchen Fall eine Ausnahme mit einem entsprechenden Warnhinweis +auslöst. Dieser kann zwar mit der Methode setRootPaneCheckingEnabled +deaktiviert werden, normalerweise ist das aber nicht zu empfehlen.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

36.1.2 JWindow

+ +

+Die zweite Hauptfensterklasse, die wir in diesem Kapitel vorstellen, +ist JWindow. +Sie ist aus Window +abgeleitet und dient wie diese dazu, ein rahmenloses Fenster zu erzeugen, +das an beliebiger Stelle und in beliebiger Größe auf dem +Bildschirm platziert werden kann. JWindow +besitzt drei Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public JWindow()
+public JWindow(Frame owner)
+public JWindow(Window owner)
+
+ +		 +javax.swing.JWindow
+ +

+Ebenso wie JFrame +besitzt auch JWindow +eine RootPane mit der im vorigen Abschnitt beschriebenen Struktur. +Dialogelemente und Layoutmanager werden also nicht direkt auf dem +Fenster, sondern auf der ContentPane platziert. Zur einfacheren Verwendung +implementiert auch JWindow +das Interface RootPaneContainer. + +

+Als Beispiel für die Anwendung von JWindow +wollen wir einen einfachen SplashScreen +konstruieren, also ein Fenster, das nach dem Start eines Programms +angezeigt wird und nach dessen Initialisierung wieder entfernt wird. +Dazu leiten wir eine Klasse SplashScreen +von JWindow +ab und platzieren darin ein Icon und einen Text. Der Name der Icondatei +und der Text können an den Konstruktor übergeben werden. +Das Programm soll jeweils ein Drittel der verfügbaren Höhe +und Breite des Bildschirms belegen und das Icon und den Text zentriert +darin anzeigen. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* SplashScreen.java */
+002 
+003 import javax.swing.*;
+004 import javax.swing.border.*;
+005 import java.awt.*;
+006 import java.awt.event.*;
+007 
+008 public class SplashScreen
+009 extends JWindow
+010 {
+011   public SplashScreen(String image, String text)
+012   {
+013     JPanel contentPane = new JPanel(); 
+014     contentPane.setLayout(new BorderLayout());
+015     Border bd1 = BorderFactory.createBevelBorder( 
+016       BevelBorder.RAISED
+017     );
+018     Border bd2 = BorderFactory.createEtchedBorder();
+019     Border bd3 = BorderFactory.createCompoundBorder(bd1, bd2);
+020     ((JPanel)contentPane).setBorder(bd3);
+021     ImageIcon icon = new ImageIcon(image);
+022     contentPane.add(new JLabel(" ", JLabel.CENTER), BorderLayout.NORTH);
+023     contentPane.add(new JLabel(icon, JLabel.CENTER), BorderLayout.CENTER);
+024     contentPane.add(new JLabel(text, JLabel.CENTER), BorderLayout.SOUTH);
+025     setContentPane(contentPane); 
+026   }
+027 
+028   public void showFor(int millis)
+029   {
+030     Dimension dim = Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize();
+031     setLocation(dim.width / 3, dim.height / 3);
+032     setSize(dim.width / 3, dim.height / 3);
+033     setVisible(true);
+034     try {
+035       Thread.sleep(millis);
+036     } catch (InterruptedException e) {
+037     }
+038     setVisible(false);
+039   }
+040 
+041   public static void main(String[] args)
+042   {
+043     SplashScreen intro = new SplashScreen(
+044       "mine.gif",
+045       "(C) Copyright 2000, J. Krüger, All Rights Reserved"
+046     );
+047     intro.showFor(3000);
+048     System.exit(0);
+049   }
+050 }
+ +		 +SplashScreen.java
+ +Listing 36.3: Ein einfacher SplashScreen

+ +

+Die Ausgabe des Programms sieht so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 36.4: Ein einfacher SplashScreen

+ +

+Das Programm ist prinzipiell so aufgebaut wie die bisherigen Swing-Beispiele, +zeigt aber bei näherem Hinsehen einige Besonderheiten. Zunächst +definiert es einen eigenen ContentPane. In Zeile 013 +wird dazu ein JPanel +instanziert und mit einem BorderLayout +versehen (der Standard-Layoutmanager von JPanel +ist FlowLayout). +Alle Dialogelemente werden auf diesem Panel platziert. In Zeile 025 +wird das Panel durch Aufruf von setContentPane +als ContentPane des Fensters definiert. + +

+Zum anderen zeigt das Programm ein paar zusätzliche Möglichkeiten, +Umrandungen zu verwenden. Ab Zeile 015 +werden mit Hilfe der Methoden createBevelBorder +und createEtchedBorder +der Klasse BorderFactory +zwei unabhängige Umrandungen konstruiert. Durch Aufruf von createCompoundBorder +werden sie zu einer neuen Umrandung zusammengefasst und anschließend +an den ContentPane übergeben. + + + + +

36.1.3 JDialog

+ +

+Neben einem oder mehreren langlebigen Hauptfenstern besitzt eine Anwendung +meist auch Dialogfenster. Sie werden oft nur vorübergehend aufgerufen, +um eine temporäre Kommunikation zwischen Anwender und Programm +zu etablieren. Dialogfenster unterscheiden sich meist dadurch von +Hauptfenstern, dass sie kein Menü und nur eingeschränkte +Systemfunktionen besitzen. Zudem ist ihre Größe oft nicht +veränderbar, und sie halten (als modale Fenster) während +der eigenen Ausführung den Programmfluss im übrigen Programm +an. + +

+Mit der aus Dialog +abgeleiteten Klasse JDialog +stehen auch in Swing Dialogfenster zur Verfügung. Sie besitzen +denselben strukturellen Aufbau wie JFrame +und JWindow +und implementieren ebenfalls das Interface RootPaneContainer. +Auch hier erfolgt also das Hinzufügen und Anordnen von Komponenten +nicht auf dem Fenster selbst, sondern auf seiner ContentPane. JDialog +besitzt eine Vielzahl von Konstruktoren. Die wichtigsten sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JDialog(Frame owner)
+public JDialog(Frame owner, boolean modal)
+public JDialog(Frame owner, String title)
+public JDialog(Frame owner, String title, boolean modal)
+
+ +		 +javax.swing.JDialog
+ +

+Als owner sollte der Aufrufer +dabei das Fenster übergeben, zu dem der Dialog logisch gehört. +Alle Konstruktoren gibt es auch in einer Form, bei der der owner +vom Typ Dialog +ist. Wahlweise kann ein JDialog +auch ohne owner konstruiert +werden (mit dem parameterlosen Konstruktor), doch dann kann es unter +Umständen Fokusprobleme beim Wechsel zwischen mehreren Anwendungen +geben. + +

+Die übrigen Parameter geben den Titel des Dialogs an und legen +fest, ob er modal oder nicht-modal sein soll. Bei einem modalen Dialog +wird der Aufruf von show +(bzw. setVisible(true)) erst +dann beendet, wenn der Dialog geschlossen wurde. Bei einem nicht-modalen +Dialog fährt das Programm dagegen unmittelbar mit der nächsten +Anweisung hinter show +fort. + + + + +

36.1.4 JOptionPane

+ +

+Eine weitere (und noch dazu sehr bequeme) Möglichkeit, Swing-Dialoge +zu erzeugen, steht mit der Klasse JOptionPane +zur Verfügung. Diese ist in der Lage, einfache Dialoge, die lediglich +ein Icon und einen Text oder ein Eingabefeld und eine Auswahl der +Buttons »Yes«, »No« und »Cancel« enthalten, +mit einem einzigen Aufruf einer statischen Methode zu erzeugen. JOptionPane +ist sehr vielseitig, wir wollen uns an dieser Stelle allerdings auf +ihre wichtigsten Anwendungen beschränken. + + + + +

Anzeigen einer Nachricht

+ +

+In seiner einfachsten Form kann JOptionPane +dazu verwendet werden, ein Dialogfenster mit Titel, Icon und Hinweistext +anzuzeigen, das mit Hilfe eines »OK«-Buttons beendet werden +kann. Dazu stehen verschiedene Varianten der Methode showMessageDialog +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public static void showMessageDialog(
+  Component parentComponent,
+  Object message
+)
+
+public static void showMessageDialog(
+  Component parentComponent,
+  Object message,
+  String title,
+  int messageType
+)
+
+public static void showMessageDialog(
+  Component parentComponent,
+  Object message,
+  String title,
+  int messageType,
+  Icon icon
+)
+
+ +		 +javax.swing.JOptionPane
+ +

+Aufrufe von showMessageDialog +sind grundsätzlich modal. Erst wenn der Dialog vom Anwender beendet +wurde, wird die nächste Anweisung ausgeführt. Der Parameter +parentComponent bezeichnet die +Vaterkomponente, aus der heraus der Dialog aufgerufen wurde, und message +ist der anzuzeigende Text. Soll eine eigene Titelzeile angegeben werden, +kann dazu title verwendet werden, +andernfalls wird »Message« angezeigt. Wahlweise kann mit +dem Parameter icon ein Icon +angegeben werden, das neben dem Text angezeigt wird. Alternativ kann +auch durch Übergabe einer der Konstanten ERROR_MESSAGE, +INFORMATION_MESSAGE, +WARNING_MESSAGE, +QUESTION_MESSAGE +oder PLAIN_MESSAGE +an den Parameter messageType +ein Standard-Icon erzeugt werden: +

+ + +

+ +

+Abbildung 36.5: Die Standard-Icons bei JOptionPane

+ + + + +

Eingabe einer Bestätigung

+ +

+Mit den verschiedenen Varianten der Methode showConfirmDialog +kann ein Dialog erzeugt werden, der neben den zuvor besprochenen Fähigkeiten +die Möglichkeit bietet, die Auswahl der Buttons zu beeinflussen, +mit denen der Dialog beendet werden kann. +

+ + + + + +
+ +
+public static int showConfirmDialog(
+  Component parentComponent,
+  Object message
+)
+
+public static int showConfirmDialog(
+  Component parentComponent,
+  Object message,
+  String title,
+  int optionType
+)
+
+public static int showConfirmDialog(
+  Component parentComponent,
+  Object message,
+  String title,
+  int optionType,
+  int messageType
+)
+
+public static int showConfirmDialog(
+  Component parentComponent,
+  Object message,
+  String title,
+  int optionType,
+  int messageType,
+  Icon icon
+)
+
+ +		 +javax.swing.JOptionPane
+ +

+Die Parameter entsprechen im wesentlichen denen der Methode showMessageDialog. +Zusätzlich kann mit optionType +eine der Konstanten YES_NO_OPTION, +OK_CANCEL_OPTION +oder YES_NO_CANCEL_OPTION +angegeben werden, um zu entscheiden, welche Kombination von Buttons +der Dialog anzeigen soll: +

+ + +

+ +

+Abbildung 36.6: Button-Kombinationen bei showConfirmDialog

+ +

+showConfirmDialog +ist ebenfalls modal und ihr Rückgabewert zeigt an, auf welche +Weise der Dialog beendet wurde: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Rückgabewert Bedeutung
YES_OPTION Mit dem »Yes«-Button
NO_OPTION Mit dem »No«-Button
CANCEL_OPTION Mit dem »Cancel«-Button
OK_OPTION Mit dem »OK«-Button
CLOSED_OPTION Mit dem »Schließen«-Button +der Titelzeile
+

+Tabelle 36.1: Rückgabewerte von showConfirmDialog

+ + + + +

Eingabe von Daten

+ +

+Mit der Möglichkeit, neben dem Icon und dem Nachrichtentext auch +ein Textfeld im Dialog zu platzieren, kann JOptionPane +auch zur Erfassung einfacher Daten verwendet werden. Die dazu aufzurufende +Methode showInputDialog +gibt es ebenfalls in mehreren Varianten: +

+ + + + + +
+ +
+public static String showInputDialog(
+  Component parentComponent,
+  Object message
+)
+
+public static String showInputDialog(
+  Component parentComponent,
+  Object message,
+  String title,
+  int messageType
+)
+
+public static Object showInputDialog(
+  Component parentComponent,
+  Object message,
+  String title,
+  int messageType,
+  Icon icon,
+  Object[] selectionValues,
+  Object initialSelectionValue
+)
+
+ +		 +javax.swing.JOptionPane
+ +

+In der einfachsten Form werden lediglich ein Dialog mit dem Titel +»Input«, die angegebene Nachricht mit einem Icon und das +Textfeld zur Eingabe der Daten angezeigt. Die zweite Variante erlaubt +zusätzlich die Angabe der Titelzeile und die Auswahl des Icontyps. +In der letzten Variante wird anstelle des Textfelds eine Combobox +zur Dateneingabe verwendet. Der Parameter selectionValues +gibt die in der Combobox anzuzeigenden Elemente an (sie werden mit +toString +in Strings konvertiert), und initialSelectionValue +gibt an, welches von ihnen standardmäßig selektiert werden +soll. + +

+Bei allen Methoden ist der Rückgabewert ein String mit den vom +Anwender eingegebenen Daten. Falls eine Combobox zur Auswahl verwendet +wurde, wird der String-Wert des ausgewählten Elements zurückgegeben. +Ein Rückgabewert von null +zeigt an, dass der Anwender den Dialog abgebrochen hat. + +

+Das folgende Programm zeigt eine einfache Anwendung von JOptionPane, +bei der der Anwender einen Wert aus einer vordefinierten Liste auswählen +kann: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3604.java */
+002 
+003 import javax.swing.*;
+004 import java.awt.*;
+005 import java.awt.event.*;
+006 
+007 public class Listing3604
+008 extends JFrame
+009 {
+010   private static final String[] QUARTALE = {
+011     "1. Quartal", "2. Quartal", "3. Quartal", "4. Quartal"
+012   };
+013 
+014   public Listing3604()
+015   {
+016     super("Test von JOptionPane");
+017     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+018   }
+019 
+020   public static void main(String[] args)
+021   {
+022     Listing3604 wnd = new Listing3604();
+023     wnd.setLocation(100, 100);
+024     wnd.setSize(300, 200);
+025     wnd.setVisible(true);
+026     String ret = (String)JOptionPane.showInputDialog(
+027       wnd,
+028       "Wählen Sie das Quartal aus",
+029       "JOptionPane.showInputDialog",
+030       JOptionPane.QUESTION_MESSAGE,
+031       null,
+032       QUARTALE,
+033       QUARTALE[2]
+034     );
+035     System.out.println("Ausgewählt wurde " + ret);
+036   }
+037 }
+ +		 +Listing3604.java
+ +Listing 36.4: Anwendungsbeispiel für JOptionPane

+ +

+Der vom Programm erzeugte Dialog sieht unmittelbar nach dem Aufruf +von showInputDialog +so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 36.7: Die Methode showInputDialog

+ + + + +

36.1.5 JApplet

+ +

+Die Klasse JApplet +ist eine einfache Erweiterung von java.applet.Applet. +Sie dient zur Entwicklung von Applets, die Swing-Dialogelemente zur +Gestaltung der Oberfläche verwenden. Die Unterschiede zwischen +beiden Klassen sind nicht sehr umfangreich; insbesondere werden die +Methoden init, +start, +stop +und destroy +in derselben Weise verwendet wie bei der Klasse Applet. + +

+Wie bei den anderen Hauptfenstern ist auch hier der wichtigste Unterschied, +dass JApplet +die in Abschnitt 36.1.1 +beschriebene RootPane-Struktur realisiert. Die Klasse implementiert +ebenfalls das RootPaneContainer-Interface, +und alle Komponenten müssen an die ContentPane übergeben +werden. Da die Applet-Programmierung ab Kapitel 39 +ausführlich beschrieben wird, wollen wir uns an dieser Stelle +auf ein einfaches Beispiel beschränken: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* JAppletTest.java */
+002 
+003 import javax.swing.*;
+004 import java.awt.*;
+005 import java.awt.event.*;
+006 
+007 public class JAppletTest
+008 extends JApplet
+009 {
+010   public void init()
+011   {
+012     Container contentPane = getContentPane();
+013     contentPane.setLayout(new GridLayout(3, 1));
+014     contentPane.add(new JButton("Button 1"));
+015     contentPane.add(new JButton("Button 2"));
+016     contentPane.add(new JButton("Button 3"));
+017   }
+018 }
+ +		 +JAppletTest.java
+ +Listing 36.5: Anwendungsbeispiel für JApplet

+ +

+Das Programm stellt ein sehr einfaches Applet dar, das - analog zu +Listing 36.2 - drei +Buttons in einem GridLayout +anzeigt. Es kann wie folgt in eine HTML-Datei eingebettet werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 <html>
+002 <head><title>JAppletTest</title></head>
+003 
+004 <body>
+005 <h1>JAppletTest</h1>
+006 
+007 <applet code="JAppletTest.class" width=300 height=200>
+008 Hier steht das JAppletTest
+009 </applet>
+010 
+011 </body>
+012 </html>
+ +		 +japplet.html
+ +Listing 36.6: HTML-Datei für JApplet-Beispiel

+ +

+Das Applet kann nun mit Hilfe des AppletViewers gestartet werden: + +

+appletviewer japplet.html
+
+ + + + + +

36.1.6 JInternalFrame

+ +

+Bei vielen Programmen ist es üblich, dass sie ein einziges Hauptfenster +besitzen und ihre zahlreichen, gleichzeitig geöffneten Kindfenster +innerhalb dieses Hauptfensters anordnen. Diese unter Windows +als MDI (Multiple Document Interface) +bezeichnete Technik ist bei bestimmten Typen von Anwendungen mittlerweile +weitverbreitet (z.B. bei Textverarbeitungen, Grafikprogrammen oder +Entwicklungsumgebungen). + +

+Während im AWT keine Möglichkeit vorgesehen war, MDI-Anwendungen +zu entwickeln, ist es in Swing recht einfach. Dazu werden lediglich +zwei Arten von Komponenten benötigt: +

+ + + + +

Der Desktop

+ +

+Als Desktop ist prinzipiell jede beliebige Hauptfensterklasse geeignet, +meist wird aber die Klasse JFrame +verwendet. Um die Kindfenster zu verwalten, wird die vordefinierte +ContentPane durch eine Instanz der Klasse JDesktopPane +ersetzt. Diese von JLayeredPane +abgeleitete Klasse besitzt einen DesktopManager, +der für die Verwaltung der Kindfenster zuständig ist. Der +DesktopManager +wird beispielsweise benachrichtigt (und führt alle dazu erforderlichen +Aktionen aus), wenn ein Kindfenster verkleinert, vergrößert +oder verschoben werden soll. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+DesktopManager +ist ein Interface, das eine Vielzahl von Methoden enthält. Mit +der Klasse DefaultDesktopManager +gibt es eine Standardimplementierung, die für viele Zwecke ausreichend +ist.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Die Kindfenster

+ +

+Die Kindfenster werden aus JInternalFrame +abgeleitet; einem Dialogelement, das recht überzeugend vortäuscht, +ein Hauptfenster zu sein. Tatsächlich ist JInternalFrame +direkt aus JComponent +abgeleitet und nicht aus JFrame, +wie man es vielleicht vermuten könnte. Der Grund liegt darin, +dass JFrame +als Frame +stets eine betriebssystemspezifische Fensterressource besitzt und +damit für die Verwendung innerhalb der Grenzen eines anderen +Fensters ungeeignet ist. + +

+Eine betriebssystemspezifische Ressource für MDI-Kindfenster +steht aber nicht auf allen grafischen Oberflächen zur Verfügung, +und so haben sich die Swing-Entwickler entschlossen, JInternalFrame +als leichtgewichtige Komponente selbst zu realisieren. + +

+Das hat einige Konsequenzen: +

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Um die Kindfenster zu aktivieren, müssen sie durch Aufruf von +setVisible +sichtbar gemacht und mit add +auf dem Desktop platziert werden. Bis zum JDK 1.2 war der Aufruf von +setVisible +nicht unbedingt erforderlich, denn ein JInternalFrame +war standardmäßig sichtbar. Zur Angleichung an die anderen +Hauptfensterklassen wurde dies mit dem JDK 1.3 geändert.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+JInternalFrame +besitzt diverse Konstruktoren. Das nachfolgende Syntaxdiagramm zeigt +nur den umfangreichsten von ihnen. Alle anderen ergeben sich, indem +man auf der rechten Seite nicht benötigte Argumente wegfallen +läßt: +

+ + + + + +
+ +
+public JInternalFrame(
+  String title,
+  boolean resizable,
+  boolean closable,
+  boolean maximizable,
+  boolean iconifiable
+)
+
+ +		 +javax.Swing.JInternalFrame
+ +

+JInternalFrame +implementiert das schon erläuterte Interface RootPaneContainer +und stellt zusätzlich verschiedene Methoden zur Verfügung. +Einige von ihnen sind: +

+ + + + + +
+ +
+public void setClosable(boolean b)
+public void setResizable(boolean b)
+public void setIconifiable(boolean b)
+public void setMaximizable(boolean b)
+
+public void setTitle(String title)
+
+public void setDefaultCloseOperation(int operation)
+
+ +		 +javax.Swing.JInternalFrame
+ +

+setClosable +entscheidet, ob das Fenster geschlossen, und setResizable, +ob seine Größe verändert werden kann. setIconifiable +legt fest, ob das Fenster in ein Symbol verkleinert, und setMaximizable, +ob es maximiert werden kann. Mit setTitle +kann der Rahmentitel angegeben werden, und mit setDefaultCloseOperation +wird angegeben, wie das Fenster sich beim Schließen verhalten +soll. Hier kann eine der Konstanten DO_NOTHING_ON_CLOSE, +HIDE_ON_CLOSE +oder DISPOSE_ON_CLOSE +angegeben werden. + + + + +

Beispielprogramm

+ +

+Nach diesen Vorbemerkungen wollen wir ein einfaches Beispielprogramm +erstellen. Es soll einen JFrame +als Desktop mit zwei Kindfenstern enthalten. Diese sollen alle Standardbedienelemente +enthalten, vergrößer- und verkleinerbar sein und innerhalb +des Desktops verschoben werden können. + +

+Wir erstellen dazu eine Klasse DesktopFrame, +die mit einem DefaultDesktopManager +ein Desktop aufbaut. Mit ihrer Methode addChild +kann ein Kindfenster an einer bestimmten Position auf dem Desktop +platziert werden. Weiterhin definieren wir eine aus JInternalFrame +abgeleitete Klasse ChildFrame. +Sie legt im Konstruktor die Eigenschaften des Fensters fest, hat darüber +hinaus aber keine Funktionalitäten. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3607.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 class DesktopFrame
+008 extends JFrame
+009 {
+010   private JDesktopPane desk;
+011 
+012   public DesktopFrame()
+013   {
+014     super("DesktopFrame");
+015     this.desk = new JDesktopPane();
+016     desk.setDesktopManager(new DefaultDesktopManager());
+017     setContentPane(desk);
+018     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+019   }
+020 
+021   public void addChild(JInternalFrame child, int x, int y)
+022   {
+023     child.setLocation(x, y);
+024     child.setSize(200, 150);
+025     child.setDefaultCloseOperation(
+026       JInternalFrame.DISPOSE_ON_CLOSE
+027     );
+028     desk.add(child);
+029     child.setVisible(true);
+030   }
+031 }
+032 
+033 class ChildFrame
+034 extends JInternalFrame
+035 {
+036   public ChildFrame(String title)
+037   {
+038     super("Child " + title, true, true);
+039     setIconifiable(true);
+040     setMaximizable(true);
+041     setBackground(Color.lightGray);
+042   }
+043 }
+044 
+045 public class Listing3607
+046 {
+047   public static void main(String[] args)
+048   {
+049     //Desktop erzeugen
+050     DesktopFrame desktop = new DesktopFrame();
+051     desktop.setLocation(100, 100);
+052     desktop.setSize(400, 300);
+053     desktop.setVisible(true);
+054     //Zwei ChildFrames hinzufügen
+055     desktop.addChild(new ChildFrame("1"), 10, 10);
+056     desktop.addChild(new ChildFrame("2"), 20, 20);
+057   }
+058 }
+ +		 +Listing3607.java
+ +Listing 36.7: Die Klasse JInternalFrame

+ +

+Die Ausgabe des Programms sieht so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 36.8: Die Klasse JInternalFrame

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100234.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100234.html new file mode 100644 index 0000000..8daba90 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100234.html @@ -0,0 +1,1058 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 36 - Swing: Container und Menüs +
+
+ + + + +

36.2 Menüs

+
+ +
+ + + + +

36.2.1 Einfache Menüs

+ + + + +

36.2.2 Grundlagen von Swing-Menüs

+ + + + +

JMenuBar

+ +

+In Swing können alle Hauptfenster mit Ausnahme von JWindow +eine Menüleiste haben. Dabei handelt es sich um eine Instanz +der Klasse JMenuBar, +die dem Hauptfenster durch Aufruf von addJMenuBar +hinzugefügt wird. JMenuBar +besitzt eine Vielzahl von Methoden, meist werden aber lediglich der +parameterlose Konstruktor und die Methode add +benötigt. +

+ + + + + +
+ +
+public JMenuBar()
+
+public JMenu add(JMenu c)
+
+ +		 +javax.swing.JMenuBar
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Swing-Menüs und ihre Bestandteile haben starke Ähnlichkeit +mit den korrespondierenden Konzepten im AWT. Viele der in Kapitel 30 +erläuterten Eigenschaften gelten damit analog für Swing-Menüs.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

JMenu

+ +

+Die einzelnen Menüs einer Menüleiste sind Instanzen der +Klasse JMenu, +die aus JMenuItem +abgeleitet ist. Ihre wichtigsten Methoden sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JMenu(String s)
+
+public JMenuItem add(String s)
+public JMenuItem add(JMenuItem menuItem)
+
+public void addSeparator()
+
+ +		 +javax.swing.JMenu
+ +

+Der Konstruktor erzeugt ein neues Menü mit dem angegebenen Namen. +Mit add +werden Menüeinträge hinzugefügt. Im allgemeinen Fall +sind das Instanzen der Klasse JMenuItem, +die auf vielfältige Weise konfiguriert werden können. Es +ist aber auch möglich, lediglich Strings an add +zu übergeben. Dadurch wird ein einfacher Menüeintrag dieses +Namens angefügt. Mit addSeparator +wird eine Trennlinie hinter dem letzten Menüpunkt angefügt. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Für OO-Neulinge ist es schwer zu verstehen, warum ein Menü +die Ableitung eines Menüeintrags ist. Eine einfache Erklärung +ist, dass es möglich sein soll, Menüs ineinander zu schachteln. +Daß also ein Element eines Menüs, das ja per Definition +ein Menüeintrag ist, wahlweise auch ein Menü enthalten soll. +Das kann nur erreicht werden, wenn Menü und Menüeintrag +zuweisungskompatibel, also voneinander abgeleitet, sind. Eine ausführlichere +Erklärung findet sich bei der Besprechung des Composite-Patterns +in Abschnitt 10.4.7.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

JMenuItem

+ +

+Die Klasse JMenuItem +repräsentiert Menüeinträge, also Elemente, die sich +in einem Menü befinden. Dabei handelt es sich um Texte, die wahlweise +mit einem Icon oder einem Häkchen versehen werden können. +Da JMenu +aus JMenuItem +abgeleitet ist, kann ein Menü wiederum Menüs als Einträge +enthalten. Auf diese Weise lassen sich Menüs schachteln. Die +wichtigsten Eigenschaften von JMenuItem +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JMenuItem(String text)
+public JMenuItem(String text, Icon icon)
+public JMenuItem(String text, int mnemonic)
+
+public void setMnemonic(char mnemonic)
+public void setMnemonic(int mnemonic)
+public int getMnemonic()
+
+public void setAccelerator(KeyStroke keyStroke)
+public KeyStroke getAccelerator()
+
+public void setEnabled(boolean b)
+public boolean isEnabled()
+
+public void addActionListener(ActionListener l)
+public void removeActionListener(ActionListener l)
+
+ +		 +javax.swing.JMenuItem
+ +

+Der an den Konstruktor übergebene String text +legt den Menütext fest. Wahlweise kann zusätzlich ein Icon +übergeben werden, das neben dem Menütext angezeigt wird. +Mit setMnemonic +wird das mnemonische Kürzel des Menüeintrags festgelegt. +Das ist ein (unterstrichen dargestellter) Buchstabe innerhalb des +Menütexts, der bei geöffnetem Menü gedrückt werden +kann, um den Menüeintrag per Tastatur aufzurufen. Wahlweise kann +das Kürzel auch schon an den Konstruktor übergeben werden. +Mit getMnemonic +kann es abgefragt werden. + +

+Neben den mnemonischen Kürzeln gibt es eine weitere Möglichkeit, +Menüeinträge über Tastenkürzel aufzurufen. Diese +als Acceleratoren oder Beschleunigertasten +bezeichneten Tasten können auch dann verwendet werden, wenn das +entsprechende Menü nicht geöffnet ist. Beschleuniger werden +mit setAccelerator +zugewiesen. Sie bestehen aus einer Kombination von normalen Tasten +und Umschalttasten, die durch ein KeyStroke-Objekt +beschrieben werden. + +

+Instanzen der Klasse KeyStroke +werden ausschließlich mit ihrer Factory-Methode getKeyStroke +erzeugt: +

+ + + + + +
+ +
+public static KeyStroke getKeyStroke(char keyChar)
+public static KeyStroke getKeyStroke(int keyCode, int modifiers)
+
+ +		 +javax.swing.KeyStroke
+ +

+In der einfachsten Form wird lediglich ein einzelnes Zeichen übergeben. +In diesem Fall repräsentiert der erzeugte KeyStroke +genau die entsprechende Taste. Soll diese zusammen mit Umschalttasten +gedrückt werden, muss die gewünschte Kombination an den +Parameter modifiers übergeben +werden: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
Konstante Bedeutung
SHIFT_MASK[UMSCHALT]
CTRL_MASK [STRG]
META_MASK [META] +(gibt es auf den meisten Plattformen nicht)
ALT_MASK [ALT]
+

+Tabelle 36.2: Konstanten für Umschalttasten

+ +

+Diese Konstanten stammen aus der Klasse java.awt.Event. +Sie werden durch unterschiedliche Zweierpotenzen repräsentiert +und können durch Addition beliebig kombiniert werden. Als erstes +Argument keyCode ist einer der +in java.awt.event.KeyEvent +definierten virtuellen Tastencodes zu übergeben (siehe Tabelle 29.4). + +

+Mit den Methoden setEnabled +und getEnabled +kann auf den Aktivierungszustand des Menüeintrags zugegriffen +werden. Wird false +an setEnabled +übergeben, wird der Eintrag deaktiviert, andernfalls aktiviert. +Ein deaktivierter Eintrag wird grau dargestellt und kann nicht ausgewählt +werden. + +

+Die beiden letzten Methoden addActionListener +und removeActionListener +dienen dazu, Objekte als Listener zu registrieren (bzw. zu deregistrieren). +Solche Objekte müssen das Interface ActionListener +implementieren. Sie werden beim Auswählen des Menüpunkts +aktiviert, indem ihre Methode actionPerformed +aufgerufen wird. Details können in Abschnitt 30.5 +nachgelesen werden. + +

+Das folgende Programm zeigt eine Swing-Anwendung mit einem einfachen +»Datei«-Menü, das die Einträge »Öffnen«, +»Speichern« und »Beenden« besitzt. Das Menü +und seine Einträge besitzen mnemonische Kürzel, und die +Menüpunkte »Öffnen« und »Speichern« +sind über die Beschleuniger [STRG]+[O] +bzw. [STRG]+[S] +zu erreichen. Das Applikationsobjekt registriert sich als ActionListener +bei allen Menüpunkten und gibt die Benutzeraktionen auf der Console +aus. Das Programm erzeugt zunächst eine neue Menüleiste +und fügt ihr in Zeile 016 +das in createFileMenu erzeugte +Menü hinzu. Schließlich wird die Menüleiste mit setJMenuBar +an das Hauptfenster übergeben. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3608.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3608
+008 extends JFrame
+009 implements ActionListener
+010 {
+011   public Listing3608()
+012   {
+013     super("Swing-Menütest");
+014     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+015     JMenuBar menubar = new JMenuBar();
+016     menubar.add(createFileMenu()); 
+017     setJMenuBar(menubar);
+018   }
+019 
+020   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+021   {
+022     System.out.println(event.getActionCommand());
+023   }
+024 
+025   //---Private Methoden---------------
+026   private JMenu createFileMenu()
+027   {
+028     JMenu ret = new JMenu("Datei");
+029     ret.setMnemonic('D');
+030     JMenuItem mi;
+031     //Öffnen
+032     mi = new JMenuItem("Öffnen", 'f');
+033     setCtrlAccelerator(mi, 'O');
+034     mi.addActionListener(this);
+035     ret.add(mi);
+036     //Speichern
+037     mi = new JMenuItem("Speichern", 'p');
+038     setCtrlAccelerator(mi, 'S');
+039     mi.addActionListener(this);
+040     ret.add(mi);
+041     //Separator
+042     ret.addSeparator();
+043     //Beenden
+044     mi = new JMenuItem("Beenden", 'e');
+045     mi.addActionListener(this);
+046     ret.add(mi);
+047     return ret;
+048   }
+049 
+050   private void setCtrlAccelerator(JMenuItem mi, char acc)
+051   {
+052     KeyStroke ks = KeyStroke.getKeyStroke(
+053       acc, Event.CTRL_MASK
+054     );
+055     mi.setAccelerator(ks);
+056   }
+057 
+058   public static void main(String[] args)
+059   {
+060     Listing3608 frame = new Listing3608();
+061     frame.setLocation(100, 100);
+062     frame.setSize(300, 200);
+063     frame.setVisible(true);
+064   }
+065 }
+ +		 +Listing3608.java
+ +Listing 36.8: Ein Swing-Programm mit einem einfachen Menü

+ +

+Das Programm sieht mit geöffnetem "Datei"-Menü so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 36.9: Ein Swing-Programm mit einem einfachen Menü

+ + + + +

36.2.3 Weitere Möglichkeiten

+ + + + +

Untermenüs

+ +

+Das Einbinden von Untermenüs ist einfach. Da Menu +aus MenuItem +abgeleitet ist, kann an die Methode add +der Klasse Menu +auch eine Instanz der Klasse Menu +übergeben werden. Der Name des Untermenüs erscheint dann +an der Einfügestelle, und mit einem kleinen Pfeil wird angezeigt, +dass es sich um ein Untermenü handelt. + + + + +

Icons in Menüeinträgen

+ +

+Einem Menüeintrag kann auch ein Icon zugeordnet werden. Dazu +kann ein Icon-Objekt +entweder direkt an den Konstruktor von MenuItem +übergeben werden, oder es kann später durch Aufruf von setIcon +zugewiesen werden. Icon +ist ein Interface, das die abstrakten Eigenschaften eines Icons definiert. +Es besitzt eine Implementierung ImageIcon, +mit der sehr einfach aus einer gif- oder +jpeg-Datei ein Icon +erzeugt werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public ImageIcon(String filename)
+
+ +		 +javax.swing.ImageIcon
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Standardmäßig wird das Icon eines Menüeintrags links +von seiner Beschriftung platziert. Um es anders anzuordnen, kann auf +dem Menüeintrag die Methode setHorizontalTextPosition +aufgerufen und eine der Konstanten RIGHT, +LEFT, +CENTER, +LEADING +oder TRAILING +aus dem Interface SwingConstants +übergeben werden.

 + + + + +
 Tipp 
+
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+SwingConstants +ist ein Interface im Paket javax.swing, +das eine Reihe von Konstanten definiert, mit denen die Position und +Orientierung von Swing-Komponenten beschrieben werden kann. Wir werden +die Konstanten näher beschreiben, wenn sie als Parameter einer +Methode auftauchen. Tabelle 36.3 +listet alle Elemente überblicksartig auf: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
KonstanteBedeutung
BOTTOMUnten
CENTERAn zentraler Position
EASTIm Osten (rechts)
HORIZONTALHorizontal ausgerichtet
LEADINGAm Anfang eines anderen Elements
LEFTLinks
NORTHIm Norden (oben)
NORTH_EASTIm Nordosten (oben rechts)
NORTH_WESTIm Nordwesten (oben links)
RIGHTRechts
SOUTHIm Süden (unten)
SOUTH_EASTIm Südosten (unten rechts)
SOUTH_WESTIm Südwesten (unten links)
TOPOben
TRAILINGAm Ende eines anderen Elements
VERTICALVertikal ausgerichtet
WESTIm Westen (links)
+

+Tabelle 36.3: Die Konstanten der Klasse SwingConstants

+		 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Checkboxes und Radiobuttons in Menüeinträgen

+ +

+Auch Checkboxen und Radiobuttons können in Menüeinträgen +untergebracht werden. Das ist mit Hilfe der aus JMenuItem +abgeleiteten Klassen JCheckBoxMenuItem +und JRadioButtonMenuItem +ebenfalls recht einfach. + +

+JCheckBoxMenuItem +stellt ähnliche Konstruktoren wie JMenuItem +zur Verfügung und besitzt zusätzlich die Methoden getState +und setState, +mit denen auf seinen aktuellen Zustand zugegriffen werden kann. Wahlweise +kann bereits an den Konstruktor der Anfangszustand der Checkbox übergeben +werden: +

+ + + + + +
+ +
+public JCheckBoxMenuItem(String text)
+public JCheckBoxMenuItem(String text, Icon icon)
+public JCheckBoxMenuItem(String text, boolean b)
+public JCheckBoxMenuItem(String text, Icon icon, boolean b)
+
+public boolean getState()
+public void setState(boolean b)
+
+ +		 +javax.swing.JCheckBoxMenuItem
+ +

+Im Gegensatz zu einem JCheckBoxMenuItem +wird ein JRadioButtonMenuItem +immer dann verwendet, wenn von mehreren Buttons nur einer zur Zeit +aktiviert werden soll. Die wichtigsten Konstruktoren beider Klassen +sind identisch: +

+ + + + + +
+ +
+public JRadioButtonMenuItem(String text)
+public JRadioButtonMenuItem(String text, Icon icon)
+public JRadioButtonMenuItem(String text, boolean b)
+public JRadioButtonMenuItem(String text, Icon icon, boolean b)
+
+ +		 +javax.swing.JRadioButtonMenuItem
+ +

+Die Kontrolle des Zustands der Buttons erfolgt mit einem ButtonGroup-Objekt. +Es wird vor dem Erzeugen der Menüeinträge angelegt, und +jeder JRadioButtonMenuItem +wird mit add +hinzugefügt: +

+ + + + + +
+ +
+public void add(AbstractButton b)
+
+ +		 +javax.swing.ButtonGroup
+ +

+Das ButtonGroup-Objekt +sorgt automatisch dafür, dass zu jedem Zeitpunkt genau ein Eintrag +selektiert ist. Auf den aktuellen Zustand jedes Menüeintrags +kann mit Hilfe der Methoden isSelected +und setSelected +zugegriffen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean isSelected()
+public void setSelected(boolean b)
+
+ +		 +javax.swing.JRadioButtonMenuItem
+ +

+Das folgende Programm zeigt alle weiterführenden Möglichkeiten +im Überblick. Es definiert ein Menü »Extras«, +dessen oberster Eintrag »Tools« ein Untermenü mit sechs +weiteren Einträgen ist. Darunter befinden sich zwei Checkbox- +und drei RadioButton-Menüeinträge, die durch Anklicken aktiviert +werden können. Der letzte Menüeintrag »Sicherheit« +enthält zusätzlich ein Icon, das ein geöffnetes Vorhängeschloß +zeigt. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3609.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3609
+008 extends JFrame
+009 {
+010   public Listing3609()
+011   {
+012     super("Swing-Menütest II");
+013     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+014     JMenuBar menubar = new JMenuBar();
+015     menubar.add(createExtrasMenu());
+016     setJMenuBar(menubar);
+017   }
+018 
+019   //---Private Methoden---------------
+020   private JMenu createExtrasMenu()
+021   {
+022     JMenu ret = new JMenu("Extras");
+023     ret.setMnemonic('X');
+024     JMenuItem mi;
+025     //Tools-Untermenü
+026     ret.add(createToolsSubMenu());
+027     //Separator
+028     ret.addSeparator();
+029     //Statuszeile und Buttonleiste
+030     mi = new JCheckBoxMenuItem("Statuszeile");
+031     mi.setMnemonic('z');
+032     ((JCheckBoxMenuItem)mi).setState(true);
+033     ret.add(mi);
+034     mi = new JCheckBoxMenuItem("Buttonleiste");
+035     mi.setMnemonic('B');
+036     ret.add(mi);
+037     //Separator
+038     ret.addSeparator();
+039     //Offline, Verbinden, Anmelden
+040     ButtonGroup bg = new ButtonGroup();
+041     mi = new JRadioButtonMenuItem("Offline", true);
+042     mi.setMnemonic('O');
+043     ret.add(mi);
+044     bg.add(mi);
+045     mi = new JRadioButtonMenuItem("Verbinden");
+046     mi.setMnemonic('V');
+047     ret.add(mi);
+048     bg.add(mi);
+049     mi = new JRadioButtonMenuItem("Anmelden");
+050     mi.setMnemonic('A');
+051     ret.add(mi);
+052     bg.add(mi);
+053     //Separator
+054     ret.addSeparator();
+055     //Sicherheit
+056     mi = new JMenuItem(
+057       "Sicherheit",
+058       new ImageIcon("lock.gif")
+059     );
+060     mi.setMnemonic('S');
+061     mi.setHorizontalTextPosition(JMenuItem.LEFT);
+062     ret.add(mi);
+063     return ret;
+064   }
+065 
+066   private JMenu createToolsSubMenu()
+067   {
+068     JMenu ret = new JMenu("Tools");
+069     ret.setMnemonic('T');
+070     ret.add(new JMenuItem("Rechner", 'R'));
+071     ret.add(new JMenuItem("Editor",  'E'));
+072     ret.add(new JMenuItem("Browser", 'B'));
+073     ret.add(new JMenuItem("Zipper",  'Z'));
+074     ret.add(new JMenuItem("Snapper", 'S'));
+075     ret.add(new JMenuItem("Viewer",  'V'));
+076     return ret;
+077   }
+078 
+079   public static void main(String[] args)
+080   {
+081     Listing3609 frame = new Listing3609();
+082     frame.setLocation(100, 100);
+083     frame.setSize(300, 200);
+084     frame.setVisible(true);
+085   }
+086 }
+ +		 +Listing3609.java
+ +Listing 36.9: Weitere Möglichkeiten von Swing-Menüs

+ +

+Mit geöffneten Menüs stellt sich das Programm so dar: +

+ + +

+ +

+Abbildung 36.10: Ein Swing-Programm mit einem umfangreichen Menü

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Im JDK 1.3 arbeitet das Programm unter Windows fehlerhaft. Nach einmaligem +Anklicken des Menüeintrags »Sicherheit« kann das Untermenü +»Tools« nicht mehr per Maus aufgerufen werden, weil im Event-Thread +eine NullPointerException +ausgelöst wird. Die Tastaturbedienung ist dagegen weiterhin möglich. +Dieser seit dem RC2 des JDK 1.3 bekannte Fehler wurde leider bis zur +endgültigen Version des JDK 1.3 nicht mehr behoben. Seit dem +JDK 1.3.1 tritt er allerdings nicht mehr auf.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

36.2.4 Kontextmenüs +

+ +

+Kontextmenüs für AWT-Programme wurden bereits in Abschnitt 30.6 +ausführlich besprochen. In Swing-Programmen werden Kontextmenüs +mit Hilfe der Klasse JPopupMenu +erzeugt. Sie kann parameterlos instanziert werden und stellt Methoden +ähnlich JMenu +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public JMenuItem add(JMenuItem menuItem)
+public JMenuItem add(String s)
+
+public void addSeparator()
+
+public void show(Component invoker, int x, int y)
+
+ +		 +javax.swing.JPopupMenu
+ +

+Mit add +werden Menüeinträge hinzugefügt, mit addSeparator +eine Trennlinie. Kontextmenüs können prinzipiell ebenso +komplex aufgebaut sein wie normale Menüs, also inbesondere Icons, +Untermenüs, Checkboxen oder Radiobuttons enthalten. Um das Menü +anzuzeigen, ist show +aufzurufen. Die dazu erforderlichen Koordinaten gewinnt man am besten +aus der aktuellen Position des Mauszeigers, die im Mausereignis mitgeliefert +wird. + +

+Die zum Aktivieren eines Kontextmenüs erforderliche Mausaktion +kann von Plattform zu Plattform unterschiedlich sein. Die portabelste +Lösung besteht darin, einen MouseListener +auf der Komponente zu registrieren, und bei jedem Mausereignis mit +isPopupTrigger +abzufragen, ob es sich um eine Aktion zum Aufrufen eines Kontextmenüs +handelte. + +

+Das folgende Programm zeigt ein Hauptfenster, auf dem ein Kontextmenü +mit den Einträgen »Rueckgaengig«, »Ausschneiden«, +»Kopieren« und »Einfuegen« aufgerufen werden kann. +Der Aufruf des Kontextmenüs erfolgt durch Abfrage der Mausereignisse. +Beim Auswählen einer Menüaktion wird der Kommandoname auf +der Konsole ausgegeben. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3610.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 import javax.swing.border.*;
+007 
+008 public class Listing3610
+009 extends JFrame
+010 implements MouseListener, ActionListener
+011 {
+012   public Listing3610()
+013   {
+014     super("Kontextmenüs");
+015     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+016     addMouseListener(this);
+017   }
+018 
+019   //MouseListener
+020   public void mouseClicked(MouseEvent event)
+021   {
+022     checkPopupMenu(event);
+023   }
+024 
+025   public void mouseEntered(MouseEvent event)
+026   {
+027   }
+028 
+029   public void mouseExited(MouseEvent event)
+030   {
+031   }
+032 
+033   public void mousePressed(MouseEvent event)
+034   {
+035     checkPopupMenu(event);
+036   }
+037 
+038   public void mouseReleased(MouseEvent event)
+039   {
+040     checkPopupMenu(event);
+041   }
+042 
+043   private void checkPopupMenu(MouseEvent event)
+044   {
+045     if (event.isPopupTrigger()) {
+046       JPopupMenu popup = new JPopupMenu();
+047       //Rückgängig hinzufügen
+048       JMenuItem mi = new JMenuItem("Rueckgaengig");
+049       mi.addActionListener(this);
+050       popup.add(mi);
+051       //Separator hinzufügen
+052       popup.addSeparator();
+053       //Ausschneiden, Kopieren, Einfügen hinzufügen
+054       mi = new JMenuItem("Ausschneiden");
+055       mi.addActionListener(this);
+056       popup.add(mi);
+057       mi = new JMenuItem("Kopieren");
+058       mi.addActionListener(this);
+059       popup.add(mi);
+060       mi = new JMenuItem("Einfuegen");
+061       mi.addActionListener(this);
+062       popup.add(mi);
+063       //Menü anzeigen
+064       popup.show(
+065         event.getComponent(),
+066         event.getX(),
+067         event.getY()
+068       );
+069     }
+070   }
+071 
+072   //ActionListener
+073   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+074   {
+075     System.out.println(event.getActionCommand());
+076   }
+077 
+078   public static void main(String[] args)
+079   {
+080     Listing3610 frame = new Listing3610();
+081     frame.setLocation(100, 100);
+082     frame.setSize(300, 200);
+083     frame.setVisible(true);
+084   }
+085 }
+ +		 +Listing3610.java
+ +Listing 36.10: Anzeigen eines Kontextmenüs in Swing

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 36 - Swing: Container und Menüs +
+
+ + + + +

36.3 Weitere Swing-Container

+
+ +
+ + + + +

36.3.1 JComponent

+ +

+Viele der Swing-Komponenten sind direkt oder indirekt aus der Klasse +JComponent +abgeleitet. Sie stellt eine Reihe allgemeiner Hilfsmittel zur Verfügung, +die für daraus abgeleitete Komponentenklassen nützlich sind. +Als Ableitung von java.awt.Container +(und damit von java.awt.Component) +besitzt JComponent +bereits einen Großteil der Funktionalität von AWT-Komponenten. +Insbesondere bietet sie als Container +die Möglichkeit, andere Komponenten aufzunehmen, und sie kann +einen Layout-Manager besitzen, der für die Größe und +Anordnung der enthaltenen Komponenten zuständig ist. + +

+Die mit dem AWT eingeführte grundsätzliche Unterscheidung +zwischen elementaren Dialogelementen, und solchen, die Unterkomponenten +aufnehmen können, wurde mit der Einführung von Swing also +weitgehend fallengelassen. In der Praxis ist das jedoch nur selten +bedeutsam. Ein JButton +beispielsweise stellt sich im praktischen Gebrauch stets als elementare +Komponente dar - obwohl er als Konkretisierung von JComponent +auch Unterkomponenten enthalten könnte. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Eine der auffälligeren Konsequenzen besteht darin, dass es in +Swing keine zu Canvas +korrespondierende Klasse gibt (siehe Kapitel 33. +Elementare Dialogelemente mit selbstdefinierter Oberfläche werden +in Swing direkt aus JComponent +abgeleitet.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Umrandungen

+ +

+JComponent +bietet die Möglichkeit, ihren Instanzen eine Umrandung zu geben. +Dazu gibt es die Methode setBorder, +mit der der Komponente ein Objekt des Typs Border +zugewiesen werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public void setBorder(Border border)
+
+ +		 +javax.swing.JComponent
+ +

+Border +ist ein Interface, zu dem es verschiedene Implementierungen gibt. +Die wichtigsten von ihnen zeigt folgende Tabelle: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
KlassennameBeschreibung
EmptyBorderUnsichtbarer Rand mit einstellbarer Dicke
LineBorderEinfache Linie mit einstellbarer Farbe und +Dicke
BevelBorderErhabener oder vertiefter 3D-Effekt
EtchedBorderEingelassene Linie mit 3D-Effekt
CompoundBorderAus zwei anderen Umrandungen zusammengesetzt
TitledBorderUmrandung mit einem eingebetteten Text
+

+Tabelle 36.4: Border-Implementierungen

+ +

+Die Klassen besitzen sehr unterschiedliche Konstruktoren, mit denen +ihre jeweiligen Eigenschaften festgelegt werden. Obwohl die Border-Instanzen +einfach mit new +erzeugt werden könnten, bietet die Klasse BorderFactory +im Paket javax.swing +eine bessere Möglichkeit, dies zu tun. Zu jeder Art von Umrandung +steht nämlich eine Factory-Methode zur Verfügung (createEmptyBorder, +createLineBorder +usw.), mit der ein Border-Objekt +dieses Typs erzeugt werden kann. Wann immer möglich, versucht +die BorderFactory +dabei, Verweise auf bereits erzeugte Instanzen zurückzugeben. +Da Umrandungen in GUI-Programmen sehr häufig benötigt werden, +reduziert sich dadurch bei konsequenter Verwendung die Anzahl der +kurzlebigen Objekte und die Belastung des Garbage Collectors. + +

+Abbildung 36.11 zeigt ein +Beispielprogramm, das sechs Labels mit unterschiedlichen Umrandungen +enthält: +

+ + +

+ +

+Abbildung 36.11: Die wichtigsten Umrandungen

+ + + + +

Tooltips

+ +

+JComponent +bietet eine einfach anzuwendende Möglichkeit, Komponenten einen +Tooltip-Text zuzuweisen. Dieser wird angezeigt, wenn die Maus über +das Dialogelement bewegt und dort gehalten wird. Ein Tooltip gibt +dem unerfahrenen Anwender zusätzliche Informationen über +die Bedeutung und Funktion des ausgewählten Dialogelements. Tooltip-Texte +werden mit der Methode setToolTipText +zugewiesen. Mit getToolTipText +können sie abgefragt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setToolTipText(String text)
+public String getToolTipText()
+
+ +		 +javax.swing.JComponent
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Tooltips können nicht nur einfache Texte enthalten, sondern prinzipiell +beliebig komplex aufgebaut sein. Sie werden durch die aus JComponent +abgleitete Klasse JToolTip +repräsentiert. Aus ihr können anwendungsspezifische Tooltip-Klassen +abgeleitet werden, die nahezu beliebige GUI-Funktionalitäten +zur Verfügung stellen. Um einer Komponente einen solchen Tooltip +zuzuordnen, muss die Methode createToolTip +von JComponent +überlagert werden und auf Anfrage ihr eigenes JToolTip-Objekt +zurückgeben.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

Bildschirmdarstellung der Komponente

+ +

+Normalerweise braucht eine GUI-Anwendung sich um die konkrete Darstellung +seiner Dialogelemente keine Gedanken zu machen. Die elementaren Komponenten +erledigen dies selbst, und die zusammengesetzten Komponenten bedienen +sich ihrer Layout-Manager und der Ausgabemethoden der elementaren +Komponenten. Dies ändert sich, wenn eine eigene Komponente entwickelt +werden soll. Bei AWT-Anwendungen wurde diese aus Canvas +abgeleitet, und in überlagerten Varianten von paint +oder update +wurde die nötige Bildschirmausgabe zur Verfügung gestellt. + +

+In elementaren Swing-Komponenten, die aus JComponent +abgeleitet wurden, liegen die Dinge etwas komplizierter. Die Methode +paint +hat bereits in JComponent +eine recht aufwändige Implementierung und wird normalerweise +nicht mehr überlagert. Im Prinzip ruft sie nacheinander ihre +Methoden paintComponent, +paintBorder +und paintChildren +auf. Die letzten beiden sind für das Zeichnen der Umrandung und +der enthaltenen Dialogelemente zuständig und brauchen normalerweise +in eigenen Komponenten nicht überlagert zu werden. Für die +Darstellung der eigenen Komponente ist dagegen paintComponent +zuständig: +

+ + + + + +
+ +
+protected void paintComponent(Graphics g)
+
+ +		 +javax.swing.JComponent
+ +

+In JComponent +wird jeder Aufruf von paintComponent +an das ComponentUI +der Komponente delegiert. Instanzen dieser im Paket javax.swing.plaf +liegenden Klasse spielen in dem von jeder Swing-Komponente implementierten +Model-View-Controller-Konzept die Rolle des Views, sind also für +die grafische Darstellung der Komponente zuständig. Jede Swing-Komponente +besitzt ein ComponentUI, +das je nach Look-and-Feel unterschiedlich sein kann. Eine selbstdefinierte +Komponente muss also entweder für jedes unterstützte Look-and-Feel +ein passendes ComponentUI +zur Verfügung stellen oder die Bildschirmdarstellung durch Überlagern +von paintComponent +selbst erledigen. + + + + +

Debug-Grafik

+ +

+Eine interessante Hilfe zum Testen eigener Komponenten kann durch +Aufruf der Methode setDebugGraphicsOptions +aktiviert werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setDebugGraphicsOptions(int debugOptions)
+
+ +		 +javax.swing.JComponent
+ +

+Dadurch wird die Komponente mit Hilfe eines DebugGraphics-Objekts +gezeichnet. Es ist in der Lage, die verwendeten Grafikoperationen +auf der Console zu protokollieren oder zur besseren Kontrolle verzögert +auszugeben. Als Argument kann an setDebugGraphicsOptions +eine der folgenden Konstanten aus der Klasse DebugGraphics +übergeben werden: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
KonstanteBedeutung
NONE_OPTIONNormale Ausgabe
LOG_OPTIONDie Grafikoperationen werden auf der Console +protokolliert.
FLASH_OPTIONDie Grafikoperationen erfolgen verzögert +und werden während der Ausgabe blinkend dargestellt. Bei dieser +Option muss die Doppelpufferung für die Komponente ausgeschaltet +werden.
BUFFERED_OPTIONGepufferte Ausgaben werden in einem separaten +Frame angezeigt (hat im Test nicht funktioniert).
+

+Tabelle 36.5: DebugGraphics-Konstanten

+ +

+Das folgende Programm zeigt eine einfache Anwendung der Debug-Grafik +zur Darstellung eines Buttons. Mit Hilfe der statischen Methoden setFlashTime +und setFlashCount +der Klasse DebugGraphics +wird die Blinkrate und -dauer angepasst: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3611.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import javax.swing.*;
+005 
+006 public class Listing3611
+007 extends JFrame
+008 {
+009   public Listing3611()
+010   {
+011     super("Debug-Grafik");
+012     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+013     Container cp = getContentPane();
+014     DebugGraphics.setFlashTime(100);
+015     DebugGraphics.setFlashCount(3);
+016     JButton button = new JButton("DEBUG-Button");
+017     RepaintManager repaintManager = RepaintManager.currentManager(button);
+018     repaintManager.setDoubleBufferingEnabled(false);
+019     button.setDebugGraphicsOptions(DebugGraphics.FLASH_OPTION);
+020     cp.add(button);
+021   }
+022 
+023   public static void main(String[] args)
+024   {
+025     Listing3611 frame = new Listing3611();
+026     frame.setLocation(100, 100);
+027     frame.setSize(300, 200);
+028     frame.setVisible(true);
+029   }
+030 }
+ +		 +Listing3611.java
+ +Listing 36.11: Debug-Grafik

+ + + + +

Transparenter Hintergrund

+ +

+Anders als im AWT, bei dem alle Dialogelemente einen undurchsichtigen +Hintergrund hatten, kann dieser bei Swing-Komponenten auch transparent +sein. Damit lassen sich runde Buttons, Beschriftungen mit durchscheinendem +Hintergrund oder ähnliche Effekte realisieren. Um den Hintergrund +einer Komponente transparent zu machen, ist +die Methode setOpaque +aufzurufen und false +zu übergeben. Standardmäßig ist der Hintergrund undurchsichtig. +Das folgende Programm besitzt zwei Buttons, von denen der eine einen +transparenten und der andere einen undurchsichtigen Hintergrund hat. +Um den Unterschied besser erkennen zu können, befinden sie sich +auf einer Komponente, die vollständig mit Gitterlinien bedeckt +ist. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3612.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import javax.swing.*;
+005 
+006 public class Listing3612
+007 extends JFrame
+008 {
+009   public Listing3612()
+010   {
+011     super("Transparenz");
+012     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+013     Container cp = getContentPane();
+014     //SimpleGridComponent erzeugen
+015     SimpleGridComponent grid = new SimpleGridComponent();
+016     grid.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.CENTER));
+017     //Transparenten Button hinzufügen
+018     JButton button = new JButton("Transparent");
+019     button.setOpaque(false);
+020     grid.add(button);
+021     //Undurchsichtigen Button hinzufügen
+022     button = new JButton("Opaque");
+023     grid.add(button);
+024     //SimpleGridComponent hinzufügen
+025     cp.add(grid, BorderLayout.CENTER);
+026   }
+027 
+028   public static void main(String[] args)
+029   {
+030     try {
+031       String plaf = "com.sun.java.swing.plaf.windows.WindowsLookAndFeel";
+032       UIManager.setLookAndFeel(plaf);
+033       Listing3612 frame = new Listing3612();
+034       frame.setLocation(100, 100);
+035       frame.setSize(300, 100);
+036       frame.setVisible(true);
+037     } catch (Exception e) {
+038       e.printStackTrace();
+039       System.exit(1);
+040     }
+041   }
+042 }
+043 
+044 class SimpleGridComponent
+045 extends JComponent
+046 {
+047   protected void paintComponent(Graphics g)
+048   {
+049     int width = getSize().width;
+050     int height = getSize().height;
+051     g.setColor(Color.gray);
+052     for (int i = 0; i < width; i += 10) {
+053       g.drawLine(i, 0, i, height);
+054     }
+055     for (int i = 0; i < height; i += 10) {
+056       g.drawLine(0, i, width, i);
+057     }
+058   }
+059 }
+ +		 +Listing3612.java
+ +Listing 36.12: Ein transparenter Button

+ +

+Die Ausgabe des Programms sieht so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 36.12: Ein Programm mit einem transparenten Button

+ + + + +

Doppelpufferung

+ +

+Um bei animierten Komponenten das Bildschirmflackern zu vermeiden, +kann die Technik des Doppelpufferns angewendet werden. Wir haben das +für AWT-Komponenten in Abschnitt 34.2.4 +ausführlich erklärt. Swing-Komponenten, die aus JComponent +abgeleitet sind, können automatisch doppelgepuffert werden. Dazu +ist lediglich ein Aufruf von setDoubleBuffered +mit Übergabe von true +erforderlich. Mit isDoubleBuffered +kann der aktuelle Zustand dieser Eigenschaft abgefragt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setDoubleBuffered(boolean aFlag)
+public boolean isDoubleBuffered()
+
+ +		 +javax.swing.JComponent
+ + + + +

Größenvorgaben

+ +

+Bereits in der Klasse Component +sind die Methoden getMinimumSize, +getPreferredSize +und getMaximumSize +definiert. Sie werden in abgeleiteten Klassen überlagert, um +dem Layoutmanager die minimale, optimale und maximale Größe +der Komponenten mitzuteilen (siehe z.B. Abschnitt 33.2.2). +In JComponent +gibt es zusätzlich die Methoden setMinimumSize, +setPreferredSize +und setMaximumSize. +Damit können die Größenvorgaben bestehender Komponenten +verändert werden, ohne eine neue Klasse daraus ableiten zu müssen. + + + + +

Invalidierung/Validierung +

+ +

+Sowohl in Swing- als auch in AWT-Programmen kann der Aufbau eines +Dialogs geändert werden, wenn er bereits auf dem Bildschirm sichtbar +ist. Dialogelemente können hinzugefügt oder entfernt oder +in ihrem Aussehen geändert werden. Die dadurch implizierten Layoutänderungen +werden zwar oft, aber nicht immer automatisch erkannt, und es kann +sein, dass die Bildschirmdarstellung die Änderungen nicht angemessen +wiedergibt. + +

+Wird beispielsweise die Beschriftung oder der Font eines Swing-Buttons +verändert, so wird seine Größe den neuen Erfordernissen +angepasst und der Dialog neu aufgebaut. Bei AWT-Buttons ist das nicht +der Fall. Wenn sich der Platzbedarf für die Beschriftung ändert, +ist der Button nach der Änderung entweder zu klein oder zu groß. +Auch wenn neue Dialogelemente hinzugefügt werden, sind diese +weder im AWT noch in Swing unmittelbar sichtbar. + +

+Um einem Container mitzuteilen, dass das Layout seiner Komponenten +komplett neu aufgebaut werden soll, ist dessen validate-Methode +aufzurufen: +

+ + + + + +
+ +
+public void validate()
+
+ +		 +java.awt.Container
+ +

+Um einen unnötigen Neuaufbau des Bildschirms zu vermeiden, wird +validate +allerdings nur dann wirklich aktiv, wenn der Container, auf +dem der Aufruf erfolgte, zuvor mit invalidate +als ungültig deklariert wurde: +

+ + + + + +
+ +
+public void invalidate()
+
+ +		 +java.awt.Component
+ +

+Wird invalidate +auf einer elementaren Komponente aufgerufen, die in einen Container +eingebettet ist, wird der Aufruf an den Container weitergegeben und +invalidiert auch diesen. Soll also nach der Änderung einer Komponente +der zugehörige Container neu dargestellt werden, ist auf der +Komponente invalidate +und anschließend auf dem Container validate +aufzurufen. In JComponent +gibt es zusätzlich die Methode revalidate, +die beide Schritte nacheinander durchführt. + + + + +

Die Fokusreihenfolge

+ +

+Innerhalb eines Dialogs kann immer nur eine Komponente zur Zeit den +Fokus haben, also Maus- und Tastaturereignisse erhalten. Durch Anklicken +mit der Maus kann dieser direkt einer bestimmten Komponente zugewiesen +werden. Alternativ kann (meist mit Hilfe der Tasten [TAB] +und [UMSCHALT]+[TAB]) +der Fokus auch per Tastendruck verändert werden. Die Komponenten +eines Dialogs durchlaufen dabei einen Zyklus, der sich an der Einfüge-Reihenfolge +der Elemente orientiert. Das zuerst mit add +hinzugefügte Element enthält nach dem Aufrufen des Dialogs +den Fokus zuerst. + +

+Mitunter ist es sinnvoll, lokale Fokuszyklen zu bilden, um Gruppen +von Komponenten zusammenzufassen und einfacher bedienen zu können. +Gruppierte Radiobuttons erledigen das beispielsweise automatisch. +Mit Hilfe der Methode setNextFocusableComponent +der Klasse JComponent +kann dies aber auch manuell erfolgen: +

+ + + + + +
+ +
+public void setNextFocusableComponent(Component aComponent)
+
+ +		 +javax.swing.JComponent
+ +

+Wird diese Methode auf einer beliebigen Komponente aufgerufen, erhält +das als Argument übergebene Element den nächsten Fokus. +Handelt es sich dabei um ein Element, das in der Fokusreihenfolge +vor dem aktuellen Element liegt, wird auf diese Weise ein lokaler +Zyklus gebildet, der mit der Tastatur nicht mehr verlassen werden +kann (mit der Maus natürlich schon). Auch beim umgekehrten Durchlauf +wird automatisch die neue Reihenfolge eingehalten; eine Methode setPreviousFocusableComponent +wird dazu nicht benötigt. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Mit dem JDK 1.4 wurde das Fokus-Subsystem vollständig neu geschrieben. +Hauptziel dieser Änderung war es, eine große Zahl von existierenden +Fehlern zu beheben, sowie ein wohldefiniertes und plattformunabhängiges +Fokus-Verhalten zu implementieren. In der JDK-Doku findet sich im +»Guide To Features« im Abschnitt »Abstract Window Toolkit« +eine ausführliche Beschreibung mit dem Titel Focus Model Specification.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

Registrieren von Tastaturkommandos

+ +

+Als letzte Eigenschaft der Klasse JComponent +wollen wir uns das Registrieren von Tastaturkommandos ansehen. Dabei +wird eine bestimmte Tastenkombination bei einer Komponente angemeldet +und löst bei jeder Anwendung ein Action-Event aus. Tastaturkommandos +können sowohl bei elementaren Komponenten als auch bei Containern +angemeldet werden, und es gibt verschiedene Möglichkeiten, sie +vom Fokus der Komponente abhängig zu machen. Das Registrieren +erfolgt mit der Methode registerKeyboardAction: +

+ + + + + +
+ +
+public void registerKeyboardAction(
+  ActionListener anAction,
+  String aCommand,
+  KeyStroke aKeyStroke,
+  int aCondition
+)
+
+ +		 +javax.swing.JComponent
+ +

+Deren erstes Argument ist der ActionListener, +der im Falle des Tastendrucks (mit dem Kommando aCommand) +aufgerufen werden soll. aKeyStroke +definiert die zu registrierende Tastenkombination (wie man KeyStroke-Objekte +erzeugt, wurde in Listing 36.8 +gezeigt). Das letzte Argument gibt an, in welcher Relation der Fokus +zur Komponente stehen muss, damit das Kommando aktiv wird. Er kann +einen der folgenden Werte annehmen: + +

+ + + + + + + + + + + + + + +
KonstanteBedeutung
WHEN_FOCUSEDDas Tastaturkommando wird nur ausgelöst, +wenn die Komponente den Fokus hat.
WHEN_IN_FOCUSED_WINDOWDas Tastaturkommando wird ausgelöst, +wenn die Komponente den Fokus hat oder wenn sie zu einem Container +gehört, der gerade den Fokus hat.
WHEN_ANCESTOR_OF_FOCUSED_COMPONENTDas Tastaturkommando wird ausgelöst, +wenn die Komponente oder eines der darin enthaltenen Elemente den +Fokus hat.
+

+Tabelle 36.6: Bedingungen zur Registrierung von Tastaturkommandos

+ +

+Bei der Verwendung der zweiten und dritten Variante werden die Tastendrücke +immer dann ausgeführt, wenn der Container selbst oder eine der +darin enthaltenen Komponenten den Fokus hat. Der Unterschied besteht +in der Sichtweise. WHEN_IN_FOCUSED_WINDOW +wird auf die elementaren Komponenten angewendet, während WHEN_ANCESTOR_OF_FOCUSED_COMPONENT +für den Container selbst vorgesehen ist. + +

+Das folgende Programm zeigt eine beispielhafte Anwendung für +das Registrieren von Tastaturkommandos: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3613.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 import javax.swing.border.*;
+007 
+008 public class Listing3613
+009 extends JFrame
+010 implements ActionListener
+011 {
+012   public Listing3613()
+013   {
+014     super("Invalidierung");
+015     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+016     Container cp = getContentPane();
+017     ((JComponent)cp).setBorder(new EmptyBorder(5, 5, 5, 5));
+018     cp.setLayout(new FlowLayout());
+019     //Textfelder erzeugen
+020     JTextField tf1 = new JTextField("Zeile1", 20);
+021     JTextField tf2 = new JTextField("Zeile2", 20);
+022     JTextField tf3 = new JTextField("Zeile3", 20);
+023     //STRG+UMSCHALT+F6 auf Frame registrieren
+024     ((JComponent)cp).registerKeyboardAction(
+025       this,
+026       "dialog",
+027       ctrlShift(KeyEvent.VK_F6),
+028       JComponent.WHEN_ANCESTOR_OF_FOCUSED_COMPONENT
+029     );
+030     //STRG+UMSCHALT+F7 auf tf1 registrieren
+031     tf1.registerKeyboardAction(
+032       this,
+033       "tf1",
+034       ctrlShift(KeyEvent.VK_F7),
+035       JComponent.WHEN_IN_FOCUSED_WINDOW
+036     );
+037     //STRG+UMSCHALT+F8 auf tf2 registrieren
+038     tf2.registerKeyboardAction(
+039       this,
+040       "tf2",
+041       ctrlShift(KeyEvent.VK_F8),
+042       JComponent.WHEN_FOCUSED
+043     );
+044     //Textfelder hinzufügen
+045     cp.add(tf1);
+046     cp.add(tf2);
+047     cp.add(tf3);
+048   }
+049 
+050   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+051   {
+052     String cmd = event.getActionCommand();
+053     System.out.println(cmd);
+054   }
+055 
+056   private KeyStroke ctrlShift(int vkey)
+057   {
+058     return KeyStroke.getKeyStroke(
+059       vkey,
+060       Event.SHIFT_MASK + Event.CTRL_MASK
+061     );
+062   }
+063 
+064   public static void main(String[] args)
+065   {
+066     Listing3613 frame = new Listing3613();
+067     frame.setLocation(100, 100);
+068     frame.setSize(300, 200);
+069     frame.setVisible(true);
+070   }
+071 }
+ +		 +Listing3613.java
+ +Listing 36.13: Registrieren von Tastaturkommandos

+ +

+Das Hauptfenster selbst registriert die Tastenkombination [STRG]+[UMSCHALT]+[F6]. +Sie funktioniert unabhängig davon, welches der drei Textfelder +den Fokus hat. Das oberste Textfeld registriert [STRG]+[UMSCHALT]+[F7] +mit der Bedingung WHEN_IN_FOCUSED_WINDOW. +Die Tastenkombination steht in diesem Dialog also ebenfalls immer +zur Verfügung. Das nächste Textfeld registriert [STRG]+[UMSCHALT]+[F8], +läßt sie allerdings nur zu, wenn es selbst den Fokus hat. + + + + +

36.3.2 JPanel und JLayeredPane

+ + + + +

JPanel

+ +

+JPanel +ist die Basisklasse für GUI-Container in Swing, die nicht Hauptfenster +sind. Sie ist direkt aus JComponent +abgeleitet und fügt dieser nur wenig hinzu. Wichtigstes Unterscheidungsmerkmal +ist die Tatsache, dass einem JPanel +standardmäßig ein FlowLayout +als Layoutmanager zugeordnet ist. Instanzen von JComponent +besitzten dagegen zunächst keinen Layoutmanager. JPanel +definiert die folgenden Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public JPanel()
+public JPanel(boolean isDoubleBuffered)
+public JPanel(LayoutManager layout)
+public JPanel(LayoutManager layout, boolean isDoubleBuffered)
+
+ +		 +javax.swing.JPanel
+ +

+Der parameterlose Konstruktor erzeugt ein JPanel +mit Doppelpufferung und einem FlowLayout. +Wahlweise können beide Eigenschaften durch Setzen der Argumente +isDoubleBuffered und layout +geändert werden. In der weiteren Anwendung ist JPanel +mit JComponent +identisch. + + + + +

JLayeredPane

+ +

+Eine weitere Container-Klasse, die direkt aus JComponent +abgeleitet wurde, ist JLayeredPane. +Sie fügt den Dialogen eine dritte Dimension hinzu und ermöglicht +mit Hilfe eines Layerkonzepts die kontrollierte Anordnung von Komponenten +übereinander. JLayeredPane +ist Vaterklasse von JDesktopPane +(siehe Abschnitt 36.1.6) +und wichtiger Bestandteil der Struktur von Hauptfenstern (siehe Abschnitt 36.1.1). +In der praktischen Anwendung wird sie nur selten direkt gebraucht, +und wir wollen nicht weiter darauf eingehen. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100236.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100236.html new file mode 100644 index 0000000..4928128 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100236.html @@ -0,0 +1,91 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 36 - Swing: Container und Menüs +
+
+ + + + +

36.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100237.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100237.html new file mode 100644 index 0000000..2ecba79 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100237.html @@ -0,0 +1,100 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 37 - Swing: Komponenten I +
+
+ + + + +

Kapitel 37

+

Swing: Komponenten I

+
+
+ + +
+
+ +
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100238.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100238.html new file mode 100644 index 0000000..379576c --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100238.html @@ -0,0 +1,926 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 37 - Swing: Komponenten I +
+
+ + + + +

37.1 Label und Textfelder

+
+ +
+ + + + +

37.1.1 JLabel

+ +

+Ein JLabel +ist ein Dialogelement zur Anzeige einer Beschriftung innerhalb eines +GUI-Containers. Es besitzt einen Text und ein Icon, die in beliebiger +Anordnung dargestellt werden können. Beide Elemente sind optional, +ein JLabel +kann also auch nur ein Icon enthalten. Auf Benutzereingaben +reagiert ein JLabel +nicht. Seine wichtigsten Konstruktoren sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JLabel(String text)
+public JLabel(Icon image)
+public JLabel(String text, Icon icon, int horizontalAlignment)
+
+ +		 +javax.swing.JLabel
+ +

+Wird ein Icon +übergeben, steht es links neben dem Text. Wie es erzeugt werden +kann, wurde in Abschnitt 36.2.3 +gezeigt. Der Parameter horizontalAlignment +gibt an, wie das Label horizontal platziert werden soll, falls links +und rechts mehr Platz als erforderlich zur Verfügung steht. Hier +kann eine der Konstanten LEFT, +CENTER +oder RIGHT +aus dem Interface SwingConstants +angegeben werden. + +

+Auf die relative Anordnung von Text und Icon kann mit den Methoden +setHorizontalTextPosition +und getHorizontalTextPosition +zugegriffen werden (standardmäßig steht der Text rechts +neben dem Icon). Mögliche Werte sind LEFT +und RIGHT. +: +

+ + + + + +
+ +
+public void setHorizontalTextPosition(int textPosition)
+public int getHorizontalTextPosition()
+
+ +		 +javax.swing.JLabel
+ +

+JLabel +stellt noch einige Methoden zur Verfügung, mit denen die Anordnung +seines Inhalts beeinflusst werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public void setHorizontalAlignment(int alignment)
+public int getHorizontalAlignment()
+
+public void setVerticalAlignment(int alignment)
+public int getVerticalAlignment()
+
+ +		 +javax.swing.JLabel
+ +

+Mit setHorizontalAlignment +wird die horizontale Ausrichtung festgelegt, mögliche Parameter +sind LEFT, +CENTER +oder RIGHT. +Mit setVerticalAlignment +wird die vertikale Ausrichtung festgelegt, hier kann eine der Konstanten +TOP, +CENTER +oder BOTTOM +aus dem Interface SwingConstants +übergeben werden. Mit getHorizontalAlignment +und getVerticalAlignment +können beide Einstellungen auch abgefragt werden. + +

+Das folgende Programm erzeugt einige Labels mit unterschiedlichen +Eigenschaften: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3701.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import javax.swing.*;
+005 
+006 public class Listing3701
+007 extends JFrame
+008 {
+009   public Listing3701()
+010   {
+011     super("JLabel");
+012     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+013     Container cp = getContentPane();
+014     cp.setLayout(new GridLayout(5, 1));
+015     JLabel label;
+016     //Standardlabel
+017     label = new JLabel("Standard-Label");
+018     cp.add(label);
+019     //Label mit Icon
+020     label = new JLabel(
+021       "Label mit Icon",
+022       new ImageIcon("lock.gif"),
+023       JLabel.CENTER
+024     );
+025     cp.add(label);
+026     //Nur-Icon
+027     label = new JLabel(new ImageIcon("lock.gif"));
+028     cp.add(label);
+029     //Icon auf der rechten Seite
+030     label = new JLabel(
+031       "Label mit Icon rechts",
+032       new ImageIcon("lock.gif"),
+033       JLabel.CENTER
+034     );
+035     label.setHorizontalTextPosition(JLabel.LEFT);
+036     cp.add(label);
+037     //Label rechts unten
+038     label = new JLabel("Label rechts unten");
+039     label.setHorizontalAlignment(JLabel.RIGHT);
+040     label.setVerticalAlignment(JLabel.BOTTOM);
+041     cp.add(label);
+042   }
+043 
+044   public static void main(String[] args)
+045   {
+046     Listing3701 frame = new Listing3701();
+047     frame.setLocation(100, 100);
+048     frame.setSize(300, 200);
+049     frame.setVisible(true);
+050   }
+051 }
+ +		 +Listing3701.java
+ +Listing 37.1: Die Klasse JLabel

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 37.1: Die Klasse JLabel

+ + + + +

37.1.2 JTextField

+ +

+Die Klasse JTextField +ist das Swing-Pendant zur AWT-Klasse TextField +(siehe Abschnitt 32.6) und stellt +ein einzeiliges Textfeld zur Eingabe von Daten dar. In ihren grundlegenden +Möglichkeiten ist die Programmierschnittstelle beider Klassen +ähnlich, JTextField +bietet aber zusätzliche Möglichkeiten, die in TextField +nicht zu finden sind. Ein Großteil der Fähigkeiten von +JTextField +ist in der Basisklasse JTextComponent +des Pakets javax.swing.text +implementiert. + +

+Die wichtigsten Konstruktoren von JTextField +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JTextField(int columns)
+public JTextField(String text)
+public JTextField(String text, int columns)
+
+ +		 +javax.swing.JTextField
+ +

+Der erste von ihnen erzeugt ein leeres Textfeld mit der angegebenen +Anzahl Spalten, der zweite ein Textfeld mit dem angegebenen Text. +Beim dritten Konstruktor können sowohl Spaltenzahl als auch Text +vorgegeben werden. Die Spaltenzahl wird zur Berechnung der Breite +des Textfeldes verwendet (Anzahl Spalten mal Breite eines »m«), +sie dient nicht dazu, die Anzahl der Eingabezeichen zu begrenzen. +Ist die Spaltenzahl 0 wie im zweiten Konstruktor, wird die initiale +Textlänge zur Berechnung der Spaltenbreite verwendet. + +

+JTextField +bietet ähnliche Methoden wie TextField: +

+ + + + + +
+ +
+public String getText()
+public void setText(String t)
+
+public String getText(int offs, int len)
+
+public String getSelectedText()
+public int getSelectionStart()
+public int getSelectionEnd()
+
+public void setSelectionStart(int selectionStart)
+public void setSelectionEnd(int selectionEnd)
+
+public int getCaretPosition()
+public void setCaretPosition(int pos)
+public void moveCaretPosition(int pos)
+
+ +		 +javax.swing.JTextField
+ +

+Mit den parameterlosen Versionen von getText +und setText +kann auf den kompletten Inhalt des Textfelds zugegriffen werden. Die +parametrisierte Variante von getText +liefert den Textausschnitt der angegebenen Länge und Position. +getSelectedText +liefert dagegen den selektierten Text (bzw. null, +wenn kein Text selektiert ist), und mit getSelectionStart +und getSelectionEnd +kann Anfang und Ende des selektierten Bereichs ermittelt werden. Mit +setSelectionStart +und setSelectionEnd +kann dieser sogar verändert werden. getCaretPosition +liefert die Position der Eingabemarke, und mit setCaretPosition +kann sie verändert werden. moveCaretPosition +verändert die Position der Einfügemarke und markiert dabei +den Bereich zwischen alter und neuer Position. Für alle Positionsangaben +gilt, dass der Platz vor dem ersten Zeichen die Position 0 und der +nach dem letzten Textzeichen die Position Länge des Textes +hat. + +

+Die wichtigsten registrierbaren Listener sind ActionListener +und CaretListener: +

+ + + + + +
+ +
+public void addActionListener(ActionListener l)
+public void addCaretListener(CaretListener listener)
+
+ +		 +javax.swing.JTextField
+ +

+Ein ActionListener +wird immer dann aufgerufen, wenn im Eingabefeld [ENTER] +gedrückt wird, ein CaretListener, +wenn sich die Position der Einfügemarke geändert hat. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Einen TextListener +wie bei der Klasse TextField +gibt es bei den aus JTextComponent +abgeleiteten Klassen nicht. Will die Anwendung über jede Änderung +in einem Textfeld unterrichtet werden, muss sie einen DocumentListener +auf dessen Modell registrieren. Das Modell eines Textfeldes ist eine +Instanz der Klasse Document +und kann durch Aufruf von getDocument +beschafft werden.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Das folgende Beispiel zeigt ein Programm mit drei Textfeldern. Auf +dem untersten sind ein ActionListener +und ein CaretListener +registriert, die bei jedem Aufruf einige Parameter auf der Konsole +ausgeben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3702.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 import javax.swing.event.*;
+007 
+008 public class Listing3702
+009 extends JFrame
+010 implements ActionListener, CaretListener
+011 {
+012   public Listing3702()
+013   {
+014     super("JTextField");
+015     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+016     Container cp = getContentPane();
+017     cp.setLayout(new FlowLayout());
+018     JTextField tf;
+019     //Linksbündiges Textfeld mit "Hello, world"
+020     tf = new JTextField("Hello, world");
+021     cp.add(tf);
+022     //Leeres Textfeld mit 20 Spalten
+023     tf = new JTextField(20);
+024     cp.add(tf);
+025     //Textfeld mit "Hello, world" und 20 Spalten
+026     tf = new JTextField("Hello, world", 20);
+027     tf.addActionListener(this);
+028     tf.addCaretListener(this);
+029     cp.add(tf);
+030   }
+031 
+032   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+033   {
+034     JTextField tf = (JTextField)event.getSource();
+035     System.out.println("---ActionEvent---");
+036     System.out.println(tf.getText());
+037     System.out.println(tf.getSelectedText());
+038     System.out.println(tf.getSelectionStart());
+039     System.out.println(tf.getSelectionEnd());
+040     System.out.println(tf.getCaretPosition());
+041   }
+042 
+043   public void caretUpdate(CaretEvent event)
+044   {
+045     System.out.println("---CaretEvent---");
+046     System.out.println(event.getDot());
+047     System.out.println(event.getMark());
+048   }
+049 
+050   public static void main(String[] args)
+051   {
+052     Listing3702 frame = new Listing3702();
+053     frame.setLocation(100, 100);
+054     frame.setSize(300, 150);
+055     frame.setVisible(true);
+056   }
+057 }
+ +		 +Listing3702.java
+ +Listing 37.2: Die Klasse JTextField

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 37.2: Die Klasse JTextField

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit dem JDK 1.4 gibt es eine aus JTextField +abgeleitete Klasse JFormattedTextField +zum Erfassen formatierter Strings. Sie kann dazu verwendet +werden, Zahlen, Datumswerte oder andere formatierte Strings einzugeben, +sie während der Eingabe zu validieren und später korrekt +formatiert anzuzeigen. Eine interessante Eigenschaft dieser Klasse +ist, dass sich einstellen läßt, wie sie auf einen Fokusverlust +(also das Verlassen des Textfelds durch den Anwender) reagieren soll. +Es ist beispielsweise möglich, korrekte Eingaben automatisch +zu akzeptieren, bei fehlerhaften aber auf den alten Wert zurückzugehen. +So lassen sich mit relativ wenig Aufwand einfache Validierungsmechanismen +für Textfelder erzeugen.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

37.1.3 JPasswordField

+ +

+JPasswordField +ist eine Spezialisierung von JTextField +zur Eingabe von Passwörtern. Der Hauptunterschied zu JTextField +besteht darin, dass der eingegebene Text nicht angezeigt, sondern +statt dessen für jedes Zeichen ein Sternchen ausgegeben wird. +Durch Aufruf von setEchoChar +kann auch ein anderes Ausgabezeichen ausgewählt werden. Des weiteren +sind die beiden Zwischenablagefunktionen Kopieren und Ausschneiden +deaktiviert, um zu verhindern, dass der Text aus einem Paßwortfeld +in ein anderes Feld kopiert oder an ein anderes Programm übergeben +werden kann. + + + + +

37.1.4 JTextArea

+ +

+JTextArea +ist eine Komponente zur Anzeige und Eingabe von mehrzeiligen Texten. +Wie die AWT-Klasse TextArea +dient sie dazu, unformatierte Texte zu bearbeiten. Diese können +zwar Zeilenumbrüche und Tabulatoren, nicht aber unterschiedliche +Schriften, Farben oder grafische Elemente enthalten (für diesen +Zweck gibt es die Klassen JEditorPane +und JTextPane, +die hier nicht behandelt werden sollen). Die wichtigsten Konstruktoren +von JTextArea +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JTextArea(String text)
+public JTextArea(int rows, int columns)
+public JTextArea(String text, int rows, int columns)
+
+ +		 +javax.swing.JTextArea
+ +

+Sie entsprechen im Prinzip denen von JTextField, +zusätzlich kann jedoch die Anzahl der Zeilen angegeben werden. +Neben den in Abschnitt 37.1.2 +vorgestellten Methoden der Klasse JTextField +stehen zusätzliche Methoden zum zeilenweisen Zugriff auf den +dargestellten Text zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public int getLineCount()
+
+public int getLineStartOffset(int line)
+public int getLineEndOffset(int line)
+
+public int getLineOfOffset(int offset)
+
+ +		 +javax.swing.JTextArea
+ +

+getLineCount +liefert die Gesamtzahl der Zeilen. Mit getLineStartOffset +und getLineEndOffset +kann zu einer beliebigen Zeile ihr Anfangs- und Endeoffset bestimmt +werden. Mit diesen Informationen kann beispielsweise getText +aufgerufen werden, um den Inhalt einer bestimmten Zeile zu lesen. +Die Methode getLineOfOffset +dient dazu, die Nummer einer Zeile zu ermitteln, wenn der Offset eines +darin enthaltenen Zeichens bekannt ist. + +

+JTextArea +stellt einige Methoden zur Verfügung, mit denen die Formatierung +des Textes beeinflusst werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public void setTabSize(int size)
+public int getTabSize()
+
+public void setLineWrap(boolean wrap)
+public boolean getLineWrap()
+
+public void setWrapStyleWord(boolean word)
+public boolean getWrapStyleWord()
+
+ +		 +javax.swing.JTextArea
+ +

+Mit setTabSize +und getTabSize +kann auf die Tabulatorweite zugegriffen werden. Sie hat standardmäßig +den Wert 8 (zur Umrechnung in Bildschirmpixel wird er mit der Breite +des breitesten Buchstabens im aktuellen Font multipliziert). Mit setLineWrap +kann festgelegt werden, ob zu breite Spalten automatisch umbrochen +werden sollen. setWrapStyleWord +definiert, ob dies an Wortgrenzen oder mitten im Wort geschehen soll. +Mit getLineWrap +und getWrapStyleWord +können die beiden Eigenschaften auch abgefragt werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Anders als TextArea +ist JTextArea +nicht in der Lage, Text automatisch zu scrollen, wenn er zu lang oder +zu breit für den verfügbaren Bildschirmausschnitt ist. Wird +das gewünscht, muss das Textfeld in eine Komponente des Typs +JScrollPane +eingebettet werden. An Stelle der JTextArea +ist dem Dialog dann die JScrollPane +hinzuzufügen. Weitere Informationen zu JScrollPane +finden sich in Abschnitt 38.1.1.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Das folgende Programm enthält eine JTextArea +mit 30 Spalten und 20 Zeilen. Ihre Tabulatorweite wurde auf 4 reduziert, +zu lange Zeilen werden automatisch an Wortgrenzen umbrochen. Die JTextArea +wurde in eine JScrollPane +eingebettet und erhält - wenn nötig - automatisch einen +vertikalen Schieber. Ein horizontaler Schieber wird nicht verwendet, +da die Zeilen wegen des automatischen Umbruchs nicht zu lang werden +können. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3703.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import javax.swing.*;
+005 
+006 public class Listing3703
+007 extends JFrame
+008 {
+009   public Listing3703()
+010   {
+011     super("JTextArea");
+012     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+013     Container cp = getContentPane();
+014     JTextArea ta = new JTextArea("Hello, world", 20, 30);
+015     ta.setTabSize(4);
+016     ta.setLineWrap(true);
+017     ta.setWrapStyleWord(true);
+018     cp.add(new JScrollPane(ta));
+019   }
+020 
+021   public static void main(String[] args)
+022   {
+023     Listing3703 frame = new Listing3703();
+024     frame.setLocation(100, 100);
+025     frame.setSize(300, 200);
+026     frame.setVisible(true);
+027   }
+028 }
+ +		 +Listing3703.java
+ +Listing 37.3: Die Klasse JTextArea

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 37.3: Die Klasse JTextArea

+ + + + +

37.1.5 JSpinner

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit dem JDK 1.4 gibt es die Klasse JSpinner, +mit der Textfelder erzeugt werden können, deren Inhalt einer +vordefinierten, geordneten Liste von Werten entstammt. Diese Werte +können vom Anwender nicht nur manuell eingegeben werden, sondern +auch auf- oder absteigend durchlaufen werden. Dazu besitzt der JSpinner +zwei kleine Buttons, mit denen die Wertefolge abgerufen werden kann. +Alternativ können meist auch die Tasten [CURSORHOCH] +oder [CURSORRUNTER] verwendet +werden, wenn der JSpinner +den Fokus hat.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Konzeptionell kann ein Spinner als Mischung aus Texfeldern und den +in Abschnitt 37.3 vorgestellten +Listen oder Comboboxen angesehen werden. Im Gegensatz zu Listen und +Comboboxen muss der Wertevorrat eines Spinners allerdings nicht notwendigerweise +endlich sein. Soll beispielsweise ein Datum eingegeben werden, +kann es sinnvoll sein, den Wertebereich nach unten oder oben offen +zu lassen, um beliebige Datumswerte eingeben zu können. Gegenüber +einer Combobox hat ein Spinner zudem den Vorteil, dass er bei der +Darstellung auf dem Bildschirm keine darunterliegenden Dialogelemente +verdecken kann. Nachteilig ist allerdings, dass es keine Möglichkeit +der Vorschau auf die Menge der insgesamt verfügbaren Elemente +gibt. + +

+Die Klasse JSpinner +besitzt zwei Konstruktoren: +

+ + + + + +
+ +
+public JSpinner()
+
+public JSpinner(SpinnerModel model)
+
+ +		 +javax.swing.JSpinner
+ +

+Der erste erzeugt einen JSpinner +für Ganzzahlen, die in Einerschritten beliebig weit in jede Richtung +durchlaufen werden können. Der zweite Konstruktor erwartet ein +SpinnerModel, +mit dem der Typ der darzustellenden Daten festgelegt wird. SpinnerModel +ist ein Interface im Paket javax.swing, +das die Wertemenge eines Spinners über dessen aktuelles Element +sowie den jeweiligen Vorgänger und Nachfolger dieses Elements +definiert. Zu diesem Interface gibt es eine abstrakte Implementierung +AbstractSpinnerModel +und drei Konkretisierungen SpinnerDateModel, +SpinnerNumberModel +und SpinnerListModel. +Sie repräsentieren Folgen von Datumswerten, Ganz- oder Fließkommazahlen +oder fest vorgegebene Listen von Strings. + +

+Um einen JSpinner +zu erzeugen, wird das gewünschte Modell instanziert und an den +Konstruktor der Klasse übergeben. Das folgende Beispiel zeigt +ein einfaches Fenster mit vier Spinnern. Der erste Spinner repräsentiert +eine nach oben und unten offene Liste von Ganzzahlen der Schrittweite +1. Beim zweiten ist ihr Wertebereich begrenzt, und die Folge hat die +Schrittweite 7. Der dritte Spinner erlaubt die Auswahl von Datumswerten +und der vierte die von Wochentagen. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3704.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 import javax.swing.event.*;
+007 
+008 public class Listing3704
+009 extends JFrame
+010 {
+011   private static final String[] WDAYS = {
+012     "Montag",  "Dienstag", "Mittwoch", "Donnerstag",
+013     "Freitag", "Samstag",  "Sonntag"
+014   };
+015 
+016   public Listing3704()
+017   {
+018     super("JSpinner");
+019     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+020     Container cp = getContentPane();
+021     cp.setLayout(new FlowLayout());
+022     //Default-Spinner für Ganzzahlen
+023     JSpinner spinner = new JSpinner();
+024     cp.add(spinner);
+025     //Spinner für einige Vielfache von 7
+026     spinner = new JSpinner(new SpinnerNumberModel(91, 49, 126, 7));
+027     cp.add(spinner);
+028     //Spinner für Datum/Uhrzeit
+029     spinner = new JSpinner(new SpinnerDateModel());
+030     cp.add(spinner);
+031     //Spinner für Wochentage
+032     spinner = new JSpinner(new SpinnerListModel(WDAYS));
+033     cp.add(spinner);
+034   }
+035 
+036   public static void main(String[] args)
+037   {
+038     Listing3704 frame = new Listing3704();
+039     frame.setLocation(100, 100);
+040     frame.setSize(300, 150);
+041     frame.setVisible(true);
+042   }
+043 }
+ +		 +Listing3704.java
+ +Listing 37.4: Die Klasse JSpinner

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 37.4: Die Klasse JSpinner

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100239.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100239.html new file mode 100644 index 0000000..a5b4cac --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100239.html @@ -0,0 +1,656 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 37 - Swing: Komponenten I +
+
+ + + + +

37.2 Buttons

+
+ +
+ + + + +

37.2.1 JButton

+ +

+Swing-Buttons sind uns in den vorangegangenen Abschnitten schon mehrfach +begegnet. Sie sind Instanzen der Klasse JButton +und dienen dazu, Schaltflächen zu erzeugen. Die wichtigsten Konstruktoren +von JButton +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JButton(String text)
+public JButton(Icon icon)
+public JButton(String text, Icon icon)
+
+ +		 +javax.swing.JButton
+ +

+Ein Button kann also wahlweise mit Beschriftung, mit Icon oder mit +beidem instanziert werden. Auf die Anordnung eines Buttons und seiner +Bestandteile kann mit Hilfe der schon aus Abschnitt 37.1.1 +bekannten Methoden zugegriffen werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+public void setHorizontalTextPosition(int textPosition)
+public int getHorizontalTextPosition()
+
+public void setHorizontalAlignment(int alignment)
+public int getHorizontalAlignment()
+
+public void setVerticalAlignment(int alignment)
+public int getVerticalAlignment()
+
+ +		 +javax.swing.JButton
+ +

+JButton +ist wie JMenuItem +(siehe Abschnitt 36.2.1) +aus AbstractButton +abgeleitet und stellt ebenfalls die Methoden setMnemonic, +getMnemonic, +setEnabled +und isEnabled +zur Verfügung. Wird ein JButton +per Mausklick betätigt, sendet er ein ActionEvent +an alle registrierten Listener. Durch Aufruf von doClick +kann ein Buttonklick auch programmgesteuert ausgelöst werden. + +

+Das Beispielprogramm in Listing 37.7 +erzeugt drei Buttons und ordnet sie nebeneinander in einem JFrame +an: +

+ +

+Wir wollen uns zunächst den Code für die Klasse DefaultButton +ansehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* DefaultButton.java */
+002 
+003 import javax.swing.*;
+004 
+005 public class DefaultButton
+006 extends JButton
+007 {
+008   public DefaultButton(String title, JRootPane rootpane)
+009   {
+010     super(title);
+011     rootpane.setDefaultButton(this);
+012   }
+013 }
+ +		 +DefaultButton.java
+ +Listing 37.5: Die Klasse DefaultButton

+ +

+Auch die Klasse CancelButton +ist ähnlich einfach aufgebaut: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* CancelButton.java */
+002 
+003 import java.awt.event.*;
+004 import javax.swing.*;
+005 
+006 public class CancelButton
+007 extends JButton
+008 {
+009   public CancelButton(String title)
+010   {
+011     super(title);
+012     ActionListener al = new ActionListener()
+013     {
+014       public void actionPerformed(ActionEvent event)
+015       {
+016         String cmd = event.getActionCommand();
+017         if (cmd.equals("PressedESCAPE")) {
+018           doClick();
+019         }
+020       }
+021     };
+022     registerKeyboardAction(
+023       al,
+024       "PressedESCAPE",
+025       KeyStroke.getKeyStroke(KeyEvent.VK_ESCAPE, 0),
+026       JButton.WHEN_IN_FOCUSED_WINDOW
+027     );
+028   }
+029 }
+ +		 +CancelButton.java
+ +Listing 37.6: Die Klasse CancelButton

+ +

+Nun können wir uns den Programmcode unseres Beispielprogramms +ansehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3707.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3707
+008 extends JFrame
+009 implements ActionListener
+010 {
+011   public Listing3707()
+012   {
+013     super("JButton");
+014     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+015     Container cp = getContentPane();
+016     cp.setLayout(new FlowLayout());
+017     JPanel panel = new JPanel();
+018     //OK-Button
+019     JButton okButton = new DefaultButton("OK", getRootPane());
+020     okButton.addActionListener(this);
+021     panel.add(okButton);
+022     //Abbrechen-Button
+023     JButton cancelButton = new CancelButton("Abbrechen");
+024     cancelButton.addActionListener(this);
+025     panel.add(cancelButton);
+026     //Hilfe-Button
+027     JButton helpButton = new JButton("Hilfe");
+028     helpButton.setMnemonic('H');
+029     helpButton.addActionListener(this);
+030     panel.add(helpButton);
+031     //Panel hinzufügen
+032     cp.add(panel);
+033   }
+034 
+035   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+036   {
+037     System.out.println(event.getActionCommand());
+038   }
+039 
+040   public static void main(String[] args)
+041   {
+042     Listing3707 frame = new Listing3707();
+043     frame.setLocation(100, 100);
+044     frame.setSize(300, 100);
+045     frame.setVisible(true);
+046   }
+047 }
+ +		 +Listing3707.java
+ +Listing 37.7: Die Klasse JButton

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 37.5: Die Klasse JButton

+ + + + +

37.2.2 JCheckBox

+ +

+Die Klasse JCheckBox +stellt einen Button dar, der vom Anwender wahlweise an- oder ausgeschaltet +werden kann. Er wird meist verwendet, um boolesche Werte auf einer +GUI-Oberfläche darzustellen. JCheckBox +ist von der Klasse JToggleButton +abgeleitet, die als Abstraktion von Buttons, die ihren Zustand ändern +können, auch Basisklasse von JRadioButton +ist. + +

+JCheckBox +kann eine textuelle Beschriftung oder ein Icon oder beides enthalten. +Die wichtigsten Konstruktoren sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JCheckBox(String text)
+public JCheckBox(String text, boolean selected)
+
+ +		 +javax.swing.JCheckBox
+ +

+Mit dem Parameter selected kann +bereits bei der Instanzierung angegeben werden, ob die Checkbox aktiviert +oder deaktiviert sein soll. Später kann der Aktivierungszustand +mit setSelected +gesetzt und mit isSelected +abgefragt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setSelected(boolean b)
+public boolean isSelected()
+
+ +		 +javax.swing.JCheckBox
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Bei der Instanzierung einer JCheckBox +kann auch ein Icon übergeben werden. Das ist allerdings nur in +Ausnahmefällen sinnvoll, denn es wird nicht zusätzlich zum +Ankreuzfeld angezeigt, sondern statt dessen. Das Ankreuzfeld einer +JCheckBox +ist also gerade ihr (automatisch angezeigtes) Icon. Durch Aufruf von +setHorizontalTextPosition +und Übergabe der Konstante LEFT +können Ankreuzfeld und Text vertauscht werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Wie ein JButton +sendet eine JCheckBox +bei jeder Betätigung ein ActionEvent +an registrierte Listener. Zudem wird bei Zustandsänderungen ein +ItemEvent +versendet, auf das ein ItemListener +reagieren kann. + +

+Das folgende Programm erzeugt drei Checkboxen in einem Panel und gibt +alle Zustandsänderungen auf der Konsole aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3708.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 import javax.swing.event.*;
+007 
+008 public class Listing3708
+009 extends JFrame
+010 implements ItemListener
+011 {
+012   public Listing3708()
+013   {
+014     super("JCheckBox");
+015     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+016     JPanel panel = new JPanel();
+017     panel.setLayout(new GridLayout(3, 1));
+018     for (int i = 1; i <= 3; ++i) {
+019       JCheckBox cb = new JCheckBox("Checkbox" + i, i == 2);
+020       cb.addItemListener(this);
+021       panel.add(cb);
+022     }
+023     getContentPane().add(panel, BorderLayout.CENTER);
+024   }
+025 
+026   public void itemStateChanged(ItemEvent e)
+027   {
+028     JCheckBox cb = (JCheckBox)e.getSource();
+029     int change = e.getStateChange();
+030     if (change == ItemEvent.SELECTED) {
+031       System.out.println(cb.getText() + ": SELECTED");
+032     } else if (change == ItemEvent.DESELECTED) {
+033       System.out.println(cb.getText() + ": DESELECTED");
+034     }
+035   }
+036 
+037   public static void main(String[] args)
+038   {
+039     Listing3708 frame = new Listing3708();
+040     frame.setLocation(100, 100);
+041     frame.setSize(300, 100);
+042     frame.setVisible(true);
+043   }
+044 }
+ +		 +Listing3708.java
+ +Listing 37.8: Die Klasse JCheckbox

+ +

+Die Programmausgabe ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 37.6: Die Klasse JCheckBox

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Vorsicht, Schreibfehler! Anders als in der Checkbox-Klasse des AWT +(sie heißt Checkbox), +wird das "Box" in JCheckBox +nicht klein-, sondern großgeschrieben.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

37.2.3 JRadioButton

+ +

+Die Klasse JRadioButton +ähnelt der Klasse JCheckBox. +Auch sie stellt einen Button dar, der wahlweise an- oder ausgeschaltet +werden kann. Anders als bei JCheckBox +ist in einer Gruppe von Radiobuttons allerdings immer nur ein Button +zur Zeit aktiviert, alle anderen sind deaktiviert. Die wichtigsten +Konstruktoren von JRadioButton +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JRadioButton(String text)
+public JRadioButton(String text, boolean selected)
+
+ +		 +javax.swing.JRadioButton
+ +

+Die übrigen Methoden können so verwendet werden, wie es +bei JCheckBox +beschrieben wurde. Um die Buttons zu gruppieren, ist eine ButtonGroup +zu instanzieren, und die Buttons sind durch Aufruf von add +hinzuzufügen. Mit getSelection +kann auf das ButtonModel +des selektierten Elements zugegriffen werden, getElements +liefert alle Buttons der Gruppe: +

+ + + + + +
+ +
+public void add(AbstractButton b)
+public ButtonModel getSelection()
+public Enumeration getElements()
+
+ +		 +javax.swing.ButtonGroup
+ +

+Das folgende Programm enthält drei Radiobuttons, die über +eine ButtonGroup +gruppiert werden. Der zusätzliche Button »Selektion« +ermittelt das selektierte Element und gibt dessen Kommandonamen auf +der Konsole aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3709.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3709
+008 extends JFrame
+009 implements ActionListener
+010 {
+011   private ButtonGroup group = new ButtonGroup();
+012 
+013   public Listing3709()
+014   {
+015     super("JRadioButton");
+016     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+017     //RadioButton-Panel
+018     JPanel panel = new JPanel();
+019     panel.setLayout(new GridLayout(3, 1));
+020     for (int i = 1; i <= 3; ++i) {
+021       JRadioButton rb = new JRadioButton("RadioButton" + i, i == 2);
+022       rb.setActionCommand(rb.getText());
+023       panel.add(rb);
+024       group.add(rb);
+025     }
+026     getContentPane().add(panel, BorderLayout.CENTER);
+027     //Selektion-Button
+028     JButton button = new JButton("Selektion");
+029     button.addActionListener(this);
+030     getContentPane().add(button, BorderLayout.SOUTH);
+031   }
+032 
+033   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+034   {
+035     String cmd = event.getActionCommand();
+036     if (cmd.equals("Selektion")) {
+037       ButtonModel selected = group.getSelection();
+038       System.out.print("Selektiert: ");
+039       if (selected != null) {
+040         System.out.println(selected.getActionCommand());
+041       }
+042     }
+043   }
+044 
+045   public static void main(String[] args)
+046   {
+047     Listing3709 frame = new Listing3709();
+048     frame.setLocation(100, 100);
+049     frame.setSize(300, 120);
+050     frame.setVisible(true);
+051   }
+052 }
+ +		 +Listing3709.java
+ +Listing 37.9: Die Klasse JRadioButton

+ +

+Die Programmausgabe ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 37.7: Die Klasse JRadioButton

+
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100240.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100240.html new file mode 100644 index 0000000..abf3803 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100240.html @@ -0,0 +1,622 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

37.3 Listen und Comboboxen

+
+ +
+ + + + +

37.3.1 JList

+ +

+Die Klasse JList +dient dazu, Listen von Werten darzustellen, aus denen der Anwender +einen oder mehrere Einträge auswählen kann. Im Gegensatz +zur AWT-Klasse List +kann sie nicht nur Strings, sondern beliebige Objekte enthalten. Auch +die Darstellung der Listenelemente auf dem Bildschirm kann weitgehend +frei gestaltet werden. Wir wollen uns die wichtigsten Eigenschaften +von JList +ansehen und dazu zunächst mit den Konstruktoren beginnen: +

+ + + + + +
+ +
+public JList()
+public JList(Object[] listData)
+public JList(Vector listData)
+public JList(ListModel dataModel)
+
+ +		 +javax.swing.JList
+ +

+Der parameterlose Konstruktor erzeugt eine leere Liste. Wird ein Array +oder Vector +übergeben, erzeugt JList +aus dessen Daten ein Listenmodell und benutzt es zur Darstellung. +Schließlich kann auch direkt eine Instanz der Klasse ListModel +übergeben werden, um den Inhalt der Liste zu definieren. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Ähnlich wie JTextArea +und andere Swing-Komponenten besitzt JList +keine eigene Funktionalität zum Scrollen der Daten, falls diese +nicht vollständig auf den Bildschirm passen. Eine JList +wird daher meist in eine JScrollPane +eingebettet, bevor sie zu einem GUI-Container hinzugefügt wird.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Selektieren von Elementen

+ +

+Die meisten Methoden der Klasse JList +haben mit der Selektion der Listenelemente zu tun. Eine Liste kann +sowohl Einzel- als auch Mehrfachselektion unterstützen: +

+ + + + + +
+ +
+public int getSelectionMode()
+public void setSelectionMode(int selectionMode)
+
+ +		 +javax.swing.JList
+ +

+Mit setSelectionMode +wird der Selektionsmodus verändert. Als Argument kann eine der +folgenden Konstanten der Klasse ListSelectionModel +übergeben werden: +

+ +

+getSelectionMode +liefert den aktuellen Selektionsmodus. Es gibt eine Reihe von Methoden, +um Informationen über die derzeit selektierten Elemente zu beschaffen: +

+ + + + + +
+ +
+public int getSelectedIndex()
+public int[] getSelectedIndices()
+
+public Object getSelectedValue()
+public Object[] getSelectedValues()
+
+public boolean isSelectedIndex(int index)
+public boolean isSelectionEmpty()
+
+public int getAnchorSelectionIndex()
+public int getLeadSelectionIndex()
+
+ +		 +javax.swing.JList
+ +

+getSelectedIndex +liefert den Index des selektierten Elements, falls der Selektionsmodus +SINGLE_SELECTION +ist. Können mehrere Elemente ausgewählt werden, liefert +getSelectedIndices +ein Array mit den Indizes aller selektierten Elemente. getSelectedValue +und getSelectedValues +arbeiten in analoger Weise, liefern aber statt der Indizes die selektierten +Elemente zurück. Mit isSelectedIndex +kann geprüft werden, ob das Element mit dem angegebenen Index +gerade selektiert ist, und isSelectionEmpty +prüft, ob mindestens ein Element selektiert wurde. + +

+Als »Anchor« und »Lead« bezeichnet Swing in einem +zusammenhängend markierten Bereich das jeweils zuerst und zuletzt +markierte Element. Das zuletzt markierte Element ist gleichzeitig +aktuelles Element. Mit getAnchorSelectionIndex +und getLeadSelectionIndex +kann auf »Anchor« und »Lead« zugegriffen werden, +wenn der Selektionsmodus SINGLE_INTERVAL_SELECTION +ist. + +

+Zusätzlich gibt es Methoden, um die Selektion programmgesteuert +zu verändern: +

+ + + + + +
+ +
+public void clearSelection()
+
+public void setSelectedIndex(int index)
+public void setSelectedIndices(int[] indices)
+
+public void setSelectionInterval(int anchor, int lead)
+public void addSelectionInterval(int anchor, int lead)
+public void removeSelectionInterval(int index0, int index1)
+
+ +		 +javax.swing.JList
+ +

+Mit clearSelection +wird die Selektion gelöscht. Mit setSelectedIndex +kann ein einzelnes Element selektiert werden, mit setSelectedIndices +eine Menge von Elementen. Mit setSelectionInterval, +addSelectionInterval +und removeSelectionInterval +können Selektionen auch bereichsweise hinzugefügt und gelöscht +werden. + +

+Wird die Selektion geändert, versendet eine JList +ein ListSelectionEvent +an alle registrierten Listener. Um im Programm auf Änderungen +zu reagieren, ist also lediglich das Interface ListSelectionListener +des Pakets javax.swing.event +zu implementieren und durch Aufruf von addListSelectionListener +bei der JList +zu registrieren. Jede Selektionsänderung führt dann zum +Aufruf der Methode valueChanged. + + + + +

Den Listeninhalt dynamisch verändern

+ +

+Etwas mehr Aufwand als beim AWT-Pendant muss getrieben werden, wenn +der Inhalt einer JList +nach der Instanzierung modifiziert werden soll. In diesem Fall kann +nicht mehr mit dem automatisch erzeugten Listenmodel gearbeitet werden, +sondern es muss selbst eines erzeugt werden. Das Modell einer JList +muss stets das Interface ListModel +implementieren und der Liste durch Versenden eines ListDataEvent +jede Datenänderung mitteilen. Eine für viele Zwecke ausreichende +Implementierung steht mit der Klasse DefaultListModel +zur Verfügung. Ihre Schnittstelle entspricht der Klasse Vector +(siehe Abschnitt 14.2), +und alle erforderlichen Änderungsbenachrichtigungen werden automatisch +verschickt. Die wichtigsten Methoden von DefaultListModel +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public void clear()
+public void addElement(Object obj)
+public void removeElementAt(int index)
+
+public int size()
+public Object elementAt(int index)
+
+ +		 +javax.swing.DefaultListModel
+ +

+Soll eine Liste mit einem benutzerdefinierten Modell arbeiten, wird +dieses einfach manuell erzeugt und an den Konstruktor übergeben. +Alle Einfügungen, Löschungen und Änderungen von Daten +werden dann an diesem Modell vorgenommen. Durch Aufruf von getModel +kann auf einfache Weise auf das Modell einer JList +zugegriffen werden. + + + + +

Beispiel

+ +

+Zum Abschluss wollen wir uns ein Beispiel ansehen. Das folgende Programm +instanziert eine JList +durch Übergabe eines String-Arrays. Bei jedem Drücken des +Buttons »Ausgabe« gibt es die Liste der selektierten Elemente +auf der Konsole aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3710.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3710
+008 extends JFrame
+009 implements ActionListener
+010 {
+011   static final String[] DATA = {
+012     "Hund", "Katze", "Meerschweinchen", "Tiger", "Maus",
+013     "Fisch", "Leopard", "Schimpanse", "Kuh", "Pferd",
+014     "Reh", "Huhn", "Marder", "Adler", "Nilpferd"
+015   };
+016 
+017   private JList list;
+018 
+019   public Listing3710()
+020   {
+021     super("JList");
+022     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+023     Container cp = getContentPane();
+024     //Liste
+025     list = new JList(DATA);
+026     list.setSelectionMode(
+027       ListSelectionModel.MULTIPLE_INTERVAL_SELECTION
+028     );
+029     list.setSelectedIndex(2);
+030     cp.add(new JScrollPane(list), BorderLayout.CENTER);
+031     //Ausgabe-Button
+032     JButton button = new JButton("Ausgabe");
+033     button.addActionListener(this);
+034     cp.add(button, BorderLayout.SOUTH);
+035   }
+036 
+037   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+038   {
+039     String cmd = event.getActionCommand();
+040     if (cmd.equals("Ausgabe")) {
+041       System.out.println("---");
+042       ListModel lm = list.getModel();
+043       int[] sel = list.getSelectedIndices();
+044       for (int i = 0; i < sel.length; ++i) {
+045         String value = (String)lm.getElementAt(sel[i]);
+046         System.out.println("  " + value);
+047       }
+048     }
+049   }
+050 
+051   public static void main(String[] args)
+052   {
+053     Listing3710 frame = new Listing3710();
+054     frame.setLocation(100, 100);
+055     frame.setSize(200, 200);
+056     frame.setVisible(true);
+057   }
+058 }
+ +		 +Listing3710.java
+ +Listing 37.10: Die Klasse JList

+ +

+Die Programmausgabe ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 37.8: Die Klasse JList

+ + + + +

37.3.2 JComboBox

+ +

+Eine JComboBox +ist das Swing-Pendant zur AWT-Klasse Choice. +Es stellt eine Kombination aus Textfeld und Liste dar. Die Liste ist +normalerweise unsichtbar und wird vom Anwender nur dann geöffnet, +wenn er einen Wert daraus auswählen will. Sie erlaubt grundsätzlich +nur einfache Selektion. Die wichtigsten Konstruktoren von JComboBox +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JComboBox(Object[] items)
+public JComboBox(Vector items)
+public JComboBox(ComboBoxModel aModel)
+
+ +		 +javax.swing.JComboBox
+ +

+Sie entsprechen den korrespondierenden Konstruktoren der Klasse JList. +Ein wichtiges Merkmal einer JComboBox +ist die Möglichkeit, das Textfeld editieren zu können oder +nicht. Ist das der Fall, kann der Anwender auch Werte eingeben, die +nicht in der Liste stehen; andernfalls ist er auf Listenwerte beschränkt. +Mit den Methoden setEditable +und isEditable +kann auf diese Eigenschaft zugegriffen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setEditable(boolean aFlag)
+public boolean isEditable()
+
+ +		 +javax.swing.JComboBox
+ +

+Zur Abfrage oder Auswahl des selektierten Elements stehen folgende +Methoden zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public Object getSelectedItem()
+public void setSelectedItem(Object anObject)
+
+public int getSelectedIndex()
+public void setSelectedIndex(int anIndex)
+
+ +		 +javax.swing.JComboBox
+ +

+Mit getSelectedItem +kann das selektierte Element abgefragt werden, mit setSelectedItem +kann es gesetzt werden. Wurde bei einer editierbaren JComboBox +vom Anwender ein Wert eingegeben, der nicht in der Liste steht, liefert +getSelectedItem +diesen Wert. Mit getSelectedIndex +und setSelectedIndex +kann auch über die Indizes der Liste auf deren Elemente zugegriffen +werden. getSelectedIndex +liefert -1, wenn vom Anwender ein Wert eingegeben wurde, der nicht +in der Liste steht. + +

+Im Gegensatz zu JList +stellt JComboBox +auch einige Methoden zur Verfügung, mit denen die Elemente der +Liste dynamisch verändert werden können: +

+ + + + + +
+ +
+public void addItem(Object anObject)
+public void insertItemAt(Object anObject, int index)
+public void removeItem(Object anObject)
+public void removeItemAt(int anIndex)
+public void removeAllItems()
+
+ +		 +javax.swing.JComboBox
+ +

+Mit addItem +wird ein neues Element an das Ende der Liste angehängt, mit insertItemAt +wird es an einer beliebigen Position eingefügt. removeItem +entfernt das angegebene Element, removeItemAt +das Element mit dem angegebenen Index. removeAllItems +entfernt alle Elemente aus der Liste. + +

+Jedesmal, wenn ein anderes Element selektiert wird, sendet eine JComboBox +ein ItemEvent +an registrierte ItemListener +(und zwar sowohl für das deselektierte als auch für das +selektierte Element). Nach Abschluss der Selektion oder wenn der Anwender +in einer editierbaren JComboBox +einen Wert per Hand eingegeben hat, wird zusätzlich ein ActionEvent +an registrierte ActionListener +versendet. + +

+Das folgende Programm enthält zwei Comboboxen, von denen die +erste editierbar ist und die zweite nicht. Ihre Elemente stammen aus +einem String-Array +mit Farbwerten, das direkt an den Konstruktor übergeben wird: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3711.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3711
+008 extends JFrame
+009 {
+010   private static final String[] COLORS = {
+011     "rot", "grün", "blau", "gelb"
+012   };
+013 
+014   public Listing3711()
+015   {
+016     super("JComboBox");
+017     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+018     Container cp = getContentPane();
+019     for (int i = 1; i <= 2; ++i) {
+020       JPanel panel = new JPanel();
+021       panel.setLayout(new FlowLayout(FlowLayout.LEFT, 10, 2));
+022       panel.add(new JLabel("Farbe " + i + ":"));
+023       JComboBox combo = new JComboBox(COLORS);
+024       combo.setEditable(i == 1);
+025       panel.add(combo);
+026       cp.add(panel, i == 1 ? BorderLayout.NORTH : BorderLayout.CENTER);
+027     }
+028   }
+029 
+030   public static void main(String[] args)
+031   {
+032     Listing3711 frame = new Listing3711();
+033     frame.setLocation(100, 100);
+034     frame.setSize(200, 200);
+035     frame.setVisible(true);
+036   }
+037 }
+ +		 +Listing3711.java
+ +Listing 37.11: Die Klasse JComboBox

+ +

+Die Programmausgabe ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 37.9: Die Klasse JComboBox

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100241.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100241.html new file mode 100644 index 0000000..41d47ad --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100241.html @@ -0,0 +1,809 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 37 - Swing: Komponenten I +
+
+ + + + +

37.4 Quasi-analoge Komponenten

+
+ +
+ + + + +

37.4.1 JScrollBar

+ +

+JScrollBar +ist die leichtgewichtige Swing-Variante der AWT-Klasse Scrollbar +(siehe Abschnitt 32.10). Sie +dient dazu, mit Hilfe eines Schiebereglers einen Wert kontinuierlich +innerhalb vorgegebener Grenzen einzustellen. Der wichtigste Konstruktor +der Klasse JScrollBar +ist: +

+ + + + + +
+ +
+public JScrollBar(
+  int orientation,
+  int value,
+  int extent,
+  int min,
+  int max
+)
+
+ +		 +javax.swing.JScrollBar
+ +

+Mit orientation wird die Ausrichtung +des Schiebereglers festgelegt. Sie kann entweder HORIZONTAL +oder VERTICAL +sein. min gibt den kleinsten, +max den größten möglichen +Wert an. Mit extent wird die +Ausdehnung des Schiebers festgelegt. Sie muss mindestens eins, kann +aber auch größer sein. value +ist der Anfangswert des Schiebers. Er muss zwischen min +und max - extent liegen. + +

+JScrollBar +stellt einige Methoden zur Verfügung, mit denen nach der Instanzierung +auf die numerischen Eigenschaften des Schiebereglers zugegriffen werden +kann: +

+ + + + + +
+ +
+public int getMinimum()
+public void setMinimum(int minimum)
+
+public int getMaximum()
+public void setMaximum(int maximum)
+
+public int getVisibleAmount()
+public void setVisibleAmount(int extent)
+
+public int getValue()
+public void setValue(int value)
+
+ +		 +javax.swing.JScrollBar
+ +

+Mit getMinimum, +getMaximum, +setMinimum +und setMaximum +kann auf das Minimum und Maximum des definierten Wertebereichs zugegriffen +werden. getVisibleAmount +liefert die Ausdehnung des Schiebers, und mit setVisibleAmount +kann diese abgefragt werden. Mit getValue +und setValue +kann auf den aktuellen Wert des Schiebereglers zugegriffen werden. + +

+Auch auf die Seitengröße kann zugegriffen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public int getUnitIncrement()
+public void setUnitIncrement(int unitIncrement)
+
+public int getBlockIncrement()
+public void setBlockIncrement(int blockIncrement)
+
+ +		 +javax.swing.JScrollBar
+ +

+getUnitIncrement +gibt an, um welchen Betrag der Wert des Schiebereglers verändert +wird, wenn der Anwender einen der Pfeilbuttons betätigt. getBlockIncrement +ermittelt analog dazu den Betrag der Änderung, wenn zwischen +Schieber und Pfeilbuttons geklickt wird. Mit setUnitIncrement +und setBlockIncrement +können beide Werte auch verändert werden. + +

+Wird der Wert einer JScrollBar +verändert, sendet sie ein AdjustmentEvent +an registrierte Listener. Diese müssen das Interface AdjustmentListener +implementieren und werden durch Aufruf von addAdjustmentListener +registriert. Interessant ist in diesem Zusammenhang die Methode getValueIsAdjusting(), +mit der festgestellt werden kann, auf welche Weise der Wert verändert +wird. Sie gibt genau dann true +zurück, wenn die Änderung Bestandteil einer Kette von Änderungen +ist, wenn also der Anwender den Schieber betätigt. Wurde die +Änderung dagegen durch einen Mausklick auf einen der Buttons +oder auf die Fläche zwischen Buttons und Schieber ausgelöst, +liefert getValueIsAdjusting() +den Wert false. + +

+Das folgende Programm zeigt eine einfache Anwendung der Klasse JScrollBar. +Es stellt zwei Schieberegler zur Verfügung, mit deren Hilfe die +Hintergrundfarbe des in der Mitte angezeigten Panels verändert +werden kann. Alle Änderungen werden durch einen AdjustmentListener +registriert und führen beim Panel zum Aufruf von setBackground. +Am Ende einer Änderungssequenz wird der aktuelle Farbwert auf +der Konsole ausgegeben. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3712.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3712
+008 extends JFrame
+009 implements AdjustmentListener
+010 {
+011   private JPanel coloredPanel;
+012   private JScrollBar sbEast;
+013   private JScrollBar sbSouth;
+014   private int        blue = 0;
+015   private int        red = 0;
+016 
+017   public Listing3712()
+018   {
+019     super("JScrollBar");
+020     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+021     Container cp = getContentPane();
+022     //Vertikaler Schieberegler
+023     sbEast = new JScrollBar(JScrollBar.VERTICAL, 0, 10, 0, 255);
+024     sbEast.addAdjustmentListener(this);
+025     cp.add(sbEast, BorderLayout.EAST);
+026     //Horizontaler Schieberegler
+027     sbSouth = new JScrollBar(JScrollBar.HORIZONTAL, 0, 10, 0, 255);
+028     sbSouth.addAdjustmentListener(this);
+029     cp.add(sbSouth, BorderLayout.SOUTH);
+030     //Farbiges Panel
+031     coloredPanel = new JPanel();
+032     coloredPanel.setBackground(new Color(red, 0, blue));
+033     cp.add(coloredPanel, BorderLayout.CENTER);
+034   }
+035 
+036   public void adjustmentValueChanged(AdjustmentEvent event)
+037   {
+038     JScrollBar sb = (JScrollBar)event.getSource();
+039     if (sb == sbEast) {
+040       blue = event.getValue();
+041     } else {
+042       red = event.getValue();
+043     }
+044     coloredPanel.setBackground(new Color(red, 0, blue));
+045     if (!sb.getValueIsAdjusting()) {
+046       System.out.println("(" + red + ",0," + blue + ")");
+047     }
+048   }
+049 
+050   public static void main(String[] args)
+051   {
+052     Listing3712 frame = new Listing3712();
+053     frame.setLocation(100, 100);
+054     frame.setSize(200, 200);
+055     frame.setVisible(true);
+056   }
+057 }
+ +		 +Listing3712.java
+ +Listing 37.12: Die Klasse JScrollBar

+ +

+Die Programmausgabe ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 37.10: Die Klasse JScrollBar

+ + + + +

37.4.2 JSlider

+ +

+Mit der Klasse JSlider +werden ebenso wie mit JScrollBar +Schieberegler erzeugt. Abgesehen von den unterschiedlichen Oberflächen +gibt es zwischen beiden Klassen zwei wichtige konzeptionelle Unterschiede: +

    +
  1. Ein JSlider +kann eine Anzeigeskala mit grober und feiner Einteilung und Beschriftung +haben. +
  2. Ein JSlider +kennt keine unterschiedlichen Schiebergrößen. Die Ausdehnung +der Schieber ist immer 1. +
+ +

+Welche der beiden Klassen in der Praxis eingesetzt werden soll, läßt +sich nicht eindeutig festlegen. Soll ein Bildschirminhalt verschoben +werden, ist es sicher sinnvoll, bei JScrollBar +zu bleiben. Soll dagegen ein Wert verändert werden, der für +den Anwender den Charakter einer Zahl hat, kann durchaus ein JSlider +verwendet werden. + +

+Der wichtigste Konstruktor von JSlider +ist: +

+ + + + + +
+ +
+public JSlider(int orientation, int min, int max, int value)
+
+ +		 +javax.swing.JSlider
+ +

+Der Parameter orientation gibt +die Orientierung an. Hier können die Konstanten HORIZONTAL +und VERTICAL +übergeben werden. min und +max legen die Grenzen des Wertebereichs +fest, und mit value wird der +Anfangswert des Schiebers festgelegt. Ähnlich wie JScrollBar +stellt auch JSlider +Methoden zum Zugriff auf die numerischen Eigenschaften des Sliders +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public int getMinimum()
+public void setMinimum(int minimum)
+
+public int getMaximum()
+public void setMaximum(int maximum)
+
+public int getValue()
+public void setValue(int n)
+
+ +		 +javax.swing.JSlider
+ +

+Sie haben dieselbe Bedeutung wie bei JScrollBar. +Zusätzlich gibt es Methoden zum Zugriff auf die Anzeigeskala +und die Beschriftung: +

+ + + + + +
+ +
+public int getMajorTickSpacing()
+public void setMajorTickSpacing(int n)
+
+public int getMinorTickSpacing()
+public void setMinorTickSpacing(int n)
+
+ +		 +javax.swing.JSlider
+ +

+Die Anzeigeskala eines JSlider +hat große Markierungen, die das Grobraster vorgeben, und dazwischenstehende +kleine, die das Feinraster vorgeben. Mit setMajorTickSpacing +wird der Abstand der großen Markierungen vorgegeben, mit setMinorTickSpacing +der Abstand der kleinen. Mit getMajorTickSpacing +und getMinorTickSpacing +können beide Werte auch abgefragt werden. + +

+Damit die Anzeigeskala tatsächlich angezeigt wird, muss setPaintTicks +aufgerufen und true +übergeben werden. Soll auch die Beschriftung angezeigt werden, +muss zusätzlich setPaintLabels +mit true +als Argument aufgerufen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setPaintTicks(boolean b)
+public void setPaintLabels(boolean b)
+
+public void setSnapToTicks(boolean b)
+
+ +		 +javax.swing.JSlider
+ +

+Ein Aufruf von setSnapToTicks +(mit Übergabe von true +als Argument) sorgt dafür, dass der Schieber stets auf den Skalenmarkierungen +einrastet. Zwischenpositionen können dann nicht mehr angewählt +werden. + +

+Im Gegensatz zu JScrollPane +sendet ein JSlider +kein AdjustmentEvent, +wenn sein Wert verändert wird, sondern ein ChangeEvent +(diese Klasse liegt im Paket javax.swing.event). +Um auf dieses Ereignis zu reagieren, ist das Interface ChangeListener +zu implementieren und das implementierende Objekt durch Aufruf von +addChangeListener +zu registrieren. Wie bei JScrollPane +kann mit getValueIsAdjusting +festgestellt werden, ob die Änderung Bestandteil einer Kette +von Wertänderungen ist oder ob sie einzeln aufgetreten ist. + +

+Das folgende Programm zeigt ein zu Listing 37.12 +äquivalentes Beispiel, das zwei JSlider +anstelle der Scrollbars verwendet. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3713.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 import javax.swing.border.*;
+007 import javax.swing.event.*;
+008 
+009 public class Listing3713
+010 extends JFrame
+011 implements ChangeListener
+012 {
+013   private JPanel coloredPanel;
+014   private JSlider slEast;
+015   private JSlider slSouth;
+016   private int     blue = 0;
+017   private int     red = 0;
+018 
+019   public Listing3713()
+020   {
+021     super("JSlider");
+022     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+023     Container cp = getContentPane();
+024     //Vertikaler Schieberegler
+025     slEast = new JSlider(JSlider.VERTICAL, 0, 255, 0);
+026     slEast.setMajorTickSpacing(50);
+027     slEast.setMinorTickSpacing(10);
+028     slEast.setPaintTicks(true);
+029     slEast.setPaintLabels(true);
+030     slEast.addChangeListener(this);
+031     cp.add(slEast, BorderLayout.EAST);
+032     //Horizontaler Schieberegler
+033     slSouth = new JSlider(JSlider.HORIZONTAL, 0, 255, 0);
+034     slSouth.setMajorTickSpacing(100);
+035     slSouth.setMinorTickSpacing(25);
+036     slSouth.setPaintTicks(true);
+037     slSouth.setPaintLabels(true);
+038     slSouth.setSnapToTicks(true);
+039     slSouth.addChangeListener(this);
+040     cp.add(slSouth, BorderLayout.SOUTH);
+041     //Farbiges Panel
+042     coloredPanel = new JPanel();
+043     coloredPanel.setBackground(new Color(red, 0, blue));
+044     cp.add(coloredPanel, BorderLayout.CENTER);
+045   }
+046 
+047   public void stateChanged(ChangeEvent event)
+048   {
+049     JSlider sl = (JSlider)event.getSource();
+050     if (sl == slEast) {
+051       blue = sl.getValue();
+052     } else {
+053       red = sl.getValue();
+054     }
+055     coloredPanel.setBackground(new Color(red, 0, blue));
+056     if (!sl.getValueIsAdjusting()) {
+057       System.out.println("(" + red + ",0," + blue + ")");
+058     }
+059   }
+060 
+061   public static void main(String[] args)
+062   {
+063     Listing3713 frame = new Listing3713();
+064     frame.setLocation(100, 100);
+065     frame.setSize(300, 250);
+066     frame.setVisible(true);
+067   }
+068 }
+ +		 +Listing3713.java
+ +Listing 37.13: Die Klasse JSlider

+ +

+Das Programm erzeugt einen horizontalen und vertikalen Slider, dessen +Wertebereich jeweils von 0 bis 255 reicht. Beide werden mit Skalenmarken +und Beschriftungen versehen, der horizontale Slider rastet auf den +Skalenmarkierungen ein. Bei jeder Änderung wird stateChanged +aufgerufen und der aktuelle Sliderwert einer der beiden Farbvariablen +zugewiesen. Anschließend wird der Hintergrund des farbigen Panels +verändert und gegebenenfalls der Farbwert auf der Konsole ausgegeben. + +

+Die Programmausgabe ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 37.11: Die Klasse JSlider

+ + + + +

37.4.3 JProgressBar

+ +

+Ein weiteres Hilfsmittel zur Darstellung von kontinuierlichen Werten +ist die Klasse JProgressBar. +Sie stellt eine Fortschrittsanzeige dar, wie sie auch das Betriebssystem +oder ein Installationsprogramm bei längeren Kopiervorgängen +anzeigt. Die Fortschrittsanzeige hat einen aktuellen Wert, der grafisch +mit einer Füllstandsanzeige dargestellt wird und sich schrittweise +vom Minimal- zum Maximalwert fortentwickelt. + +

+Die wichtigsten Konstruktoren von JProgressBar +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JProgressBar(int orient)
+public JProgressBar(int min, int max)
+public JProgressBar(int orient, int min, int max)
+
+ +		 +javax.swing.JProgressBar
+ +

+Der Parameter orient gibt die +Orientierung der Fortschrittsanzeige an, sie kann wahlweise HORIZONTAL +oder VERTICAL +sein. Wird sie ausgelassen, erzeugt Swing eine horizontale Darstellung. +min und max +geben die untere und obere Grenze des Wertebereichs an. Wenn sie ausgelassen +werden, wird eine Voreinstellung von 0 bzw. 100 verwendet. + +

+Standardmäßig wird die Fortschrittsanzeige ohne Beschriftung +dargestellt. Durch Aufruf von setStringPainted +und Übergabe von true +kann ein prozentualer Fortschrittswert angezeigt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setStringPainted(boolean b)
+
+ +		 +javax.swing.JProgressBar
+ +

+Der Wert (und mit ihm die grafische Darstellung des Fortschritts) +kann durch Aufruf von setValue +verändert werden. Mit getValue +kann dieser auch abgefragt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setValue(int n)
+public int getValue()
+
+ +		 +javax.swing.JProgressBar
+ +

+Das folgende Programm zeigt eine einfache Anwendung von JProgressBar. +Es enthält eine Fortschrittsanzeige mit einem Wertebereich von +0 bis 100 und einem initialen Wert von 0. Durch Betätigen des +Buttons "Weiter" wird der Wert um fünf erhöht. Hat der Wert +hundert erreicht, wird er wieder auf null gesetzt. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3714.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3714
+008 extends JFrame
+009 implements ActionListener
+010 {
+011   private JProgressBar pb;
+012   private int          value = 0;
+013 
+014   public Listing3714()
+015   {
+016     super("JProgressBar");
+017     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+018     Container cp = getContentPane();
+019     //Fortschrittsanzeige
+020     pb = new JProgressBar(JProgressBar.HORIZONTAL, 0, 100);
+021     pb.setStringPainted(true);
+022     cp.add(pb, BorderLayout.NORTH);
+023     //Weiter-Button
+024     JButton button = new JButton("Weiter");
+025     button.addActionListener(this);
+026     cp.add(button, BorderLayout.SOUTH);
+027   }
+028 
+029   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+030   {
+031     value = (value >= 100 ? 0 : value + 5);
+032     pb.setValue(value);
+033   }
+034 
+035   public static void main(String[] args)
+036   {
+037     Listing3714 frame = new Listing3714();
+038     frame.setLocation(100, 100);
+039     frame.setSize(300, 150);
+040     frame.setVisible(true);
+041   }
+042 }
+ +		 +Listing3714.java
+ +Listing 37.14: Die Klasse JProgressBar

+ +

+Die Programmausgabe ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 37.12: Die Klasse JProgressBar

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Langdauernde Aktivitäten, die durch eine Fortschrittsanzeige +verfolgt werden, laufen oft in einem eigenen Thread ab. Eine (im negativen +Sinne) sehr wichtige Eigenschaft der Swing-Dialogelemente ist, dass +sie nicht thread-sicher sind. Nachdem sie +einmal auf dem Bildschirm sichtbar gemacht wurden, dürfen Änderungen, +die die Darstellung der Komponente verändern könnten, nur +noch aus dem GUI-Thread heraus vorgenommen werden. Anderen Threads +sind sie dagegen nicht mehr erlaubt. Der Aufruf von setValue +im Beispielprogramm war also genau deshalb zulässig, weil er +aus der Methode actionPerformed +heraus erfolgte (diese wird vom GUI-Thread aufgerufen). Ein Aufruf +aus main +oder aus einem eigenen Thread wäre dagegen nicht erlaubt gewesen. +Andere Threads dürfen nur noch solche Methoden aufrufen, die +lediglich Grafik-Events erzeugen (beispielsweise repaint).

 + + + + +
 Warnung 
+
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit dem JDK 1.4 gibt es die Möglichkeit, einen JProgressBar +mit einer dauerhaft ablaufenden Animation zu erzeugen. Dies ist immer +dann nützlich, wenn die Größe der zu erledigenden +Aufgabe bei der Konstruktion des JProgressBar +noch nicht bekannt ist. Die Fortschrittsanzeige zeigt dann lediglich +an, dass eine Aktivität gerade läuft, sagt aber nichts +darüber aus, wie lange sie noch andauern wird. Folgende Methoden +sind dazu im JDK 1.4 hinzugekommen:

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+

+ + + + + +
+ +
+public void setIndeterminate(boolean newValue);
+
+public boolean isIndeterminate()
+
+ +		 +javax.swing.JProgressBar
+ +

+Nach Aufruf von setIndeterminate +und Übergabe von true +wird die Fortschrittsanzeige in den kontinuierlichen Modus versetzt. +Dann ist sie dauerhaft animiert, und der aktuelle Wert sowie das eingestellte +Minimum und Maximum werden ignoriert. Die Anwendung selbst braucht +sich um die Animation nicht zu kümmern, sie läuft automatisch. +Durch Aufruf von setIndeterminate +mit false +als Argument kann der JProgressBar +in den Standardmodus zurückgesetzt werden. isIndeterminate +liefert den aktuellen Wert dieser Eigenschaft. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100242.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100242.html new file mode 100644 index 0000000..1b93169 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100242.html @@ -0,0 +1,94 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 37 - Swing: Komponenten I +
+
+ + + + +

37.5 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100243.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100243.html new file mode 100644 index 0000000..dcf4b26 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100243.html @@ -0,0 +1,111 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 38 - Swing: Komponenten II +
+
+ + + + +

Kapitel 38

+

Swing: Komponenten II

+
+
+ + +
+
+ +
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100244.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100244.html new file mode 100644 index 0000000..a29c781 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100244.html @@ -0,0 +1,928 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 38 - Swing: Komponenten II +
+
+ + + + +

38.1 Spezielle Panels

+
+ +
+ + + + +

38.1.1 JScrollPane

+ +

+Die Klasse JScrollPane +wurde in den vorigen Abschnitten bereits mehrfach verwendet. In Verbindung +mit den Klassen JTextArea +und JList +bestand ihre Aufgabe darin, Dialogelemente, die zu groß für +den zur Verfügung stehenden Platz waren, mit Hilfe eines verschiebbaren +Fensters ausschnittsweise sichtbar zu machen. Dabei war es ausreichend, +das betreffende Dialogelement an den Konstruktor von JScrollPane +zu übergeben und anstelle des Dialogelements selbst die JScrollPane-Instanz +an den Container zu übergeben. + +

+JScrollPane +besitzt aber noch weitere Fähigkeiten, die hier kurz vorgestellt +werden sollen. Zunächst wollen wir uns ihre wichtigsten Konstruktoren +ansehen: +

+ + + + + +
+ +
+public JScrollPane(Component view)
+public JScrollPane(Component view, int vsbPolicy, int hsbPolicy)
+
+ +		 +javax.swing.JScrollPane
+ +

+Die Argumente vsbPolicy und +hsbPolicy geben an, wann ein +horizontaler bzw. vertikaler Schieberegler eingeblendet wird. Hier +können folgende Werte angegeben werden: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
KonstanteBedeutung
VERTICAL_SCROLLBAR_NEVERDer vertikale Schieberegler wird nie angezeigt.
VERTICAL_SCROLLBAR_ALWAYSDer vertikale Schieberegler wird immer angezeigt.
VERTICAL_SCROLLBAR_AS_NEEDEDDer vertikale Schieberegler wird nur angezeigt, +wenn er tatsächlich benötigt wird.
HORIZONTAL_SCROLLBAR_NEVERDer horizontale Schieberegler wird nie angezeigt.
HORIZONTAL_SCROLLBAR_ALWAYSDer horizontale Schieberegler wird immer +angezeigt.
HORIZONTAL_SCROLLBAR_AS_NEEDEDDer horizontale Schieberegler wird nur angezeigt, +wenn er tatsächlich benötigt wird.
+

+Tabelle 38.1: Anzeige der Schieberegler bei JScrollPane

+ +

+Wenn die Argumente vsbPolicy +und hsbPolicy nicht angegeben +werden, blendet JScrollPane +die Schieberegler nur dann ein, wenn sie wirklich benötigt werden +(wenn also das Dialogelement in der jeweiligen Ausdehnung größer +als der verfügbare Platz ist). + +

+Die beiden wichtigsten zusätzlichen Fähigkeiten von JScrollPane +bestehen darin, Spalten- und Zeilenheader anzeigen und die Eckelemente +mit beliebigen Komponenten belegen zu können (siehe Abbildung 38.1): +

+ + + + + +
+ +
+public void setColumnHeaderView(Component view)
+public void setRowHeaderView(Component view)
+
+public void setCorner(String key, Component corner)
+
+ +		 +javax.swing.JScrollPane
+ +

+Mit setColumnHeaderView +kann eine Komponente für den Spaltenkopf angegeben werden. Sie +wird über dem eigentlichen Dialogelement angezeigt und bei horizontalen +Bewegungen zusammen mit diesem verschoben. Bei vertikalen Schieberbewegungen +bleibt sie dagegen an ihrem Platz. Analog dazu kann mit setRowHeaderView +ein Zeilenkopf angegeben werden, der links neben der eigentlichen +Komponente platziert wird. Er wird bei vertikalen Bewegungen verschoben +und behält bei horizontalen Bewegungen seinen Platz bei. + +

+Mit setCorner +kann in einer beliebigen der vier ungenutzten Ecken einer JScrollPane +ein Dialogelement platziert werden. Der Parameter key +gibt dabei an, welche Ecke belegt werden soll. Als Argument kann eine +der Konstanten LOWER_LEFT_CORNER, +LOWER_RIGHT_CORNER , +UPPER_LEFT_CORNER +oder UPPER_RIGHT_CORNER +der Klasse JScrollPane +angegeben werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Zu beachten ist allerdings, dass die Eckflächen unter Umständen +gar nicht zur Verfügung stehen. Die beiden Ecken auf der linken +Seite sind beispielsweise nur dann vorhanden, wenn ein Zeilenkopf +eingeblendet wurde. Die rechte obere ist nur vorhanden, wenn ein vertikaler +Schieberegler eingeblendet wurde, und die rechte untere erfordert +sogar die Anwesenheit beider Schieberegler. Auch kann die Anwendung +praktisch keinen Einfluss auf die Größe der Ecken nehmen. +Diese wird ausschließlich durch die Ausdehnung der Schieberegler +und des Zeilenkopfes bestimmt. Summa sumarum ist die Möglichkeit, +die Ecken belegen zu können, eine nur in Ausnahmefällen +nützliche Eigenschaft.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + +

+ +

+Abbildung 38.1: Die Anatomie einer JScrollPane

+ +

+Das folgende Beispiel zeigt ein Programm, in dem eine JScrollPane +ein zu großes JPanel +mit hundert Checkboxen aufnimmt. In den beiden rechten Ecken wird +jeweils ein JLabel +platziert, und als Spaltenkopf wird eine Instanz der Klasse ColumnHeader +verwendet: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3801.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3801
+008 extends JFrame
+009 {
+010   public Listing3801()
+011   {
+012     super("JScrollPane");
+013     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+014     //Dialogpanel erzeugen
+015     JPanel panel = new JPanel();
+016     panel.setLayout(new GridLayout(10, 10));
+017     for (int i = 1; i <= 100; ++i) {
+018       panel.add(new JCheckBox("Frage " + i));
+019     }
+020     //JScrollPane erzeugen
+021     JScrollPane scroll = new JScrollPane(panel);
+022     scroll.setCorner(
+023       JScrollPane.UPPER_RIGHT_CORNER,
+024       new JLabel("1", JLabel.CENTER)
+025     );
+026     scroll.setCorner(
+027       JScrollPane.LOWER_RIGHT_CORNER,
+028       new JLabel("2", JLabel.CENTER)
+029     );
+030     scroll.setColumnHeaderView(new ColumnHeader(panel, 10));
+031     //JScrollPane zur ContentPane hinzufügen
+032     getContentPane().add(scroll, BorderLayout.CENTER);
+033   }
+034 
+035   public static void main(String[] args)
+036   {
+037     Listing3801 frame = new Listing3801();
+038     frame.setLocation(100, 100);
+039     frame.setSize(300, 150);
+040     frame.setVisible(true);
+041   }
+042 }
+043 
+044 class ColumnHeader
+045 extends JComponent
+046 {
+047   JComponent component;
+048   int        columns;
+049 
+050   public ColumnHeader(JComponent component, int columns)
+051   {
+052     this.component = component;
+053     this.columns   = columns;
+054   }
+055 
+056   public void paintComponent(Graphics g)
+057   {
+058     int width = component.getSize().width;
+059     int height = getSize().height;
+060     int colwid = width / columns;
+061     for (int i = 0; i < columns; ++i) {
+062       g.setColor(i % 2 == 0 ? Color.yellow : Color.gray);
+063       g.fillRect(i * colwid, 0, colwid, height);
+064     }
+065     g.setColor(Color.black);
+066     g.drawLine(0, height - 1, width, height - 1);
+067   }
+068 
+069   public Dimension getPreferredSize()
+070   {
+071     return new Dimension(component.getSize().width, 20);
+072   }
+073 }
+ +		 +Listing3801.java
+ +Listing 38.1: Die Klasse JScrollPane

+ +

+Die Klasse ColumnHeader ist +aus JComponent +abgeleitet und wird als Spaltenkopf für die JPanel-Komponente +verwendet. Deren Spalten sind in diesem Sonderfall alle gleich breit. +Das Panel selbst und die Spaltenzahl werden an den Konstruktor übergeben, +und mit Hilfe dieser Angaben werden die nebeneinanderliegenden Spalten +als abwechselnd grau und gelb gefärbte Rechtecke angezeigt. Zusätzlich +wird eine schwarze Linie als untere Begrenzung des Spaltenkopfes gezeichnet. +Durch Überlagern von getPreferredSize +teilt ColumnHeader der JScrollPane +seine Größe mit. Die Breite entspricht dabei der Breite +der scrollbaren Komponente, die Höhe ist fest auf zwanzig Pixel +eingestellt. + +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 38.2: Die Klasse JScrollPane

+ + + + +

38.1.2 JSplitPane

+ +

+JSplitPane +ist ein Panel, mit dem zwei Komponenten neben- oder übereinander +platziert werden können. Die Komponenten werden dabei durch einen +sichtbaren Separator voneinander getrennt. Der Anwender kann den Separator +verschieben und so den Platz, der beiden Komponenten zur Verfügung +steht, variieren. Ein JSplitPane +ist beispielsweise nützlich, wenn Komponenten dargestellt werden +sollen, deren Breite oder Höhe von den darin enthaltenen Daten +abhängig ist. Das Programm braucht dann den benötigten Platz +nur grob vorzugeben, und der Anwender kann durch Verschieben des Separators +zur Laufzeit festlegen, wieviel Platz er jeder Komponente zur Verfügung +stellen will. + +

+Die Konstruktoren von JSplitPane +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JSplitPane(int orientation)
+
+public JSplitPane(
+  int orientation,
+  boolean continuousLayout
+)
+
+public JSplitPane(
+  int orientation,
+  Component leftComponent,
+  Component rightComponent
+)
+
+public JSplitPane(
+  int orientation,
+  boolean continuousLayout,
+  Component leftComponent,
+  Component rightComponent
+)
+
+ +		 +javax.swing.JSplitPane
+ +

+Der Parameter orientation gibt +an, wie die Elemente zueinander angeordnet werden sollen. Hat er den +Wert HORIZONTAL_SPLIT, +werden sie nebeneinander, bei VERTICAL_SPLIT +übereinander angeordnet. Hat continuousLayout +den Wert true, +so wird schon beim Verschieben des Separators der Bildschirminhalt +aktualisiert. Andernfalls erfolgt das erst nach Ende des Verschiebevorgangs. +In den Parametern leftComponent +und rightComponent werden die +beiden einzubettenden Komponenten übergeben. Alle Eigenschaften +können auch nach der Instanzierung verändert bzw. abgefragt +werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setOrientation(int orientation)
+public void setContinuousLayout(boolean continuousLayout)
+public void setLeftComponent(Component comp)
+public void setRightComponent(Component comp)
+public void setTopComponent(Component comp)
+public void setBottomComponent(Component comp)
+
+public int getOrientation()
+public boolean isContinuousLayout()
+public Component getLeftComponent()
+public Component getTopComponent()
+public Component getRightComponent()
+public Component getBottomComponent()
+
+ +		 +javax.swing.JSplitPane
+ +

+Die Größe der beiden Komponenten richtet sich nach ihren +minimalen und gewünschten Abmessungen. JSplitPane +ermittelt diese Werte durch Aufruf von getPreferredSize +und getMinimumSize +auf den Komponentenobjekten. Es gilt: +

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Manche Komponenten liefern beim Aufruf von getMinimumSize +die Größe, die sie beim ersten Sichtbarwerden auf dem Bildschirm +hatten. In diesem Fall ist der Separator überhaupt nicht veränderbar, +denn jede Verschiebung würde die minimale Größe einer +der beiden Komponenten unterschreiten. Falls ein solches Problem auftritt, +kann Abhilfe geschaffen werden, indem durch Aufruf von setMinimumSize +die minimale Größe der Komponenten vermindert wird.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Eine interessante Methode zur Modifikation des Separators ist setOneTouchExpandable: +

+ + + + + +
+ +
+public void setOneTouchExpandable(boolean newValue)
+
+ +		 +javax.swing.JSplitPane
+ +

+Wird sie mit true +als Argument aufgerufen, erhält der Separator zwei kleine Pfeile, +die jeweils auf eine der beiden Komponenten zeigen. Wird einer von +ihnen angeklickt, so wird der Separator komplett auf die angezeigte +Seite verschoben. Die auf dieser Seite liegende Komponente wird verdeckt +und die andere erhält den vollen zur Verfügung stehenden +Platz (die von getMinimumSize +definierten Grenzen werden dabei ignoriert). Ein weiterer Klick auf +den Separator gibt der verdeckten Komponente wieder ihre Minimalgröße. + +

+Das folgende Programm zeigt einen JFrame +mit einem horizontal geteilten JSplitPane. +Als Komponenten werden zwei Instanzen der weiter unten definierten +Klasse GridComponent verwendet, +die ein Gitternetz anzeigt, dessen Maschengröße proportional +zur Ausdehnung der Komponente ist: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3802.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3802
+008 extends JFrame
+009 {
+010   public Listing3802()
+011   {
+012     super("JSplitPane");
+013     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+014     //Linkes Element erzeugen
+015     GridComponent grid1 = new GridComponent();
+016     grid1.setMinimumSize(new Dimension(50, 100));
+017     grid1.setPreferredSize(new Dimension(180, 100));
+018     //Rechtes Element erzeugen
+019     GridComponent grid2 = new GridComponent();
+020     grid2.setMinimumSize(new Dimension(100, 100));
+021     grid2.setPreferredSize(new Dimension(80, 100));
+022     //JSplitPane erzeugen
+023     JSplitPane sp = new JSplitPane(JSplitPane.HORIZONTAL_SPLIT);
+024     sp.setLeftComponent(grid1);
+025     sp.setRightComponent(grid2);
+026     sp.setOneTouchExpandable(true);
+027     sp.setContinuousLayout(true);
+028     getContentPane().add(sp, BorderLayout.CENTER);
+029   }
+030 
+031   public static void main(String[] args)
+032   {
+033     Listing3802 frame = new Listing3802();
+034     frame.setLocation(100, 100);
+035     frame.setSize(300, 200);
+036     frame.setVisible(true);
+037   }
+038 }
+039 
+040 class GridComponent
+041 extends JComponent
+042 {
+043   public void paintComponent(Graphics g)
+044   {
+045     g.setColor(Color.gray);
+046     int width = getSize().width;
+047     int height = getSize().height;
+048     for (int i = 0; i < 10; ++i) {
+049       g.drawLine(i * width / 10, 0, i * width / 10, height);
+050     }
+051     for (int i = 0; i < 10; ++i) {
+052       g.drawLine(0, i * height / 10, width, i * height / 10);
+053     }
+054     g.setColor(Color.black);
+055     g.drawString("" + width, 5, 15);
+056   }
+057 }
+ +		 +Listing3802.java
+ +Listing 38.2: Die Klasse JSplitPane

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 38.3: Die Klasse JSplitPane

+ + + + +

38.1.3 JTabbedPane

+ +

+Als letztes der speziellen Panels wollen wir uns die Klasse JTabbedPane +ansehen. Mit ihr ist es möglich, Dialoge zu erstellen, die eine +Reihe von Registerkarten enthalten. Das sind Unterdialoge, die über +ein am Rand befindliches Register einzeln ausgewählt werden können. +Derartige Registerkarten werden beispielsweise in Konfigurationsdialogen +verwendet, wenn die zu bearbeitenden Optionen nicht alle auf eine +Seite passen. + +

+JTabbedPane +stellt zwei Konstruktoren zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public JTabbedPane()
+public JTabbedPane(int tabPlacement)
+
+ +		 +javax.swing.JTabbedPane
+ +

+Der erste von beiden erzeugt ein JTabbedPane +mit oben liegenden Registern. Beim zweiten kann explizit angegeben +werden, auf welcher Seite die Register angeordnet werden sollen. Hier +können die Konstanten TOP, +BOTTOM, +LEFT +oder RIGHT +aus dem Interface SwingConstants +übergeben werden. Üblich ist es, die Register links oder +oben anzuordnen. Mit den Methoden getTabPlacement +und setTabPlacement +kann auch nachträglich auf die Anordnung zugegriffen werden. + +

+Nach der Instanzierung ist der Registerdialog zunächst leer. +Um Registerkarten hinzuzufügen, kann eine der Methoden addTab +oder insertTab +aufgerufen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void addTab(
+  String title,
+  Icon icon,
+  Component component,
+  String tip
+)
+
+public void insertTab(
+  String title,
+  Icon icon,
+  Component component,
+  String tip,
+  int index
+)
+
+ +		 +javax.swing.JTabbedPane
+ +

+Der Parameter title gibt die +Beschriftung des Registereintrags an. Mit icon +kann zusätzlich ein Icon und mit tip +ein Tooltiptext hinzugefügt werden. Der Parameter component +gibt das darzustellende Dialogelement an. Meist wird hier eine Containerklasse +übergeben (z.B. ein JPanel), +die den entsprechenden Unterdialog enthält. Die Parameter icon +und tip sind optional, d.h. +es gibt die beiden Methoden auch ohne sie. addTab +fügt die Registerkarte am Ende ein, bei insertTab +kann die Einfügeposition mit dem Parameter index +selbst angegeben werden. + +

+Bereits definierte Registerkarten können auch wieder entfernt +werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void removeTabAt(int index)
+public void removeAll()
+
+ +		 +javax.swing.JTabbedPane
+ +

+removeTabAt +entfernt die Karte mit dem angegebenen Index, removeAll +entfernt alle Karten. + +

+Mit getTabCount +kann die Anzahl der Registerkarten ermittelt werden, und mit getComponentAt +kann die Komponente einer beliebigen Registerkarte ermittelt werden. +Mit setComponentAt +kann der Inhalt einer Registerkarte sogar nachträglich ausgetauscht +werden: +

+ + + + + +
+ +
+public int getTabCount()
+
+public Component getComponentAt(int index)
+public void setComponentAt(int index, Component component)
+
+ +		 +javax.swing.JTabbedPane
+ +

+In einem Registerdialog ist immer genau eine der Karten selektiert. +Mit getSelectedIndex +kann deren Index ermittelt werden, mit getSelectedComponent +sogar direkt auf ihren Inhalt zugegriffen werden. Die Methode setSelectedIndex +erlaubt es, programmgesteuert eine beliebige Registerkarte auszuwählen: +

+ + + + + +
+ +
+public int getSelectedIndex()
+public Component getSelectedComponent()
+
+public void setSelectedIndex(int index)
+
+ +		 +javax.swing.JTabbedPane
+ +

+Registerkarten besitzen eine Reihe von Eigenschaften, die einzeln +verändert werden können. Die wichtigste von ihnen ist die +Möglichkeit, sie zu aktivieren oder zu deaktivieren. Nur aktivierte +Karten können ausgewählt werden, deaktivierte dagegen nicht. +Der Zugriff auf den Aktivierungsstatus erfolgt mit den Methoden setEnabledAt +und isEnabledAt: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean isEnabledAt(int index)
+public void setEnabledAt(int index, boolean enabled)
+
+ +		 +javax.swing.JTabbedPane
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Bei jeder Änderung der Selektion versendet ein JTabbedPane +ein ChangeEvent +an registrierte ChangeListener. +Auf diese Weise ist es möglich, Programmcode zu schreiben, der +beim Anwählen oder Verlassen einzelner Registerkarten ausgeführt +wird. Eine der Anwendungen hierfür besteht darin, die Dialoge +auf den Registerkarten erst dann zu erzeugen, wenn sie wirklich gebraucht +werden. Dazu wird an alle Registerkarten zunächst ein leeres +Panel übergeben und erst in der Methode stateChanged +durch den eigentlichen Dialog ersetzt. Auf diese Weise spart das Programm +beim Initialisieren des Registerdialogs Rechenzeit und Speicher, was +sich vor allem bei komplexen Dialogen positiv bemerkbar machen könnte.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Das folgende Programm zeigt ein einfaches Beispiel eines Registerdialogs. +Es erstellt ein JTabbedPane +mit fünf Registerkarten, die jeweils ein JPanel +mit einem Label und einem Button enthalten. Das Label zeigt den Namen +der Karte an, der Button dient dazu, die jeweils nächste Karte +auszuwählen. Dessen Aktivität ist in der Klasse NextTabActionListener +gekapselt. Als Besonderheit wird nach jedem Seitenwechsel requestDefaultFocus +auf der neuen Seite aufgerufen, um automatisch dem ersten Dialogelement +den Fokus zu geben. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3803.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3803
+008 extends JFrame
+009 {
+010   JTabbedPane tp;
+011 
+012   public Listing3803()
+013   {
+014     super("JTabbedPane");
+015     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+016     tp = new JTabbedPane();
+017     for (int i = 0; i < 5; ++i) {
+018       JPanel panel = new JPanel();
+019       panel.add(new JLabel("Karte " + i));
+020       JButton next = new JButton("Weiter");
+021       next.addActionListener(new NextTabActionListener());
+022       panel.add(next);
+023       tp.addTab("Tab" + i, panel);
+024     }
+025     getContentPane().add(tp, BorderLayout.CENTER);
+026   }
+027 
+028   class NextTabActionListener
+029   implements ActionListener
+030   {
+031     public void actionPerformed(ActionEvent event)
+032     {
+033       int tab = tp.getSelectedIndex();
+034       tab = (tab >= tp.getTabCount() - 1 ? 0 : tab + 1);
+035       tp.setSelectedIndex(tab);
+036       ((JPanel)tp.getSelectedComponent()).requestDefaultFocus();
+037     }
+038   }
+039 
+040   public static void main(String[] args)
+041   {
+042     Listing3803 frame = new Listing3803();
+043     frame.setLocation(100, 100);
+044     frame.setSize(300, 200);
+045     frame.setVisible(true);
+046   }
+047 }
+ +		 +Listing3803.java
+ +Listing 38.3: Die Klasse JTabbedPane

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 38.4: Die Klasse JTabbedPane

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100245.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100245.html new file mode 100644 index 0000000..308a44c --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100245.html @@ -0,0 +1,1609 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 38 - Swing: Komponenten II +
+
+ + + + +

38.2 JTable

+
+ +
+ + + + +

38.2.1 Erzeugen von Tabellen

+ +

+Eines der in anspruchsvollen Benutzeroberflächen am häufigsten +gebrauchten Dialogelemente ist die Tabelle, also eine mehrzeilige, +mehrspaltige Darstellung von Daten. Diese im AWT fehlende Komponente +wird in Swing durch die Klasse JTable +zur Verfügung gestellt. Mit ihrer Hilfe lassen sich unterschiedlichste +Arten von textuellen oder grafischen Daten tabellarisch darstellen +und editieren. Das Programm hat dabei weitreichende Möglichkeiten, +die Tabelle zu konfigurieren, ihren Inhalt anzupassen und auf Benutzerereignisse +zu reagieren. + +

+Die wichtigsten Konstruktoren von JTable +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JTable(Object[][] rowData, Object[] columnNames)
+public JTable(Vector rowData, Vector columnNames)
+public JTable(TableModel dm, TableColumnModel cm, ListSelectionModel sm)
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+ +

+An den ersten Konstruktor werden die darzustellenden Daten in Form +eines zweidimensionalen Arrays übergeben. Dessen erste Dimension +enthält die Zeilen, die zweite die Spalten. Zur Darstellung in +der Tabelle werden die Array-Elemente mit toString +in Strings umgewandelt. Das zweite Argument enthält ein Array +mit Strings, die als Spaltenköpfe angezeigt werden. + +

+Statt der Übergabe von Arrays kann auch der zweite Konstruktor +verwendet und die Daten und Spaltenköpfe in einem Vector +übergeben werden. In diesem Fall muss der Datenvektor rowData +für jede Zeile einen Untervektor mit den Datenelementen dieser +Zeile enthalten. + +

+Der dritte Konstruktor stellt die allgemeinste Möglichkeit dar, +eine JTable +zu konstruieren. Hierbei werden alle drei Modelle der Tabelle explizit +an den Konstruktor übergeben. Das TableModel +stellt dabei die Daten zur Verfügung, das TableColumnModel +definiert die Spalten, und das ListSelectionModel +ist für die Selektion von Tabellenelementen zuständig. Werden +alle drei Modelle separat instanziert und übergeben, hat das +Programm die volle Kontrolle über alle Aspekte der Tabellendarstellung +und -verarbeitung. + +

+Eine einfache Tabelle läßt sich also sehr schnell erzeugen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3804.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3804
+008 extends JFrame
+009 implements TableData
+010 {
+011   public Listing3804()
+012   {
+013     super("JTable 1");
+014     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+015     JTable table = new JTable(DATA, COLHEADS);
+016     Container cp = getContentPane();
+017     cp.add(new JLabel("Alte c\'t-Ausgaben:"), BorderLayout.NORTH);
+018     cp.add(new JScrollPane(table), BorderLayout.CENTER);
+019   }
+020 
+021   public static void main(String[] args)
+022   {
+023     Listing3804 frame = new Listing3804();
+024     frame.setLocation(100, 100);
+025     frame.setSize(300, 200);
+026     frame.setVisible(true);
+027   }
+028 }
+ +		 +Listing3804.java
+ +Listing 38.4: Eine einfache Tabelle

+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: +

+ + +

+ +

+Abbildung 38.5: Eine einfache Tabelle

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Wie in anderen großen Dialogelementen haben wir die JTable +vor der Übergabe an ihren GUI-Container in eine JScrollPane +verpackt. Neben dem Effekt, die Daten vertikal oder horizontal scrollen +zu können, hat das vor allem zur Folge, dass die Spaltenköpfe +angezeigt werden. Ohne JScrollPane +wären sie dagegen nicht sichtbar.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+In Listing 38.4 wurden zwei +Konstanten DATA und COLHEADS +verwendet. Sie dienen als Beispieldaten für die Programme dieses +Abschnitts und wurden als Konstanten in dem Interface TableData +definiert: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TableData.java */
+002 
+003 public interface TableData
+004 {
+005   public static final String[][] DATA = {
+006     {" 1/1987", "195", "Vergleichstest EGA-Karten"},
+007     {" 2/1987", "171", "Schneider PC: Bewährungsprobe"},
+008     {" 3/1987", "235", "Luxus-Textsyteme im Vergleich"},
+009     {" 4/1987", "195", "Turbo BASIC"},
+010     {" 5/1987", "211", "640-K-Grenze durchbrochen"},
+011     {" 6/1987", "211", "Expertensysteme"},
+012     {" 7/1987", "199", "IBM Model 30 im Detail"},
+013     {" 8/1987", "211", "PAK-68: Tuning für 68000er"},
+014     {" 9/1987", "215", "Desktop Publishing"},
+015     {"10/1987", "279", "2,5 MByte im ST"},
+016     {"11/1987", "279", "Transputer-Praxis"},
+017     {"12/1987", "271", "Preiswert mit 24 Nadeln"},
+018     {" 1/1988", "247", "Schnelle 386er"},
+019     {" 2/1988", "231", "Hayes-kompatible Modems"},
+020     {" 3/1988", "295", "TOS/GEM auf 68020"},
+021     {" 4/1988", "263", "Projekt Super-EGA"},
+022     {" 5/1988", "263", "Neuheiten auf der CeBIT 88"},
+023     {" 6/1988", "231", "9600-Baud-Modem am Postnetz"}
+024   };
+025 
+026   public static final String[] COLHEADS = {
+027     "Ausgabe", "Seiten", "Titelthema"
+028   };
+029 }
+ +		 +TableData.java
+ +Listing 38.5: Das Interface TableData

+ +

+Auf diese Weise können die Daten in den folgenden Beispielen +dieses Abschnitts einfach mit der Anweisung implements +TableData importiert und dem Programm zur Verfügung +gestellt werden. Diese - auf den ersten Blick - etwas ungewöhnliche +Verwendung eines Interfaces ist ein Standard-Idiom in Java und wurde +in Abschnitt 9.4.1 erläutert. + + + + +

38.2.2 Konfiguration der Tabelle

+ +

+Eine JTable +läßt sich auf vielfältige Weise konfigurieren. Mit +setRowHeight +wird die Gesamthöhe einer Zeile festgelegt, alle Zeilen sind +dabei gleich hoch. Mit setRowMargin +wird der am oberen und unteren Rand jeder Zelle freibleibende Platz +bestimmt. Der für den Inhalt der Zelle verfügbare Platz +ergibt sich aus der Zellenhöhe minus oberem und unterem Rand. +Durch Aufruf von setIntercellSpacing +kann (zusammen mit dem vertikalen) auch der horizontale Rand der Zellenelemente +festgelegt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setRowHeight(int newHeight)
+public void setRowMargin(int rowMargin)
+public void setIntercellSpacing(Dimension newSpacing)
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+ +

+Standardmäßig werden die Zellen einer JTable +mit senkrechten und waagerechten Begrenzungslinien voneinander getrennt. +Mit setShowGrid +können beide Linienarten zugleich an- oder ausgeschaltet werden. +Sollen die horizontalen oder vertikalen Linien separat aktiviert oder +deaktiviert werden, können die Methoden setShowHorizontalLines +und setShowVerticalLines +verwendet werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setShowGrid(boolean b)
+public void setShowHorizontalLines(boolean b)
+public void setShowVerticalLines(boolean b)
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+ +

+Das Verändern der Farben der Zellen ist in begrenzter Weise mit +folgenden Methoden möglich: +

+ + + + + +
+ +
+public void setGridColor(Color newColor)
+public void setSelectionForeground(Color selectionForeground)
+public void setSelectionBackground(Color selectionBackground)
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+ +

+setGridColor +verändert die Farbe, in der die Gitterlinien angezeigt werden. +Mit setSelectionForeground +und setSelectionBackground +wird die Vorder- und Hintergrundfarbe des selektierten Bereichs festgelegt. + +

+Als letzte der Konfigurationsmethoden wollen wir uns setAutoResizeMode +ansehen: +

+ + + + + +
+ +
+public void setAutoResizeMode(int mode)
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+ +

+Sie bestimmt das Verhalten der Tabelle, nachdem die Breite einer einzelnen +Spalte verändert wurde. Der dadurch freiwerdende oder zusätzlich +benötigte Platz kann nämlich auf unterschiedliche Weise +den übrigen Spalten zugeordnet werden. Der Parameter mode +kann folgende Werte annehmen: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ModusBedeutung
AUTO_RESIZE_OFFEs erfolgt keine automatische Größenanpassung +der übrigen Spalten. Wurde die Tabelle in JScrollPane +verpackt, bekommt sie nötigenfalls einen horizontalen Schieberegler.
AUTO_RESIZE_LAST_COLUMNDie letzte Spalte wird zum Größenausgleich +verwendet. Dadurch reduziert sich der Platz für die letzte Spalte, +wenn eine andere Spalte vergrößert wird, und er erhöht +sich, wenn sie verkleinert wird.
AUTO_RESIZE_NEXT_COLUMNDie rechts neben der modifizierten Spalte +liegende Spalte wird zum Größenausgleich verwendet.
AUTO_RESIZE_SUBSEQUENT_COLUMNSDie Größenänderung wird +gleichmäßig auf alle nachfolgenden Spalten verteilt.
AUTO_RESIZE_ALL_COLUMNSDie Größenänderung wird +auf alle Spalten der Tabelle verteilt.
+

+Tabelle 38.2: Parameter für setAutoResizeMode

+ + + + +

38.2.3 Selektieren von Elementen

+ + + + +

Selektionsmodi

+ +

+Die Elemente einer JTable +können auf unterschiedliche Weise selektiert werden. Welche Möglichkeiten +der Selektion dem Anwender zur Verfügung gestellt werden, regeln +die folgenden Methoden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setRowSelectionAllowed(boolean flag)
+public void setColumnSelectionAllowed(boolean flag)
+public void setSelectionMode(int selectionMode)
+public void setCellSelectionEnabled(boolean flag)
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+ +

+Soll zeilenweise selektiert werden, ist setRowSelectionAllowed +mit true +als Argument aufzurufen. Soll spaltenweise selektiert werden, ist +analog setColumnSelectionAllowed +aufzurufen. Durch Übergabe von false +können beide Selektionsarten ausgeschaltet werden und nur noch +einzelne Zellen selektiert werden. Standardmäßig kann zeilen-, +aber nicht spaltenweise selektiert werden. + +

+Mit setSelectionMode +wird festgelegt, ob ein einzelnes Element, ein zusammenhängender +Bereich oder mehrere Bereiche selektiert werden können. Hier +ist eine der in Abschnitt 37.3.1 +beschriebenen Konstanten SINGLE_SELECTION, +SINGLE_INTERVAL_SELECTION +oder MULTIPLE_INTERVAL_SELECTION +der Klasse ListSelectionModel +zu übergeben. Wird setCellSelectionEnabled +mit true +als Argument aufgerufen, können Zeilen und Spalten gleichzeitig +markiert und so zusammenhängende rechteckige Bereiche von Zellen +(einschließlich einer einzelnen) selektiert werden. + + + + +

Abfragen der Selektion

+ +

+Um herauszufinden, welche Elemente selektiert wurden, können +folgende Methoden verwendet werden: +

+ + + + + +
+ +
+public int getSelectedRow()
+public int getSelectedColumn()
+
+public int[] getSelectedRows()
+public int[] getSelectedColumns()
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+ +

+getSelectedRow +und getSelectedColumn +liefern die selektierte Zeile bzw. Spalte, wenn der Selektionsmodus +SINGLE_SELECTION +ist. Die erste Zeile und Spalte haben dabei jeweils den Index 0. Erlaubt +der aktuelle Selektionsmodus das Selektieren ganzer Zeilen oder Spalten, +impliziert das Ergebnis, dass alle Elemente dieser Zeile bzw. +Spalte selektiert sind. Ist einer der Mehrfachselektionsmodi aktiviert, +können mit getSelectedRows +und getSelectedColumns +Arrays mit allen selektierten Zeilen und Spalten beschafft werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Falls keine Elemente selektiert sind, geben getSelectedRow +und getSelectedColumn +-1 und getSelectedRows +und getSelectedColumns +ein leeres Array zurück.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Verändern der Selektion

+ +

+JTable +stellt auch Methoden zur Verfügung, mit denen die Selektion programmgesteuert +verändert werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public void selectAll()
+public void clearSelection()
+
+public void setRowSelectionInterval(int index0, int index1)
+public void addRowSelectionInterval(int index0, int index1)
+public void removeRowSelectionInterval(int index0, int index1)
+
+public void setColumnSelectionInterval(int index0, int index1)
+public void addColumnSelectionInterval(int index0, int index1)
+public void removeColumnSelectionInterval(int index0, int index1)
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+ +

+Mit selectAll +kann die komplette Tabelle markiert werden, mit clearSelection +wird die Selektion entfernt. Mit setRowSelectionInterval +kann ein zusammenhängender Bereich von Zeilen markiert werden. +Mit addRowSelectionInterval +wird ein solcher zur aktuellen Selektion hinzugefügt und mit +removeRowSelectionInterval +daraus entfernt. Für die Selektion von Spalten stehen die analogen +Methoden setColumnSelectionInterval, +addColumnSelectionInterval +und removeColumnSelectionInterval +zur Verfügung. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Damit die beschriebenen Methoden korrekt funktionieren, sollte ihr +Aufruf in Einklang mit den aktuell gewählten Selektionsmodi stehen. +Im RC1 des JDK 1.3 gab es beispielsweise Probleme, wenn selectAll +auf einer Tabelle aufgerufen wurde, die nur Einfachselektion erlaubte. +Nach dem Aufruf wurde zwar (korrekterweise) keine Selektion mehr angezeigt, +die Methoden zur Abfrage der selektierten Elemente verhielten sich +aber dennoch so, als wären alle Elemente selektiert. Bei Verwendung +von addRowSelectionInterval +fiel dagegen auf, dass die Methode nur dann korrekt funktionierte, +wenn der Selektionsmodus MULTIPLE_INTERVAL_SELECTION +aktiviert war.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

38.2.4 Zugriff auf den Inhalt der Tabelle

+ + + + +

Die Daten in der Tabelle

+ +

+Unabhängig von der aktuellen Selektion kann natürlich auch +auf den Inhalt der Tabelle zugegriffen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public int getRowCount()
+public int getColumnCount()
+
+public Object getValueAt(int row, int column)
+public void setValueAt(Object aValue, int row, int column)
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+ +

+getRowCount +und getColumnCount +liefern die aktuelle Zeilen- bzw. Spaltenzahl der Tabelle. Mit getValueAt +kann auf das Element an der Position (row, column) zugegriffen +werden. Beide Indices beginnen bei 0, ein Zugriff außerhalb +der Grenzen wird mit einer ArrayIndexOutOfBoundsException +quittiert. Mit setValueAt +kann ein Zellenelement sogar verändert werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Bei der Verwendung der Methoden getValueAt +und setValueAt +ist es wichtig zu wissen, dass die angegebenen Zeilen- und Spaltenwerte +sich auf die aktuelle Ansicht der Tabelle beziehen, nicht auf ihr +Modell. Hat der Anwender beispielsweise die Spalten eins und zwei +vertauscht, würde ein Zugriff auf ein Element in Spalte eins +den Modellwert in Spalte zwei verändern und umgekehrt. Während +dieses Verhalten erwartungskonform ist, wenn der Wert durch den Anwender +editiert wird, würde es bei programmgesteuertem Aufruf zu einem +logischen Fehler kommen, denn das Programm hat natürlich zunächst +einmal keine Kenntnis davon, dass der Anwender die Spaltenreihenfolge +verändert hat. In aller Regel werden programmgesteuerte Zugriffe +auf einzelne Zellen daher nicht mit getValueAt +und setValueAt +ausgeführt, sondern an die gleichnamigen Methoden des TableModel +delegiert.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

Editieren von Tabellenelementen

+ +

+Nach einem Doppelklick auf eine Zelle kann der Anwender die in diesem +Element enthaltenen Daten verändern. JTable +besitzt einige Methoden, mit denen das Programm abfragen kann, ob +und in welcher Zelle die Tabelle gerade editiert wird: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean isEditing()
+public int getEditingRow()
+public int getEditingColumn()
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+ +

+isEditing +gibt genau dann true +zurück, wenn gerade ein Element der Tabelle geändert wird. +Mit getEditingRow +und getEditingColumn +kann das Programm herausfinden, welches Element betroffen ist. Wird +keine Zelle editiert, geben die Methoden -1 zurück. Zudem kann +das Programm durch Aufruf von editCellAt +selbst das Editieren eines Tabellenelements einleiten: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean editCellAt(int row, int column)
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Unabhängig von seinem bisherigen Typ wird der geänderte +Wert nach Abschluss des Änderungsvorgangs als String +in das Modell zurückgeschrieben. Wird - wie im letzten Beispiel +- ein Object-Array +als Modell verwendet, ist diese Typkonvertierung zwar korrekt, kann +aber bei der Weiterverarbeitung des Modells zu Überraschungen +führen. Besser ist es, Eingaben des Anwenders direkt nach der +Eingabe zu prüfen und vor der Speicherung in den passenden Typ +umzuwandeln. Wir werden im nächsten Abschnitt zeigen, wie man +das mit Hilfe eines eigenen Tabellenmodells erreichen kann.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

38.2.5 Das Tabellenmodell

+ +

+Für einfache Anwendungen reicht es aus, mit den automatisch erzeugten +Tabellenmodellen zu arbeiten. Für Anwendungen mit komplexer strukturierten +Daten, oder solchen, die für ein Array zu umfangreich oder an +externe Quellen gebundenen sind, ist es dagegen sinnvoll, ein eigenes +Tabellenmodell zu implementieren. Dieses muss das Interface TableModel +aus dem Paket javax.swing.table +implementieren und bei der Instanzierung an den Konstruktor der JTable +übergeben. Wahlweise kann auch nach der Instanzierung auf das +Modell zugegriffen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setModel(TableModel newModel)
+public TableModel getModel()
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+ +

+Das Interface TableModel +definiert folgende Methoden: +

+ + + + + +
+ +
+public int getRowCount()
+public int getColumnCount()
+
+public String getColumnName(int columnIndex)
+public Class getColumnClass(int columnIndex)
+
+public boolean isCellEditable(int rowIndex, int columnIndex)
+
+public Object getValueAt(int rowIndex, int columnIndex)
+public void setValueAt(Object aValue, int rowIndex, int columnIndex)
+
+public void addTableModelListener(TableModelListener l)
+public void removeTableModelListener(TableModelListener l)
+
+ +		 +javax.swing.table.TableModel
+ +

+Die meisten von ihnen sind Service-Methoden. Sie werden von JTable +aufgerufen, um Informationen zur Darstellung der Tabelle zu erhalten. +getRowCount +und getColumnCount +liefern die Anzahl der Zeilen und Spalten, getColumnName +die Spaltenüberschrift und getColumnClass +den Typ der Elemente einer Spalte. Mit isCellEditable +wird abgefragt, ob eine bestimmte Zelle editiert werden darf oder +nicht. Mit getValueAt +fragt die Tabelle beim Modell nach dem Wert einer bestimmten Zelle, +und mit setValueAt +wird ein geänderter Wert in das Modell zurückgeschrieben. + +

+Mit den Methoden addTableModelListener +und removeTableModelListener +kann ein TableModelListener +registriert bzw. deregistriert werden. Er wird über alle Änderungen +des Modells unterrichtet und damit insbesondere aufgerufen, wenn eine +Zeile oder Spalte eingefügt oder gelöscht wurde, wenn der +Inhalt einer Zelle modifiziert wurde oder wenn die Gesamtstruktur +des Modells sich geändert hat. Typischerweise registriert sich +die JTable +bei ihrem Modell, um auf Modelländerungen mit entsprechenden +Änderungen der Benutzeroberfläche reagieren zu können. + + + + +

Beispiel

+ +

+Als Beispiel wollen wir ein Modell konstruieren, das eine sehr große +Tabelle repräsentieren kann (z.B. mit 1000 mal 1000 Elementen), +von denen aber nur sehr wenige tatsächlich einen Wert enthalten +und alle anderen leer sind. Statt einer speicherintensiven Darstellung +mittels eines entsprechend dimensionierten Arrays sollen nur die tatsächlich +belegten Elemente gespeichert werden. Wir wollen dazu eine Hashtable +verwenden, deren Elemente die tatsächlich vorhandenen Werte sind. +Als Schlüssel verwenden wir eine String-Darstellung der Koordinaten +des Elements. Der Zugriff auf ein Element erfolgt dann, indem dessen +Koordinatenschlüssel in der Hashtable +gesucht und der zugehörige Wert zurückgegeben bzw. gespeichert +wird. + +

+Um das Tabellenmodell nicht von Grund auf neu entwickeln zu müssen, +leiten wir es aus der Klasse AbstractTableModel +des Pakets javax.swing.table +ab. Diese bietet für fast alle erforderlichen Methoden Standardimplementierungen +und stellt darüber hinaus einige nützliche Hilfsmethoden +zur Verfügung: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* SparseTableModel.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 import javax.swing.*;
+005 import javax.swing.table.*;
+006 
+007 public class SparseTableModel
+008 extends AbstractTableModel
+009 {
+010   private int size;
+011   private Hashtable data;
+012 
+013   //Konstruktor
+014   public SparseTableModel(int size)
+015   {
+016     this.size = size;
+017     this.data = new Hashtable();
+018   }
+019 
+020   //Methoden für das TableModel-Interface
+021   public int getRowCount()
+022   {
+023     return size;
+024   }
+025 
+026   public int getColumnCount()
+027   {
+028     return size;
+029   }
+030 
+031   public String getColumnName(int columnIndex)
+032   {
+033     return "C" + columnIndex;
+034   }
+035 
+036   public Class getColumnClass(int columnIndex)
+037   {
+038     return String.class;
+039   }
+040 
+041   public boolean isCellEditable(int rowIndex, int columnIndex)
+042   {
+043     return rowIndex < size && columnIndex < size;
+044   }
+045 
+046   public Object getValueAt(int rowIndex, int columnIndex)
+047   {
+048     String key = "[" + rowIndex + "," + columnIndex + "]";
+049     String value = (String)data.get(key);
+050     return value == null ? "-" : value;
+051   }
+052 
+053   public void setValueAt(Object aValue, int rowIndex, int columnIndex)
+054   {
+055     String key = "[" + rowIndex + "," + columnIndex + "]";
+056     String value = (String)aValue;
+057     if (value.length() <= 0) {
+058       data.remove(key);
+059     } else {
+060       data.put(key, value);
+061     }
+062   }
+063 
+064   //Zusätzliche Methoden
+065   public void printData()
+066   {
+067     Enumeration e = data.keys();
+068     while (e.hasMoreElements()) {
+069       String key = (String)e.nextElement();
+070       System.out.println(
+071         "At " + key + ": " + (String)data.get(key)
+072       );
+073     }
+074   }
+075 }
+ +		 +SparseTableModel.java
+ +Listing 38.6: Ein Modell für schwach besetzte Tabellen

+ +

+Die Klasse wird durch Übergabe der Anzahl der Zeilen und Spalten +instanziert. getRowCount +und getColumnCount +liefern genau diesen Wert zurück. Als Spaltenname wird ein »C«, +gefolgt von der Nummer der Spalte angegeben. Alle Spalten sind vom +Typ String +und alle Zellen sind editierbar. Wird mit getValueAt +der Inhalt einer bestimmten Tabellenzelle abgefragt, so bildet die +Methode den Schlüssel aus Zeilen- und Spaltenindex und sucht +damit in der Hashtable +data. Falls ein Eintrag gefunden +wird, gibt getValueAt +diesen an den Aufrufer zurück, andernfalls wird nur ein Minuszeichen +geliefert. setValueAt +arbeitet analog. Auch hier wird zunächst der Schlüssel gebildet +und dann zusammen mit dem zugehörigen Wert in der Hashtable +gespeichert. Die Hilfemethode printData +dient dazu, alle vorhandenen Werte samt Koordinatenschlüsseln +auf der Konsole auszugeben. + +

+Mit Hilfe dieses Modells Tabellen zu bauen, die auch bei großen +Abmessungen noch effizient arbeiten, ist nicht mehr schwer. Das folgende +Programm zeigt das am Beispiel einer Tabelle mit einer Million Zellen. +Neben der Tabelle enthält es einen Button »Drucken«, +mit dem die aktuelle Belegung der Tabelle ausgegeben werden kann. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3807.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 
+007 public class Listing3807
+008 extends JFrame
+009 implements ActionListener
+010 {
+011   JTable table;
+012   SparseTableModel tableModel;
+013 
+014   public Listing3807()
+015   {
+016     super("JTable 2");
+017     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+018     tableModel = new SparseTableModel(1000);
+019     table = new JTable(tableModel, null);
+020     table.setAutoResizeMode(JTable.AUTO_RESIZE_OFF);
+021     table.setSelectionMode(ListSelectionModel.SINGLE_INTERVAL_SELECTION);
+022     table.setCellSelectionEnabled(true);
+023     Container cp = getContentPane();
+024     cp.add(new JScrollPane(table), BorderLayout.CENTER);
+025     JButton button = new JButton("Drucken");
+026     button.addActionListener(this);
+027     cp.add(button, BorderLayout.SOUTH);
+028   }
+029 
+030   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+031   {
+032     tableModel.printData();
+033   }
+034 
+035   public static void main(String[] args)
+036   {
+037     Listing3807 frame = new Listing3807();
+038     frame.setLocation(100, 100);
+039     frame.setSize(320, 200);
+040     frame.setVisible(true);
+041   }
+042 }
+ +		 +Listing3807.java
+ +Listing 38.7: Eine JTable mit einer Million Zellen

+ +

+Die Ausgabe des Programms sieht nach einigen Einfügungen so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 38.6: Eine JTable mit einer Million Zellen

+ +

+Wenn in diesem Zustand der »Drucken«-Button betätigt +wird, gibt das Programm folgende Liste auf der Konsole aus: + +

+At [997,998]: große
+At [994,997]: Hallo
+At [999,999]: Welt
+At [996,999]: Tabellen-
+
+ + + + + +

38.2.6 Das Spaltenmodell

+ +

+Neben dem Tabellenmodell, das die Daten der Tabelle enthält, +besitzt eine JTable +ein weiteres Modell, das für die Eigenschaften der Spalten verantwortlich +ist. In unseren bisherigen Beispielen wurde es implizit aus dem Tabellenmodell +und den angegebenen Spaltennamen erzeugt. Sollen neben den Namen weitere +Eigenschaften der Spalten kontrolliert werden, reicht das nicht aus, +und ein eigenes Spaltenmodell muss geschrieben werden. + +

+Das Spaltenmodell einer JTable +muss das Interface TableColumnModel +aus dem Paket javax.swing.table +implementieren und wird bei der Instanzierung einer JTable +an deren Konstruktor übergeben. Da die Implementierung eines +Spaltenmodells recht aufwändig ist, wurde mit der Klasse DefaultTableColumnModel +eine Standard-Implementierung geschaffen, die ohne weitere Ableitung +verwendet werden kann. Das zunächst leere Modell stellt Methoden +zur Verfügung, mit denen Spaltenobjekte (sie sind vom Typ TableColumn) +hinzugefügt oder entfernt werden können: +

+ + + + + +
+ +
+public void addColumn(TableColumn aColumn)
+public void removeColumn(TableColumn column)
+
+ +		 +javax.swing.table.DefaultTableColumnModel
+ +

+Jede an das Modell übergebene Instanz der Klasse TableColumn +repräsentiert dabei die Eigenschaften einer einzelnen Tabellenspalte. +Mit einer TableColumn +können praktisch alle visuellen Eigenschaften der Spalte kontrolliert +werden. So kann die Breite ebenso wie die Spaltenposition festgelegt +werden, und es können beliebige Komponenten zur Darstellung und +zum Editieren der Zellen definiert werden. Wie wollen uns auf ein +einfaches Beispiel beschränken und lediglich zeigen, wie die +anfängliche Breite der Spalten explizit festgelegt werden kann. + +

+Dazu instanzieren wir ein DefaultTableColumnModel +und fügen drei TableColumn-Objekte +hinzu. Sie werden jeweils mit folgendem Konstruktor initialisiert: +

+ + + + + +
+ +
+public TableColumn(int modelIndex, int width)
+
+ +		 +javax.swing.table.TableColumn
+ +

+Der erste Parameter gibt den Modellindex an, also die Spalte im Tabellenmodell, +zu der die visuelle Spalte korrespondiert. Der zweite Parameter gibt +die initiale Breite der Spalte an. Anschließend rufen wir die +Methode setHeaderValue +auf, um die Spaltenbeschriftung zu definieren, und fügen die +Spalte in das Spaltenmodell ein. Das wiederholen wir für alle +drei Spalten und übergeben das Spaltenmodell an den Konstruktor +der Tabelle. Da bei Übergabe eines Spaltenmodells auch das Tabellenmodell +explizit übergeben werden muss, definieren wir es aus unserem +vorhandenen Datenarray durch eine lokale Ableitung der Klasse AbstractTableModel: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3808.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import javax.swing.*;
+005 import javax.swing.table.*;
+006 
+007 public class Listing3808
+008 extends JFrame
+009 implements TableData
+010 {
+011   public Listing3808()
+012   {
+013     super("JTable 3");
+014     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+015     //Spaltenmodell erzeugen
+016     DefaultTableColumnModel cm = new DefaultTableColumnModel();
+017     for (int i = 0; i < COLHEADS.length; ++i) {
+018       TableColumn col = new TableColumn(i, i == 2 ? 150 : 60);
+019       col.setHeaderValue(COLHEADS[i]);
+020       cm.addColumn(col);
+021     }
+022     //Tabellenmodell erzeugen
+023     TableModel tm = new AbstractTableModel() {
+024       public int getRowCount()
+025       {
+026         return DATA.length;
+027       }
+028       public int getColumnCount()
+029       {
+030         return DATA[0].length;
+031       }
+032       public Object getValueAt(int row, int column)
+033       {
+034         return DATA[row][column];
+035       }
+036     };
+037     //Tabelle erzeugen und ContentPane füllen
+038     JTable table = new JTable(tm, cm);
+039     Container cp = getContentPane();
+040     cp.add(new JLabel("Alte c\'t-Ausgaben:"), BorderLayout.NORTH);
+041     cp.add(new JScrollPane(table), BorderLayout.CENTER);
+042   }
+043 
+044   public static void main(String[] args)
+045   {
+046     Listing3808 frame = new Listing3808();
+047     frame.setLocation(100, 100);
+048     frame.setSize(350, 200);
+049     frame.setVisible(true);
+050   }
+051 }
+ +		 +Listing3808.java
+ +Listing 38.8: Eine JTable mit einem eigenen Spaltenmodell

+ +

+Die initialen Spaltenbreiten wurden auf 60 bzw. 150 Zeichen festgelegt, +und die Ausgabe des Programms sieht so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 38.7: Eine JTable mit eigenem Spaltenmodell

+ + + + +

38.2.7 Rendering der Zellen

+ +

+Als Rendering bezeichnet man den Vorgang, +der dafür sorgt, dass die Zellen auf dem Bildschirm dargestellt +werden. Die dafür verantwortlichen Komponenten werden als Renderer +bezeichnet. Eine JTable +besitzt einen Standard-Renderer, auf den mit den Methoden getDefaultRenderer +und setDefaultRenderer +zugegriffen werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public TableCellRenderer getDefaultRenderer(Class columnClass)
+public void setDefaultRenderer(Class columnClass, TableCellRenderer renderer)
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+ +

+Sofern nicht in den Tabellenspalten ein eigener Renderer bestimmt +wird, ist der Standard-Renderer für die Darstellung aller Tabellenelemente +zuständig. Er muss das Interface TableCellRenderer +implementieren. Es enthält nur eine einzige Methode: +

+ + + + + +
+ +
+public Component getTableCellRendererComponent(
+  JTable table,
+  Object value,
+  boolean isSelected,
+  boolean hasFocus,
+  int row,
+  int column
+)
+
+ +		 +javax.swing.table.TableCellRenderer
+ +

+Diese arbeitet als Factory-Methode und wird immer dann aufgerufen, +wenn zur Darstellung einer Zelle ein Renderer benötigt wird. +Mit Hilfe der übergebenen Argumente kann der Renderer bestimmen, +für welche Zelle er aktiv werden soll, welchen Inhalt diese hat, +und ob sie gerade selektiert ist oder den Fokus hat. Zusätzlich +wird die Tabelle selbst übergeben, so dass der Renderer Zugriff +auf deren Eigenschaften und Modelle hat. + +

+Standardmäßig wird als Renderer eine Instanz der Klasse +DefaultTableCellRenderer +verwendet. Sie ist eine Ableitung von JLabel, +mit deren Hilfe Farbe, Font und Hintergrund an das Look-and-Feel der +Tabelle und die Erfordernisse der jeweiligen Zelle anpasst werden. +Interessanterweise wird pro Tabelle lediglich eine einzige Instanz +erzeugt und zur Darstellung aller Zellen verwendet. Dazu wird +das Label jeweils an die Position der darzustellenden Tabelle verschoben +und dann mit den erforderlichen visuellen Eigenschaften versehen. + +

+Da ein JLabel +für diese Art von Anwendung eigentlich nicht vorgesehen wurde, +muss DefaultTableCellRenderer +aus Performancegründen (insbesondere im JDK 1.3) einige der Standardmechanismen +von Swing-Komponenten deaktivieren oder umdefinieren. Aus diesem Grunde +ist das Ableiten einer eigenen Klasse aus DefaultTableCellRenderer +problematisch. Auch das Verwenden des Standard-Renderers in einer +eigenen Renderer-Implementierung (mit dem Ziel, nur die wirklich unterschiedlichen +Eigenschaften zu modifizieren) funktioniert nicht ohne weiteres. + +

+Das folgende Beispiel zeigt einen Renderer, dessen Aufgabe darin besteht, +die Zellen unserer schon bekannten Tabelle in unterschiedlichen Farben +darzustellen. Die Klasse DefaultTableCellRenderer +wird dazu weder per Ableitung noch per Delegation verwendet. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* ColoredTableCellRenderer.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import javax.swing.*;
+005 import javax.swing.border.*;
+006 import javax.swing.table.*;
+007 
+008 public class ColoredTableCellRenderer
+009 implements TableCellRenderer
+010 {
+011   private Color lightBlue = new Color(160, 160, 255);
+012   private Color darkBlue  = new Color( 64,  64, 128);
+013 
+014   public Component getTableCellRendererComponent(
+015     JTable table,
+016     Object value,
+017     boolean isSelected,
+018     boolean hasFocus,
+019     int row,
+020     int column
+021   )
+022   {
+023     //Label erzeugen
+024     JLabel label = new JLabel((String)value);
+025     label.setOpaque(true);
+026     Border b = BorderFactory.createEmptyBorder(1, 1, 1, 1);
+027     label.setBorder(b);
+028     label.setFont(table.getFont());
+029     label.setForeground(table.getForeground());
+030     label.setBackground(table.getBackground());
+031     if (hasFocus) { 
+032       label.setBackground(darkBlue);
+033       label.setForeground(Color.white);
+034     } else if (isSelected) {
+035       label.setBackground(lightBlue);
+036     } else {
+037       //Angezeigte Spalte in Modellspalte umwandeln
+038       column = table.convertColumnIndexToModel(column); 
+039       if (column == 1) {
+040         int numpages = Integer.parseInt((String)value);
+041         if (numpages >= 250) {
+042           label.setBackground(Color.red);
+043         } else if (numpages >= 200) {
+044           label.setBackground(Color.orange);
+045         } else {
+046           label.setBackground(Color.yellow);
+047         }
+048       }
+049     }
+050     return label;
+051   }
+052 }
+ +		 +ColoredTableCellRenderer.java
+ +Listing 38.9: Ein eigener Zellrenderer

+ +

+getTableCellRendererComponent +erzeugt bei jedem Aufruf ein neues JLabel, +dessen Beschriftung dem Zelleninhalt entspricht. Es bekommt einen +nicht-transparenten Hintergrund und einen unsichtbaren Rahmen von +einem Pixel Breite (damit die Zellen nicht direkt aneinanderstoßen). +Anschließend werden Schriftart, Vorder- und Hintergrundfarbe +von der Tabelle übernommen. + +

+Ab Zeile 031 beginnt die +Definition der Vorder- und Hintergrundfarbe. Hat das Element den Fokus, +wird es in dunkelblau auf weiß gezeichnet. Ist es lediglich +selektiert, wird der Hintergrund hellblau eingefärbt. Ist beides +nicht der Fall, prüft die Methode, ob das darzustellende Element +aus der Spalte mit den Seitenzahlen stammt. Dazu ist es zunächst +nötig, in Zeile 038 +den visuellen Spaltenwert in die korrespondierende Modellspalte umzurechnen +(vertauscht der Anwender Spalten, unterscheiden sich beide Werte). +Abhängig von der vorgefundenen Seitenzahl wird der Hintergrund +dann gelb, orange oder rot dargestellt. + +

+Dieser Renderer kann sehr leicht durch Aufruf von setDefaultRenderer +in die Tabelle integriert werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3810.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import javax.swing.*;
+005 
+006 public class Listing3810
+007 extends JFrame
+008 implements TableData
+009 {
+010   public Listing3810()
+011   {
+012     super("JTable 4");
+013     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+014     JTable table = new JTable(DATA, COLHEADS);
+015     table.setDefaultRenderer(
+016       Object.class,
+017       new ColoredTableCellRenderer()
+018     );
+019     Container cp = getContentPane();
+020     cp.add(new JLabel("Alte c\'t-Ausgaben:"), BorderLayout.NORTH);
+021     cp.add(new JScrollPane(table), BorderLayout.CENTER);
+022   }
+023 
+024   public static void main(String[] args)
+025   {
+026     Listing3810 frame = new Listing3810();
+027     frame.setLocation(100, 100);
+028     frame.setSize(350, 200);
+029     frame.setVisible(true);
+030   }
+031 }
+ +		 +Listing3810.java
+ +Listing 38.10: Eine Tabelle mit einem eigenen Zellrenderer

+ +

+Die Ausgabe des Programms sieht nun so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 38.8: Eine Tabelle mit einem eigenen Zellrenderer

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Der Renderer erzeugt bei jedem Aufruf von getTableCellRendererComponent +eine neue Instanz der Klasse JLabel. +Da das während der Arbeit mit der Tabelle sehr häufig erfolgt +(schon das Bewegen des Mauszeigers über der Tabelle löst +etliche Aufrufe aus), ist diese Vorgehensweise recht ineffizient und +belastet den Garbage Collector. In »echten« Programmen sollte +daher mehr Aufwand getrieben werden. So könnten beispielsweise +Renderer in einem Cache zwischengespeichert und bei erneutem Bedarf +wiederverwendet werden. Oder das Programm könnte eine Technik +ähnlich der von DefaultTableCellRenderer +verwenden und nur eine einzige Instanz erzeugen. Die Lektüre +des Quelltextes der Klasse zeigt, wie es gemacht wird.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

38.2.8 Reaktion auf Ereignisse

+ +

+Eine JTable +generiert eine Vielzahl von Ereignissen, um registrierte Listener +über Änderungen des Tabellenzustands zu informieren. Will +ein Objekt beispielsweise darüber informiert werden, dass sich +die Selektion geändert hat, muss es zwei ListSelectionListener +registrieren. Einer davon wird auf dem Selektionsmodell registriert, +das mit getSelectionModel +ermittelt werden kann. Da dieser nur Informationen über Änderungen +an der Zeilenselektion versendet, muss ein zweiter Listener auf dem +Modell für die Spaltenselektion registriert werden. Es kann durch +Aufruf von getColumnModel +beschafft werden, und auf sein Selektionsmodell kann ebenfalls mit +getSelectionModel +zugegriffen werden. Bei jeder Änderung der Selektion wird nun +valueChanged +aufgerufen und kann mit Hilfe der oben erläuterten Methoden herausfinden, +welche Zeilen und Spalten selektiert sind. + +

+Die Tabelle informiert auch über Änderungen ihrer Daten. +Dazu muss auf dem Tabellenmodell (das mit getModel +beschafft wird) durch Aufruf von addTableModelListener +ein TableModelListener +registriert werden. Bei jeder Änderung des Modells wird dann +dessen Methode tableChanged +aufgerufen. + +

+Schließlich können auch alle in den Vaterklassen von JTable +definierten Listener registriert werden. Soll beispielsweise auf einen +Klick mit der rechten Maustaste reagiert werden, kann durch Aufruf +von addMouseListener +ein MouseListener +registriert werden. Innerhalb seiner Ereignismethoden kann mit getX +und getY +die aktuelle Mausposition abgefragt und mit den Methoden rowAtPoint +und columnAtPoint +in Zeilen- und Spaltenwerte der Tabelle umgerechnet werden: +

+ + + + + +
+ +
+public int rowAtPoint(Point point)
+public int columnAtPoint(Point point)
+
+ +		 +javax.swing.JTable
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

38.3 JTree

+
+ +
+ + + + +

38.3.1 Erzeugen eines Baums

+ +

+Nach JTable +ist JTree +die zweite der »großen« Elementarkomponenten in Swing. +Sie dient zur Darstellung, Navigation und Bearbeitung baumartiger, +hierarchischer Datenstrukturen. + +

+Ein einfaches Beispiel für derartige Baumstrukturen stellt etwa +das Dateisystem unter UNIX oder Windows dar. Es besteht aus einer +Wurzel (dem Root-Verzeichnis) und darin enthaltenen Unterverzeichnissen. +Die Unterverzeichnisse können ihrerseits weitere Unterverzeichnisse +enthalten usw. Dadurch entsteht eine beliebig tief geschachtelte Struktur +von Verzeichnissen, die baumartig durchlaufen und bearbeitet werden +kann. Andere Beispiele für Baumstrukturen sind die syntaktischen +Elemente einer Programmiersprache, die Aufbauorganisation eines Unternehmens +oder das Inhaltsverzeichnis in einem Buch. + +

+Im Umgang mit Bäumen haben sich folgende Begriffe eingebürgert: +

+ +

+Der eigentliche Aufwand beim Erzeugen eines Baums liegt im Aufbau +eines passenden Datenmodells, das seiner Struktur nach meist ebenfalls +hierarchisch ist. Das Instanzieren des JTree +ist dann vergleichsweise einfach. Die beiden wichtigsten Konstruktoren +der Klasse JTree +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public JTree(TreeModel newModel)
+public JTree(TreeNode root)
+
+ +		 +javax.swing.JTree
+ +

+Der erste von beiden erwartet ein vordefiniertes TreeModel +zur Darstellung der Elemente des Baums. Ein TreeModel +kapselt alle relevanten Informationen über die Struktur des Baums. +Es liefert auf Anfrage dessen Wurzel, stellt Informationen über +einen bestimmten Knoten zur Verfügung oder liefert dessen Unterknoten. + +

+An den zweiten Konstruktor wird lediglich die Wurzel des Baums übergeben. +Sie wird vom Konstruktor automatisch in ein geeignetes TreeModel +eingebettet. Beide Varianten sind prinzipiell gleichwertig. Zwar erfragt +der JTree +die zur Darstellung und Navigation erforderlichen Daten immer beim +TreeModel. +Aber das mit der Baumwurzel des zweiten Konstruktors instanzierte +DefaultTreeModel +ist in der Lage, diese Informationen aus den Knoten und den darin +gespeicherten Verweisen auf ihre Unterknoten zu entnehmen (alle nötigen +Informationen werden in den TreeNodes +selbst gehalten). Wir werden später auf beide Arten, Bäume +zu konstruieren, noch genauer eingehen. + +

+Ein JTree +besitzt nicht so viele Konfigurationsoptionen wie eine JTable. +Die wichtigste von ihnen regelt, ob die Wurzel des Baums bei seiner +Darstellung angezeigt oder unterdrückt werden soll. Auf sie kann +mit den Methoden setRootVisible +und isRootVisible +zugegriffen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setRootVisible(boolean rootVisible)
+public boolean isRootVisible()
+
+ +		 +javax.swing.JTree
+ +

+Wir wollen uns zunächst ein einfaches Beispiel ansehen. Das folgende +Programm erzeugt eine rekursive Baumstruktur mit Wurzel und zwei Unterebenen, +deren Knoten aus Objekten des Typs DefaultMutableTreeNode +bestehen. Diese im Paket javax.swing.tree +gelegene Klasse ist eine Standardimplementierung des TreeNode-Interfaces, +das beschreibt, wie ein Knoten Informationen über seine Unter- +und Vaterknoten zur Verfügung stellen kann. Die vier wichtigsten +Methoden von TreeNode +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public int getChildCount()
+public TreeNode getChildAt(int childIndex)
+
+public TreeNode getParent()
+
+public boolean isLeaf()
+
+ +		 +javax.swing.tree.TreeNode
+ +

+Mit getChildCount +kann die Anzahl der Unterknoten ermittelt werden. Sie werden von 0 +an durchnummeriert, getChildAt +liefert einen beliebigen Unterknoten. Ein Knoten kennt seinen Vaterknoten, +der mit getParent +ermittelt werden kann. Mit isLeaf +kann zudem abgefragt werden, ob ein Knoten ein Blatt ist oder weitere +Unterknoten enthält. Zur Beschriftung des Knotens bei der visuellen +Darstellung verwendet ein JTree +die Methode toString +der Knotenklasse. + +

+Mit DefaultMutableTreeNode +steht eine recht flexible Implementierung von TreeNode +zur Verfügung, die auch Methoden zum Einfügen und Löschen +von Knoten bietet (sie implementiert übrigens das aus TreeNode +abgeleitete Interface MutableTreeNode): +

+ + + + + +
+ +
+public DefaultMutableTreeNode(Object userObject)
+
+public void add(MutableTreeNode newChild)
+public void insert(MutableTreeNode newChild, int childIndex)
+public void remove(int childIndex)
+public void removeAllChildren()
+
+public void setUserObject(Object userObject)
+public Object getUserObject()
+
+ +		 +javax.swing.tree.DefaultMutableTreeNode
+ +

+Mit add +wird ein neuer Kindknoten an das Ende der Liste der Unterknoten angefügt, +mit insert +kann dies an einer beliebigen Stelle erfolgen. remove +entfernt einen beliebigen und removeAllChildren +alle Kindknoten. Anwendungsbezogene Informationen werden in einem +UserObject gehalten, das direkt an den Konstruktor übergeben +werden kann. Mit setUserObject +und getUserObject +kann auch nach der Konstruktion noch darauf zugegriffen werden. Das +UserObject ist auch der Lieferant für die Knotenbeschriftung: +jeder Aufruf von toString +wird an das UserObject weitergeleitet. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+DefaultMutableTreeNode +stellt noch weitaus mehr als die hier beschriebenen Methoden zur Verfügung. +Die Klasse ist sehr vielseitig und kann auch unabhängig von der +Verwendung in einem JTree +zum Aufbau und zur Verarbeitung baumartiger Datenstrukturen verwendet +werden.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Das folgende Programm erzeugt eine Wurzel mit fünf Unterknoten, +die jeweils drei weitere Unterknoten enthalten. Anschließend +wird der Wurzelknoten an den Konstruktor eines JTree +übergeben und dieser durch Einbetten in eine JScrollPane +(um automatisches Scrollen zu ermöglichen) in einem JFrame +platziert. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3811.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 import javax.swing.tree.*;
+007 
+008 public class Listing3811
+009 extends JFrame
+010 {
+011   public Listing3811()
+012   {
+013     super("JTree 1");
+014     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+015     //Einfaches TreeModel bauen
+016     DefaultMutableTreeNode root, child, subchild;
+017     root = new DefaultMutableTreeNode("Root");
+018     for (int i = 1; i <= 5; ++i) {
+019       String name = "Child-" + i;
+020       child = new DefaultMutableTreeNode(name);
+021       root.add(child);
+022       for (int j = 1; j <= 3; ++j) {
+023         subchild = new DefaultMutableTreeNode(name + "-" + j);
+024         child.add(subchild);
+025       }
+026     }
+027     //JTree erzeugen
+028     JTree tree = new JTree(root);
+029     tree.setRootVisible(true);
+030     //JTree einfügen
+031     Container cp = getContentPane();
+032     cp.add(new JScrollPane(tree), BorderLayout.CENTER);
+033   }
+034 
+035   public static void main(String[] args)
+036   {
+037     Listing3811 frame = new Listing3811();
+038     frame.setLocation(100, 100);
+039     frame.setSize(250, 200);
+040     frame.setVisible(true);
+041   }
+042 }
+ +		 +Listing3811.java
+ +Listing 38.11: Ein einfacher JTree

+ +

+Mit aufgeklapptem zweiten und vierten Knoten sieht das Programm wie +in Abbildung 38.9 dargestellt +aus. Auf der linken Seite wird der Baum im Metal-, auf der rechten +im Windows-Look-and-Feel gezeigt. +

+ + +

+ +

+Abbildung 38.9: Ein einfacher JTree im Metal- und Windows-Look-and-Feel

+ + + + +

38.3.2 Selektieren von Knoten

+ + + + +

Konfiguration der Selektionsmöglichkeit

+ +

+Das Selektieren von Knoten wird durch das TreeSelectionModel +gesteuert, auf das mit Hilfe der Methoden setSelectionModel +und getSelectionModel +zugegriffen werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public void setSelectionModel(TreeSelectionModel selectionModel)
+public TreeSelectionModel getSelectionModel()
+
+ +		 +javax.swing.JTree
+ +

+Standardmäßig erlaubt ein JTree +das Selektieren mehrerer Knoten. Soll die Selektionsmöglichkeit +auf einen einzelnen Knoten beschränkt werden, muss ein eigenes +TreeSelectionModel +an setSelectionModel +übergeben werden. Dazu kann eine Instanz der Klasse DefaultTreeSelectionModel +erzeugt und durch Aufruf von setSelectionMode +und Übergabe einer der Konstanten SINGLE_TREE_SELECTION, +CONTIGUOUS_TREE_SELECTION +oder DISCONTIGUOUS_TREE_SELECTION +konfiguriert werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setSelectionMode(int mode)
+
+ +		 +javax.swing.tree.DefaultTreeSelectionModel
+ + + + +

Abfragen der Selektion

+ +

+JTree +stellt eine Reihe von Methoden zur Verfügung, mit denen abgefragt +werden kann, ob und welche Knoten selektiert sind. Die wichtigsten +von ihnen sind: +

+ + + + + +
+ +
+public TreePath getSelectionPath()
+public TreePath[] getSelectionPaths()
+
+public TreePath getLeadSelectionPath()
+
+ +		 +javax.swing.JTree
+ +

+Mit getSelectionPath +wird das selektierte Element ermittelt. Bei aktivierter Mehrfachselektion +liefert die Methode das erste aller selektierten Elemente. Ist kein +Knoten selektiert, wird null +zurückgegeben. getSelectionPaths +gibt ein Array mit allen selektierten Knoten zurück. getLeadSelectionPath +liefert das markierte Element. + +

+Alle beschriebenen Methoden liefern Objekte des Typs TreePath. +Diese Klasse beschreibt einen Knoten im Baum über den Pfad, der +von der Wurzel aus beschritten werden muss, um zu dem Knoten zu gelangen. +Mit getLastPathComponent +kann das letzte Element dieses Pfads bestimmt werden. In unserem Fall +ist das gerade der selektierte Knoten. Mit getPath +kann der komplette Pfad ermittelt werden. An erster Stelle liegt dabei +die Wurzel des Baums, an letzter Stelle das selektierte Element: +

+ + + + + +
+ +
+public Object getLastPathComponent()
+public Object[] getPath()
+
+ +		 +javax.swing.tree.TreePath
+ +

+Soll ermittelt werden, ob und welche Elemente im Baum selektiert sind, +können die Methoden isSelectionEmpty +und isPathSelected +aufgerufen werden: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean isSelectionEmpty()
+public boolean isPathSelected(TreePath path)
+
+ +		 +javax.swing.JTree
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Alternativ zum TreePath +kann auf die selektierten Elemente auch mit Hilfe ihrer internen Zeilennummer +zugriffen werden. Dazu besitzt jedes angezeigte Element im +Baum eine fortlaufende Nummer, die mit 0 bei der Wurzel beginnt und +sich dann zeilenweise bis zum letzten Element fortsetzt. Die zugehörigen +Methoden heißen getSelectionRows +und getLeadSelectionRow. +Abhängig davon, wie viele Knoten oberhalb eines bestimmten Knotens +sichtbar oder verdeckt sind, kann sich die Zeilennummer während +der Lebensdauer des Baums durchaus verändern, und es gibt Methoden, +um zwischen Knotenpfaden und Zeilennummern zu konvertieren. Wir wollen +auf dieses Konzept nicht weiter eingehen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Dient der JTree +zur Steuerung anderer Komponenten (etwa in explorerartigen Oberflächen), +muss das Programm meist unmittelbar auf Änderungen der Selektion +durch den Anwender reagieren. Dazu kann es einen TreeSelectionListener +instanzieren und ihn mit addTreeSelectionListener +beim JTree +registrieren. Bei jeder Selektionsänderung wird dann die Methode +valueChanged +aufgerufen und bekommt ein TreeSelectionEvent +als Argument übergeben: +

+ + + + + +
+ +
+public void valueChanged(TreeSelectionEvent event)
+
+ +		 +javax.swing.event.TreeSelectionListener
+ +

+Dieses stellt unter anderem die Methoden getOldLeadSelectionPath +und getNewLeadSelectionPath +zur Verfügung, um auf den vorherigen oder aktuellen Selektionspfad +zuzugreifen: +

+ + + + + +
+ +
+public TreePath getOldLeadSelectionPath()
+public TreePath getNewLeadSelectionPath()
+
+ +		 +javax.swing.event.TreeSelectionEvent
+ +

+Das folgende Programm erweitert Listing 38.11 +um die Fähigkeit, das selektierte Element auf der Konsole auszugeben. +Dazu definiert es ein TreeSelectionModel +für Einfachselektion und fügt einen TreeSelectionListener +hinzu, der jede Selektionsänderung dokumentiert: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3812.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 import javax.swing.event.*;
+007 import javax.swing.tree.*;
+008 
+009 public class Listing3812
+010 extends JFrame
+011 {
+012   public Listing3812()
+013   {
+014     super("JTree 2");
+015     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+016     //Einfaches TreeModel bauen
+017     DefaultMutableTreeNode root, child, subchild;
+018     root = new DefaultMutableTreeNode("Root");
+019     for (int i = 1; i <= 5; ++i) {
+020       String name = "Child-" + i;
+021       child = new DefaultMutableTreeNode(name);
+022       root.add(child);
+023       for (int j = 1; j <= 3; ++j) {
+024         subchild = new DefaultMutableTreeNode(name + "-" + j);
+025         child.add(subchild);
+026       }
+027     }
+028     //JTree erzeugen und Einfachselektion aktivieren
+029     JTree tree = new JTree(root);
+030     TreeSelectionModel tsm = new DefaultTreeSelectionModel();
+031     tsm.setSelectionMode(TreeSelectionModel.SINGLE_TREE_SELECTION);
+032     tree.setSelectionModel(tsm);
+033     tree.setRootVisible(true);
+034     //JTree einfügen
+035     Container cp = getContentPane();
+036     cp.add(new JScrollPane(tree), BorderLayout.CENTER);
+037     //TreeSelectionListener hinzufügen
+038     tree.addTreeSelectionListener(
+039       new TreeSelectionListener()
+040       {
+041         public void valueChanged(TreeSelectionEvent event)
+042         {
+043           TreePath tp = event.getNewLeadSelectionPath();
+044           if (tp != null) {
+045             System.out.println("  Selektiert: " + tp.toString());
+046           } else {
+047             System.out.println("  Kein Element selektiert");
+048           }
+049         }
+050       }
+051     );
+052   }
+053 
+054   public static void main(String[] args)
+055   {
+056     try {
+057       Listing3812 frame = new Listing3812();
+058       frame.setLocation(100, 100);
+059       frame.setSize(250, 200);
+060       frame.setVisible(true);
+061     } catch (Exception e) {
+062     }
+063   }
+064 }
+ +		 +Listing3812.java
+ +Listing 38.12: Ein JTree mit TreeSelectionListener

+ + + + +

Verändern der Selektion

+ +

+Die Selektion kann auch programmgesteuert verändert werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void clearSelection()
+
+public void addSelectionPath(TreePath path)
+public void addSelectionPaths(TreePath[] paths)
+
+public void setSelectionPath(TreePath path)
+public void setSelectionPaths(TreePath[] paths)
+
+ +		 +javax.swing.JTree
+ +

+Mit clearSelection +wird die Selektion vollständig gelöscht. Mit addSelectionPath +und addSelectionPaths +kann die Selektion um ein einzelnes oder eine Menge von Knoten erweitert +werden. Mit setSelectionPath +und setSelectionPaths +werden - unabhängig von der bisherigen Selektion - die als Argument +übergebenen Knoten selektiert. + + + + +

38.3.3 Öffnen und Schließen der Knoten

+ +

+Der Anwender kann die Knoten mit Maus- oder Tastaturkommandos öffnen +oder schließen. Dadurch werden die Unterknoten entweder sichtbar +oder versteckt. Das Programm kann diesen Zustand mit den Methoden +isCollapsed +und isExpanded +abfragen: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean isExpanded(TreePath path)
+public boolean isCollapsed(TreePath path)
+
+public boolean hasBeenExpanded(TreePath path)
+
+public boolean isVisible(TreePath path)
+public void makeVisible(TreePath path)
+
+public void expandPath(TreePath path)
+public void collapsePath(TreePath path)
+
+ +		 +javax.swing.JTree
+ +

+isExpanded +liefert true, +wenn der Knoten geöffnet ist, isCollapsed, +wenn er geschlossen ist. hasBeenExpanded +gibt an, ob der Knoten überhaupt schon einmal geöffnet wurde. +isVisible +gibt genau dann true +zurück, wenn der Knoten sichtbar ist, d.h. wenn alle seine Elternknoten +geöffnet sind. Mit makeVisible +kann ein Knoten sichtbar gemacht werden. Mit expandPath +kann er geöffnet und mit collapsePath +geschlossen werden. + + + + +

38.3.4 Verändern der Baumstruktur

+ +

+Es ist ohne weiteres möglich, den Inhalt und die Struktur des +Baums nach dem Anlegen des JTree +zu ändern. Es können neue Knoten eingefügt, bestehende +entfernt oder vorhandene modifiziert werden. Wird die Klasse DefaultMutableTreeNode +als Knotenklasse verwendet, reicht es allerdings nicht aus, einfach +die entsprechenden Methoden zum Ändern, Einfügen oder Löschen +auf den betroffenen Knoten aufzurufen. In diesem Fall würde zwar +die Änderung im Datenmodell durchgeführt werden, aber die +Bildschirmdarstellung würde sich nicht verändern. + +

+Änderungen im Baum müssen immer über das Modell ausgeführt +werden, denn nur dort ist der JTree +standardmäßig als TreeModelListener +registriert und wird über Änderungen unterrichtet. Werden +diese dagegen direkt auf den Knoten ausgeführt, bleiben sie dem +Modell verborgen und die Anzeige wird inkonsistent. + +

+Für einfache Änderungen reicht es aus, eine Instanz der +Klasse DefaultTreeModel +als TreeModel +zu verwenden. Sie wird durch Übergabe des Wurzelknotens instanziert +und stellt eine Vielzahl von Methoden zum Einfügen, Löschen +und Ändern der Knoten zur Verfügung. Alle Änderungen +werden durch Versenden eines TreeModelEvent +automatisch an alle registrierten TreeModelListener +weitergegeben und führen dort zu entsprechenden Aktualisierungen +der Bildschirmdarstellung. + +

+Die zum Ändern des Modells benötigten Methoden von DefaultTreeModel +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public void insertNodeInto(
+  MutableTreeNode newChild,
+  MutableTreeNode parent,
+  int index
+)
+
+public void removeNodeFromParent(MutableTreeNode node)
+
+public void nodeChanged(TreeNode node)
+
+public TreeNode[] getPathToRoot(TreeNode aNode)
+
+ +		 +javax.swing.tree.DefaultTreeModel
+ +

+Mit insertNodeInto +wird ein neuer Kindknoten an einer beliebigen Position zu einem Elternknoten +hinzugefügt. Mit removeNodeFromParent +wird ein beliebiger Knoten aus dem Baum entfernt (er darf auch Unterknoten +enthalten), und nodeChanged +sollte aufgerufen werden, wenn der Inhalt eines Knotens sich so geändert +hat, dass seine Bildschirmdarstellung erneuert werden muss. getPathToRoot +schließlich ist eine nützliche Hilfsmethode, mit der das +zur Konstruktion eines TreePath-Objekts +erforderliche Knoten-Array auf einfache Weise erstellt werden kann. + +

+Das folgende Programm zeigt einen Baum, der zunächst nur den +Wurzelknoten enthält. Dieser ist vom Typ DefaultMutableTreeNode +und wird in ein explizit erzeugtes DefaultTreeModel +eingebettet, dass an den Konstruktor des JTree +übergeben wird. Neben dem JTree +enthält das Programm drei Buttons, mit denen ein neuer Knoten +eingefügt sowie ein vorhandener gelöscht oder seine Beschriftung +geändert werden kann. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3813.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import javax.swing.*;
+006 import javax.swing.event.*;
+007 import javax.swing.tree.*;
+008 
+009 public class Listing3813
+010 extends JFrame
+011 implements ActionListener
+012 {
+013   protected DefaultMutableTreeNode root;
+014   protected DefaultTreeModel       treeModel;
+015   protected JTree                  tree;
+016 
+017   public Listing3813()
+018   {
+019     super("JTree 3");
+020     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+021     //JTree erzeugen und Einfachselektion aktivieren
+022     root = new DefaultMutableTreeNode("Root");
+023     treeModel = new DefaultTreeModel(root);
+024     tree = new JTree(treeModel);
+025     TreeSelectionModel tsm = new DefaultTreeSelectionModel();
+026     tsm.setSelectionMode(TreeSelectionModel.SINGLE_TREE_SELECTION);
+027     tree.setSelectionModel(tsm);
+028     tree.setRootVisible(true);
+029     //JTree einfügen
+030     Container cp = getContentPane();
+031     cp.add(new JScrollPane(tree), BorderLayout.CENTER);
+032     //ButtonPanel
+033     JPanel panel = new JPanel(new FlowLayout());
+034     String[] buttons = new String[]{"AddChild", "Delete", "Change"};
+035     for (int i = 0; i < buttons.length; ++i) {
+036       JButton button = new JButton(buttons[i]);
+037       button.addActionListener(this);
+038       panel.add(button);
+039     }
+040     cp.add(panel, BorderLayout.SOUTH);
+041   }
+042 
+043   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+044   {
+045     String cmd = event.getActionCommand();
+046     TreePath tp = tree.getLeadSelectionPath(); 
+047     if (tp != null) {
+048       DefaultMutableTreeNode node;
+049       node = (DefaultMutableTreeNode)tp.getLastPathComponent();
+050       if (cmd.equals("AddChild")) {
+051         DefaultMutableTreeNode child;
+052         child = new DefaultMutableTreeNode("child");
+053         treeModel.insertNodeInto(child, node, node.getChildCount()); 
+054         TreeNode[] path = treeModel.getPathToRoot(node);
+055         tree.expandPath(new TreePath(path));
+056       } else if (cmd.equals("Delete")) {
+057         if (node != root) {
+058           TreeNode parent = node.getParent();
+059           TreeNode[] path = treeModel.getPathToRoot(parent);
+060           treeModel.removeNodeFromParent(node); 
+061           tree.setSelectionPath(new TreePath(path));
+062         }
+063       } else if (cmd.equals("Change")) {
+064         String name = node.toString();
+065         node.setUserObject(name + "C");
+066         treeModel.nodeChanged(node); 
+067       }
+068     }
+069   }
+070 
+071   public static void main(String[] args)
+072   {
+073     try {
+074       String plaf = "com.sun.java.swing.plaf.windows.WindowsLookAndFeel";
+075       UIManager.setLookAndFeel(plaf);
+076       Listing3813 frame = new Listing3813();
+077       frame.setLocation(100, 100);
+078       frame.setSize(300, 300);
+079       frame.setVisible(true);
+080     } catch (Exception e) {
+081     }
+082   }
+083 }
+ +		 +Listing3813.java
+ +Listing 38.13: Einfügen, Ändern und Löschen in einem +Baum

+ +

+Alle Button-Aktionen werden in actionPerformed +ausgeführt. Darin wird zunächst das Action-Kommando abgefragt +und dann in Zeile 046 +der Pfad des selektierten Elements bestimmt. Ist dieser nicht leer, +werden die Kommandos wie folgt ausgeführt: +

+ +

+Nach einigen Einfügungen, Änderungen und Löschungen +sieht die Programmausgabe beispielsweise so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 38.10: Ein veränderbarer JTree

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100247.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100247.html new file mode 100644 index 0000000..8b261f7 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100247.html @@ -0,0 +1,89 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 38 - Swing: Komponenten II +
+
+ + + + +

38.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100248.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100248.html new file mode 100644 index 0000000..7cafd8d --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100248.html @@ -0,0 +1,101 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 39 - Applets I +
+
+ + + + +

Kapitel 39

+

Applets I

+
+
+ + +
+
+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100249.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100249.html new file mode 100644 index 0000000..01cc8ae --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100249.html @@ -0,0 +1,590 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 39 - Applets I +
+
+ + + + +

39.1 Die Architektur eines Applets

+
+ +
+ + + + +

39.1.1 Grundlagen

+ +

+Für viele Leser, die Java lernen wollen, steht die Entwicklung +von Applets im Vordergrund und ist der Hauptgrund für die Beschäftigung +mit der Sprache. In letzter Zeit ist allerdings ein Trend zu beobachten, +bei dem Java zunehmend auch als Sprache für die Anwendungsentwicklung +an Bedeutung gewinnt. Daß man mit Java auch Web-Pages verschönern +kann, ist dabei ein angenehmer Nebeneffekt. + +

+Tatsächlich unterscheiden sich Applets und Applikationen gar +nicht so stark voneinander, wie man vermuten könnte. Bis auf +wenige Ausnahmen werden sie mit denselben Werkzeugen und Techniken +konstruiert. Vereinfacht kann man sagen, dass Java-Applikationen eigenständige +Programme sind, die zur Ausführung den Stand-Alone-Java-Interpreter +benötigen, während Java-Applets aus HTML-Seiten heraus aufgerufen +werden und zur Ausführung einen Web-Browser benötigen. + +

+Die wichtigsten Unterschiede kann man in einer kurzen Liste zusammenfassen: +

+ +

+Dieses Kapitel erklärt die Grundlagen der Applet-Programmierung +und erläutert die Einbindung von Applets in HTML-Dokumente. Es +baut dabei auf vielen der in den Kapiteln 23 +bis 34 des Buches +vermittelten AWT-Features auf, ohne deren Kenntnis die Applet-Programmierung +kaum möglich wäre. + + + + +

39.1.2 Die Klasse java.applet.Applet

+ +

+Wie schon erwähnt, wird das Hauptprogramm eines Applets aus der +Klasse Applet +des Pakets java.applet +abgeleitet. Applet +ist nun aber keine der abstrakten Basisklassen der Java-Klassenbibliothek, +wie man es vielleicht erwarten würde, sondern eine konkrete Grafikklasse +am Ende der Klassenhierarchie. Applet +ist aus der Klasse Panel +abgeleitet, diese aus Container +und Container +aus Component. +Abbildung 39.1 stellt die +Ableitungshierarchie schematisch dar: +

+ + +

+ +

+Abbildung 39.1: Ableitungsbaum der Applet-Klasse

+ +

+Ein Applet ist also ein rechteckiges Bildschirmelement, das eine Größe +und Position hat, Ereignisse empfangen kann und in der Lage ist, grafische +Ausgaben vorzunehmen. Tatsächlich kommt dies dem Anspruch eines +Applets, ein eigenständiges Programm zu sein, das innerhalb eines +fensterartigen Ausschnitts in einem grafikfähigen Web-Browser +läuft, sehr entgegen. Durch die Vererbungshierarchie erbt ein +Applet bereits von seinen Vaterklassen einen großen Teil der +Fähigkeiten, die es zur Ausführung benötigt. Die über +die Fähigkeiten von Container, +Component +und Panel +hinaus erforderliche Funktionalität, die benötigt wird, +um ein Objekt der Klasse Applet +als Hauptmodul eines eigenständigen Programms laufen zu lassen, +wird von der Klasse Applet +selbst zur Verfügung gestellt. + + + + +

39.1.3 Initialisierung und Endebehandlung

+ +

+Die Kommunikation zwischen einem Applet und seinem Browser läuft +auf verschiedenen Ebenen ab. Nach dem Laden wird das Applet zunächst +instanziert und dann initialisiert. Anschließend +wird es gestartet, erhält GUI-Events und wird irgendwann wieder +gestoppt. Schließlich wird das Applet vom Browser nicht mehr +benötigt und zerstört. + +

+Zu jedem dieser Schritte gibt es eine korrespondierende Methode, die +vor dem entsprechenden Statuswechsel aufgerufen wird. Die aus Applet +abgeleitete Klasse ist dafür verantwortlich, diese Methoden zu +überlagern und mit der erforderlichen Funktionalität auszustatten. + + + + +

Instanzierung des Applets

+ +

+Bevor ein Applet aktiv werden kann, muss der Browser zunächst +ein Objekt der abgeleiteten Applet-Klasse +instanzieren. Hierzu ruft er den parameterlosen Default-Konstruktor +der Klasse auf: +

+ + + + + +
+ +
+public Applet()
+
+ +		 +java.applet.Applet
+ +

+Üblicherweise wird dieser in der abgeleiteten Klasse nicht überlagert, +sondern von Applet +geerbt. Notwendige Initialisierungen von Membervariablen werden später +erledigt. + + + + +

Initialisierung des Applets

+ +

+Nach der Instanzierung ruft der Browser die Methode init +auf, um dem Applet die Möglichkeit zu geben, Initialisierungen +vorzunehmen: +

+ + + + + +
+ +
+public void init()
+
+ +		 +java.applet.Applet
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+init +wird während der Lebensdauer eines Applets genau einmal +aufgerufen, nachdem die Klassendatei geladen und das Applet instanziert +wurde. Innerhalb von init +können Membervariablen initialisiert, Images oder Fonts geladen +oder Parameter ausgewertet werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Starten des Applets

+ +

+Nachdem die Initialisierung abgeschlossen ist, wird die Methode start +aufgerufen, um die Ausführung des Applets zu starten: +

+ + + + + +
+ +
+public void start()
+
+ +		 +java.applet.Applet
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Im Gegensatz zur Initialisierung kann das Starten eines Applets mehrfach +erfolgen. Wenn der Browser eine andere Webseite lädt, wird das +Applet nicht komplett zerstört, sondern lediglich gestoppt (siehe +nächsten Abschnitt). Bei erneutem Aufruf der Seite wird es dann +wieder gestartet und die Methode start +erneut aufgerufen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Stoppen des Applets

+ +

+Durch Aufrufen der Methode stop +zeigt der Browser dem Applet an, dass es gestoppt werden soll: +

+ + + + + +
+ +
+public void stop()
+
+ +		 +java.applet.Applet
+ +

+Wie erwähnt, geschieht dies immer dann, wenn eine andere Seite +geladen wird. Während der Lebensdauer eines Applets können +die Methoden start +und stop +also mehrfach aufgerufen werden. Keinesfalls darf ein Applet also +innerhalb von stop +irgendwelche endgültigen Aufräumarbeiten durchführen +und Ressourcen entfernen, die es bei einem nachträglichen Neustart +wieder benötigen würde. + + + + +

Zerstören des Applets

+ +

+Wenn ein Applet ganz bestimmt nicht mehr gebraucht wird (z.B. weil +der Browser beendet wird), ruft der Browser die Methode destroy +auf: +

+ + + + + +
+ +
+public void destroy()
+
+ +		 +java.applet.Applet
+ +

+Diese kann überlagert werden, um Aufräumarbeiten zu erledigen, +die erforderlich sind, wenn das Applet nicht mehr verwendet wird. +Eine typische Anwendung von destroy +besteht beispielsweise darin, einen Thread zu zerstören, der +bei der Initialisierung eines Applets angelegt wurde. + + + + +

39.1.4 Weitere Methoden der Klasse Applet

+ + + + +

Methoden zum Nachrichtentransfer

+ +

+Neben diesen vier speziellen Methoden kann ein Applet alle Nachrichten +erhalten, die an ein Component-Objekt +versendet werden. Hierzu zählen Mouse-, MouseMotion-, Key-, Focus- +und Component-Events ebenso wie die Aufforderung an das Applet, seine +Client-Area neu zu zeichnen. Bezüglich Reaktion auf die Events +und die Registrierung und Programmierung geeigneter Listener-Klassen +verhält sich ein Applet genauso wie jedes andere Fenster. In +Kapitel 28 und Kapitel 29 +wurden die möglichen Ereignisse und die Reaktion des Programms +darauf vorgestellt. + + + + +

showStatus

+ +

+Mit der Methode showStatus +kann das Applet einen Text in die Statuszeile des HTML-Browsers +schreiben, der das Applet ausführt: +

+ + + + + +
+ +
+public void showStatus(String msg)
+
+ +		 +java.applet.Applet
+ +

+Das folgende Beispiel zeigt ein sehr einfaches Applet, das den Text +»Hello, world« auf dem Bildschirm ausgibt und in die Statuszeile +des Browsers schreibt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing3901.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.applet.*;
+005 
+006 public class Listing3901
+007 extends Applet
+008 {
+009   public void paint(Graphics g)
+010   {
+011     showStatus("Hello, world");
+012     g.drawString("Hello, world",10,50);
+013   }
+014 }
+ +		 +Listing3901.java
+ +Listing 39.1: Ein einfaches Applet

+ + + + +

getParameterInfo

+ +

+Die Klasse Applet +besitzt eine Methode getParameterInfo, +die in abgeleiteten Klassen überlagert werden sollte: +

+ + + + + +
+ +
+public String[][] getParameterInfo()
+
+ +		 +java.applet.Applet
+ +

+getParameterInfo +kann vom Browser aufgerufen werden, um Informationen über die +vom Applet akzeptierten Parameter zu erhalten. Der Rückgabewert +von getParameterInfo +ist ein zweidimensionales Array von Strings. Jedes Element des Arrays +beschreibt einen Parameter des Applets durch ein Subarray mit drei +Elementen. Das erste Element gibt den Namen des Parameters an, das +zweite seinen Typ und das dritte eine textuelle Beschreibung des Parameters. +Die Informationen sollten so gestaltet sein, dass sie für menschliche +Benutzer verständlich sind; eine programmgesteuerte Verwendung +ist eigentlich nicht vorgesehen. + +

+Das nachfolgende Listing zeigt eine beispielhafte Implementierung +der Methode getParameterInfo +für das Applet in Listing 39.5: + +

+ + +

+ + + + +
+ +
+001 public String[][] getParameterInfo()
+002 {
+003   String[][] ret = {
+004     {"redwidth","int","Breite eines roten Segments"},
+005     {"whitewidth","int","Breite eines weissen Segments"}
+006   };
+007   return ret;
+008 }
+ +
+ +Listing 39.2: Verwendung von getParameterInfo

+ + + + +

getAppletInfo

+ +

+Ähnlich der Methode getParameterInfo +gibt es eine Methode getAppletInfo, +mit der die Anwendung Informationen über das Applet zur Verfügung +stellen sollte: +

+ + + + + +
+ +
+public String getAppletInfo()
+
+ +		 +java.applet.Applet
+ +

+Die Sprachspezifikation gibt an, dass hier ein String zurückgegeben +werden sollte, der Angaben zum Applet selbst, zur aktuellen Version +und zum Autor des Applets macht. Eine beispielhafte Implementierung +könnte so aussehen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public String getAppletInfo()
+002 {
+003   return "AppletBeispiel Ver. 1.0 (C) 1997-99 Guido Krueger";
+004 }
+ +
+ +Listing 39.3: Die Methode getAppletInfo

+
+ + + +
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+
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39.2 Einbinden eines Applets

+
+ +
+ + + + +

39.2.1 Das APPLET-Tag

+ +

+Das Einbinden eines Applets in ein HTML-Dokument +erfolgt unter Verwendung des APPLET-Tags, es wird also durch <APPLET> +eingeleitet und durch </APPLET> +beendet. Zwischen den beiden Marken kann ein Text stehen, der angezeigt +wird, wenn das Applet nicht aufgerufen werden kann. Ein applet-fähiger +Browser ignoriert den Text. Beispiel: + + +

+ + + + +
+ +
+001 <APPLET CODE="Hello.class" WIDTH=300 HEIGHT=200>
+002 Hier steht das Applet Hello
+003 </APPLET>
+ +
+ +Listing 39.4: Das APPLET-Tag

+ +

+Ein Applet-Tag wird wie normaler Text in die Browser-Ausgabe eingebunden. +Das Applet belegt soviel Platz auf dem Bildschirm, wie durch die Größenangaben +WIDTH +und HEIGHT +reserviert wurde. Soll das Applet in einer eigenen Zeile stehen, müssen +separate Zeilenschaltungen in den HTML-Code eingebaut werden (beispielsweise +<p> oder <br>), +oder es muss ein Tag verwendet werden, dessen Ausgabe in einer eigenen +Zeile steht (z.B. <h1> +bis <h6>). + +

+Neben dem Ersatztext, der zwischen dem Beginn- und Ende-Tag steht, +besitzt ein Applet-Tag weitere Parameter: +

+ +

+Zwischen beiden Parameterarten besteht ein grundsätzlicher Unterschied. +Während die Parameter der ersten Gruppe (also CODE, +WIDTH +und HEIGHT) +vom Browser interpretiert werden, um die visuelle Darstellung des +Applets zu steuern, werden die Parameter der zweiten Gruppe an das +Applet weitergegeben. Der Browser übernimmt bei ihnen nur die +Aufbereitung und die Übergabe an das Applet, führt aber +selbst keine Interpretation der Parameter aus. + + + + +

39.2.2 Die Parameter des Applet-Tags

+ +

+Der wichtigste Parameter des Applet-Tags heißt CODE +und gibt den Namen der Applet-Klasse an. Bei der Angabe des CODE-Parameters +sind einige Dinge zu beachten: +

+ +

+Alternativ kann die Klassendatei auch in einem der Verzeichnisse liegen, +die in der Umgebungsvariablen CLASSPATH +angegeben wurden. CLASSPATH +enthält eine Liste von durch Kommata getrennten Verzeichnissen, +die in der Reihenfolge ihres Auftretens durchsucht werden. CLASSPATH +spielt außerdem beim Aufruf des Compilers eine Rolle: Sie dient +dazu, die importierten Pakete zu suchen. + +

+Das Applet-Tag hat zwei weitere nichtoptionale Parameter WIDTH +und HEIGHT, die die Höhe +und Breite des für das Applet reservierten Bildschirmausschnitts +angeben. Innerhalb des Applets steht ein Rechteck dieser Größe +als Ausgabefläche zur Verfügung. + +

+Das Applet-Tag besitzt weitere optionale Parameter. Diese dienen zur +Konfiguration des Applets und zur Beeinflussung der Darstellung des +Applets und des umgebenden Textes. Tabelle 39.1 +gibt einen Überblick über die verfügbaren Parameter: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
ParameterBedeutung
CODEBASEHier kann ein alternatives Verzeichnis für +das Laden der Klassendateien angegeben werden. Fehlt diese Angabe, +wird das Dokumentenverzeichnis genommen.
ARCHIVEAngabe eines JAR-Archivs, +aus dem die Klassendateien und sonstigen Ressourcen des Applets geladen +werden sollen. Ein Beispiel zur Verwendung des ARCHIV-Parameters ist +in Abschnitt 51.6 bei der Vorstellung +von jar +zu finden.
OBJECTName einer Datei, die den serialisierten +Inhalt des Applets enthält
ALTAlternativer Text für solche Browser, +die zwar das Applet-Tag verstehen, aber Java nicht unterstützen +
NAMEEindeutiger Name für das Applet. Er +kann zur Unterscheidung mehrerer, miteinander kommunizierender Applets +auf einer Webseite verwendet werden.
ALIGNVertikale Anordnung des Applets in einer +Textzeile. Hier kann einer der Werte left, +right, +top, +texttop, +middle, +absmiddle, +baseline, +bottom +oder absbottom +angegeben werden.
VSPACERand über und unter dem Applet
HSPACERand links und rechts vom Applet
+

+Tabelle 39.1: Optionale Parameter des APPLET-Tags

+ + + + +

39.2.3 Parameterübergabe an Applets

+ +

+Neben den Parametern des Applet-Tags gibt es die Möglichkeit, +Parameter an das Applet selbst zu übergeben. Dazu kann innerhalb +von <APPLET> und </APPLET> +das optionale Tag <PARAM> +verwendet werden. Jedes PARAM-Tag besitzt die beiden Parameter name +und value, die den Namen und +den Wert des zu übergebenden Parameters angeben. + +

+Innerhalb des Applets können die Parameter mit der Methode getParameter +der Klasse Applet +abgefragt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public String getParameter(String name)
+
+ +		 +java.applet.Applet
+ +

+Für jeden angegebenen Parameter liefert getParameter +den zugehörigen Wert als String. +Numerische Parameter müssen vor der weiteren Verwendung also +erst konvertiert werden. Wird der angegebene Parameter nicht gefunden, +gibt die Methode null +zurück. + +

+Das folgende Listing demonstriert den Einsatz von getParameter +am Beispiel eines Applets, das eine rot-weiße Schranke zeichnet. +Das Applet erwartet zwei Parameter redwidth +und whitewidth, die die Breite +des roten und weißen Abschnitts angeben. Diese werden in der +init-Methode +gelesen und dem Array dx zugewiesen. +In paint +wird dieses Array dann verwendet, um abwechselnd weiße und rote +Parallelogramme der gewünschten Größe auszugeben. +Insgesamt entsteht dadurch der Eindruck einer rot-weißen Schranke: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Schranke.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.applet.*;
+005 
+006 public class Schranke
+007 extends Applet
+008 {
+009   private int[] dx;
+010   private Color[] color;
+011 
+012   public void init()
+013   {
+014     String tmp;
+015 
+016     dx = new int[2];
+017     try {
+018       dx[0] = Integer.parseInt(
+019         getParameter("redwidth")
+020       );
+021       dx[1] = Integer.parseInt(
+022         getParameter("whitewidth")
+023       );
+024     } catch (NumberFormatException e) {
+025       dx[0] = 10;
+026       dx[1] = 10;
+027     }
+028     color = new Color[2];
+029     color[0] = Color.red;
+030     color[1] = Color.white;
+031   }
+032 
+033   public void paint(Graphics g)
+034   {
+035     int maxX = getSize().width;
+036     int maxY = getSize().height;
+037     int x = 0;
+038     int flg = 0;
+039     Polygon p;
+040     while (x <= maxX+maxY/2) {
+041       p = new Polygon();
+042       p.addPoint(x,0);
+043       p.addPoint(x+dx[flg],0);
+044       p.addPoint(x+dx[flg]-maxY/2,maxY);
+045       p.addPoint(x-maxY/2,maxY);
+046       p.addPoint(x,0);
+047       g.setColor(color[flg]);
+048       g.fillPolygon(p);
+049       x += dx[flg];
+050       flg = (flg==0) ? 1 : 0;
+051     }
+052   }
+053 }
+ +		 +Schranke.java
+ +Listing 39.5: Ein parametrisiertes Applet

+ +

+Das folgende HTML-Dokument zeigt die Einbindung eines Schranken-Applets +mit einer Höhe von 10 Pixeln und einer Breite von 400 Pixeln. +Die roten Felder der Schranke sind 10 und die weißen 7 Pixel +breit: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 <html>
+002 <head>
+003 <title>Schranke</title>
+004 </head>
+005 <body>
+006 <h1>Schranke</h1>
+007 <applet code="Schranke.class" width=400 height=10>
+008 <param name="redwidth" value=10>
+009 <param name="whitewidth" value=7>
+010 Hier steht das Applet Schranke.class
+011 </applet>
+012 </body>
+013 </html>
+ +		 +Schranke.html
+ +Listing 39.6: Die HTML-Datei zum Schranken-Applet

+ +

+Beim Aufruf mit dem Netscape Navigator sieht die Ausgabe des Applets +so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 39.2: Darstellung des Schranken-Applets im Netscape Navigator

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Im Gegensatz zu einer Applikation wird ein Applet nicht direkt mit +dem Java-Interpreter java.exe +aufgerufen. Statt dessen wird es in eine HTML-Datei eingebunden und +indirekt über den Appletviewer +oder einen Web-Browser aufgerufen, der die HTML-Datei lädt. Unser +Programm kann beispielsweise mit dem folgenden Kommando gestartet +werden:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+appletviewer Schranke.html
+
+ + +

+Auch die »echten« Web-Browser können meist mit einer +Datei als Argument aufgerufen werden. Alternativ kann die HTML-Datei +natürlich auch direkt aus dem laufenden Browser geladen werden. +Der Applet-Viewer ist kein vollwertiger Browser, sondern extrahiert +lediglich die APPLET-Tags +und ihre Parameter, um die in der HTML-Datei angegebenen Applets zu +starten. +

+ + + +
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+
+ + + + +

39.3 Die Ausgabe von Sound +

+
+ +
+ + + + +

39.3.1 Soundausgabe in Applets

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Das JDK bietet auch einige Möglichkeiten, Sound auszugeben. Hierbei +muss klar zwischen dem JDK 1.2 und seinen Vorgängern unterschieden +werden. Während das JDK 1.2 die Soundausgabe sowohl Applikationen +als auch Applets ermöglicht, war diese vorher nur für Applets +möglich. Dabei war die Ausgabe auf gesampelte Sounds beschränkt, +die im AU-Format vorliegen +mußten. Das AU-Format stammt aus der SUN-Welt und legt ein Sample +im Format 8 Bit Mono, Sampling-Rate 8 kHz, µ-law-Kompression +ab. Seit dem JDK 1.2 werden dagegen auch die Sample-Formate WAV + und AIFF +sowie die Midi-Formate Typ 0 und Typ +1 und RMF unterstützt. +Zudem gibt es einige Shareware- oder Freeware-Tools, die zwischen +verschiedenen Formaten konvertieren können (z.B. CoolEdit +oder GoldWave). Mit dem JDK 1.3 wurden die +Fähigkeiten erneut erweitert. Mit der nun im JDK enthaltenen +Sound-Engine kann Musik nicht nur wiedergegeben, sondern auch aufgenommen +und bearbeitet werden, und es ist möglich, Zusatzgeräte +wie Mixer, Synthesizer oder andere Audiogeräte anzusteuern.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Die Ausgabe von Sound ist denkbar einfach und kann auf zwei unterschiedliche +Arten erfolgen. Zum einen stellt die Klasse Applet +die Methode play +zur Verfügung, mit der eine Sound-Datei geladen und abgespielt +werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public void play(URL url)
+
+public void play(URL url, String name)
+
+ +		 +java.applet.Applet
+ +

+Hierbei kann entweder der URL einer Sound-Datei (siehe nächster +Abschnitt) oder die Kombination von Verzeichnis-URL und Dateinamen +angegeben werden. Üblicherweise wird zur Übergabe des Verzeichnis-URLs +eine der Applet-Methoden +getCodeBase +oder getDocumentBase +verwendet. Diese liefern einen URL des Verzeichnisses, aus dem das +Applet gestartet wurde bzw. in dem die aktuelle HTML-Seite liegt: +

+ + + + + +
+ +
+public URL getCodeBase()
+
+public URL getDocumentBase()
+
+ +		 +java.applet.Applet
+ +

+Der Nachteil dieser Vorgehensweise ist, dass die Sound-Datei bei jedem +Aufruf neu geladen werden muss. In der zweiten Variante wird zunächst +durch einen Aufruf von getAudioClip +ein Objekt der Klasse AudioClip +beschafft, das dann beliebig oft abgespielt werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public getAudioClip(URL url, String name)
+
+ +		 +java.applet.Applet
+ +

+AudioClip +stellt die drei Methoden play, +loop +und stop +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public void play()
+
+public void loop()
+
+public void stop()
+
+ +		 +java.applet.AudioClip
+ +

+play +startet die zuvor geladene Sound-Datei und spielt sie genau einmal +ab. loop +startet sie ebenfalls, spielt den Sound in einer Endlosschleife aber +immer wieder ab. Durch Aufruf von stop +kann diese Schleife beendet werden. Es ist auch möglich, mehr +als einen Sound gleichzeitig abzuspielen. So kann beispielsweise eine +Hintergrundmelodie in einer Schleife immer wieder abgespielt werden, +ohne dass die Ausgabe von zusätzlichen Vordergrund-Sounds beeinträchtigt +würde. + +

+Das folgende Beispiel ist eine neue Variante des »Hello, World«-Programms. +Anstatt der textuellen Ausgabe stellt das Applet zwei Buttons zur +Verfügung, mit denen die Worte »Hello« und »World« +abgespielt werden können: +

+ + +

+ +

+Abbildung 39.3: Das sprechende »Hello, World«-Programm

+ +

+Hier ist der Sourcecode des Programms: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* HWApplet.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import java.applet.*;
+006 
+007 public class HWApplet
+008 extends Applet
+009 implements ActionListener
+010 {
+011   Button    hello;
+012   Button    world;
+013   AudioClip helloClip;
+014   AudioClip worldClip;
+015 
+016   public void init()
+017   {
+018     super.init();
+019     setLayout(new FlowLayout());
+020     hello = new Button("Hello");
+021     hello.addActionListener(this);
+022     add(hello);
+023     world = new Button("World");
+024     world.addActionListener(this);
+025     add(world);
+026     helloClip = getAudioClip(getCodeBase(),"hello.au");
+027     worldClip = getAudioClip(getCodeBase(),"world.au");
+028   }
+029 
+030   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+031   {
+032     String cmd = event.getActionCommand();
+033     if (cmd.equals("Hello")) {
+034       helloClip.play();
+035     } else if (cmd.equals("World")) {
+036       worldClip.play();
+037     }
+038   }
+039 }
+ +		 +HWApplet.java
+ +Listing 39.7: Das sprechende »Hello, World«

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Eine HTML-Datei HWApplet.html zum Aufruf +dieses Applets findet sich in Abschnitt 51.6. +Sie wird dort als Beispiel für die Einbindung von Applets in +jar-Dateien verwendet.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

39.3.2 Soundausgabe in Applikationen

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit dem JDK 1.2 kann nicht nur in Applets, sondern auch in Applikationen +Sound ausgegeben werden. Dazu bietet die Klasse Applet +eine statische Methode newAudioClip: +

+ + + + +
+ +
+public static AudioClip newAudioClip(URL url)
+
+ +
+

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Da es sich um eine Klassenmethode handelt, kann sie auch außerhalb +eines Applets aufgerufen werden. Das folgende Beispiel zeigt ein einfaches +Programm, das in der Kommandozeile den URL einer Sounddatei erwartet +und diese dann maximal 10 Sekunden lang abspielt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* PlaySound.java */
+002 
+003 import java.net.*;
+004 import java.applet.*;
+005 
+006 public class PlaySound
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     if (args.length >= 1) {
+011       try {
+012         URL url = new URL(args[0]);
+013         AudioClip clip = Applet.newAudioClip(url);
+014         clip.play();
+015         try {
+016           Thread.sleep(10000);
+017         } catch (InterruptedException e) {
+018         }
+019         System.exit(0);
+020       } catch (MalformedURLException e) {
+021         System.out.println(e.toString());
+022       }
+023     }
+024   }
+025 }
+ +		 +PlaySound.java
+ +Listing 39.8: Soundausgabe aus einer Applikation

+ +

+Das Programm kann beispielsweise dazu verwendet werden, einige der +Standard-Sounddateien unter Windows abzuspielen: + +

+java PlaySound file:///c:/windows\media\passport.mid
+
+java PlaySound file:///c:/windows\media\dermic~1.wav
+
+ +
+ + + +
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 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100252.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100252.html new file mode 100644 index 0000000..0809c75 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100252.html @@ -0,0 +1,382 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

39.4 Animation in Applets

+
+ +
+ +

+Animation ist in Applets ebenso möglich wie in Applikationen. +Alle Techniken, die in Kapitel 34 +erklärt wurden, sind grundsätzlich auch auf Applets anwendbar. +Aufgrund der Tatsache, dass Applets in einem Browser laufen und über +eine Netzwerk-Fernverbindung mit Daten versorgt werden müssen, +sollten folgende Besonderheiten beachtet werden: +

+ +

+Wir wollen uns diese Regeln zu eigen machen und in diesem Abschnitt +ein einfaches animiertes Applet entwickeln. Das Programm soll die +Skyline einer Großstadt bei Nacht darstellen. Dabei gehen in +den Wolkenkratzern die Lichter an und aus, auf einigen Dächern +gibt es rote Blinklichter, und von Zeit zu Zeit schlägt der Blitz +mit Krachen in einen der Wolkenkratzer ein. (Diese Aufgabenstellung +erinnert nicht ganz zu Unrecht an einen bekannten Bildschirmschoner.) +Abbildung 39.4 zeigt +einen Schnappschuß des laufenden Programms. +

+ + +

+ +

+Abbildung 39.4: Das Wolkenkratzer-Beispielprogramm

+ +

+Das Programm implementiert zwei Klassen, Skyscraper +und SkyscraperApplet. Skyscraper +repräsentiert einen Wolkenkratzer, der die Membervariablen x- +und y-Position, Höhe, Breite und Anzahl +der Fenster in x- und y-Richtung besitzt. Zusätzlich +kann ein Skyscraper-Objekt auf +Simulations-Events reagieren, die durch den Aufruf der Methode LightEvent +ausgelöst werden. In diesem Fall wird das Licht in einem der +Fenster an- oder ausgeschaltet oder das rote Blinklicht auf dem Dach +getriggert. + +

+Das eigentliche Applet wird durch die Klasse SkyscraperApplet +realisiert. In der init-Methode +wird zunächst eine Reihe von Skyscraper-Objekten +erzeugt und im Vector c abgelegt. +Zusätzlich werden die Parameter DELAY, +FLASH und THUNDER +eingelesen, die zur Steuerung der Animationsverzögerung, der +Blitzwahrscheinlichkeit und der Sound-Datei für den Donner dienen. +In der Methode start +wird ein Thread erzeugt, so dass die eigentliche Animation mit der +repaint-Schleife +in run +abläuft. Um das Bildschirmflackern zu verringern, wird update +überlagert, wie in Kapitel 34 +erläutert. In paint +wird per Zufallszahlengenerator eines der in v +gespeicherten Skyscraper-Objekte +ausgewählt und dessen LigthEvent-Methode +aufgerufen, um ein Beleuchtungsereignis zu simulieren. + +

+Manchmal wird auch noch die Methode Lightning +aufgerufen, um einen Blitzeinschlag darzustellen. Ein Blitz wird dabei +durch einen Streckenzug vom oberen Bildrand bis zur Dachspitze eines +Hochhauses dargestellt. Dieser Streckenzug wird für einen kurzen +Augenblick in weißer Farbe auf den Bildschirm gezeichnet und +anschließend durch erneutes Zeichnen in schwarzer Farbe wieder +entfernt. Um ein realistisches Flackern zu erreichen, wird dieser +Vorgang noch einmal wiederholt. Unmittelbar vor der Darstellung des +Blitzes wird das zuvor geladene Donnergeräusch abgespielt. + +

+Hier ist der Quellcode des Applets: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* SkyscraperApplet.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.util.*;
+005 import java.applet.*;
+006 
+007 class Skyscraper
+008 {
+009   public int x;
+010   public int y;
+011   public int width;
+012   public int height;
+013   int        wndcntx;
+014   int        wndcnty;
+015   boolean    blinkon = false;
+016 
+017   Skyscraper(int x, int y)
+018   {
+019     this.x = x;
+020     this.y = y;
+021     this.width = (int)(30*(0.5+Math.random()));
+022     this.height = (int)(100*(0.5+Math.random()));
+023     wndcntx = (width-4)/5;
+024     wndcnty = (height-4)/5;
+025   }
+026 
+027   void LightEvent(Graphics g)
+028   {
+029     double rnd  = Math.random();
+030     int    xwnd = (int)(Math.random()*wndcntx);
+031     int    ywnd = (int)(Math.random()*wndcnty);
+032     if (blinkon) {
+033       g.setColor(Color.black);
+034       g.fillRect(x+width/2,y-height-20,2,2);
+035       blinkon = false;
+036     }
+037     if (rnd >= 0.9) {
+038       blinkon = true;
+039       g.setColor(Color.red);
+040       g.fillRect(x+width/2,y-height-20,2,2);
+041     } else if (rnd >= 0.7) {
+042       g.setColor(Color.black);
+043       g.fillRect(x+2+xwnd*5,y-height+2+ywnd*5,2,2);
+044     } else {
+045       g.setColor(Color.yellow);
+046       g.fillRect(x+2+xwnd*5,y-height+2+ywnd*5,2,2);
+047     }
+048   }
+049 }
+050 
+051 public class SkyscraperApplet
+052 extends Applet
+053 implements Runnable
+054 {
+055   //Membervariablen
+056   Thread th;
+057   Vector v = new Vector();
+058   AudioClip thunder;
+059   boolean running;
+060 
+061    //Parameter
+062   int    DELAY;
+063   float  FLASH;
+064   String THUNDER;
+065 
+066   public void init()
+067   {
+068     Skyscraper house;
+069     int x = 5;
+070 
+071     //Häuser erzeugen
+072     while (this.getSize().width-x-1 >= 30) {
+073       house = new Skyscraper(x,this.getSize().height-10);
+074       v.addElement(house);
+075       x += house.width + 5;
+076     }
+077     setBackground(Color.black);
+078 
+079     //Parameter einlesen
+080     try {
+081       DELAY = Integer.parseInt(getParameter("delay"));
+082     } catch (NumberFormatException e) {
+083       DELAY = 75;
+084     }
+085     try {
+086       FLASH = (new Float(getParameter("flash"))).floatValue();
+087     } catch (NumberFormatException e) {
+088       FLASH = 0.01F;
+089     }
+090     THUNDER = getParameter("thunder");
+091     if (THUNDER != null) {
+092       thunder = getAudioClip(getCodeBase(),THUNDER);
+093     }
+094     System.out.println("DELAY = "+DELAY);
+095     System.out.println("FLASH = "+FLASH);
+096     System.out.println("THUNDER = "+THUNDER);
+097   }
+098 
+099   public void start()
+100   {
+101     if (th == null) {
+102       running = true;
+103       th = new Thread(this);
+104       th.start();
+105     }
+106   }
+107 
+108   public void stop()
+109   {
+110     if (th != null) {
+111       running = false;
+112       th = null;
+113     }
+114   }
+115 
+116   public void run()
+117   {
+118     while (running) {
+119       repaint();
+120       try {
+121         Thread.sleep(DELAY);
+122       } catch (InterruptedException e) {
+123         //nothing
+124       }
+125     }
+126   }
+127 
+128   public void update(Graphics g)
+129   {
+130     paint(g);
+131   }
+132 
+133   public void paint(Graphics g)
+134   {
+135     int i;
+136     Skyscraper house;
+137 
+138     i = (int)Math.floor(Math.random()*v.size());
+139     house = (Skyscraper)v.elementAt(i);
+140     house.LightEvent(g);
+141     if (Math.random() < FLASH) {
+142       Lightning(g,house.x+10,house.y-house.height);
+143     }
+144   }
+145 
+146   public void Lightning(Graphics g, int x, int y)
+147   {
+148     Vector poly = new Vector();
+149     int dx, dy, i, polysize;
+150 
+151     thunder.play();
+152     //Blitzpolygon berechnen
+153     poly.addElement(new Point(x,y));
+154     polysize = 1;
+155     while (y > 10) {
+156       dx = 10 - (int)(Math.floor(Math.random()*20));
+157       dy = - (int)(Math.floor(Math.random()*20));
+158       x += dx;
+159       y += dy;
+160       poly.addElement(new Point(x,y));
+161       ++polysize;
+162     }
+163     //Blitzvector in Koordinaten-Arrays umwandeln
+164     int[] xpoints = new int[poly.size()];
+165     int[] ypoints = new int[poly.size()];
+166     for (i = 0; i < polysize; ++i) {
+167       Point p = (Point)poly.elementAt(i);
+168       xpoints[i] = p.x;
+169       ypoints[i] = p.y;
+170     }
+171     //Blitz zeichnen
+172     for (i = 0; i <= 1; ++i) {
+173       g.setColor(Color.white);
+174       g.drawPolyline(xpoints, ypoints, polysize);
+175       try {
+176         Thread.sleep(20);
+177       } catch (InterruptedException e) {}
+178       g.setColor(Color.black);
+179       g.drawPolyline(xpoints, ypoints, polysize);
+180       try {
+181         Thread.sleep(20);
+182       } catch (InterruptedException e) {}
+183     }
+184   }
+185 }
+ +		 +SkyscraperApplet.java
+ +Listing 39.9: Das Wolkenkratzer-Applet

+ +

+Zum Aufruf des Applets kann beispielsweise folgende HTML-Datei verwendet +werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 <html>
+002 <head>
+003 <title>Skyscraper</title>
+004 </head>
+005 <body>
+006 <h1>Skyscraper</h1>
+007 <applet code=SkyscraperApplet.class width=500 height=300>
+008 <param name="delay"   value=75>
+009 <param name="flash"   value=0.01>
+010 <param name="thunder" value="thunder.au">
+011 Hier steht das Applet Skyscraper.class
+012 </applet>
+013 </body>
+014 </html>
+ +		 +SkyscraperApplet.html
+ +Listing 39.10: Die HTML-Datei zum Aufrufen des Wolkenkratzer-Applets

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100253.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100253.html new file mode 100644 index 0000000..23c8e2d --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100253.html @@ -0,0 +1,84 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 39 - Applets I +
+
+ + + + +

39.5 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100254.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100254.html new file mode 100644 index 0000000..f2a0f74 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100254.html @@ -0,0 +1,91 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 40 - Applets II +
+
+ + + + +

Kapitel 40

+

Applets II

+
+
+ + +
+
+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100255.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100255.html new file mode 100644 index 0000000..fd8d2d4 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100255.html @@ -0,0 +1,526 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 40 - Applets II +
+
+ + + + +

40.1 Verweise auf andere Seiten

+
+ +
+ + + + +

40.1.1 Die Klasse URL

+ +

+Das Konzept der URLs ist eines der +wichtigsten im ganzen Web. Ein URL (Uniform Resource Locator) +ist ein universelles Hilfsmittel zur Darstellung von Internet-Adressen. +Hinter jedem Link, der sich auf einem HTML-Dokument verbirgt, steht +ein URL, der beim Aufrufen des Links angesprungen wird. + +

+Der Aufbau von URLs ist in seiner Vielfältigkeit recht komplex +und ermöglicht es, sehr unterschiedliche Typen von Adressen zu +verwalten. Ein URL-Link kann beispielsweise verwendet werden, um eine +andere Webseite aufzurufen, eine Datei zu laden oder elektronische +Post an einen anderen Anwender zu senden. Wir wollen hier nur auf +die URLs eingehen, die man zur Darstellung von Webseiten-Adressen +verwendet. Eine exakte Beschreibung des URL-Konzepts befindet sich +in RFC 1630 (allgemeine Hinweise zu den RFCs finden sich in Abschnitt 46.1.5). + +

+Ein Uniform Resource Locator besteht aus mehreren Teilen. Als erstes +wird ein Dienst (auch Protokoll genannt) angegeben, +der beschreibt, auf welche Art von Service die Adresse verweist. Typische +Dienste sind html für Webseiten, ftp für einen +File-Download oder mailto, um eine Mail zu versenden. + +

+Bei einer HTML-Adresse besteht der URL aus +drei weiteren Teilen: +

+ +

+Gültige URLs sind also http://java.sun.com/javase/faqs.jsp +oder auch http://www.yahoo.com. +Die meisten Browser und Server sind in der Lage, fehlende Bestandteile +eines URLs weitgehend zu ergänzen. Fehlt beispielsweise die Dateierweiterung, +wird .html angehängt. Bezeichnet +der URL lediglich ein Verzeichnis, wird ein Standard-Dateiname wie +beispielsweise index.html oder default.htm +angehängt. + +

+Java implementiert das Konzept eines Uniform Resource Locators durch +eine eigene Klasse URL, die +sich im Paket java.net +befindet. Diese dient dazu, die Syntax von URLs zu kapseln und die +einzelnen Bestandteile voneinander zu trennen. Die Klasse URL +besitzt vier Konstruktoren, die es ermöglichen, eine Adresse +auf verschiedene Art zusammenzubauen. Wir werden hier nur die Variante +verwenden, die einen String +als Argument akzeptiert: +

+ + + + + +
+ +
+public URL(String url)
+  throws MalformedURLException
+
+ +		 +java.net.URL
+ +

+Bei der Anwendung dieses Konstruktors muss ein syntaktisch einwandfreier +URL als String +übergeben werden. Enthält der String einen Syntaxfehler, +löst der Konstruktor eine Ausnahme des Typs MalformedURLException +aus. + +

+An dieser Stelle wird natürlich noch nicht überprüft, +ob die angegebene Adresse wirklich existiert. Dazu wäre +eine funktionsfähige Netzwerkverbindung nötig, und es würde +ein in der Regel nicht akzeptabler Aufwand bei der Konstruktion von +URL-Objekten entstehen. Die im Konstruktor durchgeführten Überprüfungen +sind lediglich syntaktischer Natur, um sicherzustellen, dass +ein URL ein gültiges Adressenformat hat. Nachdem ein gültiges +URL-Objekt erzeugt wurde, kann +es zur Adressenübergabe verwendet werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Weitere Hinweise zur Anwendung der Klasse URL +finden sich in Abschnitt 46.4.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

40.1.2 Der Applet-Kontext

+ +

+Ein anderes Konzept, das bei der Programmierung von Links eine Rolle +spielt, ist das des Applet-Kontexts. Hierunter versteht Java +das Programm, das das aktuelle Applet ausführt. Dies ist +in der Regel der Browser, der das Applet geladen hat; während +der Entwicklung und Testphase des Programms kann es natürlich +auch der Appletviewer sein. + +

+Mit Hilfe der Methode getAppletContext +kann ein Objekt des Typs AppletContext +beschafft werden: +

+ + + + + +
+ +
+public AppletContext getAppletContext()
+
+ +		 +java.applet.Applet
+ +

+In der Klasse AppletContext +gibt es eine Reihe von Methoden, die dem Applet Funktionalitäten +des Browsers zur Verfügung stellen: +

+ +

+Wir wollen auf die ersten beiden Methoden nicht weiter eingehen, sondern +uns hier lediglich mit showDocument +beschäftigen. + + + + +

40.1.3 Die Methode showDocument

+ +

+Die Methode showDocument +kann dazu verwendet werden, eine andere Webseite zu laden. Dies führt +dazu, dass das aktive Applet angehalten wird und die Kontrolle über +die Webseite verliert. Befindet sich auf der neuen Webseite ein anderes +Applet, so wird dieses geladen bzw. - falls es bereits geladen war +- reaktiviert. + +

+Die Methode showDocument +steht in zwei unterschiedlichen Varianten zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public void showDocument(URL url)
+
+public void showDocument(URL url, String name)
+
+ +		 +java.applet.AppletContext
+ +

+In seiner einfachsten Form erwartet showDocument +lediglich einen einzigen Parameter, nämlich die Adresse der Zielseite. +Hier muss ein gültiges URL-Objekt +angegeben werden, also eine komplette Adresse mit Dienst, Host-Name, +Verzeichnis und Datei. In der zweiten Variante kann zusätzlich +ein target angegeben werden, also das Sprungziel innerhalb +der ausgewählten Datei. Hier können die Standard-HTML-Targets +_self, +_parent, +_top +und _blank +sowie alle benutzerdefinierten Sprungmarken verwendet werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Soll statt einer absoluten eine relative Adresse angegeben werden +, also beispielsweise eine andere Webseite +aus demselben Verzeichnis oder aus einem seiner Unterverzeichnisse, +muss das URL-Objekt +mit einem erweiterten Konstruktor instanziiert werden. Zusätzlich +zur Angabe des relativen URL-Strings ist als erstes Argument ein Kontext-URL +anzugeben, der das Basisverzeichnis für das zweite Argument vorgibt. +Mit Hilfe der Methoden getCodeBase +und getDocumentBase +der Klasse Applet +kann beispielsweise das Stammverzeichnis des Applets bzw. der HTML-Seite +ermittelt werden. Als zweites Argument muss dann lediglich der Dateiname +relativ zu diesem Verzeichnis angegeben werden.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Das folgende Applet demonstriert die Anwendung von showDocument. +Es erstellt eine Reihe von Buttons und zeigt sie auf dem Bildschirm +an. Wird einer der Buttons gedrückt, verzweigt das Programm auf +die durch den Button spezifizierte Seite. Während der Initialisierung +sucht das Applet nach Parametern mit den Namen button1, +button2 usw. Jeder dieser Parameter +sollte den Namen des Buttons und die Zieladresse enthalten. Die beiden +Teile müssen durch ein Komma getrennt sein. Eine Besonderheit +besteht darin, dass auch Adressen angegeben werden können, die +mit = anfangen. In diesem Fall +wird das = entfernt und der +interne URL nicht absolut, sondern unter Verwendung des erweiterten +Konstruktors relativ zur aktuellen Webseite angelegt. + +

+Um die Buttons sowohl auf dem Bildschirm anzeigen zu können als +auch den zugehörigen URL zu speichern, wurde eine neue Klasse +URLButton definiert. URLButton +erweitert die Klasse Button +um die Fähigkeit, einen URL mitzuspeichern und bei Bedarf abzufragen. + +

+Hier ist das Listing: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* URLLaden.java */
+002 
+003 import java.applet.*;
+004 import java.awt.*;
+005 import java.awt.event.*;
+006 import java.util.*;
+007 import java.net.*;
+008 
+009 class URLButton
+010 extends Button
+011 {
+012   private URL url;
+013 
+014   public URLButton(String label, URL url)
+015   {
+016     super(label);
+017     this.url = url;
+018   }
+019 
+020   public URL getURL()
+021   {
+022     return url;
+023   }
+024 }
+025 
+026 public class URLLaden
+027 extends Applet
+028 implements ActionListener
+029 {
+030   Vector buttons;
+031 
+032   public void init()
+033   {
+034     super.init();
+035     setLayout(new FlowLayout());
+036     addNotify();
+037     buttons = new Vector();
+038     for (int i=1; ; ++i) {
+039       String s = getParameter("button"+i);
+040       if (s == null) {
+041         break;
+042       }
+043       try {
+044         StringTokenizer st = new StringTokenizer(s,",");
+045         String label = st.nextToken();
+046         String urlstring = st.nextToken();
+047         URL url;
+048         if (urlstring.charAt(0) == '=') {
+049           urlstring = urlstring.substring(1);
+050           url = new URL(getDocumentBase(),urlstring);
+051         } else {
+052           url = new URL(urlstring);
+053         }
+054         URLButton button = new URLButton(label,url);
+055         button.addActionListener(this);
+056         add(button);
+057         buttons.addElement(button);
+058       } catch (NoSuchElementException e) {
+059         System.out.println("Button"+i+": "+e.toString());
+060         break;
+061       } catch (MalformedURLException e) {
+062         System.out.println("Button"+i+": "+e.toString());
+063         break;
+064       }
+065     }
+066   }
+067 
+068   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+069   {
+070     URLButton source = (URLButton)event.getSource();
+071     Enumeration en = buttons.elements();
+072     while (en.hasMoreElements()) {
+073       URLButton button = (URLButton)en.nextElement();
+074       if (button == source) {
+075         System.out.println(
+076           "showDocument("+button.getURL().toString()+")"
+077         );
+078         getAppletContext().showDocument(button.getURL());
+079       }
+080     }
+081   }
+082 }
+ +		 +URLLaden.java
+ +Listing 40.1: Laden von Webseiten aus einem Applet

+ +

+Um die wichtigsten Fälle zu demonstrieren, wurde das Applet mit +der folgenden HTML-Datei gestartet: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 <html>
+002 <head>
+003 <title>URLLaden</title>
+004 </head>
+005 <body>
+006 <h1>URLLaden</h1>
+007 <applet code=URLLaden.class width=400 height=200>
+008 <param
+009    name="button1"
+010    value="JAVA-Home,http://java.sun.com/">
+011 <param
+012    name="button2"
+013    value="Guido-Home,http://www.gkrueger.com">
+014 <param
+015    name="button3"
+016    value="Schranke,=Schranke.html">
+017 <param
+018    name="button4"
+019    value="Jana30,=images/jana30.gif">
+020 Hier steht das Applet URLLaden.class
+021 </applet>
+022 </body>
+023 </html>
+ +		 +URLLaden.html
+ +Listing 40.2: Die HTML-Datei zum Laden der Webseiten

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Hier werden vier verschiedene Buttons definiert: +

    +
  • Der Button JAVA-Home verzweigt auf die Java-Seite von SUN. +
  • Der Button Guido-Home verzweigt auf die Homepage des Autors. +
  • Der Button Schranke lädt das Beispiel Schranke, +das sich in demselben Verzeichnis wie die aktuelle HTML-Seite befindet. +
  • Der Button Jana30 schließlich demonstriert zwei weitere +Features. Erstens, dass es bei den meisten Browsern auch möglich +ist, Grafikdateien (beispielsweise im GIF-Format) zu laden. Zweitens, +wie man mit Unterverzeichnissen umgeht (Pfadtrennzeichen in UNIX-Manier). +
+		 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die Ausgabe des Programms im Netscape Navigator sieht folgendermaßen +aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 40.1: Darstellung von URLLaden im Netscape Navigator

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100256.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100256.html new file mode 100644 index 0000000..c6e7a3f --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100256.html @@ -0,0 +1,241 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 40 - Applets II +
+
+ + + + +

40.2 Kommunikation zwischen Applets

+
+ +
+ +

+Wenn mehr als ein Applet auf einer Webseite platziert wurde, ist es +mitunter wünschenswert, dass die Applets miteinander kommunizieren. +Da Applets gewöhnliche Java-Objekte sind, ist es prinzipiell +nicht schwer, aus einem Applet heraus öffentliche Methoden oder +Membervariablen eines anderen Applets aufzurufen. Dazu ist es allerdings +erforderlich, dass ein Applet in den Besitz einer Instanz eines anderen +Applets gelangt. Der Applet-Kontext stellt dazu zwei Methoden zur +Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public Applet getApplet(String name)
+
+public Enumeration getApplets()
+
+ +		 +java.applet.AppletContext
+ +

+getApplets +liefert eine Enumeration +mit allen Applets, die sich auf derselben Seite befinden. Sofern sie +für den Aufrufer unterscheidbar sind, kann daraus das gewünschte +Applet ausgewählt werden. getApplet +liefert dagegen genau das Applet mit dem als Parameter angegebenen +Namen. Dieser muss dem NAME-Parameter +des gewünschten Applets entsprechen (siehe Abschnitt 39.2.2). + +

+Wir wollen uns ein einfaches Beispiel für die Kommunikation von +drei Applets, die sich auf derselben Webseite befinden, ansehen. Dazu +soll eine Klasse ChgNextApplet +geschrieben werden, die den zur Verfügung stehenden Platz in +der aktuellen Hintergrundfarbe einfärbt. Nach einem Mausklick +soll die Hintergrundfarbe eines anderen, mit dem NEXT-Parameter spezifizierten, +Applets verändert werden. + +

+Der Code für die Applet-Klasse kann wie folgt realisiert werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* ChgNextApplet.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import java.applet.*;
+006 import java.util.*;
+007 
+008 public class ChgNextApplet
+009 extends Applet
+010 {
+011   private String next;
+012 
+013   public void init()
+014   {
+015     next = getParameter("next");
+016     setBackground(Color.red);
+017     addMouseListener(
+018       new MouseAdapter()
+019       {
+020         public void mouseClicked(MouseEvent event)
+021         {
+022           if (next != null) {
+023             Applet applet = getAppletContext().getApplet(next);
+024             if (applet != null) {
+025               int red   = (int)(Math.random() * 256);
+026               int green = (int)(Math.random() * 256);
+027               int blue  = (int)(Math.random() * 256);
+028               applet.setBackground(new Color(red, green, blue));
+029               applet.repaint();
+030             }
+031           }
+032         }
+033       }
+034     );
+035   }
+036 
+037   public void paint(Graphics g)
+038   {
+039     g.drawString("Change " + next, 5, 20);
+040   }
+041 }
+ +		 +ChgNextApplet.java
+ +Listing 40.3: Die Klasse ChgNextApplet

+ +

+In init +wird der NEXT-Parameter ausgelesen und einer Membervariable zugewiesen +und die Hintergrundfarbe zunächst auf rot gesetzt. Anschließend +wird ein MouseListener +registriert, der bei jedem Mausklick das NEXT-Applet beschafft, seinen +Hintergrund in einer zufällig ausgewählten Farbe einfärbt +und repaint +aufruft, um es neu darzustellen. + +

+Wir wollen nun eine HTML-Seite anlegen, die drei Instanzen von ChgNextApplet +erzeugt. Sie sollen die Namen »A1«, »A2« und »A3« +erhalten und sich gegenseitig als NEXT-Applet registrieren. Ein Mausklick +auf »A1« ändert die Farbe von »A2«, ein Klick +auf »A2« die von »A3« und ein Klick auf »A3« +die von »A1«. Dazu kann folgende Datei ThreeApplets.html +verwendet werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 <html>
+002 <head>
+003 <title>ThreeApplets</title>
+004 </head>
+005 <body>
+006 
+007 A1:
+008 <applet code="ChgNextApplet.class" width=90 height=30 name="A1">
+009 <param name="next" value="A2">
+010 Applet A1
+011 </applet>
+012 
+013 <p>
+014 A2:
+015 <applet code="ChgNextApplet.class" width=90 height=30 name="A2">
+016 <param name="next" value="A3">
+017 Applet A2
+018 </applet>
+019 
+020 <p>
+021 A3:
+022 <applet code="ChgNextApplet.class" width=90 height=30 name="A3">
+023 <param name="next" value="A1">
+024 Applet A3
+025 </applet>
+026 
+027 </body>
+028 </html>
+ +		 +ThreeApplets.html
+ +Listing 40.4: Die HTML-Datei mit den drei kommunizierenden Applets

+ +

+Die HTML-Seite kann nun im Browser aufgerufen werden. Nach einigen +Mausklicks könnte die Darstellung so aussehen: +

+ + +

+ +

+Abbildung 40.2: Die drei kommunizierenden Applets

+
+ + + +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

40.3 Umwandlung einer Applikation in ein Applet

+
+ +
+ +

+In der Praxis steht man manchmal vor der Aufgabe, eine bestehende +Applikation in ein Applet umzuwandeln, etwa wenn ein vorhandendes +Programm in eine HTML-Präsentation eingebunden werden soll. Da +die Unterschiede zwischen Applets und Applikationen nicht so groß +sind, kann diese Konvertierung - etwas Glück vorausgesetzt - +mit überschaubarem Aufwand erledigt werden. Wir wollen in diesem +Abschnitt die prinzipielle Vorgehensweise erläutern und auf einige +der dabei möglicherweise auftretenden Besonderheiten eingehen. + + + + +

40.3.1 Die Beispiel-Applikation

+ +

+Als Beispiel soll ein sehr einfaches Programm verwendet werden. Es +enthält ein Textfeld mit einem Zahlenwert und vier Buttons, mit +denen die Zahl um 1, 10, 100 oder 1000 erhöht werden kann. Die +Dialogelemente werden in einem Frame +angeordnet, der von der main-Methode +erzeugt wird. Seine Größe und Position werden ebenfalls +explizit vorgegeben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Calculator.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Calculator
+007 extends Frame
+008 implements ActionListener
+009 {
+010   private TextField tf;
+011 
+012   public Calculator()
+013   {
+014     super("Calculator");
+015     addWindowListener(new WindowClosingAdapter(true));
+016     setBackground(Color.lightGray);
+017     setLayout(new GridLayout(2, 1));
+018     tf = new TextField("777");
+019     add(tf);
+020     Panel p = new Panel();
+021     for (int i = 1; i <= 1000; i *= 10) {
+022       Button b = new Button("+" + i);
+023       b.addActionListener(this);
+024       p.add(b);
+025     }
+026     add(p);
+027   }
+028 
+029   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+030   {
+031     String cmd = event.getActionCommand();
+032     int n1 = Integer.parseInt(tf.getText());
+033     int n2 = Integer.parseInt(cmd.substring(1));
+034     tf.setText("" + (n1 + n2));
+035   }
+036 
+037   public static void main(String[] args)
+038   {
+039     Calculator calc = new Calculator();
+040     calc.setLocation(100, 100);
+041     calc.setSize(200, 85);
+042     calc.setVisible(true);
+043   }
+044 }
+ +		 +Calculator.java
+ +Listing 40.5: Die Calculator-Applikation

+ +

+Die Ausgabe des Programms nach dem Starten sieht so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 40.3: Die Calculator-Applikation

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+In vielen Beispielen in diesem Buch wird der Einfachheit halber die +in Abschnitt 23.2.4 vorgestellte +Klasse WindowClosingAdapter +verwendet, um einen Listener zum Schließen des Fensters zu registrieren. +Damit ein solches Beispiel sich kompilieren läßt, muss +die Datei WindowClosingAdapter.java im +aktuellen Verzeichnis vorhanden sein. Sie befindet sich auf der DVD +zum Buch oder in Listing 23.2.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

40.3.2 Variante 1: Das Programm als Popup-Fenster

+ +

+Die einfachste Möglichkeit, die Applikation als Applet laufen +zu lassen, besteht darin, die aus Frame +abgeleitete Fensterklasse zu erhalten und aus dem Applet heraus als +eigenständiges Hauptfenster aufzurufen. Dazu schreiben wir ein +Hilfsapplet CalculatorApplet1, +das den ehemals in main +enthaltenen Code in der init-Methode +ausführt. Um das Fenster sichtbar zu machen, wird der Aufruf +von setVisible(true) in die +Methode start +verlegt, und in stop +wird setVisible(false) aufgerufen. +Das Fenster wird dadurch immer dann angezeigt, wenn die Seite mit +dem Applet im Browser sichtbar ist: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* CalculatorApplet1.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.applet.*;
+005 
+006 public class CalculatorApplet1
+007 extends Applet
+008 {
+009   Calculator calc;
+010 
+011   public void init()
+012   {
+013     calc = new Calculator();
+014     calc.setLocation(100, 100);
+015     calc.setSize(200, 130);
+016   }
+017 
+018   public void start()
+019   {
+020     calc.setVisible(true);
+021   }
+022 
+023   public void stop()
+024   {
+025     calc.setVisible(false);
+026   }
+027 }
+ +		 +CalculatorApplet1.java
+ +Listing 40.6: Ein Applikations-Applet im Popup-Fenster

+ +

+Das Applet kann mit folgender HTML-Datei im Browser angezeigt werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 <html>
+002 <head>
+003 <title>CalculatorApplet1</title>
+004 </head>
+005 <body>
+006 
+007 <h1>CalculatorApplet1</h1>
+008 
+009 <applet code="CalculatorApplet1.class" width=200 height=100>
+010 CalculatorApplet1
+011 </applet>
+012 
+013 </body>
+014 </html>
+ +		 +CalculatorApplet1.html
+ +Listing 40.7: HTML-Datei zum Aufruf des Beispiel-Applets

+ +

+Die vorgeschlagene Methode ist einfach umzusetzen, hat aber einige +Nachteile: +

+ + + + +

40.3.3 Variante 2: Erstellen eines gleichwertigen Applets

+ +

+Um den eigentlichen Vorteil von Applets, das Einbetten von +laufenden Programmen in HTML-Seiten, ausnutzen zu können, müssen +wir etwas mehr Aufwand treiben. Wir wollen uns dazu die Schritte ansehen, +um aus unserer Beispielapplikation ein gleichwertiges Applet zu machen: +

+ +

+Nachdem die Schritte beendet wurden, steht nun (wenigstens in diesem +nicht sehr komplexen Beispiel) ein gleichwertiges Applet zur Verfügung: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* CalculatorApplet2.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import java.applet.*;
+006 
+007 public class CalculatorApplet2
+008 extends Applet
+009 implements ActionListener
+010 {
+011   private TextField tf;
+012 
+013   public void init()
+014   {
+015     setBackground(Color.lightGray);
+016     setLayout(new GridLayout(2, 1));
+017     tf = new TextField("777");
+018     add(tf);
+019     Panel p = new Panel();
+020     for (int i = 1; i <= 1000; i *= 10) {
+021       Button b = new Button("+" + i);
+022       b.addActionListener(this);
+023       p.add(b);
+024     }
+025     add(p);
+026   }
+027 
+028   public void actionPerformed(ActionEvent event)
+029   {
+030     String cmd = event.getActionCommand();
+031     int n1 = Integer.parseInt(tf.getText());
+032     int n2 = Integer.parseInt(cmd.substring(1));
+033     tf.setText("" + (n1 + n2));
+034   }
+035 }
+ +		 +CalculatorApplet2.java
+ +Listing 40.8: Das gleichwertige Calculator-Applet

+ +

+Nun kann die HTML-Datei erstellt und das Applet aufgerufen werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 <html>
+002 <head>
+003 <title>CalculatorApplet2</title>
+004 </head>
+005 <body>
+006 
+007 <h1>CalculatorApplet2</h1>
+008 
+009 <applet code="CalculatorApplet2.class" width=200 height=85>
+010 CalculatorApplet2
+011 </applet>
+012 
+013 </body>
+014 </html>
+ +		 +CalculatorApplet2.html
+ +Listing 40.9: HTML-Datei zum Aufruf des Beispiel-Applets

+
+ + + +
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+
+ + + + +

40.4 Das Java-Plugin +

+
+ +
+ + + + +

40.4.1 Funktionsweise

+ +

+Obwohl Applets einer der Hauptgründe für das große +Interesse an Java waren und mit Netscape 2.0 bereits früh eine +weitverbreitete Plattform für JDK-1.0-Applets zur Verfügung +stand, stellte sich bei vielen Entwicklern bald eine gewisse Ernücherung +ein. Bereits zur Version 1.1 des JDK hatten die Browser-Hersteller +große Probleme, Schritt zu halten. Während Netscape den +Applet-Entwicklern mit Qualitätsproblemen die frühen 4er +Versionen des Communicators verhagelte, wurden beim Internet Explorer +aus unternehmenspolitischen Gründen bestimmte JDK-1.1-Eigenschaften +gar nicht erst zur Verfügung gestellt. + +

+Selbst heute noch werden Applets nicht selten mit dem JDK 1.0 entwickelt, +um möglichen Kompatibilitätsproblemen aus dem Weg zu gehen. +Von einer echten Unterstützung für die neueren JDKs sind +die Browser noch weit entfernt. Glücklicherweise hat SUN diese +Probleme erkannt und mit dem Java-Plugin eine eigene Browser-Erweiterung +zum Ausführen von Applets entwickelt. Diese läuft sowohl +mit dem Communicator als auch mit dem Internet Explorer und wird zusammen +mit dem SUN-JRE bzw. -JDK installiert. Entsprechend präparierte +Applets laufen dann nicht mehr unter den Browser-eigenen Java-Implementierungen, +sondern verwenden die VM und die Laufzeitumgebung der Original-SUN-Implementierung. +Der Browser stellt nur noch das Fenster zur Bildschirmausgabe zur +Verfügung. Auf diese Weise können Applets alle Eigenschaften +der aktuellen Java-Versionen verwenden (Collections, Java-2D, Swing +usw.). + +

+Allerdings hat die Sache einen kleinen Haken. Um das Plugin zum Ausführen +eines Applets zu bewegen, darf dieses im HTML-Quelltext nämlich +nicht mehr innerhalb eines APPLET-Tags +stehen, sondern muss mit dem EMBED- +bzw. OBJECT-Tag +eingebunden werden. Zwar stellt SUN ein automatisches Werkzeug zur +Konvertierung von Webseiten zur Verfügung, aber das kann natürlich +nur auf Seiten angewendet werden, deren Quelltext modifizierbar ist. +Während beispielsweise unternehmensinterne Webseiten im Intranet +entsprechend präpariert werden können, werden aus dem Internet +geladene HTML-Seiten mit eingebetteten Applets nach wie vor von der +im Browser eingebauten Java-Implementierung ausgeführt. + +

+Des weiteren muss natürlich auf dem Client ein geeignetes JRE +inklusive des Plugins installiert sein, damit die modifizierten Applets +ausgeführt werden können. Zwar können die HTML-Seiten +so aufgebaut werden, dass beim Fehlen des Plugins ein Verweis auf +eine Download-Seite angezeigt wird. In diesem Fall muss das JRE dann +aber erst vom Anwender auf dem Client installiert werden, was aus +verschiedenen Gründen problematisch sein kann (fehlende Kenntnisse +des Anwenders, Programme dürfen nur vom Administrator installiert +werden, Sicherheitsbedenken usw.) Einer der Hauptvorteile von Applets, +die »installationsfreie« Ausführbarkeit von Programmen, +ist verloren. + +

+Dies mögen Gründe dafür sein, dass sich das Plugin +noch nicht für Internet-Applets durchsetzen konnte. Für +Intranet-Installationen, bei denen die Ausstattung der Clients kontrollierbar +ist, kann es aber eine echte Alternative gegenüber dem Betrieb +von autonomen Java-Applikationen sein. Wir wollen im nächsten +Abschnitt die Schritte aufzeigen, die erforderlich sind, um ein Applet +mit dem Plugin auszuführen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit der Version 1.4 des JDK können bestimmte Web-Browser dazu +gebracht werden, auch bei einem normalen APPLET-Tag +auf die Runtime der Version 1.4 zurückzugreifen, statt auf die +eingebaute Java-Implementierung. Dies gilt im wesentlichen für +die 4er-, 5er- und 6er-Versionen des Internet Explorers sowie für +die 6.0er- und 6.1er-Versionen des Netscape Communicators. Ein entsprechendes +Verhalten der Browser kann entweder bei der Installation des JDK festgelegt +werden (siehe Abschnitt 2.1.2), +oder auch nachträglich über den Eintrag »Java-Plug-in +1.4.0« in der Systemsteuerung.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

40.4.2 Verwendung des Plugins

+ + + + +

Installation

+ +

+Das Java-Plugin ist seit der Version 1.2 fester Bestandteil des JRE +(Java Runtime Environment). Wird ein JRE 1.2 oder höher +(oder ein entsprechendes JDK) installiert, so fügt die Installationsroutine +den installierten Browsern das Plugin automatisch hinzu. Unter Windows +gibt es nach der Installation in der Systemsteuerung einen neuen Eintrag +»Java-Plugin«, mit dem das Plugin konfiguriert werden kann. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Wenn den Anwendern, die noch kein Plugin haben, eine einfache Möglichkeit +zur Installation gegeben werden soll, kann in den EMBED- +bzw. OBJECT-Tags +ein Verweis auf die Plugin-Downloadseite untergebracht werden. Der +im nächsten Abschnitt vorgestellte Plugin-Konverter macht das +automatisch und fügt Verweise auf die Downloadseiten von java.sun.com +ein. Im Intranet kann natürlich auch eine lokale Seite angegeben +werden.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

Konvertierung der HTML-Seiten

+ +

+Das Konvertieren der APPLET-Tags +ist leider keine triviale Angelegenheit. Einerseits arbeiten die Plugin-Mechanismen +der verschiedenen Browser unterschiedlich, andererseits gibt es Unterschiede +zwischen den verschiedenen Browser-Versionen. Am einfachsten ist es, +die Konvertierung der HTML-Seiten dem Konvertierungstool HTMLConverter +zu überlassen, das von der Plugin-Homepage http://java.sun.com/products/plugin +heruntergeladen werden kann. Seit dem JDK 1.3.1 ist der Konverter +fester Bestandteil des JDK. + +

+Nachdem das Konvertierungstool installiert wurde (in der Version 1.3 +wird es als Zip-Datei ausgeliefert und muss lediglich in ein freies +Verzeichnis entpackt werden), kann seine Hauptklasse HTMLConverter +gestartet werden: + +

+javaw HTMLConverter
+
+ + +

+Der Konverter wird dann als Swing-Applikation aufgerufen und erlaubt +die interaktive Konfiguration der verschiedenen Optionen. Er kann +eine einzige oder alle Dateien in einem vorgegebenen Verzeichnis konvertieren +und wahlweise auch Unterverzeichnisse durchlaufen. Die Konvertierung +wird mit Hilfe von Template-Dateien erledigt. Mit ihnen wird festgelegt, +auf welchen Plattformen und Browsern die konvertierte HTML-Datei laufen +soll. Für den Communicator werden die APPLET-Tags +in EMBED-Tags +umgewandelt, für den Internet Explorer in OBJECT-Tags. +Standardmäßig ist ein Template aktiviert, das trickreichen +Code erzeugt, der auf beiden Browsern läuft. + +

+Bei der Konvertierung werden die ursprünglichen HTML-Seiten in +einem Backup-Verzeichnis gesichert. Zusätzlich werden die alten +APPLET-Tags +in einem Kommentar am Ende des neuen Tags abgelegt. Nach der Konvertierung +kann die HTML-Seite wie gewohnt im Browser aufgerufen werden. Die +Applets werden nun allerdings nicht mehr mit der im Browser eingebauten +Java-Implementierung betrieben, sondern mit dem installierten JRE. +

+ + + +
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+
+ + + + +

40.5 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100260.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100260.html new file mode 100644 index 0000000..763bfaa --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100260.html @@ -0,0 +1,87 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

Kapitel 41

+

Serialisierung

+
+
+ + +
+
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100261.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100261.html new file mode 100644 index 0000000..79d6ea0 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100261.html @@ -0,0 +1,731 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

41.1 Grundlagen

+
+ +
+ + + + +

41.1.1 Begriffsbestimmung

+ +

+Unter Serialisierung wollen wir die +Fähigkeit verstehen, ein Objekt, das im Hauptspeicher der Anwendung +existiert, in ein Format zu konvertieren, das es erlaubt, das Objekt +in eine Datei zu schreiben oder über eine Netzwerkverbindung +zu transportieren. Dabei wollen wir natürlich auch den umgekehrten +Weg einschließen, also das Rekonstruieren eines in serialisierter +Form vorliegenden Objekts in das interne Format der laufenden Java-Maschine. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Serialisierung wird häufig mit dem Begriff Persistenz +gleichgesetzt, vor allem in objektorientierten Programmiersprachen. +Das ist nur bedingt richtig, denn Persistenz bezeichnet genaugenommen +das dauerhafte Speichern von Daten auf einem externen Datenträger, +so dass sie auch nach dem Beenden des Programms erhalten bleiben. +Obwohl die persistente Speicherung von Objekten sicherlich eine der +Hauptanwendungen der Serialisierung ist, ist sie nicht ihre einzige. +Wir werden später Anwendungen sehen, bei der die Serialisierung +von Objekten nicht zum Zweck ihrer persistenten Speicherung genutzt +werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

41.1.2 Schreiben von Objekten

+ +

+Während es vor dem JDK 1.1 keine einheitliche Möglichkeit +gab, Objekte zu serialisieren, gibt es seither im Paket java.io +die Klasse ObjectOutputStream, +mit der das sehr einfach zu realisieren ist. ObjectOutputStream +besitzt einen Konstruktor, der einen OutputStream +als Argument erwartet: +

+ + + + + +
+ +
+public ObjectOutputStream(OutputStream out)
+  throws IOException
+
+ +		 +java.io.ObjectOutputStream
+ +

+Der an den Konstruktor übergebene OutputStream +dient als Ziel der Ausgabe. Hier kann ein beliebiges Objekt der Klasse +OutputStream +oder einer daraus abgeleiteten Klasse übergeben werden. Typischerweise +wird ein FileOutputStream +verwendet, um die serialisierten Daten in eine Datei zu schreiben. + +

+ObjectOutputStream +besitzt sowohl Methoden, um primitive Typen zu serialisieren, als +auch die wichtige Methode writeObject, +mit der ein komplettes Objekt serialisiert werden kann: + + + + +

+ + + + + +
+ +
+public final void writeObject(Object obj)
+  throws IOException
+public void writeBoolean(boolean data)
+  throws IOException
+public void writeByte(int data)
+  throws IOException
+public void writeShort(int data)
+  throws IOException
+public void writeChar(int data)
+  throws IOException
+public void writeInt(int data)
+  throws IOException
+public void writeLong(long data)
+  throws IOException
+public void writeFloat(float data)
+  throws IOException
+public void writeDouble(double data)
+  throws IOException
+public void writeBytes(String data)
+  throws IOException
+public void writeChars(String data)
+  throws IOException
+public void writeUTF(String data)
+  throws IOException
+
+ +		 +java.io.ObjectOutputStream
+ +

+Während die Methoden zum Schreiben der primitiven Typen ähnlich +funktionieren wie die gleichnamigen Methoden der Klasse RandomAccessFile +(siehe Abschnitt 20.4), +ist die Funktionsweise von writeObject +wesentlich komplexer. writeObject +schreibt folgende Daten in den OutputStream: +

+ +

+Insbesondere der letzte Punkt verdient dabei besondere Beachtung. +Die Methode writeObject +durchsucht also das übergebene Objekt nach Membervariablen und +überprüft deren Attribute. Ist eine Membervariable vom Typ +static, +wird es nicht serialisiert, denn es gehört nicht zum Objekt, +sondern zur Klasse des Objekts. Weiterhin werden alle Membervariablen +ignoriert, die mit dem Schlüsselwort transient +deklariert wurden. Auf diese Weise kann das Objekt Membervariablen +definieren, die aufgrund ihrer Natur nicht serialisiert werden sollen +oder dürfen. Wichtig ist weiterhin, dass ein Objekt nur dann +mit writeObject +serialisiert werden kann, wenn es das Interface Serializable +implementiert. + +

+aufwändiger als auf den ersten Blick ersichtlich ist das Serialisieren +von Objekten vor allem aus zwei Gründen: +

+ +

+Wir wollen uns zunächst ein Beispiel ansehen. Dazu konstruieren +wir eine einfache Klasse Time, +die eine Uhrzeit, bestehend aus Stunden und Minuten, kapselt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Time.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class Time
+006 implements Serializable
+007 {
+008   private int hour;
+009   private int minute;
+010 
+011   public Time(int hour, int minute)
+012   {
+013     this.hour = hour;
+014     this.minute = minute;
+015   }
+016 
+017   public String toString()
+018   {
+019     return hour + ":" + minute;
+020   }
+021 }
+ +		 +Time.java
+ +Listing 41.1: Eine serialisierbare Uhrzeitklasse

+ +

+Time besitzt einen öffentlichen +Konstruktor und eine toString-Methode +zur Ausgabe der Uhrzeit. Die Membervariablen hour +und minute wurden als private +deklariert und sind nach außen nicht sichtbar. Die Sichtbarkeit +einer Membervariable hat keinen Einfluss darauf, ob es von writeObject +serialisiert wird oder nicht. Mit Hilfe eines Objekts vom Typ ObjectOutputStream +kann ein Time-Objekt serialisiert +werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4102.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.*;
+005 
+006 public class Listing4102
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     try {
+011       FileOutputStream fs = new FileOutputStream("test1.ser");
+012       ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(fs);
+013       Time time = new Time(10,20);
+014       os.writeObject(time);
+015       os.close();
+016     } catch (IOException e) {
+017       System.err.println(e.toString());
+018     }
+019   }
+020 }
+ +		 +Listing4102.java
+ +Listing 41.2: Serialisieren eines Time-Objekts

+ +

+Wir konstruieren zunächst einen FileOutputStream, +der das serialisierte Objekt in die Datei test1.ser +schreiben soll. Anschließend erzeugen wir einen ObjectOutputStream +durch Übergabe des FileOutputStream +an dessen Konstruktor. Nun wird ein Time-Objekt +für die Uhrzeit 10:20 konstruiert und mit writeObject +serialisiert. Nach dem Schließen des Streams steht das serialisierte +Objekt in »test1.ser«. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Wichtig an der Deklaration von Time +ist das Implementieren des Serializable-Interfaces. +Zwar definiert Serializable +keine Methoden, writeObject +testet jedoch, ob das zu serialisierende Objekt dieses Interface implementiert. +Ist das nicht der Fall, wird eine Ausnahme des Typs NotSerializableException +ausgelöst.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Ein ObjectOutputStream +kann nicht nur ein Objekt serialisieren, sondern beliebig viele, sie +werden nacheinander in den zugrundeliegenden OutputStream +geschrieben. Das folgende Programm zeigt, wie zunächst ein int, +dann ein String +und schließlich zwei Time-Objekte +serialisiert werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4103.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.*;
+005 
+006 public class Listing4103
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     try {
+011       FileOutputStream fs = new FileOutputStream("test2.ser");
+012       ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(fs);
+013       os.writeInt(123);
+014       os.writeObject("Hallo");
+015       os.writeObject(new Time(10, 30));
+016       os.writeObject(new Time(11, 25));
+017       os.close();
+018     } catch (IOException e) {
+019       System.err.println(e.toString());
+020     }
+021   }
+022 }
+ +		 +Listing4103.java
+ +Listing 41.3: Serialisieren mehrerer Objekte

+ +

+Da ein int +ein primitiver Typ ist, muss er mit writeInt +serialisiert werden. Bei den übrigen Aufrufen kann writeObject +verwendet werden, denn alle übergebenen Argumente sind Objekte. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Es gibt keine verbindlichen Konventionen für die Benennung von +Dateien mit serialisierten Objekten. Die in den Beispielen verwendete +Erweiterung .ser ist allerdings recht +häufig zu finden, ebenso wie Dateierweiterungen des Typs .dat. +Wenn eine Anwendung viele unterschiedliche Dateien mit serialisierten +Objekten hält, kann es auch sinnvoll sein, die Namen nach dem +Typ der serialisierten Objekte zu vergeben.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

41.1.3 Lesen von Objekten

+ +

+Nachdem ein Objekt serialisiert wurde, kann es mit Hilfe der Klasse +ObjectInputStream +wieder rekonstruiert werden. Analog zu ObjectOutputStream +gibt es Methoden zum Wiedereinlesen von primitiven Typen und eine +Methode readObject, +mit der ein serialisiertes Objekt wieder hergestellt werden kann: + + + +

+ + + + + +
+ +
+public final Object readObject()
+  throws OptionalDataException,
+         ClassNotFoundException,
+         IOException
+public boolean readBoolean()
+  throws IOException
+public byte readByte()
+  throws IOException
+public short readShort()
+  throws IOException
+public char readChar()
+  throws IOException
+public int readInt()
+  throws IOException
+public long readLong()
+  throws IOException
+public float readFloat()
+  throws IOException
+public double readDouble()
+  throws IOException
+public String readUTF()
+  throws IOException
+
+ +		 +java.io.ObjectInputStream
+ +

+Zudem besitzt die Klasse ObjectInputStream +einen Konstruktor, der einen InputStream +als Argument erwartet, der zum Einlesen der serialisierten Objekte +verwendet wird: +

+ + + + + +
+ +
+public ObjectInputStream(InputStream in)
+
+ +		 +java.io.ObjectInputStream
+ +

+Das Deserialisieren eines Objektes kann man sich stark vereinfacht +aus den folgenden beiden Schritten bestehend vorstellen: +

+ +

+Das erzeugte Objekt hat anschließend dieselbe Struktur und denselben +Zustand, den das serialisierte Objekt hatte (abgesehen von den nicht +serialisierten Membervariablen des Typs static +oder transient). +Da der Rückgabewert von readObject +vom Typ Object +ist, muss das erzeugte Objekt in den tatsächlichen Typ (oder +eine seiner Oberklassen) umgewandelt werden. Das folgende Programm +zeigt das Deserialisieren am Beispiel des in Listing 41.2 +serialisierten und in die Datei test1.ser +geschriebenen Time-Objekts: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4104.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.*;
+005 
+006 public class Listing4104
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     try {
+011       FileInputStream fs = new FileInputStream("test1.ser");
+012       ObjectInputStream is = new ObjectInputStream(fs);
+013       Time time = (Time)is.readObject();
+014       System.out.println(time.toString());
+015       is.close();
+016     } catch (ClassNotFoundException e) {
+017       System.err.println(e.toString());
+018     } catch (IOException e) {
+019       System.err.println(e.toString());
+020     }
+021   }
+022 }
+ +		 +Listing4104.java
+ +Listing 41.4: Deserialisieren eines Time-Objekts

+ +

+Hier wird zunächst ein FileInputStream +für die Datei test1.ser geöffnet +und an den Konstruktor des ObjectInputStream-Objekts +is übergeben. Alle lesenden +Aufrufe von is beschaffen ihre +Daten damit aus test1.ser. Jeder Aufruf +von readObject +liest immer das nächste gespeicherte Objekt aus dem Eingabestream. +Das Programm zum Deserialisieren muss also genau wissen, welche Objekttypen +in welcher Reihenfolge serialisiert wurden, um sie erfolgreich deserialisieren +zu können. In unserem Beispiel ist die Entscheidung einfach, +denn in der Eingabedatei steht nur ein einziges Time-Objekt. +readObject +deserialisiert es und liefert ein neu erzeugtes Time-Objekt, +dessen Membervariablen mit den Werten aus dem serialisierten Objekt +belegt werden. Die Ausgabe des Programms ist demnach: + +

+10:20
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Es ist wichtig zu verstehen, dass beim Deserialisieren nicht der Konstruktor +des erzeugten Objekts aufgerufen wird. Lediglich bei einer serialisierbaren +Klasse, die in ihrer Vererbungshierarchie Superklassen hat, die nicht +das Interface Serializable +implementieren, wird der parameterlose Konstruktor der nächsthöheren +nicht-serialisierbaren Vaterklasse aufgerufen. Da die aus der nicht-serialisierbaren +Vaterklasse geerbten Membervariablen nicht serialisiert werden, soll +auf diese Weise sichergestellt sein, dass sie wenigstens sinnvoll +initialisiert werden. + +

+Auch eventuell vorhandene Initialisierungen einzelner Membervariablen +werden nicht ausgeführt. Wir könnten beispielsweise die +Time-Klasse aus Listing 41.1 +um eine Membervariable seconds +erweitern: + +

+private transient int seconds = 11;
+
+ + +

+Dann wäre zwar bei allen mit new +konstruierten Objekten der Sekundenwert mit 11 vorbelegt. Bei Objekten, +die durch Deserialisieren erzeugt wurden, bleibt er aber 0 (das ist +der Standardwert eines int, +siehe Tabelle 4.1), +denn der Initialisierungscode wird in diesem Fall nicht ausgeführt.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Beim Deserialisieren von Objekten können einige Fehler passieren. +Damit ein Aufruf von readObject +erfolgreich ist, müssen mehrere Kriterien erfüllt sein: +

+ +

+Soll beispielsweise die in Listing 41.3 +erzeugte Datei test2.ser deserialisiert +werden, so müssen die Aufrufe der read-Methoden +in Typ und Reihenfolge denen des serialisierenden Programms entsprechen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4105.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.*;
+005 
+006 public class Listing4105
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     try {
+011       FileInputStream fs = new FileInputStream("test2.ser");
+012       ObjectInputStream is = new ObjectInputStream(fs);
+013       System.out.println("" + is.readInt());
+014       System.out.println((String)is.readObject());
+015       Time time = (Time)is.readObject();
+016       System.out.println(time.toString());
+017       time = (Time)is.readObject();
+018       System.out.println(time.toString());
+019       is.close();
+020     } catch (ClassNotFoundException e) {
+021       System.err.println(e.toString());
+022     } catch (IOException e) {
+023       System.err.println(e.toString());
+024     }
+025   }
+026 }
+ +		 +Listing4105.java
+ +Listing 41.5: Deserialisieren mehrerer Elemente

+ +

+Das Programm rekonstruiert alle serialisierten Elemente aus »test2.ser«. +Seine Ausgabe ist: + +

+123
+Hallo
+10:30
+11:25
+
+ +
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100262.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100262.html new file mode 100644 index 0000000..1714621 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100262.html @@ -0,0 +1,581 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 41 - Serialisierung +
+
+ + + + +

41.2 Weitere Aspekte der Serialisierung

+
+ +
+ +

+Mit den Grundlagen aus dem vorigen Abschnitt sind bereits die wichtigsten +Prinzipien der Serialisierung in Java erklärt. Beeindruckend +ist dabei einerseits, wie das Konzept in die Klassenbibliothek eingebunden +wurde. ObjectOutputStream +und ObjectInputStream +passen in natürlicher Weise in die Stream-Hierarchie und zeigen, +wie man Streams konstruiert, die strukturierte Daten verarbeiten. +Andererseits ist es eine große Hilfe, dass Objekte ohne größere +Änderungen serialisiert werden können. Es ist lediglich +erforderlich, das Serializable-Interface +zu implementieren, um ein einfaches Objekt persistent machen zu können. + +

+Dennoch ist das API leistungsfähig genug, auch komplexe Klassen +serialisierbar zu machen. Wir wollen in diesem Abschnitt weiterführende +Aspekte betrachten, die im Rahmen dieser Einführung noch verständlich +sind. Daneben gibt es weitere Möglichkeiten, mit denen das Serialisieren +und Deserialisieren von Klassen komplett an die speziellen Anforderungen +einer Applikation angepasst werden kann. Auf diese Details wollen +wir hier aber nicht eingehen. Als vertiefende Lektüre empfiehlt +sich die »Java Object Serialization Specification«, die +seit der Version 1.2 Bestandteil der Online-Dokumentation des JDK +ist. + + + + +

41.2.1 Versionierung

+ +

+Applikationen, in denen Code und Daten getrennt gehalten werden, haben +grundsätzlich mit dem Problem der Inkonsistenz beider Bestandteile +zu kämpfen. Wie kann sichergestellt werden, dass die Struktur +der zu verarbeitenden Daten tatsächlich den vom Programm erwarteten +Strukturen entspricht? Dieses Problem gibt es bei praktisch allen +Datenbankanwendungen, und es tritt immer dann verstärkt auf, +wenn Code und Datenstruktur getrennt geändert werden. Auch durch +das Serialisieren von Objekten haben wir das Problem, denn die Datei +mit den serialisierten Objekten enthält nur die Daten, +der zugehörige Code kommt dagegen aus dem .class-File. + +

+Das Serialisierungs-API versucht diesem Problem mit einem Versionierungsmechanismus +zu begegnen. Dazu enthält das Interface Serializable +eine long-Konstante +serialVersionUID, +in der eine Versionskennung zur Klasse gespeichert wird. Sie wird +beim Aufruf von writeObject +automatisch berechnet und stellt einen Hashcode über die wichtigsten +Eigenschaften der Klasse dar. So gehen beispielsweise Name und Signatur +der Klasse, implementierte Interfaces sowie Methoden und Konstruktoren +in die Berechnung ein. Selbst triviale Änderungen wie das Umbenennen +oder Hinzufügen einer öffentlichen Methode verändern +die serialVersionUID. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die serialVersionUID +einer Klasse kann mit Hilfe des Hilfsprogramms serialver +ermittelt werden. Dieses einfache Programm wird zusammen mit dem Namen +der Klasse in der Kommandozeile aufgerufen und liefert die Versionsnummer +als Ausgabe. Alternativ kann es auch mit dem Argument -show +aufgerufen werden. Es hat dann eine einfache Oberfläche, in der +der Name der Klasse interaktiv eingegeben werden kann (siehe Abbildung 41.1).

 + + + + +
 Tipp 
+
+

+ + +

+ +

+Abbildung 41.1: Das Programm serialver

+ +

+Beim Serialisieren eines Objektes wird auch die serialVersionUID +der zugehörigen Klasse mit in die Ausgabedatei geschrieben. Soll +das Objekt später deserialisiert werden, so wird die in der Datei +gespeicherte serialVersionUID +mit der aktuellen serialVersionUID +des geladenen .class-Files verglichen. +Stimmen beide nicht überein, so gibt es eine Ausnahme des Typs +InvalidClassException, +und der Deserialisierungsvorgang bricht ab. + +

+Diese Art der Versionierung ist zwar recht sicher, aber auch sehr +rigoros. Schon eine kleine Änderung an der Klasse macht die serialisierten +Objekte unbrauchbar, weil sie sich nicht mehr deserialisieren lassen. +Die in Listing 41.1 vorgestellte +Klasse Time hat die serialVersionUID +-8717671986526504937L. Wird +beispielsweise eine neue Methode public +void test() hinzugefügt (die für das Deserialisieren +eigentlich völlig bedeutungslos ist), ändert sich die serialVersionUID +auf 9202005869290334574L, und +weder die Datei test1.ser noch test2.ser +lassen sich zukünftig deserialisieren. + +

+Anstatt die serialVersionUID +automatisch berechnen zu lassen, kann sie von der zu serialisierenden +Klasse auch fest vorgegeben werden. Dazu wird einfach eine Konstante +static final long serialVersionUID +definiert und mit einem vorgegebenen Wert belegt (der zum Beispiel +mit Hilfe von serialver +ermittelt wird). In diesem Fall wird die serialVersionUID +beim Aufruf von writeObject +nicht neu berechnet, sondern es wird der vorgegebene Wert verwendet. +Läßt man diese Konstante unverändert, können +beliebige Änderungen der Klasse durchgeführt werden, ohne +dass readObject +beim Deserialisieren mit einer Ausnahme abbricht. Die Time-Klasse +aus Listing 41.1 hätte +dann folgendes Aussehen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 import java.io.*;
+002 
+003 public class Time
+004 implements Serializable
+005 {
+006   static final long serialVersionUID = -8717671986526504937L;
+007 
+008   private int hour;
+009   private int minute;
+010 
+011   public Time(int hour, int minute)
+012   {
+013     this.hour = hour;
+014     this.minute = minute;
+015   }
+016 
+017   public String toString()
+018   {
+019     return hour + ":" + minute;
+020   }
+021 }
+ +
+ +Listing 41.6: Die Uhrzeitklasse mit serialVersionUID

+ +

+Jetzt muss die Anwendung natürlich selbst darauf achten, dass +die durchgeführten Änderungen kompatibel sind, dass also +durch das Laden der Daten aus dem älteren Objekt keine Inkonsistenzen +verursacht werden. Dabei mögen folgende Regeln als Anhaltspunkte +dienen: +

+ +

+Solange die Änderungen kompatibel bleiben, ist also durch eine +feste serialVersionUID +sichergestellt, dass serialisierte Objekte lesbar und deserialisierbar +bleiben. Sind die Änderungen dagegen inkompatibel, sollte die +Konstante entsprechend geändert werden, und die serialisierten +Daten dürfen nicht mehr verwendet werden (bzw. müssen vor +der weiteren Verwendung konvertiert werden). + + + + +

41.2.2 Nicht-serialisierte Membervariablen

+ +

+Mitunter besitzt eine Klasse Membervariablen, die nicht serialisiert +werden sollen. Typische Beispiele sind Variablen, deren Wert sich +während des Programmlaufs dynamisch ergibt, oder solche, die +nur der temporären Kommunikation zwischen zwei oder mehr Methoden +dienen. Auch Daten, die nur im Kontext der laufenden Anwendung Sinn +machen, wie beispielsweise Filehandles, Sockets, GUI-Ressourcen oder +JDBC-Verbindungen, sollten nicht serialisiert werden; sie »verfallen« +mit dem Ende des Programms. + +

+Membervariablen, die nicht serialisiert werden sollen, können +mit dem Attribut transient +versehen werden. Dadurch werden sie beim Schreiben des Objekts mit +writeObject +ignoriert und gelangen nicht in die Ausgabedatei. Beim Deserialisieren +werden die transienten Objekte lediglich mit dem typspezifischen Standardwert +belegt. + + + + +

41.2.3 Objektreferenzen

+ +

+Eine wichtige Eigenschaft des Serialisierungs-APIs im JDK ist die, +dass auch Referenzen automatisch gesichert und rekonstruiert +werden. Besitzt ein Objekt selbst Strings, Arrays oder andere Objekte +als Membervariablen, so werden diese ebenso wie die primitiven Typen +serialisiert und deserialisiert. Da eine Objektvariable lediglich +einen Verweis auf das im Hauptspeicher allozierte Objekt darstellt, +ist es wichtig, dass diese Verweise auch nach dem Serialisieren/Deserialisieren +erhalten bleiben. Insbesondere darf ein Objekt auch dann nur einmal +angelegt werden, wenn darauf von mehr als einer Variable verwiesen +wird. Auch nach dem Deserialisieren darf das Objekt nur einmal vorhanden +sein, und die verschiedenen Objektvariablen müssen auf dieses +Objekt zeigen. + +

+Der ObjectOutputStream +hält zu diesem Zweck eine Hashtabelle, in der alle bereits serialisierten +Objekte verzeichnet werden. Bei jedem Aufruf von writeObject +wird zunächst in der Tabelle nachgesehen, ob das Objekt bereits +serialisiert wurde. Ist das der Fall, wird in der Ausgabedatei lediglich +ein Verweis auf das Objekt gespeichert. Andernfalls wird das Objekt +serialisiert und in der Hashtabelle eingetragen. Beim Deserialisieren +eines Verweises wird dieser durch einen Objektverweis auf das zuvor +deserialisierte Objekt ersetzt. Auf diese Weise werden Objekte nur +einmal gespeichert, die Objektreferenzen werden konserviert, und das +Problem von Endlosschleifen durch zyklische Referenzen ist ebenfalls +gelöst. + +

+Das folgende Programm zeigt das Speichern von Verweisen am Beispiel +eines Graphen, der Eltern-Kind-Beziehungen darstellt. Zunächst +benötigen wir dazu eine Klasse Person, +die den Namen und die Eltern einer Person speichern kann. Jeder Elternteil +wird dabei durch einen Verweis auf eine weitere Person dargestellt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 import java.io.*;
+002 
+003 public class Person
+004 implements Serializable
+005 {
+006   public String name;
+007   public Person mother;
+008   public Person father;
+009 
+010   public Person(String name)
+011   {
+012     this.name = name;
+013   }
+014 }
+ +		 +Person.java
+ +Listing 41.7: Die Klasse Person

+ +

+Der Einfachheit halber wurden alle Membervariablen als public +deklariert. Wir wollen nun ein Programm erstellen, das den folgenden +Eltern-Kind-Graph aufbaut: +

+ + +

+ +

+Abbildung 41.2: Eltern-Kind-Graph für Serialisierungsbeispiel

+ +

+Das Programm soll den Graph dann in eine Datei test3.ser +serialisieren und anschließend durch Deserialisieren wieder +rekonstruieren. Wir wollen dann überprüfen, ob alle Verweise +wiederhergestellt wurden und ob die Objekteindeutigkeit gewahrt wurde. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4108.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.*;
+005 
+006 public class Listing4108
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     //Erzeugen der Familie
+011     Person opa = new Person("Eugen"); 
+012     Person oma = new Person("Therese");
+013     Person vater = new Person("Barny");
+014     Person mutter = new Person("Wilma");
+015     Person kind1 = new Person("Fritzchen");
+016     Person kind2 = new Person("Kalli");
+017     vater.father = opa;
+018     vater.mother = oma;
+019     kind1.father = kind2.father = vater;
+020     kind1.mother = kind2.mother = mutter; 
+021 
+022     //Serialisieren der Familie
+023     try {
+024       FileOutputStream fs = new FileOutputStream("test3.ser");
+025       ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(fs);
+026       os.writeObject(kind1);
+027       os.writeObject(kind2);
+028       os.close();
+029     } catch (IOException e) {
+030       System.err.println(e.toString());
+031     }
+032 
+033     //Rekonstruieren der Familie
+034     kind1 = kind2 = null; 
+035     try {
+036       FileInputStream fs = new FileInputStream("test3.ser");
+037       ObjectInputStream is = new ObjectInputStream(fs);
+038       kind1 = (Person)is.readObject();
+039       kind2 = (Person)is.readObject();
+040       //Überprüfen der Objekte
+041       System.out.println(kind1.name); 
+042       System.out.println(kind2.name);
+043       System.out.println(kind1.father.name);
+044       System.out.println(kind1.mother.name);
+045       System.out.println(kind2.father.name);
+046       System.out.println(kind2.mother.name);
+047       System.out.println(kind1.father.father.name);
+048       System.out.println(kind1.father.mother.name); 
+049       //Name des Vaters ändern
+050       kind1.father.name = "Fred"; 
+051       //Erneutes Überprüfen der Objekte
+052       System.out.println("---"); 
+053       System.out.println(kind1.name);
+054       System.out.println(kind2.name);
+055       System.out.println(kind1.father.name);
+056       System.out.println(kind1.mother.name);
+057       System.out.println(kind2.father.name);
+058       System.out.println(kind2.mother.name);
+059       System.out.println(kind1.father.father.name);
+060       System.out.println(kind1.father.mother.name); 
+061       is.close();
+062     } catch (ClassNotFoundException e) {
+063       System.err.println(e.toString());
+064     } catch (IOException e) {
+065       System.err.println(e.toString());
+066     }
+067   }
+068 }
+ +		 +Listing4108.java
+ +Listing 41.8: Serialisieren von Objekten und Referenzen

+ +

+Das Programm erzeugt in den Zeilen 011 +bis 020 zunächst den in +Abbildung 41.2 abgebildeten +Verwandtschaftsgraph und serialisiert ihn anschließend in die +Datei test3.ser. Bemerkenswert ist hier +vor allem, dass wir lediglich die beiden Kinder kind1 +und kind2 explizit serialisieren. +Da alle anderen Objekte über Verweise von den Kindern aus zu +erreichen sind, ist es nicht nötig, diese separat mit writeObject +zu speichern. + +

+In Zeile 034 setzen wir die beiden +Kindvariablen auf null, +um zu beweisen, dass sie ausschließlich durch das nachfolgende +Deserialisieren korrekt gesetzt werden. Nun werden kind1 +und kind2 deserialisiert, und +in den Zeilen 041 bis 048 +wird der komplette Verwandtschaftsgraph ausgegeben. An der Ausgabe +des Programms können wir erkennen, dass tatsächlich alle +Objekte rekonstruiert und die Verweise darauf korrekt gesetzt wurden: + +

+Fritzchen
+Kalli
+Barny
+Wilma
+Barny
+Wilma
+Eugen
+Therese
+---
+Fritzchen
+Kalli
+Fred
+Wilma
+Fred
+Wilma
+Eugen
+Therese
+
+ + +

+Der zweite Block von Ausgabeanweisungen (in den Zeilen 052 +bis 060) zeigt, dass auch die +Objekteindeutigkeit gewahrt wurde. Dazu haben wir nämlich in +Zeile 050 den Namen des Vaterobjekts +von kind1 auf »Fred« +geändert. Wie im zweiten Teil der Ausgabe des Programms zu erkennen +ist, wurde damit auch der Name des Vaters des zweiten Kindes auf »Fred« +geändert, und wir können sicher sein, dass es sich um ein +und dasselbe Objekt handelt. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Obwohl (oder gerade weil) das Serialisieren von Objektgraphen in aller +Regel sehr bequem und vollautomatisch abläuft, seien an dieser +Stelle einige Warnungen ausgesprochen: +

    +
  • Einerseits kann es passieren, dass mehr Objekte als erwartet serialisiert +werden. Insbesondere bei komplexen Objektbeziehungen kann es sein, +dass an dem zu serialisierenden Objekt indirekt viele weitere Objekte +hängen und beim Serialisieren wesentlich mehr Objekte gespeichert +werden, als erwartet wurde. Das kostet unnötig Zeit und Speicher. +
  • Durch das Zwischenspeichern der bereits serialisierten Objekte +in ObjectOutputStream +werden viele Verweise auf Objekte gehalten, die sonst möglicherweise +für das Programm unerreichbar wären. Da der Garbage Collector +diese Objekte nicht freigibt, kann es beim Serialisieren einer großen +Anzahl von Objekten zu Speicherproblemen kommen. Mit Hilfe der Methode +reset +kann der ObjectOutputStream +in den Anfangszustand versetzt werden; alle bereits bekannten Objektreferenzen +werden »vergessen«. Wird ein bereits serialisiertes Objekt +danach noch einmal gespeichert, wird kein Verweis, sondern das Objekt +selbst noch einmal geschrieben. +
  • Wenn ein bereits serialisiertes Objekt verändert und +anschließend erneut serialisiert wird, bleibt die Veränderung +beim Deserialisieren unsichtbar, denn in der Ausgabedatei wird lediglich +ein Verweis auf das Originalobjekt gespeichert. +
+		 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

41.2.4 Serialisieren von Collections

+ +

+Neben selbstgeschriebenen Klassen sind auch viele der Standardklassen +des JDK serialisierbar, insbesondere die meisten Collection-Klassen. +Um beispielsweise alle Daten eines Vektors oder einer Hashtable persistent +zu speichern, genügt ein einfaches Serialisieren nach obigem +Muster. Voraussetzung ist allerdings, dass auch die Elemente der Collection +serialisierbar sind, andernfalls gibt es eine NotSerializableException. +Auch die Wrapperklassen zu den Basistypen (siehe Abschnitt 10.2) +sind standardmäßig serialisierbar und können damit +problemlos als Objekte in serialisierbaren Collections verwendet werden. +Im nächsten Abschnitt stellen wir eine kleine Anwendung für +das Serialisieren von Hashtabellen vor. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100263.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100263.html new file mode 100644 index 0000000..c26210d --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100263.html @@ -0,0 +1,543 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 41 - Serialisierung +
+
+ + + + +

41.3 Anwendungen

+
+ +
+ + + + +

41.3.1 Ein einfacher Objektspeicher

+ +

+Die folgende Klasse TrivialObjectStore +stellt ein einfaches Beispiel für einen persistenten Objektspeicher +dar. Sie besitzt eine Methode putObject, +mit der beliebige String-Object-Paare +angelegt und später mit getObject +wieder abgerufen werden können. Durch Aufruf von save +kann der komplette Objektspeicher serialisiert werden, ein Aufruf +von load lädt ihn von der +Festplatte. Die Klasse TrivialObjectStore +verwendet eine Hashtable +zur Ablage der String-Object-Paare. +Diese implementiert bereits standardmäßig das Interface +Serializable +und kann daher sehr einfach auf einem externen Datenträger gespeichert +oder von dort geladen werden. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TrivialObjectStore.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.*;
+005 
+006 /**
+007  * Trivialer Objektspeicher, der Mengen von Name-Objekt-
+008  * Paaren aufnehmen und persistent speichern kann.
+009  */
+010 public class TrivialObjectStore
+011 {
+012   //Instance variables
+013   private String fname;
+014   private Hashtable objects;
+015 
+016   /**
+017    * Erzeugt einen neuen Objektspeicher mit dem angegebenen
+018    * Namen (die Erweiterung ".tos" ("trivial object store")
+019    * wird ggfs. automatisch angehängt.
+020    */
+021   public TrivialObjectStore(String fname)
+022   {
+023     this.fname = fname;
+024     if (!fname.endsWith(".tos")) {
+025       this.fname += ".tos";
+026     }
+027     this.objects = new Hashtable(50);
+028   }
+029 
+030   /**
+031    * Sichert den Objektspeicher unter dem im Konstruktor
+032    * angegebenen Namen.
+033    */
+034   public void save()
+035   throws IOException
+036   {
+037     FileOutputStream fs = new FileOutputStream(fname);
+038     ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(fs);
+039     os.writeObject(objects);
+040     os.close();
+041   }
+042 
+043   /**
+044    * Lädt den Objektspeicher mit dem im Konstruktor
+045    * angegebenen Namen.
+046    */
+047   public void load()
+048   throws ClassNotFoundException, IOException
+049   {
+050     FileInputStream fs = new FileInputStream(fname);
+051     ObjectInputStream is = new ObjectInputStream(fs);
+052     objects = (Hashtable)is.readObject();
+053     is.close();
+054   }
+055 
+056   /**
+057    * Fügt ein Objekt in den Objektspeicher ein.
+058    */
+059   public void putObject(String name, Object object)
+060   {
+061     objects.put(name, object);
+062   }
+063 
+064   /**
+065    * Liest das Objekt mit dem angegebenen Namen aus dem
+066    * Objektspeicher. Ist es nicht vorhanden, wird null
+067    * zurückgegeben.
+068    */
+069   public Object getObject(String name)
+070   {
+071     return objects.get(name);
+072   }
+073 
+074   /**
+075    * Liefert eine Aufzählung aller gespeicherten Namen.
+076    */
+077   public Enumeration getAllNames()
+078   {
+079     return objects.keys();
+080   }
+081 }
+ +		 +TrivialObjectStore.java
+ +Listing 41.9: Ein einfacher Objektspeicher

+ +

+Objekte der Klasse TrivialObjectStore +können nun verwendet werden, um beliebige serialisierbare Objekte +unter Zuordnung eines Namens auf einem externen Datenträger zu +speichern. Das folgende Listing zeigt dies am Beispiel eines fiktiven +»Tamagotchi-Shops«, dessen Eigenschaften Name, Besitzer +und Liste der Produkte im Objektspeicher abgelegt, in die Datei +shop.tos geschrieben und anschließend +wieder ausgelesen werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4110.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.*;
+005 
+006 public class Listing4110
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     //Erzeugen und Speichern des Objektspeichers
+011     TrivialObjectStore tos = new TrivialObjectStore("shop");
+012     tos.putObject("name", "Tami-Shop Norderelbe");
+013     tos.putObject("besitzer", "Meier, Fridolin");
+014     Vector products = new Vector(10);
+015     products.addElement("Dinky Dino");
+016     products.addElement("96er Classic");
+017     products.addElement("Black Frog");
+018     products.addElement("SmartGotchi");
+019     products.addElement("Pretty Dolly");
+020     tos.putObject("produkte", products);
+021     try {
+022       tos.save();
+023     } catch (IOException e) {
+024       System.err.println(e.toString());
+025     }
+026 
+027     //Einlesen des Objektspeichers 
+028     TrivialObjectStore tos2 = new TrivialObjectStore("shop");
+029     try {
+030       tos2.load();
+031       Enumeration names = tos2.getAllNames();
+032       while (names.hasMoreElements()) {
+033         String name = (String)names.nextElement();
+034         Object obj = tos2.getObject(name);
+035         System.out.print(name + ": ");
+036         System.out.println(obj.getClass().toString()); 
+037         if (obj instanceof Collection) {
+038           Iterator it = ((Collection)obj).iterator();
+039           while (it.hasNext()) {
+040             System.out.println("  " + it.next().toString());
+041           }
+042         } else {
+043           System.out.println("  " + obj.toString());
+044         }
+045       }
+046     } catch (IOException e) {
+047       System.err.println(e.toString());
+048     } catch (ClassNotFoundException e) {
+049       System.err.println(e.toString());
+050     }
+051   }
+052 }
+ +		 +Listing4110.java
+ +Listing 41.10: Beispielanwendung für den einfachen Objektspeicher

+ +

+Hier wird zunächst ein neuer Objektspeicher tos +erstellt und mit den Objekten aus dem Tamagotchi-Shop gefüllt. +Neben zwei Strings name und +besitzer wird dabei unter der +Bezeichnung produkte eine weitere +Collection, der Vector +mit den Produkten, eingefügt. Das durch Aufruf von save +ausgelöste Serialisieren der Hashtable +bewirkt, dass alle darin gespeicherten Elemente serialisiert werden, +sofern sie das Interface Serializable +implementieren. + +

+Ab Zeile 027 wird +dann der Objektspeicher wieder eingelesen, in diesem Fall in die Variable +tos2. Mit getAllNames +beschafft das Programm zunächst eine Enumeration +über alle Objektnamen und durchläuft sie elementweise. Zu +jedem Namen wird mit getElement +das zugehörige Element geholt, und sein Name und der Name der +zugehörigen Klasse werden ausgegeben (Zeile 036). +Anschließend wird überprüft, ob das gefundene Objekt +das Interface Collection +implementiert und ggfs. über alle darin enthaltenen Elemente +iteriert. Andernfalls wird das Objekt direkt mit toString +ausgegeben. + +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+produkte: class java.util.Vector
+  Dinky Dino
+  96er Classic
+  Black Frog
+  SmartGotchi
+  Pretty Dolly
+besitzer: class java.lang.String
+  Meier, Fridolin
+name: class java.lang.String
+  Tami-Shop Norderelbe
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Klasse TrivialObjectStore +verdeutlicht eine mögliche Vorgehensweise bei der persistenten +Speicherung von Objekten. Für einen echten Praxiseinsatz (etwa +in der Anwendungsentwicklung) fehlen aber noch ein paar wichtige Eigenschaften: +

    +
  • Anstatt den Objektspeicher immer komplett zu laden und +zu speichern, sollte es möglich sein, einzelne Elemente zu speichern, +zu laden und zu löschen. +
  • Der Objektspeicher sollte mehrbenutzerfähig sein und Transaktions- +und Recovery-Logik mitbringen. +
  • Die Suche nach Objekten sollte durch Indexdateien beschleunigt +werden können. +
+		 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Leider ist die Implementierung dieser Features nicht trivial. Ein +gutes Beispiel für die Implementierung des ersten und dritten +Punkts findet sich in »Java Algorithms« von Scott Robert +Ladd. Der Autor zeigt zunächst, wie man Objekte auf der Basis +von Random-Access-Dateien (anstelle der üblichen Streams) serialisiert. +Anschließend zeigt er die Verwendung von Indexdateien am Beispiel +der Implementierung von B-Trees. + + + + +

41.3.2 Kopieren von Objekten

+ +

+Eine auf den ersten Blick überraschende Anwendung der Serialisierung +besteht darin, Objekte zu kopieren. Es sei noch einmal daran erinnert, +dass die Zuweisung eines Objektes an eine Objektvariable lediglich +eine Zeigeroperation war; dass also immer nur ein Verweis geändert +wurde. Soll ein komplexes Objekt kopiert werden, wird dazu üblicherweise +das Interface Cloneable +implementiert und eine Methode clone +zur Verfügung gestellt, die den eigentlichen Kopiervorgang vornimmt. +Sollte ein Objekt kopiert werden, das Cloneable +nicht implementiert, blieb bisher nur der umständliche Weg über +das manuelle Kopieren aller Membervariablen. Das ist insbesondere +dann mühsam und fehlerträchtig, wenn das zu kopierende Objekt +Unterobjekte enthält, die ihrerseits kopiert werden müssen +(deep copy anstatt shallow copy). + +

+Der Schlüssel zum Kopieren von Objekten mit Hilfe der Serialisierung +liegt darin, anstelle der üblichen dateibasierten Streamklassen +solche zu verwenden, die ihre Daten im Hauptspeicher halten. Am besten +sind dazu ByteArrayOutputStream +und ByteArrayInputStream +geeignet. Sie sind integraler Bestandteil der OutputStream- +und InputStream-Hierarchien +und man kann die Daten problemlos von einem zum anderen übergeben. +Das folgende Programm implementiert eine Methode seriaClone(), +die ein beliebiges Objekt als Argument erwartet und in einen ByteArrayOutputStream +serialisiert. Das resultierende Byte-Array wird dann zur Konstruktion +eines ByteArrayInputStream +verwendet, dort deserialisiert und als Objektkopie an den Aufrufer +zurückgegeben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4111.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.*;
+005 
+006 public class Listing4111
+007 {
+008   public static Object seriaClone(Object o)
+009   throws IOException, ClassNotFoundException
+010   {
+011     //Serialisieren des Objekts
+012     ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
+013     ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(out);
+014     os.writeObject(o);
+015     os.flush();
+016     //Deserialisieren des Objekts
+017     ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(
+018       out.toByteArray()
+019     );
+020     ObjectInputStream is = new ObjectInputStream(in);
+021     Object ret = is.readObject();
+022     is.close();
+023     os.close();
+024     return ret;
+025   }
+026 
+027   public static void main(String[] args)
+028   {
+029     try {
+030       //Erzeugen des Buchobjekts
+031       Book book = new Book();
+032       book.author = "Peitgen, Heinz-Otto";
+033       String[] s = {"Jürgens, Hartmut", "Saupe, Dietmar"};
+034       book.coAuthors = s;
+035       book.title = "Bausteine des Chaos";
+036       book.publisher = "rororo science";
+037       book.pubyear = 1998;
+038       book.pages = 514;
+039       book.isbn = "3-499-60250-4";
+040       book.reflist = new Vector();
+041       book.reflist.addElement("The World of MC Escher");
+042       book.reflist.addElement(
+043         "Die fraktale Geometrie der Natur"
+044       );
+045       book.reflist.addElement("Gödel, Escher, Bach");
+046       System.out.println(book.toString());
+047       //Erzeugen und Verändern der Kopie
+048       Book copy = (Book)seriaClone(book);
+049       copy.title += " - Fraktale";
+050       copy.reflist.addElement("Fractal Creations");
+051       //Ausgeben von Original und Kopie
+052       System.out.print(book.toString());
+053       System.out.println("---");
+054       System.out.print(copy.toString());
+055     } catch (IOException e) {
+056       System.err.println(e.toString());
+057     } catch (ClassNotFoundException e) {
+058       System.err.println(e.toString());
+059     }
+060   }
+061 }
+062 
+063 class Book
+064 implements Serializable
+065 {
+066   public String author;
+067   public String[] coAuthors;
+068   public String title;
+069   public String publisher;
+070   public int    pubyear;
+071   public int    pages;
+072   public String isbn;
+073   public Vector reflist;
+074 
+075   public String toString()
+076   {
+077     String NL = System.getProperty("line.separator");
+078     StringBuffer ret = new StringBuffer(200);
+079     ret.append(author + NL);
+080     for (int i = 0; i < coAuthors.length; ++i) {
+081       ret.append(coAuthors[i] + NL);
+082     }
+083     ret.append("\"" + title + "\"" + NL);
+084     ret.append(publisher + " " + pubyear + NL);
+085     ret.append(pages + " pages" + NL);
+086     ret.append(isbn + NL);
+087     Enumeration e = reflist.elements();
+088     while (e.hasMoreElements()) {
+089       ret.append("  " + (String)e.nextElement() + NL);
+090     }
+091     return ret.toString();
+092   }
+093 }
+ +		 +Listing4111.java
+ +Listing 41.11: Kopieren von Objekten durch Serialisierung

+ +

+Das Programm verwendet zum Testen ein Objekt der Klasse Book, +das mit den Daten eines Buchtitels initialisiert wird. Anschließend +wird mit seriaClone eine Kopie +hergestellt und der Variable copy +zugewiesen. Um zu verdeutlichen, dass wirklich eine Kopie hergestellt +wurde, modifizieren wir nun einige Angaben der Kopie und geben anschließend +beide Objekte aus: + +

+Peitgen, Heinz-Otto
+Jürgens, Hartmut
+Saupe, Dietmar
+"Bausteine des Chaos"
+rororo science 1998
+514 pages
+3-499-60250-4
+  The World of MC Escher
+  Die fraktale Geometrie der Natur
+  Gödel, Escher, Bach
+---
+Peitgen, Heinz-Otto
+Jürgens, Hartmut
+Saupe, Dietmar
+"Bausteine des Chaos - Fraktale"
+rororo science 1998
+514 pages
+3-499-60250-4
+  The World of MC Escher
+  Die fraktale Geometrie der Natur
+  Gödel, Escher, Bach
+  Fractal Creations
+
+ + +

+An der Programmausgabe kann man erkennen, dass das Objekt tatsächlich +ordnungsgemäß kopiert wurde. Auch alle Unterobjekte wurden +kopiert und konnten anschließend unabhängig voneinander +geändert werden. Ohne Serialisierung wäre der manuelle Aufwand +um ein Vielfaches größer gewesen. Das Verfahren findet +dort seine Grenzen, wo die zu kopierenden Objekte nicht serialisierbar +sind oder nicht-serialisierbare Unterobjekte enthalten. Zudem muss +im echten Einsatz das Laufzeitverhalten überprüft werden, +denn der Vorgang des Serialisierens/Deserialisierens ist um ein Vielfaches +langsamer als das direkte Kopieren der Objektattribute. +

+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100264.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100264.html new file mode 100644 index 0000000..938c4fd --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100264.html @@ -0,0 +1,76 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

41.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100265.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100265.html new file mode 100644 index 0000000..a47d632 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100265.html @@ -0,0 +1,119 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
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Kapitel 42

+

Datenbankzugriffe mit JDBC

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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100266.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100266.html new file mode 100644 index 0000000..96b03c5 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100266.html @@ -0,0 +1,285 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

42.1 Einleitung

+
+ +
+ +

+Wir wollen uns in diesem Abschnitt zunächst mit der grundsätzlichen +Architektur von JDBC und datenbankbasierten Java-Anwendungen vertraut +machen. Anschließend werden die wichtigsten Bestandteile der +JDBC-Schnittstelle vorgestellt und ihre jeweilige Funktionsweise kurz +erläutert. Der nächste Abschnitt illustriert und verfeinert +die Konzepte dann an einem praktischen Beispiel, bei dem eine Datenbank +zur Speicherung von Verzeichnissen und Dateien entworfen, mit Daten +gefüllt und abgefragt wird. Zum Abschluss werden wir einige spezielle +Probleme besprechen und auf die Besonderheiten gebräuchlicher +JDBC-Treiber eingehen. + +

+Dieses Kapitel ist typisch für die weiterführenden +Themen in diesem Buch. JDBC ist ein sehr umfassendes Gebiet, das auf +den zur Verfügung stehenden Seiten nicht vollständig behandelt +werden kann. Wir verfolgen statt dessen einen pragmatischen Ansatz, +bei dem wichtige Grundlagen erläutert werden. Mit Hilfe von Beispielen +wird ihre praktische Anwendbarkeit demonstriert. Insgesamt müssen +aber viele Fragen offen bleiben, die durch die Lektüre weiterer +Dokumentationen geschlossen werden können. Dazu zählen beispielsweise +Trigger, Blobs +und Stored Procedures, die Erweiterungen +in JDBC 2.0 oder die Entwicklung eigener JDBC-Treiber. + + + + +

42.1.1 Grundsätzliche Arbeitsweise

+ +

+Kurz nachdem die Version 1.0 des Java Development Kit vorlag, begann +die Entwicklung einer einheitlichen Datenbankschnittstelle für +Java-Programme. Anstelle des von vielen Entwicklern erwarteten objektorientierten +Ansatzes verfolgten die Designer dabei das primäre Ziel, die +große Zahl vorhandener SQL-Datenbanken problemlos anzubinden. +In konzeptioneller Anlehnung an die weitverbreitete ODBC-Schnittstelle +wurde daraufhin mit JDBC (Java Database +Connectivity) ein standardisiertes +Java-Datenbank-Interface entwickelt, das mit der Version 1.1 fester +Bestandteil des JDK wurde. + +

+JDBC stellt ein Call-Level-Interface +zur SQL-Datenbank dar. Bei einer solchen Schnittstelle werden die +SQL-Anweisungen im Programm als Zeichenketten bearbeitet und zur Ausführung +an parametrisierbare Methoden übergeben. Rückgabewerte und +Ergebnismengen werden durch Methodenaufrufe ermittelt und nach einer +geeigneten Typkonvertierung im Programm weiterverarbeitet. + +

+Dem gegenüber steht ein zweites Verfahren, das als Embedded SQL +(ESQL) bezeichnet wird. Hierbei werden +die SQL-Anweisungen mit besonderen Schlüsselwörtern direkt +in den Java-Quelltext eingebettet, und die Kommunikation mit dem Java-Programm +erfolgt durch speziell deklarierte Host-Variablen. +Damit der Java-Compiler durch die eingebetteten SQL-Anweisungen nicht +durcheinandergebracht wird, müssen sie zunächst von einem +Präprozessor in geeigneten Java-Code übersetzt werden. Während +Embedded-SQL insbesondere bei Datenbankanwendungen, die in C oder +C++ geschrieben sind, sehr verbreitet ist, spielt es in Java praktisch +keine Rolle und konnte sich gegenüber JDBC nicht durchsetzen. + + + + +

42.1.2 Die Architektur von JDBC

+ + + + +

Treibertypen

+ +

+JDBC ist keine eigene Datenbank, sondern eine Schnittstelle zwischen +einer SQL-Datenbank und der Applikation, die sie benutzen will. Bezüglich +der Architektur der zugehörigen Verbindungs-, Anweisungs- und +Ergebnisklassen unterscheidet man vier Typen von JDBC-Treibern: +

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die JDBC-Treibertypen sind im übrigen nicht zu verwechseln mit +der der vom jeweiligen JDK unterstützen JDBC-Version. +Diese wird etwas später in diesem Absatz vorgestellt.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

Mehrstufige Client-Server-Architekturen

+ +

+Während die Typ-1- und Typ-2-Treiber lokal installierte und konfigurierte +Software erfordern (die jeweiligen ODBC- bzw. herstellerspezifischen +Treiber), ist dies bei Typ-3- und Typ-4-Treibern normalerweise nicht +der Fall. Hier können die zur Anbindung an die Datenbank erforderlichen +Klassendateien zusammen mit der Applikation oder dem Applet aus dem +Netz geladen und ggfs. automatisch aktualisiert werden. Nach der Veröffentlichung +von JDBC gab es zunächst gar keine Typ-3- oder Typ-4-Treiber. +Mittlerweile haben sich aber alle namhaften Datenbankhersteller zu +Java bekannt und stellen auch Typ-3- oder Typ-4-Treiber zur Verfügung. +Daneben gibt es eine ganze Reihe von Fremdherstellern, die JDBC-Treiber +zur Anbindung bekannter Datenbanksysteme zur Verfügung stellen. + +

+Mit JDBC können sowohl zwei- als auch drei- oder höherstufige +Client-Server-Systeme aufgebaut werden (Multi-Tier-Architekturen). +Während bei den zweistufigen Systemen eine Aufteilung der Applikation +in Datenbank (Server) und Arbeitsplatz (Client) vorgenommen wird, +gibt es bei den dreistufigen Systemen noch eine weitere Schicht, die +zwischen beiden Komponenten liegt. Sie wird gemeinhin als Applikations-Server +bezeichnet und dient dazu, komplexe Operationen vom Arbeitsplatz weg +zu verlagern. Der Applikations-Server ist dazu mit dem Datenbank-Server +verbunden und kommuniziert mit diesem über ein standardisiertes +Protokoll (z.B. JDBC). Den Arbeitsplätzen stellt er dagegen höherwertige +Dienste (z.B. komplette Business-Transaktionen) zur Verfügung +und kommuniziert mit ihnen über ein spezielles Anwendungsprotokoll +(z.B. HTTP, RMI, CORBA oder andere). + + + + +

SQL-2 Entry Level

+ +

+JDBC übernimmt die Aufgabe eines »Transportprotokolls« +zwischen Datenbank und Anwendung und definiert damit zunächst +noch nicht, welche SQL-Kommandos übertragen werden dürfen +und welche nicht. Tatsächlich verwendet heute jede relationale +Datenbank ihren eigenen SQL-Dialekt, und eine Portierung auf eine +andere Datenbank ist nicht selten aufwändiger als ein Wechsel +des Compilers. + +

+Um einen minimalen Anspruch an Standardisierung zu gewährleisten, +fordert SUN von den JDBC-Treiberherstellern, mindestens den SQL-2 +Entry-Level-Standard von 1992 zu erfüllen. +Mit Hilfe einer von SUN erhältlichen Testsuite können die +Hersteller ihre JDBC-Treiber auf Konformität testen. Da praktisch +alle großen Datenbanken in ihrer Funktionalität weit über +besagten Standard hinausgehen, ist bei Verwendung dieser Features +möglicherweise mit erheblichem Portierungsaufwand zu rechnen. + + + + +

JDBC-Versionen

+ +

+Genauso, wie sich der Umfang der einzelnen JDKs immer weiter gesteigert +hat, ist auch die Leistungsfähigkeit der JDBC-Schnittstelle kontinuierlich +gestiegen. Um dies zu verdeutlichen trägt die jeweils unterstützte +JDBC-Version eine eigene Versionsnummer: +

+
+ + + +
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+
+ + + + +

42.2 Grundlagen von JDBC

+
+ +
+ + + + +

42.2.1 Öffnen einer Verbindung

+ +

+Bevor mit JDBC auf eine Datenbank zugegriffen werden kann, muss zunächst +eine Verbindung zu ihr hergestellt werden. Dazu muss der Datenbanktreiber +geladen und initialisiert und mit Hilfe des Treibermanagers ein Verbindungsobjekt +beschafft werden. Es bleibt während der gesamten Verbindung bestehen +und dient als Lieferant für spezielle Objekte zur Abfrage und +Veränderung der Datenbank. Alle Klassen zum Zugriff auf die JDBC-Schnittstelle +liegen im Paket java.sql, +das am Anfang des Programms importiert werden sollte: +

+ + + + +
+ +
+import java.sql.*;
+
+ +
+ +

+Jeder JDBC-Treiber hat einen statischen Initialisierer, der beim Laden +der Klasse aufgerufen wird. Seine Aufgabe besteht darin, sich beim +Treibermanager zu registrieren, um +bei späteren Verbindungsanfragen von diesem angesprochen werden +zu können. Das Laden der Treiberklasse wird üblicherweise +durch Aufruf der Methode forName +der Klasse Class +erledigt (siehe Abschnitt 43.2.2). +Um einen Treiber zu laden, muss man also seinen vollständigen +Klassennamen kennen: + +

+Class.forName("sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver");
+
+ + +

+sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver +ist der Name der JDBC-ODBC-Bridge, mit der die oben erwähnten +Typ-1-Treiber realisiert werden. Die Namen alternativer Treiber sind +der Dokumentation des jeweiligen Herstellers zu entnehmen. + +

+Nachdem der Treiber geladen wurde, kann er dazu verwendet werden, +eine Verbindung zu einer Datenbank aufzubauen. Dazu wird an die statische +Methode getConnection +der Klasse DriverManager +ein String und eventuell weitere Parameter übergeben, um den +Treibertyp, die Datenbank und nötigenfalls weitere Informationen +festzulegen. getConnection +gibt es in drei Ausprägungen: +

+ + + + + +
+ +
+static Connection getConnection(
+  String url
+)
+
+static Connection getConnection(
+  String url,
+  String user,
+  String password
+)
+
+static Connection getConnection(
+  String url,
+  Properties info
+)
+
+ +		 +java.sql.DriverManager
+ +

+Die erste Variante erwartet lediglich einen Connection-String als +Argument, der in Form eines URL (Uniform Ressource Locator, siehe +Abschnitt 40.1.1) übergeben +wird. Der Connection-String besteht aus mehreren Teilen, die durch +Doppelpunkte voneinander getrennt sind. Der erste Teil ist immer »jdbc« +und zeigt an, dass es sich um einen JDBC-URL handelt. Der zweite Teil +wird als Sub-Protokoll bezeichnet und gibt an, welcher Treiber +verwendet werden soll. Die übrigen Teile sind treiberspezifisch. +Connection-Strings für die JDBC-ODBC-Bridge beginnen immer mit +»jdbc:odbc«, gefolgt von einem weiteren Doppelpunkt, nach +dem der Name der ODBC-Datenquelle angegeben wird: + +

+con = DriverManager.getConnection("jdbc:odbc:DirDB");
+
+ + +

+Die zweite Variante von getConnection +erlaubt es, zusätzlich den Benutzernamen und das Passwort an +die Datenbank zu übergeben. Das ist bei vielen Datenbanken erforderlich, +um eine Verbindung aufbauen zu können. Bei der dritten Variante +können zusätzlich mit Hilfe eines Properties-Objekts +weitere, treiberspezifische Informationen übergeben werden. Welche +Variante zu verwenden ist, muss der jeweiligen Treiberdokumentation +entnommen werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Falls die Datenbank nicht geöffnet werden konnte, löst getConnection +eine Ausnahme des Typs SQLException +aus. Diese Ausnahme wird auch von fast allen anderen Methoden und +Klassen verwendet, um einen Fehler beim Zugriff auf die Datenbank +anzuzeigen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Wenn die Verbindung erfolgreich aufgebaut werden konnte, liefert getConnection +ein Objekt, das das Interface Connection +implementiert. Dieses Verbindungsobjekt repräsentiert die aktuelle +Datenbanksitzung und dient dazu, Anweisungsobjekte zu erzeugen und +globale Einstellungen an der Datenbank zu verändern. Das Connection-Objekt +kann durch Aufruf von close +explizit geschlossen werden. Die Verbindung wird automatisch geschlossen, +wenn die Connection-Variable +vom Garbage Collector zerstört wird. + + + + +

42.2.2 Erzeugen von Anweisungsobjekten

+ +

+Alle Abfragen und Änderungen der Datenbank erfolgen mit Hilfe +von Anweisungsobjekten. Das sind Objekte, +die das Interface Statement +oder eines seiner Subinterfaces implementieren und von speziellen +Methoden des Connection-Objekts +erzeugt werden können: +

+ + + + + +
+ +
+Statement createStatement()
+
+PreparedStatement prepareStatement(String sql)
+
+CallableStatement prepareCall(String sql)
+
+ +		 +java.sql.Connection
+ +

+Die einfachste Form ist dabei das von createStatement +erzeugte Statement-Objekt. +Es kann dazu verwendet werden, unparametrisierte Abfragen und Änderungen +der Datenbank zu erzeugen. Seine beiden wichtigsten Methoden sind +executeQuery +und executeUpdate. +Sie erwarten einen SQL-String als Argument und reichen diesen an die +Datenbank weiter. Zurückgegeben wird entweder ein einfacher numerischer +Ergebniswert, der den Erfolg der Anweisung anzeigt, oder eine Menge +von Datenbanksätzen, die das Ergebnis der Abfrage repräsentieren. +Auf die beiden übrigen Anweisungstypen werden wir später +zurückkommen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Statement-Objekte +sind bei manchen Treibern kostspielige Ressourcen, deren Erzeugen +viel Speicher oder Rechenzeit kostet. Das Erzeugen einer großen +Anzahl von Statement-Objekten +(beispielsweise beim Durchlaufen einer Schleife) sollte in diesem +Fall vermieden werden. Viele JDBC-Programme legen daher nach dem Öffnen +der Verbindung eine Reihe von vordefinierten Statement-Objekten +an und verwenden diese immer wieder. Obwohl das im Prinzip problemlos +möglich ist, kann es in der Praxis leicht dazu führen, dass +ein Statement-Objekt, +das noch in Gebrauch ist (beispielsweise, weil seine Ergebnismenge +noch nicht vollständig abgefragt ist), erneut verwendet wird. +Das Verhalten des Programms ist dann natürlich undefiniert. Wir +werden später in Abschnitt 42.4.5 +eine Lösung für dieses Problem kennenlernen.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

42.2.3 Datenbankabfragen

+ +

+Hat man ein Statement-Objekt +beschafft, kann dessen Methode executeQuery +verwendet werden, um Daten aus der Datenbank zu lesen: +

+ + + + + +
+ +
+public ResultSet executeQuery(String sql)
+  throws SQLException
+
+ +		 +java.sql.Statement
+ +

+Die Methode erwartet einen SQL-String in Form einer gültigen +SELECT-Anweisung und gibt ein Objekt +vom Typ ResultSet +zurück, das die Ergebnismenge repräsentiert. Als Argument +dürfen beliebige SELECT-Anweisungen übergeben werden, sofern +sie für die zugrunde liegende Datenbank gültig sind. Die +folgende SQL-Anweisung selektiert beispielsweise alle Sätze aus +der Tabelle dir, deren Feld +did den Wert 7 hat: + +

+SELECT * FROM dir WHERE did = 7
+
+ + +

+Das zurückgegebene Objekt vom Typ ResultSet +besitzt eine Methode next, +mit der die Ergebnismenge schrittweise durchlaufen werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+boolean next()
+
+ +		 +java.sql.ResultSet
+ +

+Nach dem Aufruf von executeQuery +steht der Satzzeiger zunächst vor dem ersten Element, +jeder Aufruf von next +positioniert ihn auf das nächste Element. Der Rückgabewert +gibt an, ob die Operation erfolgreich war. Ist er false, +gibt es keine weiteren Elemente in der Ergebnismenge. Ist er dagegen +true, +konnte das nächste Element erfolgreich ausgewählt werden, +und mit Hilfe verschiedener get...-Methoden +kann nun auf die einzelnen Spalten zugegriffen werden. Jede dieser +Methoden steht in zwei unterschiedlichen Varianten zur Verfügung: +

+ +

+Um dem Entwickler lästige Typkonvertierungen zu ersparen, gibt +es alle getXXX-Methoden in unterschiedlichen +Typisierungen. So liefert beispielsweise getString +das gewünschte Feld als String, +während getInt +es als int +zurückgibt. Wo es möglich und sinnvoll ist, werden automatische +Typkonvertierungen durchgeführt; getString +kann beispielsweise für nahezu alle Typen verwendet werden. Tabelle 42.1 +gibt eine Übersicht über die wichtigsten get-Methoden +der Klasse ResultSet. +In Tabelle 42.4 findet sich +eine Übersicht der wichtigsten SQL-Datentypen. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
RückgabewertMethodenname
boolean +getBoolean
byte +getByte
byte[] +getBytes
Date +getDate
double +getDouble
float +getFloat
int +getInt
long +getLong
short +getShort
String +getString
Time +getTime
Timestamp +getTimestamp
+

+Tabelle 42.1: get-Methoden von ResultSet

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Soll festgestellt werden, ob eine Spalte den Wert NULL +hatte, so kann das nach dem Aufruf der get-Methode +durch Aufruf von wasNull +abgefragt werden. wasNull +gibt genau dann true +zurück, wenn die letzte abgefragte Spalte einen NULL-Wert +als Inhalt hatte. Bei allen Spalten, die NULL-Werte +enthalten können, muss diese Abfrage also erfolgen. Bei +den get-Methoden, die ein Objekt +als Ergebniswert haben, geht es etwas einfacher. Hier wird null +zurückgegeben, wenn der Spaltenwert NULL +war.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

42.2.4 Datenbankänderungen

+ +

+Datenbankänderungen werden mit den SQL-Anweisungen INSERT INTO, +UPDATE +oder DELETE FROM +oder den SQL-DDL-Anweisungen (Data Definition Language) +zum Ändern der Datenbankstruktur durchgeführt. Im Gegensatz +zu Datenbankabfragen geben diese Anweisungen keine Ergebnismenge zurück, +sondern lediglich einen einzelnen Wert. Im Falle von INSERT INTO, +UPDATE +und DELETE FROM +gibt dieser Wert an, wie viele Datensätze von der Änderung +betroffen waren, bei DDL-Anweisungen ist er immer 0. + +

+Um solche Anweisungen durchzuführen, stellt das Interface Statement +die Methode executeUpdate +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public int executeUpdate(String sql)
+  throws SQLException
+
+ +		 +java.sql.Statement
+ +

+Auch sie erwartet als Argument einen String mit einer gültigen +SQL-Anweisung, beispielsweise: + +

+INSERT INTO dir VALUES (1, 'x.txt', 0)
+
+ + +

+Könnte diese Anweisung erfolgreich ausgeführt werden, würde +sie 1 zurückgeben. Andernfalls würde eine SQLException +ausgelöst. + + + + +

42.2.5 Die Klasse SQLException

+ +

+Wenn SQL-Anweisungen fehlschlagen, lösen sie normalerweise eine +Ausnahme des Typs SQLException +aus. Das gilt sowohl, wenn keine Verbindung zur Datenbank zustande +gekommen ist, als auch bei allen Arten von Syntaxfehlern in SQL-Anweisungen. +Auch bei semantischen Fehlern durch falsche Typisierung oder inhaltlich +fehlerhafte SQL-Anweisungen wird eine solche Ausnahme ausgelöst. +SQLException +ist eine Erweiterung der Klasse Exception +und stellt folgende zusätzliche Methoden zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+int getErrorCode()
+
+String getSQLState()
+
+SQLException getNextException()
+
+ +		 +java.sql.SQLException
+ +

+Mit getErrorCode +kann der herstellerspezifische Fehlercode abgefragt werden, getSQLState +liefert den internen SQL-Zustandscode. Etwas ungewöhnlich ist +die Methode getNextException, +denn sie unterstützt die Verkettung von Ausnahmen. Jeder +Aufruf holt die nächste Ausnahme aus der Liste. Ist der Rückgabewert +null, +gibt es keine weiteren Ausnahmen. Code zum Behandeln einer SQLException +könnte also etwa so aussehen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 ...
+002 catch (SQLException e) {
+003   while (e != null) {
+004     System.err.println(e.toString());
+005     System.err.println("SQL-State: " + e.getSQLState());
+006     System.err.println("ErrorCode: " + e.getErrorCode());
+007     e = e.getNextException();
+008   }
+009 }
+ +
+ +Listing 42.1: Behandeln einer SQLException

+ + + + +

42.2.6 Die Klasse SQLWarning

+ +

+Neben der Klasse SQLException +für kritische Ausnahmen und Fehler enthält das Paket java.sql +auch die Klasse SQLWarning. +Diese wird allerdings nicht geworfen, sondern muss über die Methode +getWarnings abgerufen werden. +SQLWarning wird von den Klassen +Connection, Statement +und ResultSet unterstützt. + +

+Die Methode getWarnings liefert +Ihnen gegebenenfalls das erste SQLWarning-Objekt +zur Auswertung zurück. Sollten weitere Warnungen existieren erhalten +Sie diese über die Methode getNextWarning. +

+ + + +
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+
+ + + + +

42.3 Die DirDB-Beispieldatenbank

+
+ +
+ + + + +

42.3.1 Anforderungen und Design

+ +

+In diesem Abschnitt wollen wir uns die zuvor eingeführten Konzepte +in der Praxis ansehen. Dazu erzeugen wir eine einfache Datenbank DirDB, +die Informationen zu Dateien und Verzeichnissen speichern kann. Über +eine einfache Kommandozeilenschnittstelle können die Tabellen +mit den Informationen aus dem lokalen Dateisystem gefüllt und +auf unterschiedliche Weise abgefragt werden. + +

+DirDB besitzt lediglich zwei Tabellen dir und file +für Verzeichnisse und Dateien. Sie haben folgende Struktur: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Name Typ Bedeutung
did INT Primärschlüssel
dname CHAR(100) Verzeichnisname
fatherdid INT Schlüssel Vaterverzeichnis
entries INT Anzahl der Verzeichniseinträge
+

+Tabelle 42.2: Die Struktur der dir-Tabelle

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Name Typ Bedeutung
fid INT Primärschlüssel
did INT Zugehöriges Verzeichnis
fname CHAR(100) Dateiname
fsize INT Dateigröße
fdate DATE Änderungsdatum
ftime TIME Änderungszeit
+

+Tabelle 42.3: Die Struktur der file-Tabelle

+ +

+Beide Tabellen besitzen einen Primärschlüssel, der beim +Anlegen eines neuen Satzes vom Programm vergeben wird. Die Struktur +von dir ist baumartig; im Feld fatherid wird ein Verweis +auf das Verzeichnis gehalten, in dem das aktuelle Verzeichnis enthalten +ist. Dessen Wert ist im Startverzeichnis per Definition 0. Über +den Fremdschlüssel did zeigt jeder Datensatz aus der file-Tabelle +an, zu welchem Verzeichnis er gehört. Die Tabellen stehen demnach +in einer 1:n-Beziehung zueinander. Auch die Tabelle dir steht +in einer 1:n-Beziehung zu sich selbst. Abbildung 42.1 +zeigt ein vereinfachtes E/R-Diagramm des Tabellendesigns. +

+ + +

+ +

+Abbildung 42.1: E/R-Diagramm für DirDB

+ +

+Das Programm DirDB.java soll folgende +Anforderungen erfüllen: +

+ + + + +

42.3.2 Das Rahmenprogramm

+ +

+Wir implementieren eine Klasse DirDB, +die (der Einfachheit halber) alle Funktionen mit Hilfe statischer +Methoden realisiert. Die Klasse und ihre main-Methode +sehen so aus: + + +

+ + + + +
+ +
+001 import java.util.*;
+002 import java.io.*;
+003 import java.sql.*;
+004 import java.text.*;
+005 import gk.util.*;
+006 
+007 public class DirDB
+008 {
+009   //---Constants-----------------------------------------------
+010   static int INSTANT185 = 1;
+011   static int ACCESS95   = 2;
+012   static int HSQLDB     = 3;
+013 
+014   //---Pseudo constants----------------------------------------
+015   static String FILESEP = System.getProperty("file.separator");
+016 
+017   //---Static Variables----------------------------------------
+018   static int              db = INSTANT185;
+019   static Connection       con;
+020   static Statement        stmt;
+021   static Statement        stmt1;
+022   static DatabaseMetaData dmd;
+023   static int              nextdid = 1;
+024   static int              nextfid = 1;
+025 
+026   //---main-------------------------------------------------
+027   public static void main(String[] args)
+028   {
+029     if (args.length < 1) {
+030       System.out.println(
+031         "usage: java DirDB [A|I|H] <command> [<options>]"
+032       );
+033       System.out.println("");
+034       System.out.println("command      options");
+035       System.out.println("---------------------------------");
+036       System.out.println("POPULATE     <directory>");
+037       System.out.println("COUNT");
+038       System.out.println("FINDFILE     <name>");
+039       System.out.println("FINDDIR      <name>");
+040       System.out.println("BIGGESTFILES <howmany>");
+041       System.out.println("CLUSTERING   <clustersize>");
+042       System.exit(1);
+043     }
+044     if (args[0].equalsIgnoreCase("A")) {
+045       db = ACCESS95;
+046     } else if (args[0].equalsIgnoreCase("H")) {
+047       db = HSQLDB;
+048     }
+049     try {
+050       if (args[1].equalsIgnoreCase("populate")) {
+051         open();
+052         createTables();
+053         populate(args[2]);
+054         close();
+055       } else if (args[1].equalsIgnoreCase("count")) {
+056         open();
+057         countRecords();
+058         close();
+059       } else if (args[1].equalsIgnoreCase("findfile")) {
+060         open();
+061         findFile(args[2]);
+062         close();
+063       } else if (args[1].equalsIgnoreCase("finddir")) {
+064         open();
+065         findDir(args[2]);
+066         close();
+067       } else if (args[1].equalsIgnoreCase("biggestfiles")) {
+068         open();
+069         biggestFiles(Integer.parseInt(args[2]));
+070         close();
+071       } else if (args[1].equalsIgnoreCase("clustering")) {
+072         open();
+073         clustering(Integer.parseInt(args[2]));
+074         close();
+075       }
+076     } catch (SQLException e) {
+077       while (e != null) {
+078         System.err.println(e.toString());
+079         System.err.println("SQL-State: " + e.getSQLState());
+080         System.err.println("ErrorCode: " + e.getErrorCode());
+081         e = e.getNextException();
+082       }
+083       System.exit(1);
+084     } catch (Exception e) {
+085       System.err.println(e.toString());
+086       System.exit(1);
+087     }
+088   }
+089 }
+ +
+ +Listing 42.2: Das Rahmenprogramm der DirDB-Datenbank

+ +

+In main +wird zunächst ein usage-Text definiert, der immer dann +ausgegeben wird, wenn das Programm ohne Argumente gestartet wird. +Die korrekte Aufrufsyntax ist: + +

+java DirDB [A|I|H] <command> [<options>]
+
+ + +

+Nach dem Programmnamen folgt zunächst der Buchstabe »A«, +»I« oder »H«, um anzugeben, ob die Access-, InstantDB- +oder HSQLDB-Datenbank verwendet werden soll. Das nächste Argument +gibt den Namen des gewünschten Kommandos an. In der folgenden +verschachtelten Verzweigung werden gegebenenfalls weitere Argumente +gelesen und die Methode zum Ausführen des Programms aufgerufen. +Den Abschluss der main-Methode +bildet die Fehlerbehandlung, bei der die Ausnahmen des Typs SQLException +und Exception +getrennt behandelt werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das vollständige Programm findet sich auf der DVD zum Buch unter +dem Namen DirDB.java. In diesem Abschnitt +sind zwar auch alle Teile abgedruckt, sie finden sich jedoch nicht +zusammenhängend wieder, sondern sind über die verschiedenen +Unterabschnitte verteilt. Das importierte Paket gk.util +kann wie in Abschnitt 13.2.3 +beschrieben installiert werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

42.3.3 Die Verbindung zur Datenbank herstellen

+ +

+Wie in Listing 42.2 zu sehen +ist, rufen alle Kommandos zunächst die Methode open +zum Öffnen der Datenbank auf. Anschließend führen +sie ihre spezifischen Kommandos aus und rufen dann close +auf, um die Datenbank wieder zu schließen. + +

+Beim Öffnen der Datenbank wird zunächst mit Class.forName +der passende Datenbanktreiber geladen und beim Treibermanager registriert. +Anschließend besorgt das Programm ein Connection-Objekt, +das an die statische Variable con +gebunden wird. An dieser Stelle sind die potentiellen Code-Unterschiede +zwischen den beiden Datenbanken gut zu erkennen: +

+ + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Öffnet die Datenbank.
+003  */
+004 public static void open()
+005 throws Exception
+006 {
+007   //Treiber laden und Connection erzeugen
+008   if (db == INSTANT185) {
+009     Class.forName("jdbc.idbDriver");
+010     con = DriverManager.getConnection(
+011       "jdbc:idb=dirdb.prp",
+012       new Properties()
+013     );
+014   } else if (db == HSQLDB) {
+015     Class.forName("org.hsqldb.jdbcDriver");
+016     con = DriverManager.getConnection(
+017       "jdbc:hsqldb:hsqldbtest",
+018       "SA",
+019       ""
+020     );
+021   } else {
+022     Class.forName("sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver");
+023     con = DriverManager.getConnection("jdbc:odbc:DirDB");
+024   }
+025   //Metadaten ausgeben
+026   dmd = con.getMetaData();
+027   System.out.println("");
+028   System.out.println("Connection URL: " + dmd.getURL());
+029   System.out.println("Driver Name:    " + dmd.getDriverName());
+030   System.out.println("Driver Version: " + dmd.getDriverVersion());
+031   System.out.println("");
+032   //Statementobjekte erzeugen
+033   stmt = con.createStatement();
+034   stmt1 = con.createStatement();
+035 }
+036 
+037 /**
+038  * Schließt die Datenbank.
+039  */
+040 public static void close()
+041 throws SQLException
+042 {
+043   stmt.close();
+044   stmt1.close();
+045   con.close();
+046 }
+ +
+ +Listing 42.3: Öffnen und Schließen der DirDB-Datenbank

+ +

+Nachdem die Verbindung hergestellt wurde, liefert der Aufruf von getMetaData +ein Objekt des Typs DatabaseMetaData. +Es kann dazu verwendet werden, weitere Informationen über die +Datenbank abzufragen. Wir geben lediglich den Connection-String und +Versionsinformationen zu den geladenen Treibern aus. DatabaseMetaData +besitzt darüber hinaus noch viele weitere Variablen und Methoden, +auf die wir hier nicht näher eingehen wollen. Am Ende von open +erzeugt das Programm zwei Statement-Objekte +stmt und stmt1, +die in den übrigen Methoden zum Ausführen der SQL-Befehle +verwendet werden. Zum Schließen der Datenbank werden zunächst +die beiden Statement-Objekte +und dann die Verbindung selbst geschlossen. + + + + +

Systemvoraussetzungen

+ +

+Um tatsächlich eine Verbindung zu einer der drei angegebenen +Datenbanken herstellen zu können, müssen auf Systemebene +die nötigen Voraussetzungen dafür geschaffen werden: +

+ + + + +

42.3.4 Anlegen und Füllen der Tabellen

+ +

+Unsere Anwendung geht davon aus, dass die Datenbank bereits angelegt +ist, erstellt die nötigen Tabellen und Indexdateien aber selbst. +Die dazu nötigen SQL-Befehle sind CREATE +TABLE zum Anlegen einer Tabelle und CREATE +INDEX zum Anlegen einer Indexdatei. Diese Befehle werden +mit der Methode executeUpdate +des Statement-Objekts +ausgeführt, denn sie produzieren keine Ergebnismenge, sondern +als DDL-Anweisungen lediglich den Rückgabewert 0. Das Anlegen +der Tabellen erfolgt mit der Methode createTables: + + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Legt die Tabellen an.
+003  */
+004 public static void createTables()
+005 throws SQLException
+006 {
+007   //Anlegen der Tabelle dir
+008   try {
+009     stmt.executeUpdate("DROP TABLE dir");
+010   } catch (SQLException e) {
+011     //Nichts zu tun
+012   }
+013   stmt.executeUpdate("CREATE TABLE dir (" +
+014     "did       INT," +
+015     "dname     CHAR(100)," +
+016     "fatherdid INT," +
+017     "entries   INT)"
+018   );
+019   stmt.executeUpdate("CREATE INDEX idir1 ON dir ( did )");
+020   stmt.executeUpdate("CREATE INDEX idir2 ON dir ( fatherdid )");
+021   //Anlegen der Tabelle file
+022   try {
+023     stmt.executeUpdate("DROP TABLE file");
+024   } catch (SQLException e) {
+025     //Nichts zu tun
+026   }
+027   stmt.executeUpdate("CREATE TABLE file (" +
+028     "fid       INT ," +
+029     "did       INT," +
+030     "fname     CHAR(100)," +
+031     "fsize     INT," +
+032     "fdate     DATE," +
+033     "ftime     CHAR(5))"
+034   );
+035   stmt.executeUpdate("CREATE INDEX ifile1 ON file ( fid )");
+036 }
+ +
+ +Listing 42.4: Anlegen der DirDB-Tabellen

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Um die Tabellen zu löschen, falls sie bereits vorhanden sind, +wird zunächst die Anweisung DROP TABLE +ausgeführt. Sie ist in einem eigenen try-catch-Block +gekapselt, denn manche Datenbanken lösen eine Ausnahme aus, falls +die zu löschenden Tabellen nicht existieren. Diesen »Fehler« +wollen wir natürlich ignorieren und nicht an den Aufrufer weitergeben.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Nachdem die Tabellen angelegt wurden, können sie mit der Methode +populate gefüllt werden. +populate bekommt dazu vom Rahmenprogramm +den Namen des Startverzeichnisses übergeben, das rekursiv durchlaufen +werden soll, und ruft addDirectory +auf, um das erste Verzeichnis mit Hilfe des Kommandos INSERT +INTO (das ebenfalls an executeUpdate +übergeben wird) in die Tabelle dir einzutragen. Der Code +sieht etwas unleserlich aus, weil einige Stringliterale einschließlich +der zugehörigen einfachen Anführungsstriche übergeben +werden müssen. Sie dienen in SQL-Befehlen als Begrenzungszeichen +von Zeichenketten. + +

+Für das aktuelle Verzeichnis wird dann ein File-Objekt +erzeugt und mit listFiles +(seit dem JDK 1.2 verfügbar) eine Liste der Dateien und Verzeichnisse +in diesem Verzeichnis erstellt. Jede Datei wird mit einem weiteren +INSERT INTO in die file-Tabelle +eingetragen, für jedes Unterverzeichnis ruft addDirectory +sich selbst rekursiv auf. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Am Ende wird mit einem UPDATE-Kommando +die Anzahl der Einträge im aktuellen Verzeichnis in das Feld +entries der Tabelle dir eingetragen. Der Grund für +diese etwas umständliche Vorgehensweise (wir hätten das +auch gleich beim Anlegen des dir-Satzes erledigen können) +liegt darin, dass wir auch ein Beispiel für die Anwendung der +UPDATE-Anweisung geben wollten.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Durchläuft den Verzeichnisbaum rekursiv und schreibt
+003  * Verzeichnis- und Dateinamen in die Datenbank.
+004  */
+005 public static void populate(String dir)
+006 throws Exception
+007 {
+008   addDirectory(0, "", dir);
+009 }
+010 
+011 /**
+012  * Fügt das angegebene Verzeichnis und alle
+013  * Unterverzeichnisse mit allen darin enthaltenen
+014  * Dateien zur Datenbank hinzu.
+015  */
+016 public static void addDirectory(
+017   int fatherdid, String parent, String name
+018 )
+019 throws Exception
+020 {
+021   String dirname = "";
+022   if (parent.length() > 0) {
+023     dirname = parent;
+024     if (!parent.endsWith(FILESEP)) {
+025       dirname += FILESEP;
+026     }
+027   }
+028   dirname += name;
+029   System.out.println("processing " + dirname);
+030   File dir = new File(dirname);
+031   if (!dir.isDirectory()) {
+032     throw new Exception("not a directory: " + dirname);
+033   }
+034   //Verzeichnis anlegen
+035   int did = nextdid++;
+036   stmt.executeUpdate(
+037     "INSERT INTO dir VALUES (" +
+038     did + "," +
+039     "\'" + name + "\'," +
+040     fatherdid + "," +
+041     "0)"
+042   );
+043   //Verzeichniseinträge lesen
+044   File[] entries = dir.listFiles();
+045   //Verzeichnis durchlaufen
+046   for (int i = 0; i < entries.length; ++i) {
+047     if (entries[i].isDirectory()) {
+048       addDirectory(did, dirname, entries[i].getName());
+049     } else {
+050       java.util.Date d = new java.util.Date(
+051         entries[i].lastModified()
+052       );
+053       SimpleDateFormat sdf;
+054       //Datum
+055       sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
+056       String date = sdf.format(d);
+057       //Zeit
+058       sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm");
+059       String time = sdf.format(d);
+060       //Satz anhängen
+061       stmt.executeUpdate(
+062         "INSERT INTO file VALUES (" +
+063         (nextfid++) + "," +
+064         did + "," +
+065         "\'" + entries[i].getName() + "\'," +
+066         entries[i].length() + "," +
+067         "{d \'" + date + "\'}," +
+068         "\'" + time + "\')"
+069       );
+070       System.out.println("  " + entries[i].getName());
+071     }
+072   }
+073   //Anzahl der Einträge aktualisieren
+074   stmt.executeUpdate(
+075     "UPDATE dir SET entries = " + entries.length +
+076     "  WHERE did = " + did
+077   );
+078 }
+ +
+ +Listing 42.5: Füllen der DirDB-Tabellen

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Hier tauchen die beiden im Rahmenprogramm definierten statischen Variablen +nextdid und nextfid +wieder auf. Sie liefern die Primärschlüssel für Datei- +und Verzeichnissätze und werden nach jedem eingefügten Satz +automatisch um eins erhöht. Daß dieses Verfahren nicht +mehrbenutzerfähig ist, leuchtet ein, denn die Zähler werden +lokal zur laufenden Applikation erhöht. Eine bessere Lösung +bieten Primärschlüsselfelder, die beim Einfügen von +der Datenbank einen automatisch hochgezählten eindeutigen +Wert erhalten. Dafür sieht JDBC allerdings kein standardisiertes +Verfahren vor, meist kann ein solches Feld in der INSERT INTO-Anweisung +einfach ausgelassen werden. Alternativ könnten Schlüsselwerte +vor dem Einfügen aus einer zentralen Key-Tabelle geholt und transaktionssicher +hochgezählt werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

42.3.5 Zählen der Verzeichnisse und Dateien

+ +

+Das COUNT-Kommando soll die +Anzahl der Verzeichnisse und Dateien zählen, die mit dem POPULATE-Kommando +in die Datei eingefügt wurden. Wir verwenden dazu ein einfaches +SELECT-Kommando, das mit der +COUNT(*)-Option die Anzahl der +Sätze in einer Tabelle zählt: + + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Gibt die Anzahl der Dateien und Verzeichnisse aus.
+003  */
+004 public static void countRecords()
+005 throws SQLException
+006 {
+007   ResultSet rs = stmt.executeQuery(
+008     "SELECT count(*) FROM dir"
+009   );
+010   if (!rs.next()) {
+011     throw new SQLException("SELECT COUNT(*): no result");
+012   }
+013   System.out.println("Directories: " + rs.getInt(1));
+014   rs = stmt.executeQuery("SELECT count(*) FROM file");
+015   if (!rs.next()) {
+016     throw new SQLException("SELECT COUNT(*): no result");
+017   }
+018   System.out.println("Files: " + rs.getInt(1));
+019   rs.close();
+020 }
+ +
+ +Listing 42.6: Anzahl der Sätze in der DirDB-Datenbank

+ +

+Die SELECT-Befehle werden mit +der Methode executeQuery +an das Statement-Objekt +übergeben, denn wir erwarten nicht nur eine einfache Ganzzahl +als Rückgabewert, sondern eine komplette Ergebnismenge. Die Besonderheit +liegt in diesem Fall darin, dass wegen der Spaltenangabe COUNT(*) +lediglich ein einziger Satz zurückgegeben wird, der auch nur +ein einziges Feld enthält. Auf dieses können wir am einfachsten +über seinen numerischen Index 1 zugreifen und es durch Aufruf +von getInt +gleich in ein int +umwandeln lassen. Das Ergebnis geben wir auf dem Bildschirm aus und +wiederholen anschließend dieselbe Prozedur für die Tabelle +file. + + + + +

42.3.6 Suchen von Dateien und Verzeichnissen

+ +

+Um eine bestimmte Datei oder Tabelle in unserer Datenbank zu suchen, +verwenden wir ebenfalls ein SELECT-Statement. +Im Gegensatz zu vorher lassen wir uns nun mit der Spaltenangabe »*« +alle Felder der Tabelle geben. Zudem hängen wir an die +Abfrageanweisung eine WHERE-Klausel +an, um eine Suchbedingung formulieren zu können. Mit Hilfe des +LIKE-Operators führen wir +eine Mustersuche durch, bei der die beiden SQL-Wildcards »%« +(eine beliebige Anzahl Zeichen) und »_« (ein einzelnes beliebiges +Zeichen) verwendet werden können. Zusätzlich bekommt InstantDB +die (nicht SQL-92-konforme) Option IGNORE +CASE angehängt, um bei der Suche nicht zwischen Groß- +und Kleinschreibung zu unterscheiden (ist bei Access 7.0 nicht nötig). + +

+Die von executeQuery +zurückgegebene Ergebnismenge wird mit next +Satz für Satz durchlaufen und auf dem Bildschirm ausgegeben. +Mit Hilfe der Methode getDirPath +wird zuvor der zugehörige Verzeichnisname rekonstruiert und vor +dem Dateinamen ausgegeben. Dazu wird in einer Schleife zur angegebenen +did (Verzeichnisschlüssel) +so lange das zugehörige Verzeichnis gesucht, bis dessen fatherdid +0 ist, also das Startverzeichnis erreicht ist. Rückwärts +zusammengebaut und mit Trennzeichen versehen, ergibt diese Namenskette +den kompletten Verzeichnisnamen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Der in dieser Methode verwendete ResultSet +wurde mit dem zweiten Statement-Objekt +stmt1 erzeugt. Hätten wir +dafür die zu diesem Zeitpunkt noch geöffnete Variable stmt +verwendet, wäre das Verhalten des Programms undefiniert gewesen, +weil die bestehende Ergebnismenge durch das Erzeugen einer neuen Ergebnismenge +auf demselben Statement-Objekt +ungültig geworden wäre.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Gibt eine Liste aller Files auf dem Bildschirm aus,
+003  * die zu dem angegebenen Dateinamen passen. Darin dürfen
+004  * die üblichen SQL-Wildcards % und _ enthalten sein.
+005  */
+006 public static void findFile(String name)
+007 throws SQLException
+008 {
+009   String query = "SELECT * FROM file " +
+010                  "WHERE fname LIKE \'" + name + "\'";
+011   if (db == INSTANT185) {
+012     query += " IGNORE CASE";
+013   }
+014   ResultSet rs = stmt.executeQuery(query);
+015   while (rs.next()) {
+016     String path = getDirPath(rs.getInt("did"));
+017     System.out.println(
+018       path + FILESEP +
+019       rs.getString("fname").trim()
+020     );
+021   }
+022   rs.close();
+023 }
+024 
+025 /**
+026  * Liefert den Pfadnamen zu dem Verzeichnis mit dem
+027  * angegebenen Schlüssel.
+028  */
+029 public static String getDirPath(int did)
+030 throws SQLException
+031 {
+032   String ret = "";
+033   while (true) {
+034     ResultSet rs = stmt1.executeQuery(
+035       "SELECT * FROM dir WHERE did = " + did
+036     );
+037     if (!rs.next()) {
+038       throw new SQLException(
+039         "no dir record found with did = " + did
+040       );
+041     }
+042     ret = rs.getString("dname").trim() +
+043           (ret.length() > 0 ? FILESEP + ret : "");
+044     if ((did = rs.getInt("fatherdid")) == 0) {
+045       break;
+046     }
+047   }
+048   return ret;
+049 }
+ +
+ +Listing 42.7: Suchen nach Dateien in der DirDB-Datenbank

+ +

+Das DirDB-Programm bietet mit dem Kommando FINDDIR +auch die Möglichkeit, nach Verzeichnisnamen zu suchen. Die Implementierung +dieser Funktion ähnelt der vorigen und wird durch die Methode +findDir realisiert: + + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Gibt eine Liste aller Verzeichnisse auf dem Bildschirm
+003  * aus, die zu dem angegebenen Verzeichnisnamen passen.
+004  * Darin dürfen die üblichen SQL-Wildcards % und _
+005  * enthalten sein.
+006  */
+007 public static void findDir(String name)
+008 throws SQLException
+009 {
+010   String query = "SELECT * FROM dir " +
+011                  "WHERE dname LIKE \'" + name + "\'";
+012   if (db == INSTANT185) {
+013     query += " IGNORE CASE";
+014   }
+015   ResultSet rs = stmt.executeQuery(query);
+016   while (rs.next()) {
+017     System.out.println(
+018       getDirPath(rs.getInt("did")) +
+019       " (" + rs.getInt("entries") + " entries)"
+020     );
+021   }
+022   rs.close();
+023 }
+ +
+ +Listing 42.8: Suchen nach Verzeichnissen in der DirDB-Datenbank

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Wird das DirDB-Programm von der Kommandozeile aufgerufen, kann es +unter Umständen schwierig sein, die Wildcards »%« oder +»_« einzugeben, weil sie vom Betriebssystem oder der Shell +als Sonderzeichen angesehen werden. Durch Voranstellen des passenden +Escape-Zeichens (das könnte beispielsweise der Backslash sein) +kann die Sonderbedeutung aufgehoben werden. In der DOS-Box von Windows +95 oder NT kann die Sonderbedeutung des »%« nur aufgehoben +werden, indem das Zeichen »%« doppelt geschrieben wird. +Soll beispielsweise nach allen Dateien mit der Erweiterung .java +gesucht werden, so ist DirDb +unter Windows wie folgt aufzurufen: + +

+java DirDB I findfile %%.java
+
+ + +

+Weiterhin ist zu beachten, dass die Interpretation der Wildcards von +den unterschiedlichen Datenbanken leider nicht einheitlich gehandhabt +wird. Während das obige Kommando unter InstantDB korrekt funktioniert, +ist bei der Access-Datenbank die Ergebnismenge leer. Der Grund kann +- je nach verwendeter Version - darin liegen, dass entweder der Stern +»*« anstelle des »%« als Wildcard erwartet wird +oder dass die Leerzeichen am Ende des Feldes als signifikant +angesehen werden und daher auch hinter dem Suchbegriff ein +Wildcard-Zeichen angegeben werden muss: + +

+java DirDB A findfile %%.java%%
+
+ +		 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

42.3.7 Die zehn größten Dateien

+ +

+Eine ähnliche SELECT-Anweisung +begegnet uns, wenn wir uns die Aufgabe stellen, die howmany +größten Dateien unserer Datenbank anzuzeigen. Hierzu fügen +wir eine ORDER BY-Klausel an +und sortieren die Abfrage absteigend nach der Spalte fsize. +Von der Ergebnismenge geben wir dann die ersten howmany Elemente +aus: + + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Gibt die howmany größten Dateien aus.
+003  */
+004 public static void biggestFiles(int howmany)
+005 throws SQLException
+006 {
+007   ResultSet rs = stmt.executeQuery(
+008     "SELECT * FROM file ORDER BY fsize DESC"
+009   );
+010   for (int i = 0; i < howmany; ++i) {
+011     if (rs.next()) {
+012       System.out.print(
+013         getDirPath(rs.getInt("did")) +
+014         FILESEP + rs.getString("fname").trim()
+015       );
+016       System.out.println(
+017         Str.getFormatted("%10d", rs.getInt("fsize"))
+018       );
+019     }
+020   }
+021   rs.close();
+022 }
+ +
+ +Listing 42.9: Sortieren der Ergebnismenge

+ + + + +

42.3.8 Speicherverschwendung durch Clustering

+ +

+Bevor wir uns weiterführenden Themen zuwenden, wollen wir uns +eine letzte Anwendung unserer Beispieldatenbank ansehen. Viele Dateisysteme +(allen voran das alte FAT-Dateisystem unter MS-DOS und Windows) speichern +die Dateien in verketteten Zuordnungseinheiten fester Größe, +den Clustern. Ist die Clustergröße +beispielsweise 4096 Byte, so belegt eine Datei auch dann 4 kByte Speicher, +wenn sie nur ein Byte groß ist. Immer, wenn die Größe +einer Datei nicht ein genaues Vielfaches der Clustergröße +ist, bleibt der letzte Cluster unvollständig belegt und wertvoller +Plattenspeicher bleibt ungenutzt. Ist die Clustergröße +hoch, wird vor allem dann viel Platz verschwendet, wenn das Dateisystem +sehr viele kleine Dateien enthält. Die folgende Funktion clustering +berechnet zu einer gegebenen Clustergröße die Summe der +Dateilängen und stellt sie dem tatsächlichen Platzbedarf +aufgrund der geclusterten Speicherung gegenüber: + + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Summiert einerseits die tatsächliche Größe aller
+003  * Dateien und andererseits die Größe, die sie durch
+004  * das Clustering mit der angegebenen Clustergröße
+005  * belegen. Zusätzlich wird der durch das Clustering
+006  * "verschwendete" Speicherplatz ausgegeben.
+007  */
+008 public static void clustering(int clustersize)
+009 throws SQLException
+010 {
+011   int truesize = 0;
+012   int clusteredsize = 0;
+013   double wasted;
+014   ResultSet rs = stmt.executeQuery(
+015     "SELECT * FROM file"
+016   );
+017   while (rs.next()) {
+018     int fsize = rs.getInt("fsize");
+019     truesize += fsize;
+020     if (fsize % clustersize == 0) {
+021       clusteredsize += fsize;
+022     } else {
+023       clusteredsize += ((fsize / clustersize) + 1)*clustersize;
+024     }
+025   }
+026   System.out.println("true size      = " + truesize);
+027   System.out.println("clustered size = " + clusteredsize);
+028   wasted = 100 * (1 - ((double)truesize / clusteredsize));
+029   System.out.println("wasted space   = " + wasted + " %");
+030 }
+ +
+ +Listing 42.10: Cluster-Berechnung mit der DirDB-Datenbank

+ +

+Um beispielsweise den Einfluss der geclusterten Darstellung bei einer +Clustergröße von 8192 zu ermitteln, kann das Programm wie +folgt aufgerufen werden: + +

+java DirDB I clustering 8192
+
+ + +

+Die Ausgabe des Programms könnte dann beispielsweise so aussehen: + +

+InstantDB  - Version 1.85
+Copyright (c) 1997-1998 Instant Computer Solutions Ltd.
+
+Connection URL: jdbc:idb:dirdb.prp
+Driver Name:    InstantDB JDBC Driver
+Driver Version: Version 1.85
+
+true size      = 94475195
+clustered size = 112861184
+wasted space   = 16.290799323884464 %
+
+ +
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100269.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100269.html new file mode 100644 index 0000000..9ae8962 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100269.html @@ -0,0 +1,1010 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 42 - Datenbankzugriffe mit JDBC +
+
+ + + + +

42.4 Weiterführende Themen

+
+ +
+ +

+In diesem Abschnitt wollen wir eine Reihe von Themen ansprechen, die +bei der bisherigen Darstellung zu kurz gekommen sind. Aufgrund des +beschränkten Platzes werden wir jedes Thema allerdings nur kurz +ansprechen und verweisen für genauere Informationen auf die JDBC-Beschreibung +(sie ist Bestandteil der seit dem JDK 1.2 ausgelieferten Online-Dokumentation) +und auf weiterführende Literatur zum Thema JDBC. + + + + +

42.4.1 Metadaten

+ +

+In Abschnitt 42.3.3 +sind wir bereits kurz auf die Verwendung von Metadaten eingegangen. +Neben den Datenbankmetadaten gibt es die Methode getMetaData +der Klasse ResultSet: +

+ + + + + +
+ +
+ResultSetMetaData getMetaData()
+
+ +		 +java.sql.ResultSet
+ +

+Sie liefert ein Objekt vom Typ ResultSetMetaData, +das Meta-Informationen über die Ergebnismenge zur Verfügung +stellt. Wichtige Methoden sind: +

+ + + + + +
+ +
+int getColumnCount()
+
+String getColumnName(int column)
+
+String getTableName(int column)
+
+int getColumnType(int column)
+
+ +		 +java.sql.ResultSetMetaData
+ +

+Mit getColumnCount +kann die Anzahl der Spalten in der Ergebnismenge abgefragt werden. +getColumnName +und getTableName +liefern den Namen der Spalte bzw. den Namen der Tabelle, zu der diese +Spalte in der Ergebnismenge gehört, wenn man ihren numerischen +Index angibt. Mit getColumnType +kann der Datentyp einer Spalte abgefragt werden. Als Ergebnis wird +eine der statischen Konstanten aus der Klasse java.sql.Types +zurückgegeben. + + + + +

42.4.2 Escape-Kommandos

+ +

+Mit den Escape-Kommandos wurde ein +Feature eingeführt, das die Portierbarkeit von Datenbankanwendungen +verbessern soll. In Anlehnung an ODBC fordert die JDBC-Spezifikation +dazu, dass die JDBC-Treiber in der Lage sein müssen, besondere +Zeichenfolgen in SQL-Anweisungen zu erkennen und in die spezifische +Darstellung der jeweiligen Datenbank zu übersetzen. Auf diese +Weise können beispielsweise Datums- und Zeitliterale portabel +übergeben oder eingebaute Funktionen aufgerufen werden. Die Escape-Kommandos +haben folgende Syntax: +

+ + + + +
+ +
+"{" <Kommandoname> [<Argumente>] "}"
+
+ +
+ +

+Am Anfang steht eine geschweifte Klammer, dann folgen der Name des +Escape-Kommandos und mögliche Argumente, und am Ende wird das +Kommando durch eine weitere geschweifte Klammer abgeschlossen. + +

+Um beispielsweise unabhängig von seiner konkreten Darstellung +einen Datumswert einzufügen, kann das Escape-Kommando »d« +verwendet werden. Es erwartet als Argument eine SQL-Zeichenkette im +Format »yyyy-mm-dd« und erzeugt daraus das zur jeweiligen +Datenbank passende Datumsliteral. In Listing 42.5 +haben wir dieses Kommando verwendet, um das Änderungsdatum der +Datei in die Tabelle file zu schreiben. + + + + +

42.4.3 Transaktionen

+ +

+Die drei Methoden commit, +rollback +und setAutoCommit +des Connection-Objekts +steuern das Transaktionsverhalten der Datenbank: +

+ + + + + +
+ +
+void commit()
+
+void rollback()
+
+void setAutoCommit(boolean autoCommit)
+
+ +		 +java.sql.Connection
+ +

+Nach dem Aufbauen einer JDBC-Verbindung ist die Datenbank (gemäß +JDBC-Spezifikation) zunächst im Auto-Commit-Modus. +Dabei gilt jede einzelne Anweisung als separate Transaktion, die nach +Ende des Kommandos automatisch bestätigt wird. Durch Aufruf von +setAutoCommit +und Übergabe von false +kann das geändert werden. Danach müssen alle Transaktionen +explizit durch Aufruf von commit +bestätigt bzw. durch rollback +zurückgesetzt werden. Nach dem Abschluss einer Transaktion beginnt +automatisch die nächste. + +

+Wichtig ist auch der Transaction Isolation Level, +mit dem der Grad der Parallelität von Datenbanktransaktionen +gesteuert wird. Je höher der Level, desto weniger Konsistenzprobleme +können durch gleichzeitigen Zugriff mehrerer Transaktionen auf +dieselben Daten entstehen. Um so geringer ist aber auch der Durchsatz +bei einer großen Anzahl von gleichzeitigen Zugriffen. Transaction +Isolation Levels werden von der Datenbank üblicherweise mit Hilfe +von gemeinsamen und exklusiven Sperren realisiert. JDBC unterstützt +die folgenden Levels: +

+ +

+Mit Hilfe der beiden Methoden getTransactionIsolation +und setTransactionIsolation +des Connection-Objekts +kann der aktuelle Transaction Isolation Level abgefragt bzw. verändert +werden: +

+ + + + + +
+ +
+int getTransactionIsolation()
+
+void setTransactionIsolation(int level)
+
+ +		 +java.sql.Connection
+ +

+Mit der Methode supportsTransactionIsolationLevel +des DatabaseMetaData-Objekts +kann abgefragt werden, ob eine Datenbank einen bestimmten Transaction +Isolation Level unterstützt oder nicht. + + + + +

42.4.4 JDBC-Datentypen

+ +

+In den meisten Fällen braucht man keine exakte Kenntnis +des Datentyps einer Tabellenspalte, wenn man diese abfragt. Die oben +beschriebenen get-Methoden des +ResultSet-Objekts +führen geeignete Konvertierungen durch. Soll dagegen mit CREATE +TABLE eine neue Datenbank definiert werden, muss zu jeder +Spalte der genaue Datentyp angegeben werden. Leider unterscheiden +sich die Datenbanken bezüglich der unterstützten Typen erheblich, +und die CREATE TABLE-Anweisung +ist wenig portabel. Die Klasse java.sql.Types +listet alle JDBC-Typen auf und gibt für jeden eine symbolische +Konstante an. Mit der Methode getTypeInfo +der Klasse DatabaseMetaData +kann ein ResultSet +mit allen Typen der zugrunde liegenden Datenbank und ihren spezifischen +Eigenschaften beschafft werden. In Tabelle 42.4 +findet sich eine Übersicht der wichtigsten SQL-Datentypen. + + + + +

42.4.5 Umgang mit JDBC-Objekten

+ +

+Wie zuvor erwähnt, sind die JDBC-Objekte des Typs Connection +und Statement +möglicherweise kostspielig bezüglich ihres Rechenzeit- oder +Speicherverbrauchs. Es empfiehlt sich daher, nicht unnötig viele +von ihnen anzulegen. + +

+Während das bei Connection-Objekten +einfach ist, kann es bei Statement-Objekten +unter Umständen problematisch werden. Wird beispielsweise in +einer Schleife mit vielen Durchläufen immer wieder eine Methode +aufgerufen, die eine Datenbankabfrage durchführt, so stellt sich +die Frage, woher sie das dafür erforderliche Statement-Objekt +nehmen soll. Wird es jedesmal lokal angelegt, kann schnell der Speicher +knapp werden. Wird es dagegen als statische oder als Klassenvariable +angelegt, kann es zu Konflikten mit konkurrierenden Methoden kommen +(die üblichen Probleme globaler Variablen). + +

+Eine gut funktionierende Lösung für dieses Problem besteht +darin, Statement-Objekte +auf der Connection +zu cachen, also zwischenzuspeichern. Das kann etwa mit einer +Queue erfolgen, in die nicht mehr benötigte Statement-Objekte +eingestellt werden. Anstelle eines Aufrufs von createStatement +wird dann zunächst in der Queue nachgesehen, ob ein recyclebares +Objekt vorhanden ist, und dieses gegebenenfalls wiederverwendet. Es +sind dann zu keinem Zeitpunkt mehr Statement-Objekte +angelegt, als parallel benötigt werden. Natürlich +dürfen nur Objekte in die Queue gestellt werden, die nicht mehr +benötigt werden; ihr ResultSet +sollte also vorher möglichst geschlossen werden. Das Statement-Objekt +selbst darf nicht geschlossen werden, wenn es noch verwendet werden +soll. + +

+Ein einfache Implementierung wird in dem folgendem Listing vorgestellt. +Das Objekt vom Typ CachedConnection +wird mit einem Connection-Objekt +instanziert. Die Methoden getStatement +und releaseStatement dienen +dazu, Statement-Objekte +zu beschaffen bzw. wieder freizugeben. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* CachedConnection.java */
+002 
+003 import java.sql.*;
+004 import java.util.*;
+005 
+006 public class CachedConnection
+007 {
+008   private Connection             con;
+009   private LinkedList<Statement>  cache;
+010   private int                    stmtcnt;
+011 
+012   public CachedConnection(Connection con)
+013   {
+014     this.con     = con;
+015     this.cache   = new LinkedList<Statement>();
+016     this.stmtcnt = 0;
+017   }
+018 
+019   public Statement getStatement()
+020   throws SQLException
+021   {
+022     if (cache.size() <= 0) {
+023       return con.createStatement();
+024     } else {
+025       return cache.poll();
+026     }
+027   }
+028 
+029   public void releaseStatement(Statement statement)
+030   {
+031     cache.add(statement);
+032   }
+033 }
+ +		 +CachedConnection.java
+ +Listing 42.11: Die Klasse CachedConnection

+ +

+Es ist wichtig, die JDBC-Objekte auch dann zu schließen, wenn +eine Ausnahme während der Bearbeitung aufgetreten ist. Andernfalls +würden möglicherweise Ressourcen nicht freigegeben und das +Programm würde so nach und nach mehr Speicher oder Rechenzeit +verbrauchen. Am einfachsten kann dazu die finally-Klausel +der try-catch-Anweisung +verwendet werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Eine weitere Eigenschaft der Klasse ResultSet +verdient besondere Beachtung. Bei manchen JDBC-Treibern erlauben die +zurückgegebenen ResultSet-Objekte +das Lesen einer bestimmten Tabellenspalte nur einmal. Der zweite Versuch +wird mit einer Fehlermeldung »No data« (oder ähnlich) +quittiert. Manche Treiber erfordern sogar, dass die Spalten des ResultSet +in der Reihenfolge ihrer Definition gelesen werden. In beiden Fällen +ist es gefährlich, einen ResultSet +als Parameter an eine Methode zu übergeben, denn die Methode +weiß nicht, welche Spalten bereits vom Aufrufer gelesen wurden +und umgekehrt. Eine Lösung könnte darin bestehen, einen +ResultSet +mit integriertem Cache zu entwickeln, der sich bereits gelesene Spaltenwerte +merkt. Alternativ könnte man auch einen objekt-relationalen Ansatz +versuchen, bei dem jeder gelesene Satz der Ergebnismenge direkt ein +passendes Laufzeitobjekt erzeugt, das dann beliebig oft gelesen werden +kann. Wir wollen auf beide Varianten an dieser Stelle nicht weiter +eingehen.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

42.4.6 Prepared Statements

+ +

+Prepared Statements sind parametrisierte +SQL-Anweisungen. Sie werden zunächst deklariert und zum Vorkompilieren +an die Datenbank übergeben. Später können sie dann +beliebig oft ausgeführt werden, indem die formalen Parameter +durch aktuelle Werte ersetzt werden und die so parametrisierte Anweisung +an die Datenbank übergeben wird. Der Vorteil von Prepared Statements +ist, dass die Vorbereitungsarbeiten nur einmal erledigt werden müssen +(Syntaxanalyse, Vorbereitung der Abfragestrategie und -optimierung) +und die tatsächliche Abfrage dann wesentlich schneller ausgeführt +werden kann. Das bringt Laufzeitvorteile bei der wiederholten Ausführung +der vorkompilierten Anweisung. + +

+JDBC stellt Prepared Statements mit dem Interface PreparedStatement, +das aus Statement +abgeleitet ist, zur Verfügung. Die Methode prepareStatement +des Connection-Objekts +liefert ein PreparedStatement: +

+ + + + + +
+ +
+public PreparedStatement prepareStatement(String sql)
+  throws SQLException
+
+ +		 +java.sql.Connection
+ +

+Als Argument wird ein String übergeben, der die gewünschte +SQL-Anweisung enthält. Die formalen Parameter werden durch Fragezeichen +dargestellt. Bei den meisten Datenbanken dürfen sowohl Änderungs- +als auch Abfrageanweisungen vorkompiliert werden. Sie werden dann +später mit executeQuery +bzw. executeUpdate +ausgeführt. Anders als im Basisinterface sind diese Methoden +im Interface PreparedStatement +parameterlos: +

+ + + + + +
+ +
+public ResultSet executeQuery()
+  throws SQLException
+
+public int executeUpdate()
+  throws SQLException
+
+ +		 +java.sql.PreparedStatement
+ +

+Bevor eine dieser Methoden aufgerufen werden darf, ist es erforderlich, +die vorkompilierte Anweisung zu parametrisieren. Dazu muss für +jedes Fragezeichen eine passende set-Methode +aufgerufen und das gewünschte Argument übergeben werden. +Die set-Methoden gibt es für +alle JDBC-Typen (siehe beispielsweise die analoge Liste der get-Methoden +in Tabelle 42.1): +

+ + + + + +
+ +
+public void setBoolean(int parameterIndex, boolean x)
+  throws SQLException
+
+public void setByte(int parameterIndex, byte x)
+  throws SQLException
+
+...
+
+ +		 +java.sql.PreparedStatement
+ +

+Der erste Parameter gibt die Position des Arguments in der Argumentliste +an. Das erste Fragezeichen hat den Index 1, das zweite den Index 2 +usw. Der zweite Parameter liefert den jeweiligen Wert, der anstelle +des Fragezeichens eingesetzt werden soll. + +

+Als Beispiel wollen wir uns eine abgewandelte Form der in Abschnitt 42.3.5 +vorgestellten Methode countRecords +ansehen, bei der anstelle eines Statement-Objekts +ein PreparedStatement +verwendet wird: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void countRecords()
+002 throws SQLException
+003 {
+004   PreparedStatement pstmt = con.prepareStatement(
+005     "SELECT count(*) FROM ?"
+006   );
+007   String[] aTables = {"dir", "file"};
+008   for (int i = 0; i < aTables.length; ++i) {
+009     pstmt.setString(1, aTables[i]);
+010     ResultSet rs = pstmt.executeQuery();
+011     if (!rs.next()) {
+012       throw new SQLException("SELECT COUNT(*): no result");
+013     }
+014     System.out.println(aTables[i] + ": " + rs.getInt(1));
+015   }
+016   pstmt.close();
+017 }
+ +
+ +Listing 42.12: Verwenden eines PreparedStatement

+ +

+Das PreparedStatement +enthält hier den Namen der Tabelle als Parameter. In einer Schleife +nehmen wir nun für die Tabellen »dir« und »file« +jeweils eine Parametrisierung vor und führen dann die eigentliche +Abfrage durch. Der Rückgabewert von executeQuery +entspricht dem der Basisklasse, so dass der obige Code sich prinzipiell +nicht von dem in Abschnitt 42.3.5 +unterscheidet. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Nicht alle Datenbanken erlauben es, Tabellennamen zu parametrisieren, +sondern beschränken diese Fähigkeit auf Argumente von Such- +oder Änderungsausdrücken. Tatsächlich läuft unser +Beispiel zwar mit InstantDB, aber beispielsweise nicht mit MS Access +95.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

42.4.7 SQL-Kurzreferenz

+ +

+Dieser Abschnitt gibt eine kurze Übersicht der gebräuchlichsten +SQL-Anweisungen in ihren grundlegenden Ausprägungen. Er ersetzt +weder ein Tutorial noch eine Referenz und ist zu keinem der bekannten +SQL-Standards vollständig kompatibel. Trotzdem mag er für +einfache Experimente nützlich sein und helfen, die ersten JDBC-Anbindungen +zum Laufen zu bringen. Für »ernsthafte« Datenbankanwendungen +sollte zusätzliche Literatur konsultiert und dabei insbesondere +auf die Spezialitäten der verwendeten Datenbank geachtet werden. + +

+Die nachfolgenden Syntaxbeschreibungen sind an die bei SQL-Anweisungen +übliche Backus-Naur-Form angelehnt: +

+ + + + +

Ändern von Datenstrukturen

+ +

+Mit CREATE TABLE +kann eine neue Tabelle angelegt werden. Mit DROP TABLE +kann sie gelöscht und mit ALTER TABLE +ihre Struktur geändert werden. Mit CREATE INDEX +kann ein neuer Index angelegt, mit DROP INDEX +wieder gelöscht werden. +

+ + + + +
+ +
+CREATE TABLE TabName
+  (ColName DataType [DEFAULT ConstExpr]
+  [ColName DataType [DEFAULT ConstExpr]]...)
+
+ALTER TABLE TabName
+  ADD (ColName DataType
+      [ColName DataType]...)
+
+CREATE [UNIQUE] INDEX IndexName
+  ON TabName
+  (ColName [ASC|DESC]
+  [, ColName [ASC|DESC]]...)
+
+DROP TABLE TabName
+
+DROP INDEX IndexName
+
+ +
+ +

+TabName, ColName und IndexName sind SQL-Bezeichner. +ConstExpr ist ein konstanter Ausdruck, der einen Standardwert +für eine Spalte vorgibt. DataType gibt den Datentyp der +Spalte an, die gebräuchlichsten von ihnen können Tabelle 42.4 +entnommen werden. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Bezeichnung Bedeutung
CHAR(n) Zeichenkette der (festen) Länge n.
VARCHAR(n) Zeichenkette variabler Länge mit max. +n Zeichen.
SMALLINT 16-Bit-Ganzzahl mit Vorzeichen.
INTEGER 32-Bit-Ganzzahl mit Vorzeichen.
REAL Fließkommazahl mit etwa 7 signifikanten +Stellen.
FLOAT Fließkommazahl mit etwa 15 signifikanten +Stellen. Auch als DOUBLE oder DOUBLE PRECISION bezeichnet.
DECIMAL(n,m) Festkommazahl mit n Stellen, davon +m Nachkommastellen. Ähnlich NUMERIC.
DATE Datum (evtl. mit Uhrzeit). Verwandte Typen +sind TIME und TIMESTAMP.
+

+Tabelle 42.4: SQL-Datentypen

+ + + + +

Ändern von Daten

+ +

+Ein neuer Datensatz kann mit INSERT INTO +angelegt werden. Soll ein bestehender Datensatz geändert werden, +ist dazu UPDATE +zu verwenden. Mit DELETE FROM +kann er gelöscht werden. +

+ + + + +
+ +
+INSERT INTO TabName
+  [( ColName [,ColName] )]
+  VALUES (Expr [,Expr]...)
+
+UPDATE TabName
+  SET ColName = {Expr|NULL}
+    [,ColName = {Expr|NULL}]...
+  [WHERE SearchCond]
+
+DELETE FROM TabName
+  [WHERE SearchCond]
+
+ +
+ +

+TabName und ColName sind die Bezeichner der gewünschten +Tabelle bzw. Spalte. Expr kann eine literale Konstante oder +ein passender Ausdruck sein. SearchCond ist eine Suchbedingung, +mit der angegeben wird, auf welche Sätze die UPDATE- +oder DELETE FROM-Anweisung +angewendet werden soll. Wird sie ausgelassen, wirken die Änderungen +auf alle Sätze. Wir kommen im nächsten Abschnitt auf die +Syntax der Suchbedingung zurück. Wird bei der INSERT INTO-Anweisung +die optionale Feldliste ausgelassen, müssen Ausdrücke für +alle Felder angegeben werden. + + + + +

Lesen von Daten

+ +

+Das Lesen von Daten erfolgt mit der SELECT-Anweisung. +Ihre festen Bestandteile sind die Liste der Spalten ColList +und die Liste der Tabellen, die in der Abfrage verwendet werden sollen. +Daneben gibt es eine Reihe von optionalen Bestandteilen: +

+ + + + +
+ +
+SELECT [ALL|DISTINCT] ColList
+  FROM  TabName [,TabName]...
+  [WHERE  SearchCond]
+  [GROUP BY ColName [,ColName]...]
+  [HAVING SearchCond]
+  [UNION SubQuery]
+  [ORDER BY ColName [ASC|DESC]
+            [,ColName [ASC|DESC]]...]
+
+ +
+ +

+Die Spaltenliste kann entweder einzelne Felder aufzählen, oder +es können durch Angabe eines Sternchens »*« alle Spalten +angegeben werden. Wurde mehr als eine Tabelle angegeben und sind die +Spaltennamen nicht eindeutig, kann ein Spaltenname durch Voranstellen +des Tabellennamens und eines Punkts qualifiziert werden. Zusätzlich +können die Spaltennamen mit dem Schlüsselwort »AS« +ein (möglicherweise handlicheres) Synonym erhalten. Die Syntax +von ColList ist: +

+ + + + +
+ +
+ColExpr [AS ResultName]
+[,ColExpr AS ResultName]]...
+
+ +
+ +

+Zusätzlich gibt es einige numerische Aggregatfunktionen, mit +denen der Wert der als Argument angegebenen Spalte über alle +Sätze der Ergebnismenge kumuliert werden kann: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
BezeichnungBedeutung
COUNT Anzahl der Sätze
AVG Durchschnitt
SUM Summe
MIN Kleinster Wert
MAX Größter Wert
+

+Tabelle 42.5: SQL-Aggregatfunktionen

+ +

+Die WHERE-Klausel +definiert die Suchbedingung. Wurde sie nicht angegeben, liefert die +Anweisung alle vorhandenen Sätze. Der Suchausdruck SearchCond +kann sehr unterschiedliche Formen annehmen. Zunächst kann eine +Spalte mit Hilfe der relationalen Operatoren <, <=, >, >=, += und <> mit einer anderen Spalte oder einem Ausdruck verglichen +werden. Die Teilausdrücke können mit den logischen Operatoren +AND, +OR +und NOT +verknüpft werden, die Auswertungsreihenfolge kann in der üblichen +Weise durch Klammerung gesteuert werden. + +

+Mit Hilfe des Schlüsselworts LIKE +kann eine Ähnlichkeitssuche durchgeführt werden: +

+ + + + +
+ +
+Expr LIKE Pattern
+
+ +
+ +

+Mit Hilfe der Wildcards »%« und »_« können +auch unscharf definierte Begriffe gesucht werden. Jedes Vorkommen +von »%« passt auf eine beliebige Anzahl beliebiger Zeichen, +jedes »_« steht für genau ein beliebiges Zeichen. Manche +Datenbanken unterscheiden zwischen Groß- und Kleinschreibung, +andere nicht. + +

+Mit Hilfe der Klauseln IS NULL +und IS NOT NULL +kann getestet werden, ob der Inhalt einer Spalte den Wert NULL enthält +oder nicht: +

+ + + + +
+ +
+ColName IS [NOT] NULL
+
+ +
+ +

+Mit dem BETWEEN-Operator +kann bequem festgestellt werden, ob ein Ausdruck innerhalb eines vorgegebenen +Wertebereichs liegt oder nicht: +

+ + + + +
+ +
+Expr BETWEEN Expr AND Expr
+
+ +
+ +

+Neben den einfachen Abfragen gibt es eine Reihe von Abfragen, die +mit Subqueries (Unterabfragen) arbeiten: +

+ + + + +
+ +
+EXISTS (SubQuery)
+
+Expr [NOT] IN (SubQuery)
+
+Expr RelOp {ALL|ANY} (SubQuery)
+
+ +
+ +

+Die Syntax von SubQuery entspricht der einer normalen SELECT-Anweisung. +Sie definiert eine separat definierte Menge von Daten, die als Teilausdruck +in einer Suchbedingung angegeben wird. Der EXISTS-Operator +testet, ob die Unterabfrage mindestens ein Element enthält. Mit +dem IN-Operator +wird getestet, ob der angegebene Ausdruck in der Ergebnismenge enthalten +ist. Die Ergebnismenge kann auch literal als komma-separierte Liste +von Werten angegeben werden. Schließlich kann durch Angabe eines +relationalen Operators getestet werden, ob der Ausdruck zu mindestens +einem (ANY) +oder allen (ALL) +Sätzen der Unterabfrage in der angegebenen Beziehung steht. Bei +den beiden letzten Unterabfragen sollte jeweils nur eine einzige Spalte +angegeben werden. + +

+Die GROUP BY-Klausel +dient dazu, die Sätze der Ergebnismenge zu Gruppen zusammenzufassen, +bei denen die Werte der angegebenen Spalten gleich sind. Sie wird +typischerweise zusammen mit den oben erwähnten Aggregatfunktionen +verwendet. Mit HAVING +kann zusätzlich eine Bedingung angegeben werden, mit der die +gruppierten Ergebnissätze »nachgefiltert« werden. + +

+Mit dem UNION-Operator +können die Ergebnismengen zweier SELECT-Anweisungen +zusammengefasst werden. Das wird typischerweise gemacht, wenn die +gesuchten Ergebnissätze aus mehr als einer Tabelle stammen (andernfalls +könnte der OR-Operator +verwendet werden). + +

+Die ORDER BY-Klausel +kann angegeben werden, um die Reihenfolge der Sätze in der Ergebnismenge +festzulegen. Die Sätze werden zunächst nach der ersten angegebenen +Spalte sortiert, bei Wertegleichheit nach der zweiten, der dritten +usw. Mit Hilfe der Schlüsselwörter ASC +und DESC +kann angegeben werden, ob die Werte auf- oder absteigend sortiert +werden sollen. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100270.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100270.html new file mode 100644 index 0000000..74e288b --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100270.html @@ -0,0 +1,87 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 42 - Datenbankzugriffe mit JDBC +
+
+ + + + +

42.5 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100271.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100271.html new file mode 100644 index 0000000..0629200 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100271.html @@ -0,0 +1,110 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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Kapitel 43

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Reflection

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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100272.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100272.html new file mode 100644 index 0000000..ca0f0d9 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100272.html @@ -0,0 +1,101 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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43.1 Einleitung

+
+ +
+ +

+Bei der Entwicklung des JDK 1.1 sahen sich die Entwickler mit einer +Schwäche von Java konfrontiert, die die Entwicklung bestimmter +Typen von Tools und Bibliotheken unmöglich machte: der statischen +Struktur von Klassen und Objekten. Um ein Objekt anzulegen, eine seiner +Methoden aufzurufen oder auf eine seiner Membervariablen zuzugreifen, +mußte der Code der Klasse zur Compilezeit bekannt sein. +Während dies für die meisten gewöhnlichen Anwendungen +kein Problem darstellt, ist es für die Entwicklung generischer +Werkzeuge und hochkonfigurierbarer Anwendungen, die durch PlugIns +erweiterbar sind, unzureichend. Insbesondere die Entwicklung der Beans- +und Serialisierungs-APIs war mit den in der Version 1.0 verfügbaren +Spracheigenschaften nicht möglich. + +

+Benötigt wurde vielmehr die Möglichkeit, Klassen zu laden +und zu instanzieren (auch mit parametrisierten Konstruktoren), ohne +dass bereits zur Compilezeit ihr Name bekannt sein mußte. Weiterhin +sollten statische oder instanzbasierte Methoden aufgerufen und auf +Membervariablen auch dann zugegriffen werden können, wenn ihr +Name erst zur Laufzeit des Programms bekannt ist. + +

+Gesucht wurde also ein Mechanismus, der diese normalerweise vom Compiler +angeforderten Fähigkeiten des Laufzeitsystems auch »normalen« +Anwendungen zur Verfügung stellte. Mit dem Reflection-API des +JDK 1.1 wurde eine Library-Schnittstelle geschaffen, die alle erwähnten +Fähigkeiten (und noch einige mehr) implementiert und beliebigen +Anwendungen als integralen Bestandteil der Java-Klassenbibliothek +zur Verfügung stellt. Erweiterungen am Sprachkern waren dazu +nicht nötig. + +

+Wir wollen uns in diesem Kapitel die wichtigsten Eigenschaften des +Reflection-APIs ansehen und ein paar nützliche Anwendungen vorstellen. +Die als Introspection bezeichneten +Erweiterungen für die Beans-Behandlung werden in Kapitel 44 +behandelt. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100273.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100273.html new file mode 100644 index 0000000..8f0cf00 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100273.html @@ -0,0 +1,268 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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43.2 Die Klassen Object und Class

+
+ +
+ + + + +

43.2.1 Die Klasse Object

+ +

+Die Klasse Object +wurde bereits in Abschnitt 8.1.2 +erläutert. Sie ist die Vaterklasse aller anderen Klassen und +sorgt dafür, dass einige elementare Methoden wie equals, +toString, +clone +oder hashCode +in allen Klassen zur Verfügung stehen. + + + + +

43.2.2 Die Klasse Class

+ +

+Mit der Methode getClass +der Klasse Object +besitzt ein beliebiges Objekt die Fähigkeit, ein passendes Klassenobjekt +zu liefern. Zu jeder Klasse, die das Laufzeitsystem verwendet, wird +während des Ladevorgangs ein Klassenobjekt vom Typ Class +erzeugt. Die Klasse Class +stellt Methoden zur Abfrage von Eigenschaften der Klasse zur Verfügung +und erlaubt es, Klassen dynamisch zu laden und Instanzen dynamisch +zu erzeugen. Darüber hinaus ist sie der Schlüssel zur Funktionalität +des Reflection-APIs. + +

+Wir wollen uns zunächst an einem einfachen Beispiel das dynamische +Laden und Instanzieren von Klassen ansehen. +Das folgende Listing zeigt das Interface HelloMeth +und die Klassen CA, CB, +CC und CD. +HelloMeth deklariert die Methode +hello, die von den Klassen CA +und CB implementiert wird. CC +besitzt ebenfalls die Methode hello, +allerdings ohne das Interface HelloMeth +zu implementieren. CD schließlich +implementiert nicht hello, sondern +hallo. + +

+Die Hauptklasse liest zunächst einen Klassennamen von der Standardeingabe +ein. Mit der Klassenmethode forName +der Klasse Class +wird dann ein Klassenobjekt zu einer Klasse dieses Namens beschafft. +Das wird verwendet, um mit der Methode newInstance +der Klasse Class +ein neues Objekt zu erzeugen. Dieses Objekt wird schließlich +in das Interface HelloMeth konvertiert +und dessen Methode hello aufgerufen. + +

+Das Programm ist in der Lage, die beiden Klassen CA +und CB ordnungsgemäß +zu instanzieren und ihre Methode hello +aufzurufen. Bei CC und CD +gibt es eine Ausnahme des Typs ClassCastException, +weil diese Klassen nicht das Interface HelloMeth +implementieren. Alle anderen Klassennamen werden mit der Ausnahme +ClassNotFoundException +quittiert. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4301.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 interface HelloMeth
+006 {
+007   public void hello();
+008 }
+009 
+010 class CA
+011 implements HelloMeth
+012 {
+013   public void hello()
+014   {
+015     System.out.println("hello CA");
+016   }
+017 }
+018 
+019 class CB
+020 implements HelloMeth
+021 {
+022   public void hello()
+023   {
+024     System.out.println("hello CB");
+025   }
+026 }
+027 
+028 class CC
+029 {
+030   public void hello()
+031   {
+032     System.out.println("hello CC");
+033   }
+034 }
+035 
+036 class CD
+037 {
+038   public void hallo()
+039   {
+040     System.out.println("hallo CD");
+041   }
+042 }
+043 
+044 public class Listing4301
+045 {
+046   public static void main(String[] args)
+047   {
+048     String buf = "";
+049     BufferedReader in = new BufferedReader(
+050                         new InputStreamReader(
+051                         new DataInputStream(System.in)));
+052     while (true) {
+053     try {
+054         System.out.print("Klassenname oder ende eingeben: ");
+055         buf = in.readLine();
+056         if (buf.equals("ende")) {
+057           break;
+058         }
+059         Class c = Class.forName(buf);
+060         Object o = c.newInstance();
+061         ((HelloMeth)o).hello();
+062       } catch (IOException e) {
+063         System.out.println(e.toString());
+064       } catch (ClassNotFoundException e) {
+065         System.out.println("Klasse nicht gefunden");
+066       } catch (ClassCastException e) {
+067         System.out.println(e.toString());
+068       } catch (InstantiationException e) {
+069         System.out.println(e.toString());
+070       } catch (IllegalAccessException e) {
+071         System.out.println(e.toString());
+072       }
+073     }
+074   }
+075 }
+ +		 +Listing4301.java
+ +Listing 43.1: Dynamisches Laden von Klassen

+ +

+Eine Beispielsitzung des Programms könnte so aussehen: + +

+CA
+hello CA
+CB
+hello CB
+CC
+java.lang.ClassCastException
+CD
+java.lang.ClassCastException
+CE
+Klasse nicht gefunden
+ende
+
+ + +

+An diesem Beispiel ist zu sehen, wie Klassen geladen und instanziert +werden können, deren Name zur Compilezeit nicht bekannt ist. +In allen anderen Beispielen in diesem Buch wurden Klassennamen als +literale Konstanten im Sourcecode gehalten und der Compiler konnte +den passenden Code erzeugen. Wir wollen die nötigen Schritte +noch einmal zusammenfassen: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100274.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100274.html new file mode 100644 index 0000000..ee97f1d --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100274.html @@ -0,0 +1,1025 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 43 - Reflection +
+
+ + + + +

43.3 Methoden- und Konstruktorenaufrufe

+
+ +
+ + + + +

43.3.1 Parameterlose Methoden

+ +

+Wir wollen uns ein erstes Beispiel für die Anwendung des Reflection-APIs +ansehen. In der Praxis stellt sich immer wieder das Problem, wohin +bei neu entwickelten Klassen der Code zum Testen der Klasse +geschrieben werden soll. Ein Weg ist der, an das Ende der Klasse eine +Methode public static void main +zu hängen und den Testcode dort zu platzieren: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public class Queue
+002 {
+003   //...
+004   //Implementierung der Queue
+005   //...
+006 
+007   //---Testcode------------------------------
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     Queue q = new Queue();
+011     //...
+012     //Code zum Testen der Queue
+013     //...
+014   }
+015 }
+ +
+ +Listing 43.2: Testcode in der main-Methode

+ +

+Auf diese Weise läßt sich der Testcode einer Dienstleistungsklasse +- wie beispielsweise einer Queue - ganz einfach mit dem Java-Interpreter +aufrufen und reproduzierbar testen. Nachteilig ist natürlich, +dass der eigentliche Code und der Testcode vermischt werden. Dadurch +wird die Klassendatei unnötig groß, was im Hinblick auf +gute Downloadzeiten nicht wünschenswert ist. Besser wäre +es, wenn der Testcode in einer separaten Klasse verbleiben würde. +Wir wollen dazu ein kleines Programm zum Testen von Java-Klassen schreiben. +Es soll folgende Eigenschaften besitzen: +

+ +

+Der Schlüssel zur Implementierung der Klasse Test +liegt in der Anwendung des Reflection-APIs. Das Laden der Testklasse +entspricht dem vorigen Beispiel, zum Aufzählen aller Methoden +bedienen wir uns der Methode getMethods +der Klasse Class: +

+ + + + + +
+ +
+public Method[] getMethods()
+  throws SecurityException
+
+ +		 +java.lang.Class
+ +

+getMethods +liefert ein Array von Objekten des Typs Method, +das für jede öffentliche Methode der Klasse ein Element +enthält. Um auch die nicht-öffentlichen Methoden aufzulisten, +kann die Methode getDeclaredMethods +verwendet werden. Die Klasse Method +stellt einige Methoden zum Zugriff auf das Methodenobjekt zur Verfügung. +Die wichtigsten sind: +

+ + + + + +
+ +
+String getName()
+
+int getModifiers()
+
+Class[] getParameterTypes()
+
+Object invoke(Object obj, Object[] args)
+
+ +		 +java.lang.reflect.Method
+ +

+Mit getName +kann der Name der Methode ermittelt werden. getModifiers +liefert eine bitverknüpfte Darstellung der Methodenattribute +(static, +private +usw.). Der Rückgabewert kann an die statischen Methoden der Klasse +Modifier +übergeben werden, um festzustellen, welche Attribute die Methode +besitzt: + + + + +

+ + + + + +
+ +
+static boolean isAbstract(int mod)
+static boolean isExplicit(int mod)
+static boolean isFinal(int mod)
+static boolean isInterface(int mod)
+static boolean isNative(int mod)
+static boolean isPrivate(int mod)
+static boolean isProtected(int mod)
+static boolean isPublic(int mod)
+static boolean isStatic(int mod)
+static boolean isStrict(int mod)
+static boolean isSynchronized(int mod)
+static boolean isTransient(int mod)
+static boolean isVolatile(int mod)
+
+ +		 +java.lang.reflect.Modifier
+ +

+getParameterTypes +liefert ein Array mit Objekten des Typs Class, +das dazu verwendet werden kann, die Anzahl und Typen der formalen +Argumente der Methode festzustellen. Jedes Array-Element repräsentiert +dabei die Klasse des korrespondierenden formalen Arguments. Hat das +Array die Länge 0, so ist die Methode parameterlos. Gibt es beispielsweise +zwei Elemente mit den Typen String +und Double, +so besitzt die Methode zwei Parameter, die vom Typ String +und Double +sind. + +

+Um auch primitive Typen auf diese Weise darstellen zu können, +gibt es in den Wrapper-Klassen der primitiven Typen (siehe Abschnitt 10.2) +jeweils ein statisches Class-Objekt +mit der Bezeichnung TYPE, +das den zugehörigen primitiven Datentyp bezeichnet. Ein int-Argument +wird also beispielsweise dadurch angezeigt, dass der Rückgabewert +von getParameterTypes +an der entsprechenden Stelle ein Objekt des Typs Integer.TYPE +enthält. Insgesamt gibt es neun derartige +Klassenobjekte, und zwar für die acht primitiven Typen und für +den »leeren« Rückgabewert void: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Klassenobjekt Typ
Boolean.TYPE +boolean
Character.TYPEchar
Byte.TYPE +byte
Short.TYPE +short
Integer.TYPE +int
Long.TYPE +long
Float.TYPE +float
Double.TYPE +double
Void.TYPE +void
+

+Tabelle 43.1: Klassenobjekte für die primitiven Typen

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Alternativ zur .TYPE-Notation kann auch die in Abschnitt 43.3.2 +vorgestellte .class-Notation verwendet werden, um Klassenobjekte für +primitive Typen zu erzeugen. Dazu ist einfach der Name des gewünschten +Typs um ».class« zu ergänzen, also z.B. boolean.class +oder void.class zu schreiben. +Der Compiler erzeugt dann ein passendes Klassenobjekt für den +primitiven Typ.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Die Methode invoke +der Klasse Method +dient dazu, die durch dieses Methodenobjekt repräsentierte Methode +tatsächlich aufzurufen. Das erste Argument obj +gibt dabei das Objekt an, auf dem die Methode ausgeführt werden +soll. Es muss natürlich zu einem Objekt der Klasse gehören, +auf der getMethods +aufgerufen wurde. Das zweite Argument übergibt die aktuellen +Parameter an die Methode. Ähnlich wie bei getParameterTypes +wird auch hier ein Array angegeben, dessen Elemente den korrespondierenden +aktuellen Argumenten entsprechen. Bei Objektparametern ist einfach +ein Objekt des passenden Typs an der gewünschten Stelle zu platzieren. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Besitzt die Methode auch primitive Argumente, wird eine automatische +Konvertierung vorgenommen (unwrapping), +indem das entsprechende Array-Element in den passenden primitiven +Datentyp konvertiert wird. Erwartet die Methode beispielsweise ein +int, +so ist ein Integer-Objekt +zu übergeben, das dann beim Aufruf automatisch »ausgepackt« +wird.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Die Implementierung der Klasse Test +sieht so aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Test.java */
+002 
+003 import java.lang.reflect.*;
+004 
+005 public class Test
+006 {
+007   public static Object createTestObject(String name)
+008   {
+009     //Klassennamen zusammenbauen
+010     int pos = name.lastIndexOf('.');
+011     if (pos == -1) {
+012       name = "Test" + name;
+013     } else {
+014       name = name.substring(0, pos + 1) + "Test" +
+015              name.substring(pos + 1);
+016     }
+017     //Klasse laden
+018     Object ret = null;
+019     try {
+020       Class testclass = Class.forName(name);
+021       //Testobjekt instanzieren
+022       System.out.println("==============================");
+023       System.out.println("Instanzieren von: " + name);
+024       System.out.println("--");
+025       ret = testclass.newInstance();
+026     } catch (ClassNotFoundException e) {
+027       System.err.println("Kann Klasse nicht laden: " + name);
+028     } catch (InstantiationException e) {
+029       System.err.println("Fehler beim Instanzieren: " + name);
+030     } catch (IllegalAccessException e) {
+031       System.err.println("Unerlaubter Zugriff auf: " + name);
+032     }
+033     return ret;
+034   }
+035 
+036   public static void runTests(Object tester)
+037   {
+038     Class clazz = tester.getClass();
+039     Method[] methods = clazz.getMethods();
+040     int cnt = 0;
+041     for (int i = 0; i < methods.length; ++i) {
+042       //Methodenname muss mit "test" anfangen
+043       String name = methods[i].getName();
+044       if (!name.startsWith("test")) {
+045         continue;
+046       }
+047       //Methode muss parameterlos sein
+048       Class[] paras = methods[i].getParameterTypes();
+049       if (paras.length > 0) {
+050         continue;
+051       }
+052       //Methode darf nicht static sein
+053       int modifiers = methods[i].getModifiers();
+054       if (Modifier.isStatic(modifiers)) {
+055         continue;
+056       }
+057       //Nun kann die Methode aufgerufen werden
+058       ++cnt;
+059       System.out.println("==============================");
+060       System.out.println("Aufgerufen wird: " + name);
+061       System.out.println("--");
+062       try {
+063         methods[i].invoke(tester, new Object[0]);
+064       } catch (Exception e) {
+065         System.err.println(e.toString());
+066       }
+067     }
+068     if (cnt <= 0) {
+069       System.out.println("Keine Testmethoden gefunden");
+070     }
+071   }
+072 
+073   public static void main(String[] args)
+074   {
+075     if (args.length <= 0) {
+076       System.err.println("Aufruf: java Test <KlassenName>");
+077       System.exit(1);
+078     }
+079     Object tester = createTestObject(args[0]);
+080     runTests(tester);
+081   }
+082 }
+ +		 +Test.java
+ +Listing 43.3: Die Klasse Test

+ +

+Das Hauptprogramm ruft zunächst die Methode createTestObject +auf, um ein Objekt der Testklasse zu generieren. Falls als Argument +also beispielsweise Queue übergeben +wurde, wird ein Objekt des Typs TestQueue +erzeugt. Ist es nicht vorhanden oder kann nicht instanziert werden, +liefert die Methode null +als Rückgabewert. + +

+Anschließend wird das Testobjekt an die Methode runTests +übergeben. Diese besorgt sich das Klassenobjekt und ruft getMethods +auf. Das zurückgegebene Array repräsentiert die Liste aller +öffentlichen Methoden und wird elementweise durchlaufen. Zunächst +wird überprüft, ob der Methodenname mit test +anfängt. Ist das der Fall, wird geprüft, ob die Methode +parameterlos ist und nicht das static-Attribut +besitzt. Sind auch diese Bedingungen erfüllt, kann die Methode +mit invoke +aufgerufen werden. Als erstes Argument wird das Testobjekt übergeben. +Als zweites folgt ein leeres Array des Typs Object, +um anzuzeigen, dass keine Parameter zu übergeben sind. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Beachten Sie, dass am Anfang des Programms das Paket java.lang.reflect +eingebunden wurde. Während die Klassen Class +und Object +aus historischen Gründen in java.lang +liegen (und deshalb automatisch importiert werden), liegen sie für +die übrigen Bestandteile des Reflection-APIs in java.lang.reflect +und müssen deshalb explizit importiert werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Eine beispielhafte Implementierung der Klasse TestQueue +könnte etwa so aussehen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 public class TestQueue
+002 {
+003   public TestQueue()
+004   {
+005     //Intialisierungen, z.B. Erzeugen eines zu
+006     //testenden Queue-Objekts
+007   }
+008 
+009   public void test1()
+010   {
+011     //Erste Testmethode
+012   }
+013 
+014   public void test2()
+015   {
+016     //Zweite Testmethode
+017   }
+018 
+019   //...
+020 }
+ +
+ +Listing 43.4: Die Klasse TestQueue

+ +

+Ein Aufruf von + +

+java Test Queue
+
+ + +

+würde nun ein neues Objekt des Typs TestQueue +instanzieren und nacheinander die Methoden test1, +test2 usw. aufrufen. + + + + +

43.3.2 Parametrisierte Methoden

+ +

+In diesem Abschnitt wollen wir uns den Aufruf parametrisierter +Methoden ansehen, was nach den Ausführungen des vorigen Abschnitts +nicht mehr schwierig ist. Als Beispiel soll ein Programm geschrieben +werden, das die in Java nicht vorhandenen Funktionszeiger simuliert. +Es soll eine Methode enthalten, die eine Wertetabelle für eine +mathematische Funktion erzeugt, deren Name als String übergeben +wurde. Nach den Überlegungen des vorigen Abschnitts können +wir uns gleich das Listing ansehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* FloatTables.java */
+002 
+003 import java.lang.reflect.*;
+004 
+005 public class FloatTables
+006 {
+007   public static double times2(double value)
+008   {
+009     return 2 * value;
+010   }
+011 
+012   public static double sqr(double value)
+013   {
+014     return value * value;
+015   }
+016 
+017   public static void printTable(String methname)
+018   {
+019     try {
+020       System.out.println("Wertetabelle fuer " + methname);
+021       int pos = methname.lastIndexOf('.'); 
+022       Class clazz;
+023       if (pos == -1) {
+024         clazz = FloatTables.class;
+025       } else {
+026         clazz = Class.forName(methname.substring(0, pos));
+027         methname = methname.substring(pos + 1);
+028       }
+029       Class[] formparas = new Class[1];
+030       formparas[0] = Double.TYPE;
+031       Method meth = clazz.getMethod(methname, formparas);
+032       if (!Modifier.isStatic(meth.getModifiers())) {
+033         throw new Exception(methname + " ist nicht static");
+034       }
+035       Object[] actargs = new Object[1];
+036       for (double x = 0.0; x <= 5.0; x += 1) {
+037         actargs[0] = new Double(x); 
+038         Double ret = (Double)meth.invoke(null, actargs);
+039         double result = ret.doubleValue();
+040         System.out.println("  " + x + " -> " + result);
+041       }
+042     } catch (Exception e) {
+043       System.err.println(e.toString());
+044     }
+045   }
+046 
+047   public static void main(String[] args)
+048   {
+049     printTable("times2");
+050     printTable("java.lang.Math.exp");
+051     printTable("sqr");
+052     printTable("java.lang.Math.sqrt");
+053   }
+054 }
+ +		 +FloatTables.java
+ +Listing 43.5: Funktionszeiger mit Reflection nachbilden

+ +

+Das Hauptprogramm ruft die Methode printTable +viermal auf, um die Wertetabellen zu den statischen Funktionen times2, +java.lang.Math.exp, sqr +und java.lang.Math.sqrt zu erzeugen. +Sie kann sowohl mit lokal definierten Methoden umgehen als auch mit +solchen, die in einer anderen Klasse liegen (in diesem Fall sogar +aus einem anderen Paket). + +

+In Zeile 021 wird zunächst +der am weitesten rechts stehende Punkt im Methodennamen gesucht. Ist +ein Punkt vorhanden, wird der String an dieser Stelle aufgeteilt. +Der links davon stehende Teil wird als Klassenname angesehen, der +rechts davon stehende als Methodenname. Gibt es keinen Punkt, wird +als Klassenname der Name der eigenen Klasse verwendet. Anschließend +wird das zugehörige Klassenobjekt geladen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Ist der Klassenname zur Compilezeit bekannt, kann anstelle des Aufrufs +von forName +die abkürzende Schreibweise .class +verwendet werden. Das hat den Vorteil, dass bereits der Compiler überprüfen +kann, ob die genannte Klasse vorhanden ist.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Anders als im vorigen Abschnitt generiert das Programm nun nicht eine +Liste aller Methoden, sondern sucht mit getMethod +ganz konkret nach einer bestimmten: +

+ + + + + +
+ +
+public Method getMethod(String name, Class[] parameterTypes)
+
+ +		 +java.lang.Class
+ +

+Dazu müssen der Name der Methode und eine Beschreibung ihrer +formalen Argumente an getMethod +übergeben werden. Auch hier werden die Argumente durch ein Array +mit korrespondierenden Klassenobjekten repräsentiert. Da die +Methoden, die in diesem Fall aufgerufen werden sollen, nur ein einziges +Argument vom Typ double +haben sollen, hat unsere Parameterspezifikation formParas +lediglich ein einziges Element Double.TYPE. +Wurde keine solche Methode gefunden oder besitzt sie nicht das static-Attribut, +löst getMethods +eine Ausnahme des Typs NoSuchMethodException +aus. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Würde die Methode anstelle des primitiven Typs double +ein Argument des Referenztyps Double +erwarten, hätten wir ein Klassenobjekt der Klasse Double +übergeben müssen. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten, +beispielsweise die beiden folgenden: + +

+formparas[0] = (new Double(0)).getClass();
+
+ + +

+oder + +

+formparas[0] = Double.class;
+
+ +		 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Auch eine parametrisierte Methode kann mit invoke +aufgerufen werden. Im Unterschied zur parameterlosen muss nun allerdings +ein nicht-leeres Object-Array +mit den aktuellen Argumenten übergeben werden. Hier zeigt sich +ein vermeintliches Problem, denn in einem Array vom Object[] +können keine primitiven Typen abgelegt werden. Um Methoden mit +primitiven Parametern aufrufen zu können, werden diese einfach +in die passende Wrapper-Klasse verpackt (siehe Abschnitt 10.2). +Beim Aufruf von invoke +werden sie dann automatisch »ausgepackt« und dem primitiven +Argument zugewiesen. + +

+Wir verpacken also den zu übergebenden Wert in ein Double-Objekt +und stellen dieses in Zeile 037 +in das Array mit den aktuellen Argumenten. Beim Methodenaufruf in +der nächsten Zeile wird es dann automatisch ausgepackt und steht +innerhalb der Methode als double-Wert +zur Verfügung. Das Programm ruft die Methode für jeden der +Werte 0.0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 und 5.0 auf und erzeugt so eine einfache +Wertetabelle. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Anders als in Listing 43.3 wird +in diesem Beispiel als erstes Argument von invoke +nicht das Objekt übergeben, an dem die Methode aufgerufen werden +soll, sondern der Wert null. +Das liegt daran, dass wir eine statische Methode aufrufen, +die keiner Objektinstanz, sondern dem Klassenobjekt zugeordnet ist. +Bei nicht-statischen Methoden ist die Übergabe von null +natürlich nicht erlaubt und würde zu einer NullPointerException +führen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die Ausgabe des Programms ist: + +

+Wertetabelle fuer times2
+  0.0 -> 0.0
+  1.0 -> 2.0
+  2.0 -> 4.0
+  3.0 -> 6.0
+  4.0 -> 8.0
+  5.0 -> 10.0
+Wertetabelle fuer java.lang.Math.exp
+  0.0 -> 1.0
+  1.0 -> 2.7182818284590455
+  2.0 -> 7.38905609893065
+  3.0 -> 20.085536923187668
+  4.0 -> 54.598150033144236
+  5.0 -> 148.4131591025766
+Wertetabelle fuer sqr
+  0.0 -> 0.0
+  1.0 -> 1.0
+  2.0 -> 4.0
+  3.0 -> 9.0
+  4.0 -> 16.0
+  5.0 -> 25.0
+Wertetabelle fuer java.lang.Math.sqrt
+  0.0 -> 0.0
+  1.0 -> 1.0
+  2.0 -> 1.4142135623730951
+  3.0 -> 1.7320508075688772
+  4.0 -> 2.0
+  5.0 -> 2.23606797749979
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Der in Listing 43.5 vorgestellte +Code ist eigentlich nicht zur Nachahmung empfohlen, sondern soll nur +als Beispiel für den Aufruf parametrisierter Methoden mit Hilfe +des Reflection-APIs dienen. Ein zum hier vorgestellten Code äquivalentes +Beispiel auf der Basis von Interfaces wurde in Abschnitt 9.4.3 +vorgestellt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

43.3.3 Parametrisierte Konstruktoren

+ +

+Die Methode newInstance +der Klasse Class +ruft immer den parameterlosen Konstruktor auf, um ein Objekt zu instanzieren. +Mit Reflection ist es aber auch möglich, parametrisierte Konstruktoren +zur dynamischen Instanzierung zu verwenden. Dazu besitzt Class +zwei Methoden getConstructors +und getConstructor, +die dazu verwendet werden, Konstruktorenobjekte zu beschaffen. Anders +als getMethods +und getMethod +liefern sie allerdings kein Objekt des Typs Method, +sondern eines des Typs Constructor +zurück. + +

+Auch dieses besitzt die oben beschriebenen Methoden getModifiers, +getName +und getParameterTypes. +Der Aufruf einer Methode erfolgt allerdings nicht mit invoke, +sondern mit newInstance: +

+ + + + + +
+ +
+Object newInstance(Object[] initargs)
+
+ +		 +java.lang.reflect.Constructor
+ +

+newInstance +erwartet ebenfalls ein Array von Argumenten des Typs Object. +Diese werden gegebenenfalls in der zuvor beschriebenen Weise auf primitive +Typen abgebildet und rufen schließlich den passenden Konstruktor +auf. Als Rückgabewert von newInstance +wird das neu instanzierte Objekt geliefert. + +

+Das folgende Listing zeigt die Verwendung parametrisierter Konstruktoren +mit dem Reflection-API: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4306.java */
+002 
+003 import java.lang.reflect.*;
+004 
+005 public class Listing4306
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     Class clazz = TestConstructors.class;
+010     //Formale Parameter definieren
+011     Class[] formparas = new Class[2];
+012     formparas[0] = String.class;
+013     formparas[1] = String.class;
+014     try {
+015       Constructor cons = clazz.getConstructor(formparas);
+016       //Aktuelle Argumente definieren
+017       Object[] actargs = new Object[] {"eins", "zwei"};
+018       Object obj = cons.newInstance(actargs);
+019       ((TestConstructors)obj).print();
+020     } catch (Exception e) {
+021       System.err.println(e.toString());
+022       System.exit(1);
+023     }
+024   }
+025 }
+026 
+027 class TestConstructors
+028 {
+029   private String arg1;
+030   private String arg2;
+031 
+032   public TestConstructors()
+033   {
+034     arg1 = "leer";
+035     arg2 = "leer";
+036   }
+037 
+038   public TestConstructors(String arg1)
+039   {
+040     this();
+041     this.arg1 = arg1;
+042   }
+043 
+044   public TestConstructors(String arg1, String arg2)
+045   {
+046     this();
+047     this.arg1 = arg1;
+048     this.arg2 = arg2;
+049   }
+050 
+051   public void print()
+052   {
+053     System.out.println("arg1 = " + arg1);
+054     System.out.println("arg2 = " + arg2);
+055   }
+056 }
+ +		 +Listing4306.java
+ +Listing 43.6: Parametrisierte Konstruktoren mit Reflection aufrufen

+ +

+Das Programm erzeugt zunächst ein Klassenobjekt zu der Klasse +TestConstructors. Anschließend +wird ein Array mit zwei Klassenobjekten der Klasse String +erzeugt und als Spezifikation der formalen Parameter an getConstructor +übergeben. Das zurückgegebene Constructor-Objekt +wird dann mit zwei aktuellen Argumenten »eins« und »zwei« +vom Typ String +ausgestattet, die an seine Methode newInstance +übergeben werden. Diese instanziert das Objekt, castet es auf +die Klasse TestConstructors +und ruft deren Methode print +auf. Die Ausgabe des Programms ist: + +

+arg1 = eins
+arg2 = zwei
+
+ +
+ + + +
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+
+ + + + +

43.4 Zugriff auf Membervariablen

+
+ +
+ +

+Nachdem wir uns in den vorangegangenen Abschnitten die beiden Reflection-Aspekte +Instanzierung und Methodenaufruf angesehen haben, wollen +wir uns nun mit dem Zugriff auf Membervariablen (also auf die »Felder« +eines Objekts) mit Hilfe von Reflection beschäftigen. Prinzipiell +gibt es keine großen Unterschiede gegenüber dem Zugriff +auf eine Methode oder einen Konstruktor: +

    +
  1. Zunächst wird ein Klassenobjekt für das zu bearbeitende +Objekt beschafft. +
  2. Dann wird eine Methode aufgerufen, um ein Bearbeitungsobjekt für +eine ganz bestimmte oder eine Liste aller Membervariablen zu beschaffen. +
  3. Das Bearbeitungsobjekt wird verwendet, um die Membervariable zu +lesen, zu verändern oder andere Eigenschaften abzufragen. +
+ +

+Der erste Schritt erfolgt wie gewohnt durch Aufruf von getClass +oder die .class-Notation. Die +im zweiten Schritt benötigten Bearbeitungsobjekte sind vom Typ +Field, +sie können auf dem Klassenobjekt durch Aufruf einer der folgenden +Methoden beschafft werden: +

+ + + + + +
+ +
+Field getField(String name)
+Field[] getFields()
+
+Field getDeclaredField(String name)
+Field[] getDeclaredFields()
+
+ +		 +java.lang.Class
+ +

+Mit getField +wird die Membervariable mit dem angegebenen Namen beschafft, und getFields +liefert ein Array mit Field-Objekten +zu allen öffentlichen Membervariablen. Die beiden Methoden getDeclaredField +und getDeclaredFields +liefern darüber hinaus auch nicht-öffentliche Membervariablen. + +

+Die Klasse Field +besitzt Methoden zum Zugriff auf die Membervariable: +

+ + + + + +
+ +
+Class getType()
+
+Object get(Object obj)
+
+void set(Object obj, Object value)
+
+ +		 +java.lang.reflect.Field
+ +

+Mit getType +kann der Typ der Membervariable bestimmt werden. Das zurückgegebene +Klassenobjekt beschreibt ihn in derselben Weise wie beispielsweise +das Parameterobjekt von getMethod. +Mit get +kann auf den Wert zugegriffen werden, den die Membervariable in dem +als Argument übergebenen Objekt hat. Handelt es sich um einen +primitiven Typ, wird dieser automatisch in die passende Wrapper-Klasse +verpackt und als Objekt zurückgegeben. Referenztypen werden unverändert +zurückgegeben. Mit Hilfe der Methode set +kann der Wert einer Membervariable verändert werden. Das erste +Argument repräsentiert das zu veränderende Objekt und das +zweite den neuen Wert der Membervariable. Soll ein primitiver Typ +verändert werden, muss er vor der Übergabe in die passende +Wrapper-Klasse verpackt werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Neben den generischen get- +und set-Methoden +gibt es diese auch in typisierter Form. So dient beispielsweise getInt +dazu, ein int-Feld +abzufragen, mit getDouble +kann auf ein double +zugegriffen werden usw. Das Gegenstück dazu sind die Methoden +setInt, +setDouble +usw., mit denen die Membervariablen typisiert verändert werden +können.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Wir wollen als Beispiel eine Klasse PrintableObject +erstellen, die direkt aus Object +abgeleitet ist und die Methode toString +überlagert. Im Gegensatz zur Implementierung von Object +soll unsere Variante von toString +in der Lage sein, die Namen und Inhalte aller Membervariablen des +zugehörigen Objekts auszugeben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* PrintableObject.java */
+002 
+003 import java.lang.reflect.*;
+004 
+005 public class PrintableObject
+006 {
+007   public String toString()
+008   {
+009     StringBuffer sb = new StringBuffer(200);
+010     Class clazz = getClass();
+011     while (clazz != null) {
+012       Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
+013       for (int i = 0; i < fields.length; ++i) {
+014         sb.append(fields[i].getName() + " = ");
+015         try {
+016           Object obj = fields[i].get(this);
+017           if (obj.getClass().isArray()) {
+018             Object[] ar = (Object[])obj;
+019             for (int j = 0; j < ar.length; ++j) {
+020               sb.append(ar[j].toString() + " ");
+021             }
+022             sb.append("\n");
+023           } else {
+024             sb.append(obj.toString() + "\n");
+025           }
+026         } catch (IllegalAccessException e) {
+027           sb.append(e.toString() + "\n");
+028         }
+029       }
+030       clazz = clazz.getSuperclass();
+031     }
+032     return sb.toString();
+033   }
+034 
+035   public static void main(String[] args)
+036   {
+037     JavaProgrammer jim = new JavaProgrammer();
+038     jim.name           = "Jim Miller";
+039     jim.department     = "Operating Systems";
+040     jim.age            = 32;
+041     String[] langs     = {"C", "Pascal", "PERL", "Java"};
+042     jim.languages      = langs;
+043     jim.linesofcode    = 55000;
+044     jim.jdk12          = true;
+045     jim.swing          = false;
+046     System.out.println(jim);
+047   }
+048 }
+049 
+050 class Employee
+051 extends PrintableObject
+052 {
+053   public String name;
+054   public String department;
+055   public int    age;
+056 }
+057 
+058 class Programmer
+059 extends Employee
+060 {
+061   public String[] languages;
+062   public int      linesofcode;
+063 }
+064 
+065 class JavaProgrammer
+066 extends Programmer
+067 {
+068   public boolean jdk12;
+069   public boolean swing;
+070 }
+ +		 +PrintableObject.java
+ +Listing 43.7: Die Klasse PrintableObject

+ +

+toString +besorgt zunächst ein Klassenobjekt zum aktuellen Objekt. Mit +getDeclaredFields +wird dann eine Liste aller Felder (nicht nur der öffentlichen) +dieser Klasse besorgt und jeweils mit getName +sein Name und mit get +sein Wert ausgegeben. Wir machen uns dabei die Fähigkeit zunutze, +dass alle Objekte (auch die Wrapper-Klassen der primitiven Typen) +eine Methode toString +haben, die ihren Wert als String liefert. Ist die Membervariable ein +Array, durchläuft das Programm zusätzlich seine Elemente +und gibt sie einzeln aus. + +

+Da eine Klasse Membervariablen aus ihren Vaterklassen erbt, ist es +notwendig, die Vererbungshierarchie von unten nach oben zu durchlaufen, +denn getDeclaredFields +liefert nur die Membervariablen der aktuellen Klasse. Der Aufruf von +getSuperClass +am Ende der Schleife liefert zur aktuellen Klasse die Vaterklasse. +Ist der Rückgabewert null, +so ist das Ende der Vererbungshierarchie erreicht (clazz +repräsentiert dann die Klasse Object) +und die Schleife wird beendet. + +

+Die Klassen Employee, Programmer +und JavaProgrammer zeigen beispielhaft +die Anwendung von PrintableObject. +Employee ist aus PrintableObject +abgeleitet und erbt die modifizierte Methode toString. +Programmer ist aus Employee +abgeleitet und JavaProgrammer +aus Programmer. Das Hauptprogramm +erzeugt ein Objekt des Typs JavaProgrammer +und weist seinen eigenen und den geerbten Membervariablen Werte zu, +die durch den anschließenden Aufruf von toString +auf dem Bildschirm ausgegeben werden. Die Ausgabe des Programms ist: + +

+jdk12 = true
+swing = false
+languages = C Pascal PERL Java
+linesofcode = 55000
+name = Jim Miller
+department = Operating Systems
+age = 32
+
+ +
+ + + +
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+
+ + + + +

43.5 Arrays

+
+ +
+ + + + +

43.5.1 Erzeugen von Arrays

+ +

+Auch für das Erzeugen von Arrays und den Zugriff auf ihre Elemente +stellt Reflection Mechanismen zur Verfügung. Wichtige Voraussetzung +dafür ist, dass Arrays in Java Objekte sind und ein Array +somit immer eine Instanz der Klasse Object +ist, gleich welchen Typs seine Elemente sind. Alle Methoden zum dynamischen +Zugriff auf Arrays sind in der Klasse Array +gebündelt, die sich ebenfalls im Paket java.lang.reflect +befindet. Array +enthält ausschließlich statische Methoden, die sich grob +in die beiden Gruppen Erzeugen von Arrays und Zugriff auf +Array-Elemente einteilen lassen. + +

+Um ein Array dynamisch zu erzeugen gibt es in Array +zwei Methoden mit dem Namen newInstance: +

+ + + + + +
+ +
+public static Object newInstance(Class componentType, int length)
+  throws NegativeArraySizeException
+
+public static Object newInstance(Class componentType, int[] dimensions)
+  throws IllegalArgumentException, NegativeArraySizeException
+
+ +		 +java.lang.reflect.Array
+ +

+Beide Methoden erwarten als erstes Argument ein Klassenobjekt, das +den Typ der Array-Elemente bestimmt. Dieses kann mit der Methode getClass +oder - wie in Abschnitt 43.3 +gezeigt - mit der .TYPE- oder .class-Notation erzeugt werden. Als +zweites Element wird entweder ein einzelner Wert des Typs int +angegeben, wenn ein eindimensionales Array erzeugt werden soll. Er +gibt die Anzahl der zu erzeugenden Array-Elemente an. Alternativ kann +ein int-Array +übergeben werden, dessen Elementzahl die Anzahl der Dimensionen +des zu erzeugenden Arrays bestimmt. Jedes Element definiert seinerseits, +wie viele Elemente die korrespondierende Dimension hat. Der Rückgabewert +von newInstance +ist das neu erzeugte Array, typisiert als Object. + +

+Wir wollen uns ein einfaches Beispiel ansehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4308.java */
+002 
+003 import java.lang.reflect.*;
+004 
+005 public class Listing4308
+006 {
+007   public static void createArray1()
+008   {
+009     //Erzeugt ein eindimensionales int-Array
+010     Object ar = Array.newInstance(Integer.TYPE, 3); 
+011     int[] iar = (int[])ar;
+012     for (int i = 0; i < iar.length; ++i) {
+013       iar[i] = i;
+014       System.out.println(iar[i]);
+015     };
+016   }
+017 
+018   public static void createArray2()
+019   {
+020     //Erzeugt ein zweidimensionales String-Array
+021     Object ar = Array.newInstance(String.class, new int[]{7, 4}); 
+022     String[][] sar = (String[][])ar;
+023     for (int i = 0; i < sar.length; ++i) {
+024       for (int j = 0; j < sar[i].length; ++j) {
+025         sar[i][j] = "(" + i + "," + j + ")";
+026         System.out.print(sar[i][j] + " ");
+027       }
+028       System.out.println();
+029     };
+030   }
+031 
+032   public static void main(String[] args)
+033   {
+034     createArray1();
+035     System.out.println("--");
+036     createArray2();
+037   }
+038 }
+ +		 +Listing4308.java
+ +Listing 43.8: Erzeugen von Arrays per Reflection

+ +

+In Zeile 010 wird ein eindimensionales +int-Array +mit drei Elementen erzeugt, das zunächst vom Typ Object +ist. Um zu zeigen, dass es sich tatsächlich um ein derartiges +Array handelt, führen wir in der nächsten Zeile eine Typkonvertierung +auf int[] durch und weisen es +der Hilfsvariablen iar zu, auf +der auch alle weiteren Zugriffe auf das Array erfolgen. + +

+Analog wird in Zeile 021 +ein weiteres Array erzeugt. Es ist ein zweidimensionales Array vom +Typ String, +das sieben Zeilen und vier Spalten besitzt. Auch hier wird in der +nächsten Zeile eine Typkonvertierung vorgenommen, damit die anschließenden +Zugriffe bequem erfolgen können. Die Ausgabe des Programms lautet: + +

+0
+1
+2
+--
+(0,0) (0,1) (0,2) (0,3)
+(1,0) (1,1) (1,2) (1,3)
+(2,0) (2,1) (2,2) (2,3)
+(3,0) (3,1) (3,2) (3,3)
+(4,0) (4,1) (4,2) (4,3)
+(5,0) (5,1) (5,2) (5,3)
+(6,0) (6,1) (6,2) (6,3)
+
+ + + + + +

43.5.2 Zugriff auf Array-Elemente

+ +

+Während wir im vorigen Beispiel noch mit der schon aus Abschnitt 5.7.2 +bekannten []-Notation auf die Elemente der per Reflection erzeugten +Arrays zugegriffen haben, wollen wir uns in diesem Abschnitt ansehen, +wie auch die Elementzugriffe vollkommen dynamisch durchgeführt +werden können. Dazu stellt die Klasse Array +folgende Methoden zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public static Object get(Object array, int index)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static void set(Object array, int index, object value)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static int getLength(Object array)
+  throws IllegalArgumentException
+
+ +		 +java.lang.reflect.Array
+ +

+Mit get +kann auf das Element mit dem Index index +des Arrays array zugegriffen +werden. Es wird stets als Object +zurückgegeben, primitive Typen werden in ein Wrapper-Objekt verpackt. +Die Methode set +führt die umgekehrte Funktion aus. Sie speichert den Wert value +an der durch index bezeichneten +Position im Array array. Auch +hier müssen primitive Werte vor der Übergabe in ein Wrapper-Objekt +verpackt werden. Beide Methoden lösen eine Ausnahme aus, wenn +das übergebene Objekt kein Array ist oder ein ungültiger +Index angegeben wird. Schließlich gibt es die Methode getLength, +mit der die Anzahl der Elemente eines Arrays ermittelt werden kann. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Der Zugriff auf mehrdimensionale Arrays erfolgt analog dem statischen +Fall. Auch hier gilt, dass mehrdimensionale Arrays als (ggfs. mehrfach) +geschachtelte eindimensionale Arrays dargestellt werden (siehe Abschnitt 4.4.3). +Soll also beispielsweise ein Element eines zweidimensionalen Arrays +gelesen werden, so sind dazu zwei Aufrufe von get +nötig. Der erste liefert das geschachtelte innere Array, der +zweite wird auf eben dieses Array angewendet und liefert das gewünschte +Element. Bei mehr als zwei Dimensionen sind entsprechend weitere get-Aufrufe +nötig.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Neben den einfachen get- +und set-Methoden +gibt es weitere, die eine automatische Konvertierung zu primitiven +Datentypen durchführen: + + + + + +

+ + + + + +
+ +
+public static boolean getBoolean(Object array, int index)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static byte getByte(Object array, int index)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static char getChar(Object array, int index)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static short getShort(Object array, int index)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static int getInt(Object array, int index)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static long getLong(Object array, int index)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static float getFloat(Object array, int index)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static double getDouble(Object array, int index)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static void setBoolean(Object array, int index, boolean z)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static void setByte(Object array, int index, byte b)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static void setChar(Object array, int index, char c)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static void setShort(Object array, int index, short s)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static void setInt(Object array, int index, int i)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static void setLong(Object array, int index, long l)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static void setFloat(Object array, int index, float f)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+public static void setDouble(Object array, int index, double d)
+  throws IllegalArgumentException, ArrayIndexOutOfBoundsException
+
+ +		 +java.lang.reflect.Array
+ +

+Das folgende Beispiel zeigt die Anwendung der get- +und set-Methoden +auf ein dynamisch erzeugtes Array: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4309.java */
+002 
+003 import java.lang.reflect.*;
+004 
+005 public class Listing4309
+006 {
+007   public static void createArray1()
+008   {
+009     //Erzeugt ein eindimensionales int-Array
+010     Object ar = Array.newInstance(Integer.TYPE, 3);
+011     for (int i = 0; i < Array.getLength(ar); ++i) {
+012       Array.set(ar, i, new Integer(i));
+013       System.out.println(Array.getInt(ar, i));
+014     };
+015   }
+016 
+017   public static void createArray2()
+018   {
+019     //Erzeugt ein zweidimensionales String-Array
+020     Object ar = Array.newInstance(String.class, new int[]{7, 4});
+021     for (int i = 0; i < Array.getLength(ar); ++i) {
+022       Object subArray = Array.get(ar, i);
+023       for (int j = 0; j < Array.getLength(subArray); ++j) {
+024         String value = "(" + i + "," + j + ")";
+025         Array.set(subArray, j, value);
+026         System.out.print(Array.get(subArray, j) + " ");
+027       }
+028       System.out.println();
+029     };
+030   }
+031 
+032   public static void main(String[] args)
+033   {
+034     createArray1();
+035     System.out.println("--");
+036     createArray2();
+037   }
+038 }
+ +		 +Listing4309.java
+ +Listing 43.9: Zuriff auf Array-Elemente per Reflection

+ +

+Der Hauptunterschied zum vorigen Beispiel liegt darin, dass die Elemente +der Arrays nunmehr ausschließlich mit Methoden der Klasse Array +gesetzt und abgefragt werden. In createArray1 +ist es nötig, den int-Wert +beim Aufruf der set-Methode +in einen Integer-Wrapper +zu verpacken; das Auslesen erfolgt dagegen typkonform mit der Methode +getInt. + +

+In createArray2 wird jedes Element +des äußeren Arrays zunächst in der Variablen subArray +gespeichert. Da das Hauptarray ar +zweidimensional ist, stellt subArray +de facto ein eindimensionales String-Array +dar, auf das in den folgenden Zeilen direkt mit get +und set +zugegriffen werden kann. + +

+Die Ausgabe des Programms ist identisch mit der des vorigen Beispiels: + +

+0
+1
+2
+--
+(0,0) (0,1) (0,2) (0,3)
+(1,0) (1,1) (1,2) (1,3)
+(2,0) (2,1) (2,2) (2,3)
+(3,0) (3,1) (3,2) (3,3)
+(4,0) (4,1) (4,2) (4,3)
+(5,0) (5,1) (5,2) (5,3)
+(6,0) (6,1) (6,2) (6,3)
+
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43.6 Annotationen oder Metainformationen +im Javacode

+
+ +
+ + + + +

43.6.1 Metainformationen

+ +

+Was sind eigentlich Metainformationen und wofür sind sie gut? +Nun, Metainformationen sind einfach Informationen über Informationen +und können dafür verwendet werden, zusätzliches Wissen +abzulegen. In unserem Fall handelt es sich dabei um zusätzliches +Wissen über Javaprogramme, das zusammen mit dem Quellcode abgelegt +werden kann, die Arbeitsweise eines Programms jedoch nicht beeinflusst. + +

+An verschiedenen Stellen sind wir sogar schon mit Annotationen in +Berührung gekommen. So sind beispielsweise die zusätzlichen +Tags @param +oder @return +für das JavaDoc-Werkzeug, (steht in Abschnitt 51.5.3) +nichts anderes als zusätzliche Informationen, die dazu verwendet +werden können, die Schnittstellen eines Programms besser zu dokumentieren. + +

+Im Kapitel über Persistenz werden wir außerdem sehen, dass +Annotationen häufig dazu verwendet werden, Konfigurationsinformationen +für zusätzlichen Frameworks zusammen mit dem betreffenden +Code abzulegen und uns so weitestgehend von der Last zusätzlicher +Konfigurationsdateien zu befreien. Es ist jedoch ebenso leicht eigene +Annotationen zu entwickeln und ihre Informationen anschließend +über das Reflection API auswerten. Wir werden dies anhand einer +eigenen Annotation demonstrieren, die es gestattet, Revisionsinformationen +im Quellcode zu hinterlegen. Diese geben Auskunft darüber , wann +und von wem eine Klasse oder eine Methode zuletzt verändert worden +sind. + + + + +

43.6.2 Eine einfache Annotation

+ +

+Bevor wir die Revisionsinformationen in unsere Klassen integrieren +und über die Reflection API auswerten können, müssen +wir sie zunächst definieren. + + + + +

Die Annotationsklasse

+ +

+Mit Annotationen verhält es sich ähnlich wie mit einem Interface, +das in gewisser Weise auch zusätzliche Informationen über +eine Klasse zur Verfügung stellt. So ist es kaum verwunderlich, +dass eine Annotation ganz ähnlich definiert wird: + + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Eine einfache Annotation
+003  */
+004 public @interface Revision
+005 {
+006 }
+ +
+ +Listing 43.10: Eine einfache Annotation

+ +

+Bis auf das vorangestellte @-Zeichen +unterscheidet sich die Definition einer Annotation also nicht von +der eines normalen Interfaces, wie es in Kapitel 9 +beschrieben wird. Im Gegensatz zu reinen Interfaces kann eine Annotation +allerdings nicht nur für Klassen verwendet werden. + + + + +

Verwendung von Annotationen

+ +

+Annotationen dienen dazu, zusätzliche Informationen im Quellcode +zu hinterlegen. Dabei können folgende Elemente annotiert werden: +

+ +

+Da nicht alle Annotationen bei allen Elementen Sinn machen, werden +wir später sehen, wie wir diese Liste einschränken können. +Um nun beispielsweise die in Abschnitt 43.4 +beschriebene Klasse PrintableObject +und die von dieser definierte Methode toString +mit Zusatzinformationen zu versehen schreiben wir ihren Namen dieser +einfach vor die Liste der vorhandenen Modifier: + + +

+ + + + +
+ +
+001 import java.lang.reflect.*;
+002 
+003 @Revision public class PrintableObject
+004 {
+005   @Revision public String toString()
+006   {
+007   ...
+008   }
+009 }
+ +
+ +Listing 43.11: Verwendung der Annotation

+ +

+Geschafft! Sie können Ihre Annotationen nun genau wie die anderen +Modifier verwenden und einfach vor das zu annotierende Element schreiben. +Schon ist der Code mit den gewünschten Zusatzinformationen angereichert. + +

+Der eine oder andere Leser könnte jetzt anmerken, dass die Klasse +zwar nun annotiert ist, jedoch noch keine wirklichen Zusatzinformationen +enthält. Zwar sind ist die Klasse PrintableObject +und die Methode toString annotiert, +allerdings wissen wir nicht vom wem und wann. Diese Informationen +werden wir nun ergänzen. + + + + +

43.6.3 Annotationen mit einem Wert

+ +

+Um tatsächlich zusätzliche Informationen ablegen zu können, +müssen wir die Annotation nun gewissermaßen mit einer Variablen +ausstatten. Dazu erweitern wir die Definition wie folgt: + + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Eine Annotation mit einer Variablen
+003  */
+004 public @interface Revision
+005 {
+006   String value();
+007 }
+ +
+ +Listing 43.12: Annotation mit einer Variablen

+ +

+Die Annotation besitzt nun die Variable value, +die die eigentliche Information aufnehmen kann und im Gegenzug auch +belegt werden muss. Der Wert der Variablen value +wird bei der Verwendung der Annotation in der Klasse PrintableObject +gesetzt. + + +

+ + + + +
+ +
+001 import java.lang.reflect.*;
+002 
+003 @Revision("Wurde zuerst geändert")
+004 public class PrintableObject
+005 {
+006   @Revision("Wurde anschließend geändert")
+007   public String toString()
+008   {
+009   ...
+010   }
+011 }
+ +
+ +Listing 43.13: Zuweisen von annotierten Werten

+ +

+Die Annotationen sind zwar nun jeweils eine Zeile nach oben gerückt, +aber für den Compiler steht sie immer noch in der Liest der Modifier. +Wir können Javaklassen prinzipiell auch als Einzeiler formulieren. +Um die Übersicht zu wahren, ist es aber von Vorteil, lange Annotationen +in eine separate Zeile zu stellen. + +

+Wie Sie sehen, sind nun beide Annotationen mit unterschiedlichen Werten +ausgestattet, die wir später auch auswerten können. + + + + +

43.6.4 Beliebige Schlüssel-Wert-Paare in Annotationen

+ +

+Das Element value, welches in +den vorangegangenen Listings den Wert aufnimmt ist zwar praktisch, +aber um detailliertere Informationen ablegen zu können, müssten +wir nun weitere Annotationen definieren, was in einem Wust von zusätzlichen +»Modifizierern« enden würde. Um dies zu vermeiden und +zusammengehörende Informationen in einer Annotation zusammenzufassen, +können diese beliebig viele Informationen aufnehmen. + +

+Der Schlüssel value stellt +dabei nur einen Spezialfall für ein Standard-Attribut dar. Wenn +wir den Namen des Attributs nicht angeben weißt Java den Wert +der Annotation dem Attribut value +zu. Alternativ wäre auch folgende Schreibweise möglich gewesen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 import java.lang.reflect.*;
+002 
+003 @Revision(value = "Wurde zuerst geändert")
+004 public class PrintableObject
+005 {
+006   @Revision(value = "Wurde anschließend geändert")
+007   public String toString()
+008   {
+009   ...
+010   }
+011 }
+ +
+ +Listing 43.14: Zuweisen von annotierten Werten

+ +

+Nachdem wir die einzelnen Attribute einer Annotation nun genau adressieren +können, verfeinern wir diese folgendermaßen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Annotation mit mehreren Variablen
+003  */
+004 public @interface Revision
+005 {
+006   int id();
+007   String name();
+008   String vorname();
+009   String notizen();
+010 }
+ +
+ +Listing 43.15: Komplexe Annotation

+ +

+Das unspezifische Attribut value +ist nun ein Reihe von detaillierten Einzelattributen gewichen, die +natürlich auch gefüllt werden möchten: + + +

+ + + + +
+ +
+001 import java.lang.reflect.*;
+002 
+003 @Revision( id = 1, name = "Krüger", vorname = "Guido", 
+004            notizen = "Klasse erstellt")
+005 public class PrintableObject
+006 {
+007   @Revision( id = 2, name = "Stark", vorname = "Thomas", 
+008 	           notizen = "Methode hinzugefügt")
+009   public String toString()
+010   {
+011   ...
+012   }
+013 }
+ +
+ +Listing 43.16: Zuweisen von annotierten Werten

+ +

+Dies sieht doch schon nach brauchbaren Informationen aus und bringt +uns zu der Frage, welche Datentypen Annotations-Attribute besitzen +dürfen. + + + + +

Unterstützte Datentypen

+ +

+Die Attribute einer Annotation dürfen folgende Typen besitzen: +

+ +

+Die Liste ist auf diese Typen beschränkt, weil der Compiler mit +ihnen die nötigen Typüberprüfungen vornehmen kann. + + + + +

43.6.5 Standardwerte für Attribute

+ +

+Die Spezifikation für Annotation schreibt vor, dass alle definierten +Attribute einer Annotation auch verwendet werden müssen. Um dennoch +optionale Attribute definieren zu können, gestattet es die Spezifikation, +Standardwerte festzulegen. Wir demonstrieren dies, indem wir die Notizen +der Annotationen nun mit einem leeren String +vorbelegen. + + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Annotation mit mehreren Variablen
+003  */
+004 public @interface Revision
+005 {
+006   int id();
+007   String name();
+008   String vorname();
+009   String notizen() default "";
+010 }
+ +
+ +Listing 43.17: Komplexe Annotation

+ +

+Nun ist die Angabe des Attributes notizen +bei der Verwendung von Annotationen optional, da der Wert bereits +vorinitialisiert ist. Gegebenenfalls wird der Default-Wert natürlich +mit dem jeweils Angegebenen überschrieben. + + + + +

43.6.6 Einschränken von Annotationen

+ +

+Bisher haben wir noch keinerlei Einschränkungen für unsere +Annotation definiert und können diese deshalb sowohl für +Pakete wie auch für lokale Variablen verwenden. Da jedoch nicht +jede Annotation für jedes Element sinnvoll ist, können wir +ihre Verwendung bei Bedarf einschränken. Und warum sollten wir +hierfür etwas anderes verwenden als wiederum eine Annotation. + + + + +

Einschränken der Verwendbarkeit

+ +

+Über die Annotation @Target +können wir die Verwendbarkeit einer Annotationen auf bestimmte +Elemente einschränken. Mögliche Werte sind: +

+ +

+Da wir uns am Anfang des Kapitels entschlossen haben die Annotation +auf Klassen und Methoden zu beschränken, ergänzen wir das +Listing der Revision ein weiteres +Mal: + + +

+ + + + +
+ +
+001 import java.lang.annotation.Target;
+002 import java.lang.annotation.ElementType;
+003 
+004 // Diese Annotation ist auf Klassen und Methoden beschränkt
+005 @Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
+006 public @interface Revision
+007 {
+008   int id();
+009   String name();
+010   String vorname();
+011   String notizen() default "";
+012 }
+
+ +
+ +Listing 43.18: Einschränken der Verwendbarkeit

+ +

+An diesem Beispiel können Sie außerdem die Verwendung von +Arrays und Aufzählungen (Enum) als Attribut der Annotation Target +nachvollziehen. Die Variable value +dieser Annotation enthält ein Array aus Aufzählungsobjekten, +deren Werte in einer geschweifen Klammer und durch Kommata getrennt +definiert werden. Wenn Sie das Target +nicht spezifizieren, kann die Annotation universell verwendet werden. + + + + +

Einschränken der Sichtbarkeit

+ +

+Die Verwendungsmöglichkeiten von Annotationen reichen von Zusatzinformationen +für Dokumentationstools bis hin zu Konfigurationsdaten, die das +Laufzeitverhalten der Java Virtual Machine beeinflussen können. +Um nicht alle - möglicherweise - unnötigen Metainformationen +bereitstellen zu müssen, lassen sich diese über die Annotation +@Retention +in 3 Kategorien einteilen: + +

+ + + + + + + + + + + + + + +
Attribut Verwendung
SOURCE +Diese Informationen sind nur Bestandteil +der Sourcedatei und werden nicht in die Klassen einkompiliert
CLASS +Diese Informationen werden vom Compiler +in die Classdatei integriert, stehen aber nicht zur Laufzeit zur Verfügung
RUNTIME +Diese Informationen werden vom Compiler +in die Classdatei integriert und können zur Laufzeit über +das Reflection API ausgelesen werden
+

+Tabelle 43.2: Sicherbarkeitsattribute

+ +

+Wenn Sie keine Angabe zur Retention machen, +wird die RetentionPolicy +CLASS als Standardwert ausgewählt. +Da unsere Annotation jedoch auch zur Laufzeit zur Verfügung stehen +soll, erweitern wir das Listing ein letztes Mal: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 import java.lang.annotation.Target;
+002 import java.lang.annotation.ElementType;
+003 import java.lang.annotation.Retention;
+004 import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
+005 
+006 // Diese Annotation ist auf Klassen und Methoden beschränkt
+007 @Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
+008 
+009 // Die Information soll auch zur Laufzeit zur Verfügung stehen
+010 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
+011 public @interface Revision
+012 {
+013   int id();
+014   String name();
+015   String vorname();
+016   String notizen() default "";
+017 }
+ +		 +Revision.java
+ +Listing 43.19: Vollständige Annotation

+ + + + +

Dokumentieren der Annotation und Vererbung

+ +

+Über die zusätzliche Annotation @Documented +kann schließlich gesteuert werden, ob die Verwendung der Annotation +auch in der JavaDoc-Dokumentation angezeigt werden soll. Und über +die Annotation @Inherited +gibt man an, ob eine annotierte Klasse diese Zusatzinformationen auch +an davon abgeleitete Klassen vererbt. + + + + +

43.6.7 Auslesen von Annotationen

+ +

+Da dies primär ein Kapitel über Reflection, als über +Annotationen ist, beenden wir diesen kleinen Ausflug mit dem Wissen, +wie die zuvor hinterlegten Meta-Informationen auch zur Laufzeit ausgelesen +werden können. Das ist nicht schwieriger als das Ermitteln der +von einer Klasse implementierten Methoden oder ihrer Modifier, wie +wir es in Abschnitt 43.3 +kennengelernt haben. + +

+Seit der Version 5 des JDK stellt das Reflection API das Interface +AnnotatedElement +zur Verfügung. Es wir von nahezu allen Reflection-Typen wie Class, +Method +oder Field +implementiert und besitzt folgende Signatur: +

+ + + + + +
+ +
+boolean isAnnotationPresent(
+   Class<? extends Annotation> annotationClass);
+
+<T extends Annotation> T getAnnotation(Class<T> annotationClass);
+
+Annotation[] getAnnotations();
+
+Annotation[] getDeclaredAnnotations();
+
+
+ +		 +java.lang.reflect.AnnotatedElement
+ +

+Über die Methode isAnnotationPresent +kann festgestellt werden, ob das Element um die übergebenen Annotation +erweitert wurde und über die Methode getAnnotation +ist es möglich das Annotations-Objekt auszulesen. + +

+Die beiden letzten Methoden geben schließlich alle zu einer +Element gehörenden Annotationen in Form eines Arrays zurück. +Der Unterschied zwischen beiden ist, dass getDeclaredAnnotations +nur die tatsächlich an das Element angehangenen Metainformationen +zurückgibt, während getAnnotations +auch die geerbten Annotationen einschließt. Besitzt das Element +keinerlei Annotationen, ist das Resultat der Methoden ein Array der +Länge 0. +

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43.7 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+Das Reflection-API ist ohne Zweifel ein wichtiger Bestandteil von +Java. Es ist nicht nur Grundlage der Beans- und Serialisierungs-APIs, +sondern eröffnet dem Tool-Entwickler auch eine Fülle von +Möglichkeiten und Freiheiten bei der Entwicklung allgemein verwendbarer +Werkzeuge. Zu beachten ist allerdings, dass Zugriffe auf Methoden +und Membervariablen deutlich langsamer als bei direktem Zugriff ausgeführt +werden. Im experimentellen Vergleich ergaben sich typischerweise Unterschiede +um den Faktor 10 bis 100. Während auf der verwendeten Testmaschine +der Aufruf einer Methode mit einem double-Parameter +beispielsweise 120 ns. dauerte, wurden für denselben Aufruf per +Reflection etwa 7.0 µs. benötigt. Bei deaktiviertem Just-In-Time-Compiler +erhöhte sich die Zeit für den direkten Aufruf auf 620 ns., +während der Reflection-Wert mit etwa 7.2 µs. nahezu unverändert +blieb. Beim Zugriff auf Membervariablen wurden ähnliche Unterschiede +gemessen. Bemerkenswert ist, dass der JIT bei Verwendung des Reflection-APIs +praktisch keine Geschwindigkeitsvorteile bringt, denn alle nennenswerten +Methoden sind native und können daher kaum optimiert werden. + +

+Mit den Annotationen haben Sie schließlich ein leistungsfähiges +Mittel kennen gelernt, wie Sie zusätzliche Informationen direkt +in den Quellcode integrieren und auch zur Laufzeit wieder auslesen +können. + +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
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Kapitel 44

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Beans

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44.1 Grundlagen und Begriffe

+
+ +
+ +

+Als Beans werden in Java eigenständige, +wiederverwendbare Softwarekomponenten zum Aufbau von Applets und Applikationen +bezeichnet. Obwohl sie nicht zwangsläufig eine für den Anwender +sichtbare Oberfläche haben müssen, werden Beans doch typischerweise +als grafische Komponenten zur Verfügung gestellt und können +mit Hilfe eines GUI-Editors (GUI = Graphical User Interface) +interaktiv zu komplexen Anwendungen zusammengesetzt werden. + +

+Derartige GUI-Komponenten gibt es seit geraumer Zeit. Sie wurden auf +dem PC mit Entwicklungsumgebungen wie Visual Basic oder Delphi populär +und haben - beinahe noch stärker als rein sprachengetragene Konzepte +- dazu beigetragen, die komponentenbasierte Softwareentwicklung einer +breiten Masse von Entwicklern nahe zu bringen. + +

+Beans gibt es seit der Version 1.1 des Java Development Kit. Während +auch vorher schon wiederverwertbare Komponenten entwickelt werden +konnten (wir haben das in Kapitel 33 +am Beispiel einer selbstentwickelten 7-Segment-Anzeige demonstriert), +wurde mit Einführung der Beans-Architektur eine Standardisierung +vieler wichtiger Konzepte vorgenommen und so die Grundlage für +die einheitliche Entwicklung von GUI-Komponenten gelegt. + +

+Im Gegensatz zu den betriebssystem- und teilweise herstellerspezifischen +Komponentenmodellen vieler Entwicklungssysteme steht mit den Beans +eine plattformübergreifende Komponentenarchitektur zur Verfügung. +Eine Bean von Hersteller A, die auf Betriebssystem B entwickelt wurde, +sollte (wenn sie nicht aus anderen Gründen plattformabhängig +ist) ohne Probleme in einer Entwicklungsumgebung des Herstellers C +auf Betriebssystem D laufen und Bestandteil eines Java-Programms werden +können, das schließlich auf Plattform E läuft. + +

+Bevor wir uns den wichtigsten Eigenschaften einer Bean zuwenden, wollen +wir uns kurz mit einigen grundlegenden Begriffen vertraut machen. + +

+Bei der Entwicklung einer Anwendung mit grafischen Komponenten wird +zweckmäßigerweise zwischen Designzeitpunkt +und Ausführungszeitpunkt unterschieden. +Beide bezeichnen eigentlich Zeiträume und stehen für die +beiden unterschiedlichen Phasen der Entwicklung einer Anwendung und +ihrer späteren Ausführung. Zum Designzeitpunkt werden die +Komponenten in einem grafischen Editor des Entwicklungswerkzeugs ausgewählt, +in einem Formular platziert und an die Erfordernisse der Anwendung +angepasst. Diesen Editor wollen wir fortan als GUI-Designer +bezeichnen, synonym werden aber auch Begriffe wie Grafik-Editor, +GUI-Painter usw. verwendet. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Ein großer Teil der bei den Beans realisierten Konzepte spielt +nur für den Designzeitraum eine Rolle. Spielt dieser keine Rolle +(beispielsweise weil die Komponenten nicht in einem GUI-Designer, +sondern - wie in diesem Buch bisher stets gezeigt - per Source-Code-Anweisungen +eingebunden und konfiguriert werden), verlieren Beans einiges von +ihrer Nützlichkeit, und herkömmliche Techniken der Wiederverwendung +in objektorientierten Programmen können an ihre Stelle treten.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Wir wollen uns die wichtigsten Eigenschaften von Beans zunächst +überblicksartig ansehen: +

    +
  1. Eine Bean wird im Programm durch ein Objekt (also eine instanzierte +Klasse) repräsentiert. Das gilt sowohl für den Designzeitpunkt, +bei dem es vom GUI-Designer instanziert wird, als auch für den +Ausführungszeitpunkt, bei dem die Anwendung dafür verantwortlich +ist, das Objekt zu konstruieren. Eine Bean benötigt dazu notwendigerweise +einen parameterlosen Konstruktor. +
  2. Sie besitzt konfigurierbare Eigenschaften, die ihr Verhalten +festlegen. Diese Eigenschaften werden ausschließlich über +Methodenaufrufe modifiziert, deren Namen und Parameterstrukturen genau +definierten Designkonventionen folgen. Damit können sie vom GUI-Designer +automatisch erkannt und dem Entwickler in einem Editor zur Auswahl +angeboten werden. +
  3. Eine Bean ist serialisierbar und deserialisierbar. So können +die zum Designzeitpunkt vom Entwickler vorgenommenen Einstellungen +gespeichert und zum Ausführungszeitpunkt rekonstruiert werden. +(Serialisierung wurde in Kapitel 41 +behandelt). +
  4. Eine Bean sendet Events, um registrierte Listener über Änderungen +ihres internen Zustands oder über sonstige wichtige Ereignisse +zu unterrichten. +
  5. Einer Bean kann optional ein Informations-Objekt zugeordnet werden, +mit dessen Hilfe dem GUI-Designer weitere Informationen zur Konfiguration +übergeben und zusätzliche Hilfsmittel, wie spezialisierte +Eigenschafteneditoren oder Konfigurationsassistenten, zur Verfügung +gestellt werden können. +
+ +

+Werden diese Konventionen eingehalten, kann der GUI-Designer die Bean +zum Designzeitpunkt automatisch untersuchen (dieser Vorgang wird als +Introspection bezeichnet) und dem Entwickler +alle öffentlichen Eigenschaften, Methoden und Ereignisse menügesteuert +anbieten. Die Eigenschaften werden dabei üblicherweise in einem +Property Sheet (oder Eigenschaftenfenster) angeboten und erlauben +es dem Entwickler, den Zustand der Bean interaktiv zu verändern. +Da eine Bean serialisierbar ist, kann der GUI-Designer alle Design-Anpassungen +speichern und dem Programm zum Ausführungszeitpunkt zur Verfügung +stellen. + +

+Bei manchen GUI-Designern können Beans darüber hinaus grafisch +miteinander verbunden werden, um zu symbolisieren, dass bei Auftreten +eines vorgegebenen Ereignisses in Bean A eine bestimmte Methode in +Bean B aufgerufen wird. Der GUI-Designer erzeugt dann eine geeignete +Adapterklasse und generiert den Code zum Aufruf der Methode. Manche +GUI-Designer erlauben es zusätzlich, den generierten Code zu +modifizieren und so bereits wesentliche Teile der Programmlogik im +Designer zu erstellen. +

+ + + +
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+
+ + + + +

44.2 Entwurf einer einfachen Bean

+
+ +
+ +

+Wir wollen uns in diesem Abschnitt mit dem Entwurf einer einfachen +Bean beschäftigen. Dazu werden wir eine Klasse LightBulb +entwerfen, die eine kleine Glühlampe grafisch darstellt. Sie +kann wahlweise an- oder ausgeschaltet werden. Diese Klasse wird alle +notwendigen Eigenschaften einer Bean aufweisen und kann im GUI-Designer +und im laufenden Programm verwendet werden. + + + + +

44.2.1 Grundsätzliche Architektur

+ +

+Da wir eine GUI-Komponente realisieren wollen, folgen wir analog der +in Kapitel 33 beschriebenen +Vorgehensweise und leiten unsere Klasse LightBulb +aus der Klasse Canvas +des Pakets java.awt +ab. Um die Eigenschaft der Serialisierbarkeit zu erfüllen, implementiert +die Klasse das Interface Serializable. +Der Anschaltzustand wird in der Instanzvariablen lighton +festgehalten: + + +

+ + + + +
+ +
+001 import java.awt.*;
+002 import java.awt.event.*;
+003 import java.io.*;
+004 import java.beans.*;
+005 
+006 public class LightBulb
+007 extends Canvas
+008 implements Serializable
+009 {
+010   protected boolean lighton;
+011   transient protected Image   offimage;
+012   transient protected Image   onimage;
+013   ...
+014 }
+ +
+ +Listing 44.1: Deklaration der Klasse LightBulb

+ + + + +

44.2.2 Grafische Darstellung

+ +

+Die grafische Darstellung der Glühbirne soll durch das Anzeigen +von Bitmaps erfolgen, die bei der Instanzierung aus zwei gif-Dateien +bulb1.gif und bulb2.gif +geladen werden. Abhängig vom Zustand der Variable lighton +wird in der überlagerten paint-Methode +jeweils eine der beiden Bitmaps angezeigt. Das Verfahren entspricht +im wesentlichen dem in Abschnitt 34.1.2 +beschriebenen. Auch die Methoden getPreferredSize +und getMinimumSize +werden überlagert, damit die Komponente einem eventuell vorhandenen +Layoutmanager die gewünschte Größe (in diesem Fall +40 mal 40 Pixel) mitteilen kann. + +

+Etwas anders als bisher beschrieben arbeitet die Routine zum Laden +der Bilddateien. Damit die Bilddatei auch gefunden wird, wenn die +Klasse aus einer .jar-Datei geladen wurde +(das ist beispielsweise beim Laden von serialisierten Beans oder beim +Import in einen GUI-Designer der Fall), kann nicht einfach der Dateiname +an createImage +bzw. getImage +übergeben werden. Statt dessen konstruieren wir mit Hilfe des +Klassenobjekts unserer Bean und dessen Methode getResource +ein URL-Objekt, +das wir an createImage übergeben +können: + + +

+ + + + +
+ +
+001 private Image getImageResource(String name)
+002 {
+003   Image img = null;
+004   try {
+005     java.net.URL url = getClass().getResource(name);
+006     img = getToolkit().createImage(url);
+007     MediaTracker mt = new MediaTracker(this);
+008     mt.addImage(img, 0);
+009     try {
+010       //Warten, bis das Image vollständig geladen ist,
+011       mt.waitForAll();
+012     } catch (InterruptedException e) {
+013       //nothing
+014     }
+015   } catch (Exception e) {
+016     System.err.println(e.toString());
+017   }
+018   return img;
+019 }
+ +
+ +Listing 44.2: Laden einer Image-Ressource

+ +

+Diese Vorgehensweise basiert darauf, dass jede geladene Klasse ihren +Classloader (also das Objekt, das für +das Laden der Klasse verantwortlich war) kennt und an diesen Aufrufe +zum Laden von Ressourcen delegieren kann. Der beim Laden eines Objekts +aus einer .jar-Datei verwendete Classloader +unterscheidet sich dabei sehr wohl von dem Bootstrap Loader, +der System- und Anwendungsklassen aus .class-Dateien +lädt. Diese Unterscheidung wird in dem von getResource +gelieferten URL gekapselt und vom AWT-Toolkit beim Aufruf von createImage +aufgelöst. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Nach dem Aufruf von createImage +sorgt ein MediaTracker +dafür, das die Bilddateien erst vollständig geladen werden, +bevor die Methode terminiert. Diese Technik verhindert, dass paint +aufgerufen wird, während die Image-Objekte +noch nicht vollständig initialisiert sind. Details dazu wurden +in Abschnitt 34.1.1 +vorgestellt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

44.2.3 Eigenschaften

+ +

+Wie im einleitenden Abschnitt dargelegt, sind Eigenschaften +ein wesentliches Designmerkmal von Beans. Eine Eigenschaft ist eigentlich +nur eine Membervariable, die über öffentliche Methoden gelesen +und geschrieben werden kann. Eine Bean kann beliebig viele Eigenschaften +haben, jede von ihnen besitzt einen Namen und einen Datentyp. Die +Bean-Designkonventionen schreiben vor, dass auf eine Eigenschaft mit +dem Namen name und dem Datentyp typ über folgende +Methoden zugegriffen werden soll: +

+ + + + +
+ +
+public typ getName();
+
+public void setName(typ newValue);
+
+ +
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Diese beiden Methoden bezeichnet man auch als getter- +und setter-Methoden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Unsere Beispiel-Bean hat eine einzige Eigenschaft lightOn vom +Typ boolean. Ihre getter-/setter-Methoden +haben demnach folgende Signatur (der erste Buchstabe des Eigenschaftsnamens +wird großgeschrieben, da er hinter dem »get« bzw. +»set« steht): + +

+public boolean getLightOn();
+
+public void setLightOn(boolean newvalue);
+
+ + +

+Auf diese Weise können getter- und setter-Methoden für alle +primitiven Datentypen geschrieben werden. Der GUI-Designer erkennt +Eigenschaftennamen und -typen anhand der Signaturen und stellt automatisch +einen passenden Editor dafür zur Verfügung. + + + + +

Objekte als Eigenschaften

+ +

+Neben primitiven Typen ist auch die Übergabe von Objekttypen +erlaubt. Die Signaturkonventionen entsprechen genau denen von primitiven +Typen. Bei Objekteigenschaften kann allerdings nicht unbedingt davon +ausgegangen werden, dass der GUI-Designer einen geeigneten Editor +zur Verfügung stellen kann. Zwar besitzt der GUI-Designer für +die häufig benötigten Objekttypen Color +und Font standardmäßig +geeignete Editoren. Bei einem selbstdefinierten Objekttyp ist das +natürlich nicht der Fall. Hier muss der Entwickler nötigenfalls +selbst einen Editor entwickeln und dem Designer zur Verfügung +stellen. Wir werden in Abschnitt 44.6.2 +zeigen, wie das gemacht wird. + + + + +

Indizierte Eigenschaften

+ +

+Anstelle eines Einzelwertes kann eine Eigenschaft auch durch ein Array +von Werten repräsentiert werden. Sie wird in diesem Fall als +indizierte Eigenschaft bezeichnet. +Die getter-/setter-Methoden sehen dann so aus: +

+ + + + +
+ +
+public typ getName(int index);
+
+public void setName(int index, typ newValue);
+
+ +
+ +

+Es werden also keine Arrays übergeben, sondern die Methoden erwarten +jeweils den Index der gewünschten Eigenschaft als zusätzliches +Argument. Für das Einhalten der Arraygrenzen ist der Aufrufer +selbst verantwortlich. Ist die Arraygröße variabel, könnte +die Bean sie in einer zweiten Eigenschaft festhalten und über +eigene getter-/setter-Methoden verfügbar machen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Auch indizierte Eigenschaften werden vom GUI-Designer automatisch +erkannt und sollten zum Aufruf eines geeigneten Editors führen. +Die Beanbox selbst (also die von SUN zur Verfügung gestellte +Referenzimplementierung eines GUI-Designers), auf die wir in Abschnitt 44.3 +eingehen werden, kann allerdings nicht mit indizierten Eigenschaften +umgehen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

44.2.4 Implementierung

+ +

+Nach diesen Vorbemerkungen ist die Implementierung der Bean zur Darstellung +der Glühbirne keine große Hürde mehr: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* LightBulb.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import java.io.*;
+006 import java.beans.*;
+007 
+008 public class LightBulb
+009 extends Canvas
+010 implements Serializable
+011 {
+012   //Instanzvariablen
+013   protected boolean lighton;
+014   transient protected Image offimage;
+015   transient protected Image onimage;
+016 
+017   //Methoden
+018   public LightBulb()
+019   {
+020     lighton = false;
+021     initTransientState();
+022   }
+023 
+024   //Getter/Setter Licht an/aus
+025   public void setLightOn(boolean on)
+026   {
+027     if (on != this.lighton) {
+028       this.lighton = on;
+029       repaint();
+030     }
+031   }
+032 
+033   public boolean getLightOn()
+034   {
+035     return this.lighton;
+036   }
+037 
+038   public void toggleLight()
+039   {
+040     setLightOn(!getLightOn());
+041   }
+042 
+043   //Implementierung der Oberfläche
+044   public void paint(Graphics g)
+045   {
+046     int width = getSize().width;
+047     int height = getSize().height;
+048     int xpos = 0;
+049     if (width > 40) {
+050       xpos = (width - 40) / 2;
+051     }
+052     int ypos = 0;
+053     if (height > 40) {
+054       ypos = (height - 40) / 2;
+055     }
+056     g.drawImage(
+057       (this.lighton ? onimage : offimage),
+058       xpos,
+059       ypos,
+060       this
+061     );
+062   }
+063 
+064   public Dimension getPreferredSize()
+065   {
+066     return new Dimension(40, 40);
+067   }
+068 
+069   public Dimension getMinimumSize()
+070   {
+071     return new Dimension(40, 40);
+072   }
+073 
+074   //Private Methoden
+075   private void initTransientState()
+076   {
+077     offimage = getImageResource("bulb1.gif");
+078     onimage  = getImageResource("bulb2.gif");
+079   }
+080 
+081   private void readObject(ObjectInputStream stream)
+082   throws IOException, ClassNotFoundException
+083   {
+084     stream.defaultReadObject();
+085     initTransientState();
+086   }
+087 
+088   private Image getImageResource(String name)
+089   {
+090     Image img = null;
+091     try {
+092       java.net.URL url = getClass().getResource(name);
+093       img = getToolkit().createImage(url);
+094     } catch (Exception e) {
+095       System.err.println(e.toString());
+096     }
+097     return img;
+098   }
+099 }
+ +		 +LightBulb.java
+ +Listing 44.3: Die Bean zur Anzeige einer Glühbirne

+ +

+Der Konstruktor initialisiert zunächst die Zustandsvariable lighton +und ruft dann die Methode initTransientState +auf, um die beiden gif-Dateien zu laden. Durch Aufruf von setLightOn +kann die Beleuchtung wahlweise an- oder ausgeschaltet werden; getLightOn +liefert den aktuellen Zustand. In paint +wird - abhängig vom aktuellen Zustand - jeweils eines der beiden +Images ausgegeben. Die Umrechnungsroutinen dienen dazu, die Images +zentriert auszugeben, wenn mehr Platz als nötig zur Verfügung +steht. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Bemerkenswert ist, dass die Methode readObject +überlagert wurde. Sie wird immer dann aufgerufen, wenn die zuvor +serialisierte Bean per Deserialisierung instanziert wird. In diesem +Fall würde nämlich der Konstruktor des Objekts gar nicht +aufgerufen werden (siehe Abschnitt 41.1.3) +und die Image-Variablen blieben +uninitialisiert. Ihre Initialisierung haben wir deshalb in die Methode +initTransientState verlagert, +die sowohl aus dem Konstruktor als auch aus readObject +aufgerufen wird. Damit wird die Bean in beiden Fällen (Instanzierung +per new und Deserialisierung) +vollständig initialisiert. In seiner eigentlichen Funktion ruft +readObject lediglich defaultReadObject +auf, um die Standard-Deserialisierung auszuführen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

44.2.5 Verwendung der Bean

+ +

+Zum Abschluss wollen wir uns ansehen, wie die erstellte Bean in ein +einfaches Programm eingebunden werden kann. Dazu bedienen wir uns +exakt der Techniken, die bereits in den Kapiteln 31 +bis 34 beschrieben +wurden. Tatsächlich unterscheidet sich die Verwendung einer selbstentwickelten +Bean nicht vom Einbinden einer vordefinierten Komponente. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4404.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 
+006 public class Listing4404
+007 extends Frame
+008 {
+009   public Listing4404()
+010   {
+011     super("Bean einbinden");
+012     setLayout(new FlowLayout());
+013     setBackground(Color.lightGray);
+014     LightBulb bulb1 = new LightBulb();
+015     bulb1.setLightOn(false);
+016     add(bulb1);
+017     LightBulb bulb2 = new LightBulb();
+018     bulb2.setLightOn(true);
+019     add(bulb2);
+020     addWindowListener(
+021       new WindowAdapter() {
+022         public void windowClosing(WindowEvent event)
+023         {
+024           System.exit(0);
+025         }
+026       }
+027     );
+028   }
+029 
+030   public static void main(String[] args)
+031   {
+032     Listing4404 frm = new Listing4404();
+033     frm.setLocation(100, 100);
+034     frm.pack();
+035     frm.setVisible(true);
+036   }
+037 }
+ +		 +Listing4404.java
+ +Listing 44.4: Einbinden einer einfachen Bean

+ +

+Die Ausgabe des Programms sieht wie folgt aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 44.1: Die Glühlampen-Bean

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100282.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100282.html new file mode 100644 index 0000000..53ae047 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100282.html @@ -0,0 +1,618 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 44 - Beans +
+
+ + + + +

44.3 Die Beanbox

+
+ +
+ + + + +

44.3.1 Beschreibung und Installation

+ +

+Zur Unterstützung beim Entwurf und Testen von Beans und als Referenzplattform +für die Demonstration des Bean-Konzepts wurde von SUN das Bean +Development Kit (kurz BDK) +entwickelt. Es wird frei zur Verfügung gestellt und kann beispielsweise +über die Java Beans Homepage von +http://java.sun.com/products/javabeans/ +heruntergeladen werden. Während der Erstellung dieses Kapitels +wurde die Version 1.1 verwendet. Wichtigster Bestandteil des BDK ist +die Beanbox, die eine einfache Umgebung zum Testen von selbstentwickelten +Beans zur Verfügung stellt. Bevor wir uns ihrer Bedienung zuwenden, +soll die Installation des BDK beschrieben werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Beanbox sollte nicht als vollwertige Test- und Entwicklungsumgebung +für Java-Beans betrachtet werden. Dazu ist sie zu schwach. Sie +wurde lediglich entwickelt, um die Bean-Konzepte zu illustrieren und +eine erste Möglichkeit für ihre Anwendung zur Verfügung +zu stellen. Bei weitergehendem Einsatz stößt man schnell +an die Grenzen der Beanbox, und ihr praktischer Nutzen ist recht begrenzt.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

Installation des BDK

+ +

+Die Installation des BDK ist einfach; Voraussetzung ist ein funktionierendes +JDK. Unter Windows gibt es ein menügesteuertes Installationsprogramm +»bdk1_1-win.exe«, das die meisten Schritte übernimmt. +Nachdem es gestartet wurde, müssen zunächst die Lizenzbedingungen +akzeptiert werden, dann ist die Eingabe des Installationsverzeichnisses +erforderlich. Sind mehrere Java-Interpreter vorhanden, muss anschließend +ausgewählt werden, welcher von ihnen zum Betrieb des BDK verwendet +werden soll. Nach Drücken des »Install«-Buttons wird +dann mit der Installation begonnen. Die Installationsroutine legt +auch einen Uninstall-Eintrag an, mit dem das BDK bei Bedarf deinstalliert +werden kann. + + + + +

Die Aufrufscripte

+ +

+Nach der Installation befindet sich eine Datei run.bat +im Unterverzeichnis beanbox +des BDK-Verzeichnisses (analog dazu gibt es das Shell-Script run.sh +zum Starten der Beanbox auf UNIX-Systemen). Diese Batchdatei setzt +den CLASSPATH auf die benötigten +Klassen- und .jar-Dateien und startet +die Beanbox. Sie ist leider etwas archaisch. Einerseits wird der aktuelle +CLASSPATH überschrieben. +Zudem war sie im Test mitunter instabil, wenn der HotSpot-Compiler +aktiviert war. Eine modifizierte Version von run.bat +könnte etwa so aussehen (analoge Anpassungen können für +die UNIX-Version vorgenommen werden): + +

+@echo off
+set OLDCP=%CLASSPATH%
+echo saving old CLASSPATH in OLDCP: %OLDCP%
+set CLASSPATH=classes;..\lib\methodtracer.jar;..\infobus.jar
+java -classic sun.beanbox.BeanBoxFrame
+set CLASSPATH=%OLDCP%
+set OLDCP=
+echo CLASSPATH restored to %CLASSPATH%
+
+ + + + + +

44.3.2 Grundlagen der Bedienung

+ +

+Nach dem Aufruf des Startscripts run +wird die Beanbox gestartet und präsentiert ihre aus vier Top-Level-Frames +bestehende Arbeitsoberfläche: + + + + +

Bedienelemente

+

+ + +

+ +

+Abbildung 44.2: Die Beanbox

+ + + + + +

Einfügen und Modifizieren von Beans

+ +

+Um eine Bean zu bearbeiten, muss sie zunächst im GUI-Designer +platziert werden. Dazu ist sie in der Toolbox anzuklicken und mit +einem erneuten Klick im GUI-Designer zu platzieren. Der schraffierte +Rand zeigt an, dass sie ausgewählt wurde und ihre Eigenschaften +im Property-Editor modifiziert werden können. Durch Ziehen an +einem der vier Ränder kann die Bean beliebig verschoben werden. +Ist ihre Größe variabel, kann sie durch Ziehen an einer +der vier Ecken verändert werden. Soll eine Bean aus dem GUI-Designer +entfernt werden, ist sie zu markieren und mit dem Menüpunkt »Edit.Cut« +zu löschen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Beachten Sie bitte, dass das Verschieben der Bean und das Ändern +ihrer Größe ausschließlich durch Mausklicks auf +ihrem Rand ausgeführt wird. Mausoperationen im Inneren der +Bean werden als reguläre Ereignisse gewertet und direkt an das +zu diesem Zeitpunkt bereits instanzierte Bean-Objekt weitergeleitet.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ +

+Als Beispiel wollen wir die vordefinierte Bean »OrangeButton« +im GUI-Designer platzieren. Sie stellt sich zunächst als oranges +Rechteck dar, das nach einem Mausklick kurz die Farbe wechselt. Im +Property-Editor können die öffentlichen Eigenschaften der +Bean verändert werden: +

+ + + + +

Events

+ +

+Die Beanbox bietet die Möglichkeit, eine Bean über die von +ihr generierten Events mit einer anderen Bean zu verbinden. Um das +beispielhaft zu demonstrieren, soll zusätzlich eine Instanz der +Bean vom Typ »EventMonitor« im GUI-Designer platziert werden. +Dann klicken wir den Button an und rufen den Menüpunkt »edit.Events.buttonPushed.actionPerformed« +auf. Wenn die Maus nun den Button verläßt, bleibt sie über +eine rote Linie mit dem Button verbunden. Wir ziehen diese Linie auf +den »EventMonitor« und führen einen weiteren Mausklick +aus. In der nun angezeigten Liste aufrufbarer Methoden wählen +wir den (einzigen) Eintrag initiateEventSourceMonitoring +aus. + +

+Die Beanbox generiert nun Java-Code für eine Adapterklasse, kompiliert +ihn und legt die resultierenden Dateien im Unterverzeichnis tmp\sunw\beanbox +ab. Gleichzeitig registriert sie die Adapterklasse für das Action-Ereignis +des Buttons und sorgt durch den Aufruf der ausgewählten Methode +innerhalb von actionPerformed +dafür, dass der Event-Listener bei jedem Buttonklick benachrichtigt +wird. Seine Aufgabe besteht darin, die ausgelösten Ereignisse +zu speichern und in einer Listbox auf dem Bildschirm anzuzeigen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Auf diese Weise lassen sich prinzipiell beliebige Beans miteinander +verbinden. Die Einschränkung der Beanbox besteht lediglich darin, +dass sie nur Adapterklassen für den Aufruf von parameterlosen +Methoden erzeugen kann. Fortgeschrittenere GUI-Designer würden +es erlauben, auch parametrisierte Methoden aufzurufen. Sie würden +zusätzlich einen Editor zur Verfügung stellen, mit dem der +erzeugte Code per Hand angepasst werden kann.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

44.3.3 Integration eigener Beans

+ +

+Neben den vordefinierten können auch eigene Beans in die Beanbox +integriert werden. Sie können dann wie vordefinierte verwendet, +manipuliert und serialisiert werden. Im folgenden wollen wir beschreiben, +welche Schritte nötig sind, um eine Bean in der Beanbox verwendbar +zu machen. Für die Einbindung in eigene GUI-Designer kann eventuell +eine etwas andere Vorgehensweise erforderlich sein. Dazu sollte die +Bean-Dokumentation des jeweiligen Entwicklungssystems konsultiert +werden. + + + + +

Entwickeln und Übersetzen der Bean

+ +

+Die ersten beiden Schritte, das Entwickeln und Übersetzen der +Bean, haben wird schon erledigt. Sie unterscheiden sich in keiner +Weise von der einer herkömmlichen Java-Klasse. Als Ergebnis ensteht +eine Klasse LightBulb.class +mit dem Bytecode der Glühlampen-Bean. + + + + +

Erzeugen einer Manifest-Datei

+ +

+Um bei GUI-Designern mit einer großen Anzahl unterschiedlicher +Beans ein schwer zu durchschauendes Sammelsurium kleiner Klassendateien +zu vermeiden, werden Beans in jar-Archive verpackt und so an den GUI-Designer +übergeben. Eine jar-Datei darf beliebig viele Beans enthalten. +Um dem GUI-Designer die Möglichkeit zu geben, Klassen für +Beans von solchen mit reinen Hilfsfunktionen zu unterscheiden, wird +dem jar-Archiv eine Manifest-Datei +hinzugefügt, die ihren Inhalt beschreibt. Es handelt sich um +eine normale Textdatei, die für jede enthaltene Bean einen Eintrag +der folgenden Form enthält: +

+ + + + +
+ +
+Name: BeanClassFile.class
+Java-Bean: True
+
+ +
+ +

+Der erste Eintrag gibt den Klassennamen an. Der zweite besagt, dass +es sich um eine Bean handelt (Manifest-Dateien können auch noch +andere Informationen über die im Archiv gespeicherten Dateien +enthalten). Die Informationen werden zweckmäßigerweise +in eine Textdatei manifest.txt geschrieben +und beim Erzeugen der jar-Datei mit der Option »m« eingebunden. +Zum Einbinden der Glühlampe muss diese Datei also folgenden Inhalt +haben: + +

+Name: LightBulb.class
+Java-Bean: True
+
+ + + + + +

Erzeugen des jar-Archivs

+ +

+Nun kann das Kommando zum Erzeugen der jar-Datei abgesetzt werden +(wir wollen sie hjp3beans.jar nennen): + +

+jar cfm hjp3beans.jar manifest.txt LightBulb.class bulb*.gif
+
+ + +

+Die Option »c« steht für »create« und besagt, +dass eine neue jar-Datei angelegt werden soll. Das »f« steht +für »file« und gibt an, dass als erstes Argument hinter +den Kommandobuchstaben der Name der jar-Datei steht. Das »m« +steht für »manifest« und besagt, dass als nächstes +Argument der Name der Manifest-Datei folgt. Ganz zum Schluß +stehen die Namen der einzubindenden Dateien. In diesem Fall sind das +die Klassendatei und die zur Darstellung benötigten gif-Dateien +bulb1.gif und bulb2.gif. + +

+Die jar-Datei muss nun in das Unterverzeichnis jars +des BDK-Installationsverzeichnisses kopiert werden. Beim nächsten +Start der Beanbox wird sie automatisch gefunden, analysiert, und die +darin enthaltenen Beans werden im GUI-Designer zur Verfügung +gestellt. + + + + +

Verwenden der eigenen Bean

+ +

+Unsere Glühlampe wird nun in der Toolbox angezeigt und kann wie +jede andere Bean in den GUI-Designer übernommen werden. Im Eigenschaftenfenster +werden ihre Eigenschaften angezeigt und können interaktiv verändert +werden. Wird beispielsweise die Eigenschaft lightOn +von false +auf true +gesetzt, ändert die Bean ihren Zustand und die Glühlampe +leuchtet auf (siehe Abbildung 44.3). +Auch auf das Verändern der ererbten Eigenschaften (z.B. der Hintergrundfarbe) +reagiert unsere neue Komponente erwartungsgemäß mit einer +entsprechenden Änderung der grafischen Darstellung. +

+ + +

+ +

+Abbildung 44.3: Die Glühlampe in der BeanBox

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Definition der Klasse LightBulb +in Listing 44.3 enthält +eine Methode toggleLight, mit +der der Zustand der Lampe umgeschaltet werden kann. Da ihr Name nicht +den Design-Konventionen für getter- und setter-Methoden entspricht, +ist sie im GUI-Designer der Beanbox nicht sichtbar. In Abschnitt 44.6 +werden wir erläutern, wie man sie mit Hilfe einer BeanInfo-Klasse +dennoch sichtbar machen kann.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

44.3.4 Serialisierte Beans

+ + + + +

Serialisieren von Beans mit der Beanbox

+ +

+Im vorigen Abschnitt wurde erwähnt, dass Beans serialisierbar +sein müssen. Dadurch ist ein GUI-Designer in der Lage, eine zum +Designzeitpunkt konfigurierte Bean dauerhaft zu speichern und sie +anderen Programmen vorkonfiguriert zur Verfügung zu stellen. + +

+Auch die Beanbox bietet eine einfache Möglichkeit, Beans zu serialisieren +und auf der Festplatte zu speichern. Dazu ist die gewünschte +Bean im GUI-Designer zu markieren und der Menüpunkt »File.SerializeComponent« +aufzurufen. Nun ist ein Dateiname anzugeben, unter dem die konfigurierte +Bean gespeichert werden soll. + +

+Im folgenden wollen wir annehmen, dass die Glühlampen-Bean in +der Beanbox so konfiguriert wurde, dass das Licht angeschaltet ist +und sie unter dem Namen »lb1.ser« persistent gespeichert +wurde. + + + + +

Einbinden serialisierter Beans

+ +

+Soll eine serialisierte und damit vorkonfigurierte Bean in einem Programm +verwendet werden, muss sie vor dem Einbinden deserialisiert werden. +Dazu wird ein ObjectInputStream +verwendet, der die Bean mit Hilfe eines FileInputStream +aus ihrer Datei liest. Anschließend kann das deserialisierte +Objekt durch Aufruf von add +in gewohnter Weise in den Dialog eingebunden werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4405.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import java.io.*;
+006 
+007 public class Listing4405
+008 extends Frame
+009 {
+010   public Listing4405()
+011   {
+012     super("LighBulbTest");
+013     setLayout(new FlowLayout());
+014     setBackground(Color.gray);
+015     addWindowListener(
+016       new WindowAdapter() {
+017         public void windowClosing(WindowEvent event)
+018         {
+019           System.exit(0);
+020         }
+021       }
+022     );
+023     loadLightBulb();
+024   }
+025 
+026   private void loadLightBulb()
+027   {
+028     try {
+029       ObjectInputStream is = new ObjectInputStream(
+030                              new FileInputStream("lb1.ser"));
+031       LightBulb bulb = (LightBulb)is.readObject();
+032       is.close();
+033       add(bulb);
+034     } catch (ClassNotFoundException e) {
+035       System.err.println(e.toString());
+036     } catch (IOException e) {
+037       System.err.println(e.toString());
+038     }
+039   }
+040 
+041   public static void main(String[] args)
+042   {
+043     Listing4405 frm = new Listing4405();
+044     frm.setLocation(100, 100);
+045     frm.pack();
+046     frm.setVisible(true);
+047   }
+048 }
+ +		 +Listing4405.java
+ +Listing 44.5: Einbinden einer serialisierten Bean

+ +

+Wird das Programm gestartet, lädt es die Bean und zeigt sie mit +angeschaltetem Licht: +

+ + +

+ +

+Abbildung 44.4: Die deserialisierte Glühlampen-Bean

+
+ + + +
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+
+ + + + +

44.4 Bean-Ereignisse

+
+ +
+ +

+Um die Kommunikation zwischen Beans zu vereinfachen und zu vereinheitlichen, +sieht die Beans-Spezifikation einige Techniken vor, mit denen Beans +untereinander kommunizieren können. Die wichtigste von ihnen +ist die Möglichkeit, Nachrichten zu versenden, wenn sich eine +bestimmte Eigenschaft der Bean geändert hat. Das dabei angewendete +Schema entspricht genau dem Delegation Based Event Handling, das in +Kapitel 28 erläutert +wurde und das auch alle anderen Dialogelemente zur Kommunikation mit +anderen Komponenten verwenden. + + + + +

44.4.1 Bound Properties

+ +

+Eigenschaften, bei deren Veränderung Ereignisse ausgesandt werden, +bezeichnet man auch als gebundene Eigenschaften +(Bound Properties). Nicht alle Eigenschaften +müssen gebunden sein. Sie sollten es dann sein, wenn die Bean +anderen Objekten die Möglichkeit geben will, auf Änderungen +des Ereignisses direkt und in definierter (und für einen GUI-Designer +erkennbaren) Weise zu reagieren. + +

+Zusätzlich zu den bereits bekannten Ereignistypen definiert die +Bean-Architektur dazu eine neue Ereignisklasse PropertyChangeEvent, +die im Paket java.beans +untergebracht ist. Sie ist aus EventObject +abgeleitet und stellt unter anderem folgende Methoden zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public String getPropertyName()
+
+public Object getNewValue()
+public Object getOldValue()
+
+ +		 +java.beans.PropertyChangeEvent
+ +

+Mit getPropertyName +kann der Name der veränderten Eigenschaft ermittelt werden. getNewValue +liefert ihren neuen Wert und getOldValue +den Wert, den sie vor der Änderung hatte. Die Werte werden stets +als Objekttyp zurückgegeben. Primitive Typen werden in ihre korrespondierenden +Wrapper-Klassen verpackt (siehe Abschnitt 10.2). + +

+Eine Bean erzeugt immer dann ein PropertyChangeEvent +und versendet es an alle registrierten Listener, wenn sich der Zustand +einer gebundenen Eigenschaft verändert hat. Ein Listener +muss das Interface PropertyChangeListener +implementieren. Es enthält nur eine Methode: +

+ + + + + +
+ +
+void propertyChange(PropertyChangeEvent evt)
+
+ +		 +java.beans.PropertyChangeListener
+ +

+Verändert sich die gebundene Eigenschaft, erzeugt die Bean ein +PropertyChangeEvent +mit dem neuen und dem alten Wert und ruft bei allen registrierten +Listenern propertyChange +auf. Die Registrierung bzw. Deregistrierung von Listenern erfolgt +mit den Methoden addPropertyChangeListener +und removePropertyChangeListener, +die beide einen PropertyChangeListener +als Argument erwarten. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Damit ein GUI-Designer erkennen kann, dass eine Bean gebundene Eigenschaften +besitzt, müssen die Methoden zum Registrieren und Deregistrieren +exakt die hier gezeigten Namen- und Parameterkonventionen einhalten. +Sie sind ebenso Bestandteil der Designkonventionen von Beans wie die +in den vorigen Abschnitten erwähnten getter- und setter-Methoden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Um die Bean beim Umgang mit gebundenen Eigenschaften zu unterstützen, +gibt es im Paket java.beans +eine Hilfsklasse PropertyChangeSupport. +Sie stellt einige nützliche Methoden zur Verfügung, mit +denen eine Bean die bei der Event-Registrierung und -verteilung anfallenden +Aufgaben delegieren kann: +

+ + + + + +
+ +
+public void addPropertyChangeListener(
+  PropertyChangeListener listener
+)
+public void removePropertyChangeListener(
+  PropertyChangeListener listener
+)
+
+public void firePropertyChange(PropertyChangeEvent evt)
+
+public void firePropertyChange(
+  String propertyName,
+  Object oldValue,
+  Object newValue
+)
+public void firePropertyChange(
+  String propertyName,
+  int oldValue,
+  int newValue
+)
+public void firePropertyChange(
+  String propertyName,
+  boolean oldValue,
+  boolean newValue
+)
+
+ +		 +java.beans.PropertyChangeSupport
+ +

+Die Bean instanziert bei Bedarf ein Objekt dieser Klasse und gibt +Aufrufe der eigenen Methoden addPropertyChangeListener +und removePropertyChangeListener +einfach weiter. Ändert sich eine gebundene Eigenschaft, ruft +die Bean eine der firePropertyChange-Methoden +auf und sendet dadurch ein PropertyChangeEvent +an alle registrierten Listener. Diese Methode steht einerseits vordefiniert +für die Typen int, +boolean +und Object +zur Verfügung. Andererseits kann aber auch manuell ein PropertyChangeEvent +erzeugt und weitergegeben werden. + +

+Wir wollen uns als erstes Beispiel eine Bean ansehen, die einen beleuchteten +Taster implementiert. Der Taster kann wahlweise an- oder ausgeschaltet +sein. In angeschaltetem Zustand leuchtet er, in ausgeschaltetem Zustand +ist seine Oberfläche dunkel. Jeder Tastendruck schaltet zwischen +den beiden Zuständen um. Die wichtigste Eigenschaft des Tasters +heißt lightOn. Sie ist +gebunden und zeigt an, ob der Taster an- oder ausgeschaltet ist: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* LightedPushButton.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import java.io.*;
+006 import java.beans.*;
+007 
+008 public class LightedPushButton
+009 extends Canvas
+010 implements Serializable
+011 {
+012   //---Instanzvariablen----------------------------------------
+013   protected Color                 linecolor;
+014   protected Color                 framecolor;
+015   protected Color                 lightoncolor;
+016   protected Color                 lightoffcolor;
+017   protected boolean               lighton;
+018   transient protected PropertyChangeSupport pchglisteners;
+019   transient protected VetoableChangeSupport vchglisteners;
+020 
+021   //---Methoden------------------------------------------------
+022   public LightedPushButton()
+023   {
+024     linecolor     = Color.black;
+025     framecolor    = Color.darkGray;
+026     lightoncolor  = Color.red;
+027     lightoffcolor = new Color(127, 0, 0); //dark red
+028     lighton       = false;
+029     initTransientState();
+030   }
+031 
+032   //---Zustandsumschaltung Licht an/aus---
+033   public void setLightOn(boolean on)
+034   throws PropertyVetoException
+035   {
+036     boolean oldvalue = this.lighton;
+037     vchglisteners.fireVetoableChange("lighton", oldvalue, on);
+038     this.lighton = on;
+039     if (oldvalue != on) {
+040       repaint();
+041     }
+042     pchglisteners.firePropertyChange("lighton", oldvalue, on);
+043   }
+044 
+045   public boolean getLightOn()
+046   {
+047     return this.lighton;
+048   }
+049 
+050   //---Verwaltung der PropertyChangeListener---
+051   public void addPropertyChangeListener(PropertyChangeListener l)
+052   {
+053     pchglisteners.addPropertyChangeListener(l);
+054   }
+055 
+056   public void removePropertyChangeListener(PropertyChangeListener l)
+057   {
+058     pchglisteners.removePropertyChangeListener(l);
+059   }
+060 
+061   //---Verwaltung der VetoableChangeListener---
+062   public void addVetoableChangeListener(VetoableChangeListener l)
+063   {
+064     vchglisteners.addVetoableChangeListener(l);
+065   }
+066 
+067   public void removeVetoableChangeListener(VetoableChangeListener l)
+068   {
+069     vchglisteners.removeVetoableChangeListener(l);
+070   }
+071 
+072   //---Implementierung der Oberfläche---
+073   public void paint(Graphics g)
+074   {
+075     int width = getSize().width;
+076     int height = getSize().height;
+077     //Rahmen
+078     g.setColor(framecolor);
+079     g.fillOval(0, 0, width, height);
+080     //Beleuchtung
+081     g.setColor(lighton ? lightoncolor : lightoffcolor);
+082     g.fillOval(4, 4, width - 8, height - 8);
+083     //Konturlinien
+084     g.setColor(linecolor);
+085     g.drawOval(0, 0, width - 1, height - 1);
+086     g.drawOval(3, 3, width - 7, height - 7);
+087   }
+088 
+089   public Dimension getPreferredSize()
+090   {
+091     return new Dimension(32, 32);
+092   }
+093 
+094   public Dimension getMinimumSize()
+095   {
+096     return new Dimension(16, 16);
+097   }
+098 
+099   //---Private Klassen---------------------------------------
+100   /**
+101    * Initialisierung der nicht-persistenten Instanzvariablen.
+102    */
+103   private void initTransientState()
+104   {
+105     pchglisteners = new PropertyChangeSupport(this);
+106     vchglisteners = new VetoableChangeSupport(this);
+107     addMouseListener(new MouseClickAdapter());
+108   }
+109 
+110   /**
+111    * Wird überlagert, um nach dem Deserialisieren den transienten
+112    * Zustand zu initialisieren.
+113    */
+114   private void readObject(ObjectInputStream stream)
+115   throws IOException, ClassNotFoundException
+116   {
+117     stream.defaultReadObject();
+118     initTransientState();
+119   }
+120 
+121   //---Lokale Klassen----------------------------------------
+122   class MouseClickAdapter
+123   extends MouseAdapter
+124   {
+125     public void mouseClicked(MouseEvent event)
+126     {
+127       try {
+128         setLightOn(!getLightOn());
+129       } catch (PropertyVetoException e) {
+130         //no change if vetoed
+131       }
+132     }
+133   }
+134 }
+ +		 +LightedPushButton.java
+ +Listing 44.6: Ein beleuchteter Taster

+ +

+Die Klasse verwendet ein PropertyChangeSupport-Objekt, +um die Listener zu verwalten und sie von Änderungen des Beleuchtungszustands +zu unterrichten. Das hier ebenfalls verwendete VetoableChangeSupport-Objekt +und die mit seiner Hilfe implementierten Methoden werden im nächsten +Abschnitt erläutert und können zunächst ignoriert werden. + +

+Interessant ist die Implementierung der Methode setLightOn. +Sie merkt sich zunächst den bisherigen Zustand und schaltet dann +auf den neuen Zustand um. Anschließend werden alle registrierten +Listener über die Änderung benachrichtigt. Der Name der +gebundenen Eigenschaft ist »lighton« und entspricht damit +dem Namen der betroffenen Eigenschaft. Eine eindeutige Benennung erlaubt +es registrierten Listenern, zwischen Benachrichtigungen für unterschiedliche +Eigenschaften zu unterscheiden. + +

+Abbildung 44.5 zeigt die Klasse +LightedPushButton in ihren beiden +möglichen Zuständen in der Beanbox. + + + + +

44.4.2 Constrained Properties

+ +

+Eine Erweiterung der gebundenen Eigenschaften wurde im vorigen Abschnitt +schon angedeutet. Mit dem Konzept der Constrained Properties +( »verbotene« oder »unterbundene« Eigenschaften) +kann eine Bean registrierten Listenern die Möglichkeit geben, +Eigenschaftenänderungen zu verhindern. + +

+Ein Listener, der das tun will, muss das Interface VetoableChangeListener +implementieren. Es stellt nur eine Methode zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public void vetoableChange(PropertyChangeEvent evt)
+  throws PropertyVetoException
+
+ +		 +java.beans.VetoableChangeListener
+ +

+Immer wenn sich eine Constrained Property ändern soll, ruft die +Bean vor der Änderung bei den registrierten Listenern +die Methode vetoableChange +auf. Der Empfänger prüft daraufhin das übergebene PropertyChangeEvent +und entscheidet, ob er dem Änderungswunsch zustimmen soll oder +nicht. Ist das nicht der Fall, löst er eine PropertyVetoException +aus, die beim Empfänger dazu führt, dass der Änderungsvorgang +abgebrochen wird. Stimmt er dagegen zu, ist gar nichts zu tun. Der +Listener terminiert einfach und die Bean fährt mit der Befragung +beim nächsten Listener fort. Nur wenn alle Listener zugestimmt +haben (also niemand eine PropertyVetoException +ausgelöst hat), wird die Änderung tatsächlich durchgeführt. + +

+Die Methode setLightOn in Listing 44.6 +macht »lightOn« also sowohl zu einer gebundenen als auch +unterbindbaren Eigenschaft. Zunächst prüft sie, ob alle +registrierten VetoableChangeListener +eine mögliche Zustandsänderung nicht ablehnen. Erst wenn +das der Fall ist, wird die Änderung tatsächlich durchgeführt, +und die registrierten PropertyChangeListener +werden darüber informiert. + +

+Das Registrieren und Deregistrieren erfolgt mit den Methoden addVetoableChangeListener +und removeVetoableChangeListener. +Ebenso wie die korrespondierenden Methoden zur Registrierung der PropertyChangeListener +müssen ihre Namen und Parameter genau der hier angegebenen Form +entsprechen, damit sie vom GUI-Designer gefunden werden. + +

+Zur Unterstützung bei der Implementierung kann sich die Bean +der Klasse VetoableChangeSupport +bedienen, die ähnliche Methoden wie PropertyChangeSupport +zur Verfügung stellt: +

+ + + + + +
+ +
+public void addVetoableChangeListener(
+  VetoableChangeListener listener
+)
+public void removeVetoableChangeListener(
+  VetoableChangeListener listener
+)
+
+public void fireVetoableChange(PropertyChangeEvent evt)
+  throws PropertyVetoException
+
+public void fireVetoableChange(
+  String propertyName,
+  Object oldValue,
+  Object newValue
+)
+  throws PropertyVetoException
+
+public void fireVetoableChange(
+  String propertyName,
+  int oldValue,
+  int newValue
+)
+  throws PropertyVetoException
+
+public void fireVetoableChange(
+  String propertyName,
+  boolean oldValue,
+  boolean newValue
+)
+  throws PropertyVetoException
+
+ +		 +java.beans.VetoableChangeSupport
+ +

+Um im nächsten Abschnitt ein Beispiel für die Anwendung +von Constrained Properties geben zu können, wollen wir eine Klasse +vorstellen, die das Interface VetoableChangeListener +implementiert. Sie wird durch eine Bean repräsentiert, die einen +einfachen Umschalter darstellt, der durch Mausklick geöffnet +oder geschlossen werden kann. Ist der Schalter geschlossen, sind Eigenschaftsänderungen +erlaubt. Ist er dagegen geöffnet, wird bei jedem Aufruf von vetoableChange +eine PropertyVetoException +ausgelöst. Auf diese Weise werden bei geöffnetem Schalter +alle Eigenschaftsänderungen verhindert: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* VetoSwitch.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import java.io.*;
+006 import java.beans.*;
+007 
+008 public class VetoSwitch
+009 extends Canvas
+010 implements Serializable, VetoableChangeListener
+011 {
+012   //---Instanzvariablen----------------------------------------
+013   protected Color   linecolor;
+014   protected boolean vetoallchanges;
+015 
+016   //---Methoden------------------------------------------------
+017   public VetoSwitch()
+018   {
+019     this.linecolor = Color.black;
+020     this.vetoallchanges = false;
+021     initTransientState();
+022   }
+023 
+024   //---Konturenfarbe---
+025   public void setLineColor(Color color)
+026   {
+027     this.linecolor = color;
+028   }
+029 
+030   public Color getLineColor()
+031   {
+032     return this.linecolor;
+033   }
+034 
+035   //---Zustandsumschaltung Licht an/aus---
+036   public void setVetoAllChanges(boolean b)
+037   {
+038     if (this.vetoallchanges != b) {
+039       this.vetoallchanges = b;
+040       repaint();
+041     }
+042   }
+043 
+044   public boolean getVetoAllChanges()
+045   {
+046     return this.vetoallchanges;
+047   }
+048 
+049   //---Veto---
+050   public void vetoableChange(PropertyChangeEvent e)
+051   throws PropertyVetoException
+052   {
+053     if (this.vetoallchanges) {
+054       throw new PropertyVetoException("!!!VETO!!!", e);
+055     }
+056   }
+057 
+058   //---Implementierung der Oberfläche---
+059   public void paint(Graphics g)
+060   {
+061     int width = getSize().width;
+062     int height = getSize().height;
+063     g.setColor(linecolor);
+064     g.drawRect(0, 0, width - 1, height - 1);
+065     g.drawLine(width * 1 / 8, height / 2, width * 3 / 8, height / 2);
+066     g.drawLine(width * 5 / 8, height / 2, width * 7 / 8, height / 2);
+067     g.fillRect(width * 3 / 8 - 1, height / 2 - 1, 3, 3);
+068     g.fillRect(width * 5 / 8 - 1, height / 2 - 1, 3, 3);
+069     if (this.vetoallchanges) {
+070       //draw open connection
+071       g.drawLine(width * 3 / 8, height / 2, width * 5 / 8, height / 4);
+072     } else {
+073       //draw short-cutted connection
+074       g.drawLine(width * 3 / 8, height / 2, width * 5 / 8, height / 2);
+075     }
+076   }
+077 
+078   public Dimension getPreferredSize()
+079   {
+080     return new Dimension(60, 20);
+081   }
+082 
+083   public Dimension getMinimumSize()
+084   {
+085     return new Dimension(28, 10);
+086   }
+087 
+088   //---Private Klassen----------------------------------------
+089   private void initTransientState()
+090   {
+091     addMouseListener(new MouseClickAdapter());
+092   }
+093 
+094   /**
+095    * Wird überlagert, um nach dem Deserialisieren den transienten
+096    * Zustand zu initialisieren.
+097    */
+098   private void readObject(ObjectInputStream stream)
+099   throws IOException, ClassNotFoundException
+100   {
+101     stream.defaultReadObject();
+102     initTransientState();
+103   }
+104 
+105   //---Lokale Klassen----------------------------------------
+106   class MouseClickAdapter
+107   extends MouseAdapter
+108   {
+109     public void mouseClicked(MouseEvent event)
+110     {
+111       setVetoAllChanges(!getVetoAllChanges());
+112     }
+113   }
+114 }
+ +		 +VetoSwitch.java
+ +Listing 44.7: Ein Veto-Schalter

+ +

+Abbildung 44.5 zeigt die Klasse +VetoSwitch in ihren beiden möglichen +Zuständen in der Beanbox: +

+ + +

+ +

+Abbildung 44.5: LightedPushButton und VetoSwitch in der Beanbox

+ + + + +

44.4.3 Anwendungsbeispiel

+ +

+Das folgende Listing zeigt die drei bisher definierten Beans im Zusammenspiel. +Zunächst werden alle drei Elemente instanziert und auf einem +Frame platziert. Da der LightedPushButton +bei jedem Tastendruck den Zustand der LightBulb +umschalten soll, bekommt er einen PropertyChangeListener +zugeordnet, der bei Zustandsänderungen der Eigenschaft »lighton« +die Lampe umschaltet. + +

+Der VetoSwitch wird als VetoableChangeListener +ebenfalls beim LightedPushButton +registriert. Da er in geöffnetem Zustand alle unterbindbaren +Eigenschaftenänderungen verhindert, dient er dazu, die Funktion +des Buttons zu deaktivieren. Nur, wenn der VetoSwitch +geschlossen ist, hat das Drücken des LightedPushButton +eine Änderung des Lampenzustands zur Folge. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4408.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import java.beans.*;
+006 
+007 public class Listing4408
+008 extends Frame
+009 {
+010   public Listing4408()
+011   {
+012     //Initialisierung
+013     super("BeanPropertiesTest");
+014     setLayout(new FlowLayout());
+015     setBackground(Color.lightGray);
+016     addWindowListener(
+017       new WindowAdapter() {
+018         public void windowClosing(WindowEvent event)
+019         {
+020           System.exit(0);
+021         }
+022       }
+023     );
+024     //Dialogelemente hinzufügen
+025     LightedPushButton button1 = new LightedPushButton();
+026     VetoSwitch veto1 = new VetoSwitch();
+027     final LightBulb bulb1 = new LightBulb();
+028     add(button1);
+029     add(veto1);
+030     add(bulb1);
+031     button1.addPropertyChangeListener(
+032       new PropertyChangeListener() {
+033         public void propertyChange(PropertyChangeEvent e)
+034         {
+035           if (e.getPropertyName().equals("lighton")) {
+036             Boolean on = (Boolean)e.getNewValue();
+037             bulb1.setLightOn(on.booleanValue());
+038           }
+039         }
+040       }
+041     );
+042     button1.addVetoableChangeListener(veto1);
+043   }
+044 
+045   //---main-------------------------------------------------
+046   public static void main(String[] args)
+047   {
+048     Listing4408 frm = new Listing4408();
+049     frm.setLocation(100, 100);
+050     frm.pack();
+051     frm.setVisible(true);
+052   }
+053 }
+ +		 +Listing4408.java
+ +Listing 44.8: Eigenschaftenänderungen von Beans

+ +

+Abbildung 44.6 zeigt das +Programm mit angeschalteter Lampe und anschließend geöffnetem +Schalter. Das Drücken des Tasters bleibt nun so lange erfolglos, +bis der Schalter wieder geschlossen wird. +

+ + +

+ +

+Abbildung 44.6: Testprogramm für Eigenschaftenänderungen

+
+ + + +
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+
+ + + + +

44.5 Panel-Beans

+
+ +
+ +

+Die bisherigen Beans waren aus Canvas +abgeleitet und repräsentierten damit elementare Komponenten. +Ebenso leicht ist es möglich, zusammengesetzte Komponenten +als Beans zu definieren und so größere Programmeinheiten +wiederverwendbar zu machen. + +

+Wird eine Bean beispielsweise aus der Klasse Panel +abgeleitet, können darauf vordefinierte Dialogelemente platziert +und mit Hilfe von setter-Methoden konfigurierbar gemacht werden. Im +GUI-Designer erscheinen die unterschiedlichen Dialogelemente dann +wie ein einziges. Meist spielt die Bean auch noch die Rolle eines +Ereigniskonzentrators, d.h. sie registriert sich als Listener +bei ihren eigenen Komponenten und verarbeitet diese so weit wie möglich +selbst. Nach außen hin definiert sie ein abstrakteres Event-Modell, +das an die Bedürfnisse der Gesamtkomponente angepasst ist. Statt +den Client mit den Elementarereignissen der einzelnen Komponenten +zu belasten, sendet sie nur noch Ereignisse, die das Verhalten der +zusammengesetzten Komponente repräsentieren. + +

+Die Konstruktion einer Panel-Bean ist prinzipiell nicht schwieriger +als die einer einfachen Bean. Zusätzlicher Aufwand wird allerdings +erforderlich, wenn die Eigenschaften der darin enthaltenen Komponenten +zum Designzeitpunkt nicht mit einfachen getter- und setter-Methoden +erledigt werden kann. Die meisten Entwickler erwarten heute beispielsweise +von einem Splitpanel (eine typische Panel-Bean), dass im GUI-Designer +die einzelnen Komponenten per Drag-and-Drop darauf platziert werden +können. + +

+So weit wollen wir allerdings nicht in die Bean-Programmierung vordringen. +Wir wollen nur die Grundprinzipien erklären und eine Klasse ButtonPanel +entwickeln, die eine Gruppe von Radiobuttons kapselt. Die Anzahl der +Radiobuttons, ihre Beschriftung und die Auswahl des selektierten Elements +sollen frei definiert werden können. Ändert sich die Anzahl +der Buttons oder wird ein anderer Button selektiert, soll die Bean +ein PropertyChangeEvent +versenden. + +

+Das folgende Listing zeigt den Code für diese Klasse: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* ButtonPanel.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import java.beans.*;
+006 import java.io.*;
+007 
+008 public class ButtonPanel
+009 extends Panel
+010 implements Serializable, ItemListener
+011 {
+012   //---Instanzvariablen------------------------------------
+013   protected CheckboxGroup cbg;
+014   protected Checkbox[]    cb;
+015   transient protected PropertyChangeSupport pcs;
+016 
+017   //---Methoden--------------------------------------------
+018   public ButtonPanel()
+019   {
+020     cbg = new CheckboxGroup();
+021     cb = new Checkbox[0];
+022     initTransientState();
+023   }
+024 
+025   //---Anzahl der RadioButtons-----------------------------
+026   public void setButtonCnt(int cnt)
+027   {
+028     if (cnt != cb.length) {
+029       int oldvalue = cb.length;
+030       //Bisherige Buttons entfernen
+031       if (cb.length > 0) {
+032         removeAll();
+033       }
+034       cb = new Checkbox[cnt];
+035       setLayout(new GridLayout(cnt, 1));
+036       for (int i = 0; i < cnt; ++i) {
+037         cb[i] = new Checkbox(
+038           "RadioButton " + i,
+039           cbg,
+040           (i == 0 ? true : false)
+041         );
+042         cb[i].addItemListener(this); 
+043         add(cb[i]);
+044       }
+045       //PropertyChangeEvents senden
+046       pcs.firePropertyChange("buttonCnt", oldvalue, cnt);
+047       if (cnt > 0) {
+048         setSelected(0);
+049       }
+050       //Neu layouten 
+051       setSize(getPreferredSize());
+052       invalidate();
+053       doLayout();
+054       Container owner = getParent();
+055       if (owner != null) {
+056         owner.invalidate();
+057         owner.doLayout();
+058       }
+059     }
+060   }
+061 
+062   public int getButtonCnt()
+063   {
+064     return cb.length;
+065   }
+066 
+067   //---Beschriftung der Buttons----------------------------
+068   public void setLabel(int index, String label)
+069   {
+070     if (index >= 0 && index < cb.length) {
+071       cb[index].setLabel(label);
+072     }
+073   }
+074 
+075   public String getLabel(int index)
+076   {
+077     String ret = "***invalid index***";
+078     if (index >= 0 && index < cb.length) {
+079       ret = cb[index].getLabel();
+080     }
+081     return ret;
+082   }
+083 
+084   //---Selektiertes Element--------------------------------
+085   public void setSelected(int index)
+086   {
+087     if (index >= 0 && index < cb.length) {
+088       int oldvalue = getSelected();
+089       cb[index].setState(true);
+090       pcs.firePropertyChange("selected", oldvalue, index);
+091     }
+092   }
+093 
+094   public int getSelected()
+095   {
+096     int ret = -1;
+097     for (int i = 0; i < cb.length; ++i) {
+098       if (cb[i].getState()) {
+099         ret = i;
+100         break;
+101       }
+102     }
+103     return ret;
+104   }
+105 
+106   //---Verwaltung der PropertyChangeListener---
+107   public void addPropertyChangeListener(
+108     PropertyChangeListener l
+109   )
+110   {
+111     pcs.addPropertyChangeListener(l);
+112   }
+113 
+114   public void removePropertyChangeListener(
+115     PropertyChangeListener l
+116   )
+117   {
+118     pcs.removePropertyChangeListener(l);
+119   }
+120 
+121   //---Reaktion auf Zustandsänderungen---------------------
+122   public void itemStateChanged(ItemEvent event)
+123   {
+124     Checkbox changedcb = (Checkbox) event.getItemSelectable();
+125     if (changedcb.getState()) {
+126       for (int i = 0; i < cb.length; ++i) {
+127         if (cb[i] == changedcb) {
+128           pcs.firePropertyChange("selected", -1, i);
+129           break;
+130         }
+131       }
+132     }
+133   }
+134 
+135   //---Private Methoden------------------------------------
+136   /**
+137    * Initialisierung der nicht-persistenten Instanzvariablen.
+138    */
+139   private void initTransientState()
+140   {
+141     pcs = new PropertyChangeSupport(this);
+142   }
+143 
+144   /**
+145    * Wird überlagert, um nach dem Deserialisieren den transienten
+146    * Zustand zu initialisieren.
+147    */
+148   private void readObject(ObjectInputStream stream)
+149   throws IOException, ClassNotFoundException
+150   {
+151     stream.defaultReadObject();
+152     initTransientState();
+153   }
+154 }
+ +		 +ButtonPanel.java
+ +Listing 44.9: Die Klasse ButtonPanel

+ +

+Die Bean verwaltet die Radionbuttons in dem Array cbg, +das zunächst leer ist. Verändert sich ihre Anzahl durch +Aufruf von setButtonCnt, werden +alle bisherigen Buttons entfernt, neue in der gewünschten Anzahl +angelegt und die registrierten Listener über die Änderung +benachrichtigt. Zunächst haben die Buttons die Beschriftung »RadioButton +1«, »RadioButton 2« usw. Sie kann durch Aufruf von +setLabel geändert werden. +Der Zugriff auf das selektierte Element erfolgt mit getSelected +und setSelected. + +

+Um benachrichtigt zu werden, wenn der Benutzer per Mausklick die Selektion +ändert, registriert sich die Bean in Zeile 042 +als ItemListener +bei den von ihr erzeugten Radiobuttons. Dadurch wird bei jeder Änderung +die Methode itemStateChanged +aufgerufen, und die Bean kann ihrerseits ein PropertyChangeEvent +an alle registrierten Listener versenden. + +

+Abbildung 44.7 zeigt +ein ButtonPanel mit vier Radiobuttons +in der Beanbox: +

+ + +

+ +

+Abbildung 44.7: Das ButtonPanel in der BeanBox

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Das Listing treibt einigen Aufwand, um nach einer Größenänderung +korrekt dargestellt zu werden (im Listing ab Zeile 050 +zu sehen). Trotzdem war beispielsweise die Beanbox nicht dazu zu bewegen, +bei einer Verminderung der Buttonzahl den nicht mehr benötigten +Platz wieder freizugeben. Ist das dynamische Ändern der Größe +ein wichtiges Feature, muss unter Umständen noch ein wenig experimentiert +werden, um bei allen Clients zu den gewünschten Resultaten zu +kommen.

 + + + + +
 Warnung 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100285.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100285.html new file mode 100644 index 0000000..ce54a9b --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100285.html @@ -0,0 +1,874 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 44 - Beans +
+
+ + + + +

44.6 BeanInfo-Klassen und Property-Editoren

+
+ +
+ + + + +

44.6.1 BeanInfo-Klassen

+ +

+Die bisher beschriebenen Fähigkeiten und Eigenschaften einer +Bean wurden vom GUI-Designer automatisch erkannt, weil die Beans bestimmte +Design-Konventionen eingehalten haben. Der GUI-Designer verwendet +eine Instanz der Klasse Introspector +aus dem Paket java.beans, +um diese Fähigkeiten nach dem Laden der Bean zu bestimmen. + +

+Neben getter-/setter-Methoden und Registrierungsmethoden für +Events können Beans aber noch weitere Eigenschaften besitzen. +So kann beispielsweise in der Toolbox ein Icon angezeigt werden. Auch +Methoden, die nicht den getter-/setter-Konventionen entsprechen, können +bekanntgemacht werden. Zudem ist es möglich, für Nicht-Standard-Eigenschaften +spezielle Eigenschafteneditoren zur Verfügung zu stellen. + +

+Diese Möglichkeiten stehen erst zur Verfügung, wenn man +die Bean mit einer expliziten BeanInfo-Klasse +ausstattet. Sie hat denselben Namen wie die Bean, trägt aber +zusätzlich den Suffix »BeanInfo« am Ende ihres Namens. +Zudem muss sie im selben Paket liegen wie die Bean-Klasse. Die BeanInfo-Klasse +muss das Interface BeanInfo +implementieren oder aus SimpleBeanInfo +abgeleitet sein (letzteres bietet den Vorteil, dass bereits alle erforderlichen +Methoden vorhanden sind und bei Bedarf nur noch überlagert werden +müssen). + +

+BeanInfo +definiert eine Reihe von Methoden, die der GUI-Designer abfragt. Sie +liefern jeweils ein Array von Descriptor-Objekten, von denen jedes +Informationen über eine zu veröffentlichende Methode, Eigenschaft +oder ein Icon zur Verfügung stellt. Wir wollen uns die drei wichigsten +von ihnen in den nachfolgenden Abschnitten ansehen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Während der GUI-Designer die ihm bekannten Beans lädt, sucht +er für jede von ihnen zunächst nach einer passenden BeanInfo-Klasse. +Findet er eine solche, wird sie verwendet, und der Low-Level-Introspectionsvorgang +wird gar nicht erst angestoßen. Daraus folgt insbesondere, dass +in diesem Fall nur die in der BeanInfo-Klasse angegebenen Merkmale +zur Verfügung stehen. + +

+Ist es beispielsweise nötig, eine BeanInfo-Klasse zur Verfügung +zu stellen, weil dem Designer eine besondere Methode bekanntgemacht +werden soll, die nicht den getter-/setter-Konventionen entspricht, +muss die BeanInfo-Klasse auch alle anderen Eigenschaften der Bean +explizit bekanntmachen. Andernfalls würde der GUI-Designer nur +die spezielle Methode sehen, alle anderen Merkmale aber ignorieren.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

getIcon

+

+ + + + + +
+ +
+public Image getIcon(int iconKind)
+
+ +		 +java.beans.BeanInfo
+ +

+Der GUI-Designer ruft getIcon +auf, um herauszufinden, ob die Bean ein Icon zur Darstellung in der +Toolbox zur Verfügung stellen kann. Als Parameter wird dabei +eine der symbolischen Konstanten ICON_COLOR_16x16, +ICON_MONO_16x16, +ICON_COLOR_32x32 +oder ICON_MONO_32x32 +übergeben. Kann die BeanInfo-Klasse ein Icon in der gewünschten +Form zur Verfügung stellen, muss sie ein passendes Image-Objekt +erzeugen und an den Aufrufer zurückgeben. Ist das nicht der Fall, +sollte null +zurückgegeben werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Ist die BeanInfo-Klasse aus SimpleBeanInfo +abgeleitet, ist das Erzeugen eines Image-Objekts +einfach. SimpleBeanInfo +besitzt eine Methode loadImage, +die bei Übergabe eines Dateinamens die ensprechende Bilddatei +lädt und daraus ein Image +erzeugt.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

getPropertyDescriptors

+

+ + + + + +
+ +
+public PropertyDescriptor[] getPropertyDescriptors()
+
+ +		 +java.beans.BeanInfo
+ +

+Die Methode getPropertyDescriptors +wird aufgerufen, um ein Array von PropertyDescriptor-Objekten +zur Verfügung zu stellen. Es enthält für jede öffentliche +Eigenschaft der Bean ein Element, das dessen Merkmale beschreibt. +Ein PropertyDescriptor +kann recht einfach instanziert werden: +

+ + + + + +
+ +
+public PropertyDescriptor(String propertyName, Class beanClass)
+  throws IntrospectionException
+
+ +		 +java.beans.PropertyDescriptor
+ +

+Lediglich der Name der Eigenschaft und das Klassenobjekt der zugehörigen +Bean sind anzugeben. Weitere Merkmale können durch Methodenaufrufe +hinzugefügt werden. Uns interessiert an dieser Stelle lediglich +die Methode setPropertyEditorClass, +auf die wir in Abschnitt 44.6.2 +zurückkommen werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Für jedes von getPropertyDescriptors +zurückgegebene Element erwartet der GUI-Designer eine setter- +und eine getter-Methode, deren Signatur dem bekannten Schema entsprechen +muss.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

getMethodDescriptors

+

+ + + + + +
+ +
+public MethodDescriptor[] getMethodDescriptors()
+
+ +		 +java.beans.BeanInfo
+ +

+Zusätzliche Methoden können dem GUI-Designer durch Überlagern +von getMethodDescriptors +bekanntgemacht werden. Zurückgegeben wird ein Array, das für +jede Methode ein Objekt des Typs MethodDescriptor +enthält. Darin wird im wesentlichen ein Method-Objekt +gekapselt (siehe Abschnitt 43.3): +

+ + + + + +
+ +
+public MethodDescriptor(Method method)
+
+ +		 +java.beans.MethodDescriptor
+ + + + +

Die Klasse LightBulbBeanInfo

+ +

+Nach diesen Vorbemerkungen können wir eine geeignete BeanInfo-Klasse +für die LightBulb-Komponente +entwickeln: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* LightBulbBeanInfo.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.beans.*;
+005 import java.lang.reflect.*;
+006 
+007 public class LightBulbBeanInfo
+008 extends SimpleBeanInfo
+009 {
+010   public Image getIcon(int iconKind)
+011   {
+012     String imgname = "bulbico16.gif";
+013     if (iconKind == BeanInfo.ICON_MONO_32x32 ||
+014         iconKind == BeanInfo.ICON_COLOR_32x32) {
+015       imgname = "bulbico32.gif";
+016     }
+017     return loadImage(imgname);
+018   }
+019 
+020   public PropertyDescriptor[] getPropertyDescriptors()
+021   {
+022     try {
+023       PropertyDescriptor pd1 = new PropertyDescriptor(
+024         "lightOn",
+025         LightBulb.class
+026       );
+027       //pd1.setPropertyEditorClass(LightBulbLightOnEditor1.class); 
+028       PropertyDescriptor[] ret = {pd1};
+029       return ret;
+030     } catch (IntrospectionException e) {
+031       System.err.println(e.toString());
+032       return null;
+033     }
+034   }
+035 
+036   public MethodDescriptor[] getMethodDescriptors()
+037   {
+038     MethodDescriptor[] ret = null;
+039     try {
+040       Class bulbclass = LightBulb.class;
+041       Method meth1 = bulbclass.getMethod("toggleLight", null);
+042       ret = new MethodDescriptor[1];
+043       ret[0] = new MethodDescriptor(meth1);
+044     } catch (NoSuchMethodException e) {
+045       //ret bleibt null
+046     }
+047     return ret;
+048   }
+049 }
+ +		 +LightBulbBeanInfo.java
+ +Listing 44.10: Die Klasse LightBulbBeanInfo

+ +

+Wird die Klasse übersetzt und in die jar-Datei für die Beanbox +aufgenommen, verändert sich die Präsentation der LighBulb-Bean +in der Beanbox: +

+ +

+Während die ersten beiden Veränderungen nach dem Starten +der Beanbox offensichtlich sind, können wir die letzte überprüfen, +indem wir den Aufruf von toggleLight +auf das Ereignis einer anderen Bean legen. Dazu platzieren wir im +GUI-Designer zunächst eine LightBulb- +und eine LightedPushButton-Bean. +Anschließend markieren wir die LightedPushButton-Bean +und rufen den Menüpunkt »Edit.Events.PropertyChange.propertyChange« +auf. Die rote Verbindungslinie ziehen wir auf die LightBulb +und fixieren sie dort mit einem Mausklick. + +

+Aus der Auswahlliste der verfügbaren parameterlosen Methoden +können wir nun toggleLight +auswählen und »OK« drücken. Die Beanbox generiert +und übersetzt nun eine Adapterklasse, die bei jedem PropertyChangeEvent +des LightedPushButton die Methode +toggleLight der LightBulb +aufruft. Nach jedem Drücken des Buttons verändert die Lampe +also ihren Zustand. Die Lampe kann natürlich nach wie vor auch +im Eigenschaftenfenster an- und ausgeschaltet werden. + + + + +

44.6.2 Property-Editoren

+ +

+Die Beanbox und andere GUI-Designer stellen für einfache Eigenschaften +vordefinierte Editoren zur Verfügung, mit denen ihr Wert verändert +werden kann. Bereits bei indizierten Eigenschaften muss die Beanbox +aber passen. Auch für Objekttypen kann ein GUI-Designer keinen +Standard-Editor zur Verfügung stellen, weil er die Konfigurationsschnittstelle +des Objekts nicht kennt. Für diesen Zweck bietet die Beans-Architektur +die Möglichkeit, eigene Editoren zu definieren und bestimmten +Eigenschaften von Beans zuzuordnen. + +

+In Zeile 027 von Listing 44.10 +ist der Aufruf von setPropertyEditorClass +auskommentiert, damit die Beanbox den eingebauten Editor für +boolesche Werte verwendet. Durch Entfernen des Kommentars erhält +der PropertyDescriptor +der Eigenschaft »lightOn« die Information, dass zum Editieren +dieser Eigenschaft ein benutzerdefinierter Editor verwendet werden +soll. + +

+Benutzerdefinierte Eigenschafteneditoren werden üblicherweise +aus der Klasse PropertyEditorSupport +des Pakets java.beans +abgeleitet. Sie besitzt eine Reihe von Methoden, die in eigenen Editoren +überlagert werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setValue(Object value)
+public Object getValue()
+
+public String getAsText()
+
+public void setAsText(String text)
+  throws java.lang.IllegalArgumentException
+
+public String[] getTags()
+
+public boolean isPaintable()
+
+public boolean supportsCustomEditor()
+
+public void paintValue(Graphics g, Rectangle box)
+
+public Component getCustomEditor()
+
+ +		 +java.beans.PropertyEditorSupport
+ +

+In den nächsten Abschnitten werden wir drei Editoren für +die Eigenschaft »lightOn« vorstellen. Sie machen in unterschiedlicher +Weise von diesen Methoden Gebrauch. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Eine weitere Variante zur Konfiguration von Beans (auf die wir hier +nicht näher eingehen wollen) ist die Implementierung eines Customizers. +Dieser erhält volle Kontrolle über die Konfiguration der +Bean. Er kann insbesondere auch mehrere Eigenschaften gleichzeitig +verändern und auf diese Weise aufwändige Editoren zur Verfügung +stellen, die den bekannten Wizards oder Assistenten +moderner Entwicklungssysteme ähneln.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

LightBulbLightOnEditor1

+ +

+Der erste Editor ist sehr einfach aufgebaut. Er stellt ein Textfeld +zur Verfügung, in dem die Werte »an« und »aus« +eingegeben werden können, um den Zustand der Lampe umzuschalten. + +

+Jeder der nachfolgend vorgestellten Editoren kapselt eine boolesche +Membervariable currentvalue, +die den aktuellen Zustand der Lampe festhält. Sie wird vom GUI-Designer +durch Aufruf von getValue +abgefragt und durch setValue +gesetzt. Beide Methoden operieren mit Objekttypen, d.h. es ist jeweils +eine Konvertierung zwischen boolean +und Boolean +erforderlich. In unserem Beispiel werden zusätzlich die Methoden +getAsText +und setAsText +überlagert, um auf die textuelle Repräsentation (»an« +und »aus«) des booleschen Werts zuzugreifen. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* LightBulbLightOnEditor1.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.beans.*;
+005 
+006 public class LightBulbLightOnEditor1
+007 extends PropertyEditorSupport
+008 {
+009   boolean currentvalue;
+010 
+011   public void setValue(Object value)
+012   {
+013     currentvalue = ((Boolean)value).booleanValue();
+014   }
+015 
+016   public Object getValue()
+017   {
+018     return new Boolean(currentvalue);
+019   }
+020 
+021   public String getAsText()
+022   {
+023     return "" + (currentvalue ? "an" : "aus");
+024   }
+025 
+026   public void setAsText(String text)
+027   throws java.lang.IllegalArgumentException
+028   {
+029     if (text.equalsIgnoreCase("an")) {
+030       currentvalue = true;
+031     } else if (text.equalsIgnoreCase("aus")) {
+032       currentvalue = false;
+033     } else {
+034       throw new IllegalArgumentException(text);
+035     }
+036     firePropertyChange();
+037   }
+038 }
+ +		 +LightBulbLightOnEditor1.java
+ +Listing 44.11: Die Klasse LightBulbLightOnEditor1

+ +

+Der erste Editor sieht in der Beanbox so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 44.8: LightBulbLightOnEditor1 in der Beanbox

+ + + + +

LightBulbLightOnEditor2

+ +

+Ist der Wertevorrat für die zu editierende Eigenschaft endlich, +kann es bequemer sein, dem Anwender alle möglichen Varianten +in einer Combox anzubieten. Dazu muss lediglich die Methode getTags +überlagert und ein Array von Strings mit den möglichen Werten +zurückgegeben werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* LightBulbLightOnEditor2.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.beans.*;
+005 
+006 public class LightBulbLightOnEditor2
+007 extends PropertyEditorSupport
+008 {
+009   boolean currentvalue;
+010 
+011   public void setValue(Object value)
+012   {
+013     currentvalue = ((Boolean)value).booleanValue();
+014   }
+015 
+016   public Object getValue()
+017   {
+018     return new Boolean(currentvalue);
+019   }
+020 
+021   public String getAsText()
+022   {
+023     return "" + (currentvalue ? "an" : "aus");
+024   }
+025 
+026   public void setAsText(String text)
+027   throws java.lang.IllegalArgumentException
+028   {
+029     System.out.println("setAsText(" + text + ")");
+030     if (text.equalsIgnoreCase("an")) {
+031       currentvalue = true;
+032     } else if (text.equalsIgnoreCase("aus")) {
+033       currentvalue = false;
+034     } else {
+035       throw new IllegalArgumentException(text);
+036     }
+037     firePropertyChange();
+038   }
+039 
+040   public String[] getTags()
+041   {
+042     return new String[]{"aus", "an"};
+043   }
+044 }
+ +		 +LightBulbLightOnEditor2.java
+ +Listing 44.12: Die Klasse LightBulbLightOnEditor2

+ +

+Der zweite Editor sieht in der Beanbox so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 44.9: LightBulbLightOnEditor2 in der Beanbox

+ + + + +

LightBulbLightOnEditor3

+ +

+Zusätzlich zu den beiden einfachen Varianten kann die Bean aber +auch einen vollkommen frei definierten Editor zur Verfügung stellen. +Sie ist in diesem Fall sowohl für die Darstellung der Eigenschaft +in der Eigenschaftenliste als auch für das Verändern des +aktuellen Wertes mit Hilfe einer eigenen Komponente verantwortlich. +Dazu werden weitere Methoden überlagert: +

+ +

+Die folgende Klasse LightBulbLightOnEditor3 +stellt einen sehr einfachen Editor zur Verfügung. Er besteht +lediglich aus zwei nebeneinanderliegenden Rechtecken in den Farben +Blau und Gelb. Die blaue Farbe symbolisiert den ausgeschalteten Zustand, +die gelbe den eingeschalteten. Der aktuelle Zustand der Lampe wird +durch einen schwarzen Rahmen um eines der beiden Rechtecke angezeigt. +Durch einfaches Anklicken eines der beiden Farbfelder kann der Zustand +umgeschaltet werden. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* LightBulbLightOnEditor3.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.awt.event.*;
+005 import java.beans.*;
+006 
+007 public class LightBulbLightOnEditor3
+008 extends PropertyEditorSupport
+009 {
+010   boolean currentvalue;
+011 
+012   public void setValue(Object value)
+013   {
+014     currentvalue = ((Boolean)value).booleanValue();
+015   }
+016 
+017   public Object getValue()
+018   {
+019     return new Boolean(currentvalue);
+020   }
+021 
+022   public boolean isPaintable()
+023   {
+024     return true;
+025   }
+026 
+027   public boolean supportsCustomEditor()
+028   {
+029     return true;
+030   }
+031 
+032   public Component getCustomEditor()
+033   {
+034     return new LightOnCustomEditor();
+035   }
+036 
+037   public void paintValue(Graphics g, Rectangle box)
+038   {
+039     //Linke Box: blau, Lampe ausgeschaltet
+040     g.setColor(Color.blue);
+041     g.fillRect(box.x, box.y, box.width / 2, box.height);
+042     //Rechte Box: blau, Lampe angeschaltet
+043     g.setColor(Color.yellow);
+044     g.fillRect(box.x + box.width / 2, box.y, box.width / 2, box.height);
+045     //Rahmen
+046     g.setColor(Color.black);
+047     for (int i = 0; i < 2; ++i) {
+048       g.drawRect(
+049         box.x + (currentvalue ? box.width / 2 : 0) + i,
+050         box.y + i,
+051         box.width / 2 - 1 - (2 * i),
+052         box.height - 1 - (2 * i)
+053       );
+054     }
+055   }
+056 
+057   //---Private Klassen----------------------------------------
+058   class LightOnCustomEditor
+059   extends Canvas
+060   {
+061     public LightOnCustomEditor()
+062     {
+063       addMouseListener(
+064         new MouseAdapter() {
+065           public void mouseClicked(MouseEvent event)
+066             {
+067               currentvalue = (event.getX() > getSize().width / 2);
+068               LightBulbLightOnEditor3.this.firePropertyChange();
+069               repaint();
+070             }
+071           }
+072         );
+073     }
+074 
+075     public void paint(Graphics g)
+076     {
+077       paintValue(g, new Rectangle(0, 0, getSize().width, getSize().height));
+078     }
+079 
+080     public Dimension getPreferredSize()
+081     {
+082       return new Dimension(120, 60);
+083     }
+084   }
+085 }
+ +		 +LightBulbLightOnEditor3.java
+ +Listing 44.13: Die Klasse LightBulbLightOnEditor3

+ +

+Der Editor wird durch die aus Canvas +abgeleitete lokale Klasse LightOnCustomEditor +implementiert. Ihre bevorzugte Größe ist fest eingestellt, +und sie verwendet die paintValue-Methode +der umgebenden Klasse zur Bildschirmdarstellung. Bei einem Mausklick +verändert sie deren Membervariable currentvalue +und teilt dies dem GUI-Designer durch Aufruf von firePropertyChange +mit. Anschließend ruft sie repaint +auf, um den Rahmen neu zu zeichnen. + +

+Der dritte Editor sieht in der Eigenschaftenliste so aus: +

+ + +

+ +

+Abbildung 44.10: LightBulbLightOnEditor3 in der Beanbox

+ +

+Wird er angeklickt, erzeugt die Beanbox eine vergrößerte +Variante, in der der Wert verändert werden kann: +

+ + +

+ +

+Abbildung 44.11: LightBulbLightOnEditor3 in der Eigenschaftenliste

+
+ + + +
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 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100286.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100286.html new file mode 100644 index 0000000..5f1e1c0 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100286.html @@ -0,0 +1,83 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 44 - Beans +
+
+ + + + +

44.7 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+
+ + + + +

Kapitel 45

+

Objektorientierte Persistenz

+
+
+ + +
+
+ +
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100288.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100288.html new file mode 100644 index 0000000..07daaa4 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100288.html @@ -0,0 +1,221 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

45.1 Einleitung

+
+ +
+ +

+In Kapitel 42 haben wir gesehen, +wie wir mit Hilfe von Datenbank-Treibern und der Abfragesprache SQL +Relationale Datenbanken mit Javaprogrammen verknüpfen und Daten +Ein- bzw. Auslesen können. Vielleicht ist Ihnen dabei aufgefallen, +dass die serielle Art und Weise des Zugriffs auf Relationale Datenbanken +nicht so recht mit der objektorientierten Programmierung harmonisiert. +Man spricht in diesem Fall auch von einem Impedance Mismatch. + +

+Über die Jahre hinweg entwickelte sich deshalb eine weitere Technik, +die eine objektorientierte Verknüpfung von Datenbanken und Programmiersprachen +gestattet und unter dem Namen Object Relational Mapping +(ORM) bekannt wurde. Zwar basiert der +Zugriff auf die im Hintergrund arbeitende Datenbank dabei weiterhin +auf JDBC und SQL. Nun kommt jedoch eine objektorientierte Zugriffsschicht +dazu, mit der die Datenbank-Informationen in Javaobjekte überführt +und dem Entwickler zur Verfügung gestellt werden. +

+ + +

+ +

+Abbildung 45.1: Datenbankzugriff mit JDBC und ORM

+ +

+Statt langwieriger SQL-Zugriffe und Transformation eines ResultSet +in Java-Objekte, kann der Entwickler diese nun einfach direkt Laden +oder Erzeugen und die Fließbandarbeit dem Persistenz API überlassen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Das in diesem Kapitel vorgestellte Java Persistenz API (JPA) ist seit +dem JDK 5 Bestandteil von Java und vereinigt die Frameworks der Java +Data Objects (JDO) und der Entity Beans +(EJB). Während erstere für die Java Standard Edition zugeschnitten +waren, konnten die leistungsfähigeren EJBs nur in einem J2EE +Application Server zur Ausführung gebracht werden. Die neue Technologie +vereint nun die Vorteile beider Welten und lässt sich sowohl +mit der Standard Edition als auch mit der Enterprise Edition verwenden.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Da das Java Persistenz API gleich zwei weit entwickelte Technologien +vereint, deren Anwendungsgebiet vor allem in großen und komplexen +J2EE-Applikationen liegt, gehen die Möglichkeiten dieses Frameworks +weit über die Java Standard Edition hinaus. Insofern soll dieses +Kapitel vor allem eine neue Technologie vorstellen und den Leser anregen, +sich möglicherweise tiefer mit dieser zu beschäftigen. Eine +vollständige Einführung würde den Rahmen dieses Buches +bei weitem sprengen. + +

+Sollten Sie kein Interesse an einer weiteren Zugriffsschicht für +Datenbanken haben, können Sie dieses Kapitel auch überspringen +und direkt zu Kapitel 46 +übergehen.

+ + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

45.1.1 Bezug und Installation

+ +

+Das Persistenz API ist noch kein fester Bestandteil der Java Standard +Edition, sondern kann von der Homepage http://java.sun.com/javaee/technologies/persistence.jsp +heruntergeladen werden. Ähnlich wie mit JDBC liefert Sun mit +dem Java Persistenz API dabei zunächst nur einen Satz standardisierter +Schnittstellen, die anschließend von einer Implementierung ausgefüllt +werden müssen. + +

+Zum Glück gibt es eine Reihe freier OpenSource-Implementierungen. +So etwa das in diesem Buch verwendete Hibernate-Framework, das sich +auch auf der beiliegenden DVD findet oder von der Homepage http://www.hibernate.org +heruntergeladen werden kann. Ähnlich wie beim Datenbank-Treiber +ist es hierbei wichtig, dass die Klassen der Implementierung (JAR-Dateien) +im Classpath des Programms enthalten und damit dem Java-Programm bekannt +sind. + +

+Um die in diesem Kapitel vorgestellten Beispiele auszuführen, +können wir einfach die auf der DVD im Ordner install/persistenz +hinterlegten JAR-Archive in den Classpath integriert werden. Sollten +Sie das Framework stattdessen von der Homepage herunterladen, so benötigen +Sie die Pakete Core und Annotations des Hibernate-Projektes. +Die Verwendung des Classpath wird unter anderem in Abschnitt 13.4.1 +vorgestellt. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Genaugenommen stand das Hibernate-Framework bei der Entwicklung des +Persistenz API sogar Pate. Viele Aspekte wurden zunächst in diesem +Framework verwirklicht und erst im Nachhinein von Sun adaptiert. So +könnte man das Hibernate-Framework sogar ohne den »Aufsatz« +der Persistenz API verwenden. Oder die »unter der Haube« +des JPA verwendete Implementierung einfach gegen eine andere austauschen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Als Datenbank soll auch in diesem Kapitel die bereits bekannte HSQLDB +mit den Tabellen der DirDB dienen, die in Abschnitt 42.3 +beschrieben wurde. Doch anstatt die Einträge über Verzeichnisse +und Dateien mit SQL auszulesen, werden wir uns in diesem Kapitel entsprechender +Javaobjekte bedienen. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100289.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100289.html new file mode 100644 index 0000000..30e17ee --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100289.html @@ -0,0 +1,680 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 45 - Objektorientierte Persistenz +
+
+ + + + +

45.2 Datenbank-Tabellen und Javaobjekte

+
+ +
+ + + + +

45.2.1 Eine einfache Javaklasse für Tabellen

+ +

+Wenn wir uns an die Tabelle dir +aus Kapitel 42 erinnern, könnten +wir auf die Idee kommen, dass diese auch durch eine Java Bean repräsentiert +werden kann, deren Instanzen die Datensätze repräsentieren. +Zur Erinnerung - und damit Sie nicht immer hin- und herblättern +müssen - sei hier noch einmal die Tabellenstruktur angeführt: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Name Typ Bedeutung
did INT Primärschlüssel
dname CHAR(100) Verzeichnisname
fatherdid INT Schlüssel Vaterverzeichnis
entries INT Anzahl der Verzeichniseinträge
+

+Tabelle 45.1: Die Struktur der dir-Tabelle

+ +

+Der Einfachheit halber wollen wir uns hier auf die Tabelle dir +der Datenbank konzentrieren, obwohl die Java Bean für die Klasse +file ganz analog wäre. Hierfür entwerfen wir zunächst +eine einfache Javaklasse mit Variablen, die den Attributen der Datenbank-Tabelle +entsprechen. Jede Instanz der Klasse kann damit eine Zeile bzw. einen +Datensatz der Tabelle repräsentieren. + + +

+ + + + +
+ +
+001 /**
+002  * Diese Klasse repräsentiert die Tabelle 'dir' der 'DirDB'
+003  * Jede Instanz der Klasse repräsentiert wiederum einen
+004  * Datensatz
+005  */
+006 public class Directory {
+007 
+008   // Variablen die den Attributen der Tabelle entsprechen
+009   private int did;
+010   private String dname;
+011   private int fatherid;
+012   private int entries;
+013 
+014   /**
+015    * Ein einfacher Konstruktor ohne Initialisierung der
+016    * Objektvariablen
+017    */
+018   public Directory() {
+019   }
+020 
+021   /**
+022    * Konstruktor zum Erzeugen von Instanzen der Klasse
+023    */
+024   public Directory(int did,
+025                    String dname,
+026                    int fatherid,
+027                    int entries)
+028   {
+029       this.did = did;
+030       this.dname = dname;
+031       this.fatherid = fatherid;
+032       this.entries = entries;
+033   }
+034 
+035   // Zugriffsmethoden, um die Daten
+036   // Lesen und Schreiben zu können  
+037   public int getDid()
+038   {
+039     return did;
+040   }
+041 
+042   public void setDid(int did)
+043   {
+044     this.did = did;
+045   }
+046 
+047   public String getDname()
+048   {
+049     return dname;
+050   }
+051 
+052   public void setDname(String dname)
+053   {
+054     this.dname = dname;
+055   }
+056 
+057   public int getFatherid()
+058   {
+059     return fatherid;
+060   }
+061 
+062   public void setFatherid(int fatherid)
+063   {
+064     this.fatherid = fatherid;
+065   }
+066 
+067   public int getEntries()
+068   {
+069     return entries;
+070   }
+071 
+072   public void setEntries(int entries)
+073   {
+074     this.entries = entries;
+075   }
+076 
+077   public String toString() 
+078   {
+079     return "Directory[id:"+ did + ", name:" + dname +  "]";
+080   }    
+081 }
+ +
+ +Listing 45.1: Eine Klasse für die dir-Tabelle

+ +

+Wie wir sehen enthält die Klasse Directory +für jedes Datenbank-Attribut eine äquivalente Variable, +die über Getter-Methoden ausgelesen und über Setter-Methoden +verändert werden kann. Derartige Javaobjekte werden auch als +Java Beans bezeichnet, die wir in Abschnitt 44.1 +kennen gelernt haben. + + + + +

45.2.2 Verknüpfen der Javaklasse mit der Datenbank

+ +

+Die soeben erstellte Javaklasse ist sehr einfach und entspricht auf +triviale Weise der Datenbank-Tabelle, jedoch müssen wir diese +Verknüpfung Java auch direkt und unmissverständlich anzeigen. +Hierzu bedienen wir uns zusätzlicher Metainformationen in Form +so genannter Annotationen, die in Abschnitt 43.6 +beschrieben wurden. + +

+Diese Metainformationen beeinflussen die Klasse oder den Programmablauf +in keiner Weise, können jedoch zur Laufzeit - zum Beispiel über +die Reflection API - ausgelesen werden. Die in den Annotationen hinterlegten +Informationen teilen der Persistenzschicht dabei mit, welche Tabelle +der Datenbank und welche Spalten auf die jeweiligen Attribute abgebildet +werden. Das folgende Listing zeigt die hierfür notwendigen Erweiterungen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 import javax.persistence.*;
+002 
+003 /**
+004  * Diese Klasse repräsentiert die Tabelle 'dir' der 'DirDB'
+005  * Jede Instanz der Klasse repräsentiert wiederum einen
+006  * Datensatz
+007  */
+008 @Entity
+009 @Table( name = "dir" )
+010 public class Directory {
+011 
+012   // Variablen die den Attributen der Tabelle entsprechen
+013   private int did;
+014   private String dname;
+015   private int fatherid;
+016   private int entries;
+017 
+018   /**
+019    * Ein einfacher Konstruktor ohne Initialisierung der
+020    * Objektvariablen
+021    */
+022   public Directory() {
+023   }
+024 
+025   /**
+026    * Konstruktor mit Initialisierung der Variablen
+027    */
+028   public Directory(int did,
+029                    String dname,
+030                    int fatherid,
+031                    int entries)
+032   {
+033     this.did = did;
+034     this.dname = dname;
+035     this.fatherid = fatherid;
+036     this.entries = entries;
+037   }
+038 
+039   // Zugriffsmethoden, um die Daten der Klasse
+040   // Auslesen und Schreiben zu können
+041   @Id
+042   @Column( name = "id" )
+043   public int getDid()
+044   {
+045     return did;
+046   }
+047 
+048   public void setDid(int did)
+049   {
+050     this.did = did;
+051   }
+052 
+053   @Column( name = "dname", nullable = false ) 
+054   public String getDname()
+055   {
+056     return dname;
+057   }
+058 
+059   public void setDname(String dname)
+060   {
+061     this.dname = dname;
+062   }
+063 
+064   @Column ( name = "fatherid" )
+065   public int getFatherid()
+066   {
+067     return fatherid;
+068   }
+069 
+070   public void setFatherid(int fatherid)
+071   {
+072     this.fatherid = fatherid;
+073   }
+074 
+075   @Column ( name = "entries" )
+076   public int getEntries()
+077   {
+078     return entries;
+079   }
+080 
+081   public void setEntries(int entries)
+082   {
+083     this.entries = entries;
+084   }
+085     
+086   public String toString() 
+087   {
+088     return "Directory[id:"+ did + ", name:" + dname +  "]";
+089   }    
+090 }
+ +		 +Directory.java
+ +Listing 45.2: Annotierte Klasse für die dir-Tabelle

+ +

+Wenn wir dieses Listing mit dem vorangegangenen vergleichen, sehen +wir, dass lediglich einige Annotationen hinzugekommen sind. Sie enthalten +Informationen, die Java benötigt, um die Instanzen der Klasse +mit der Tabelle in der Datenbank zu verknüpfen. Die Annotationen +für das Java Persistenz API können entweder über den +Variablen der Klasse selbst oder über die damit verknüpften +Getter-Methoden stehen. Die Reihenfolge der Methoden spielt keine +Rolle. + +

+Die Annotationen haben folgende Bedeutung: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
Annotation Beschreibung
@Entity +Markiert die Klasse als persistierbares, +dass heißt mit einer Datenbank verknüpftes Objekt
@Table +Bezeichnet die verknüpfte Datenbanktabelle
@Id +Markiert das Attribut als Primärschlüssel +der Datenbank. Das ist z.B. für Suchoperationen wichtig
@Column +Verknüpft das Attribut mit einer Datenbankspalte
+

+Tabelle 45.2: Die Struktur der dir-Tabelle

+ +

+Die Annotationen Table +und Column +besitzen jeweils das Attribut name, +das den Namen der verknüpften Tabelle bzw. Spalte enthält. +Ist dieser Name identisch mit dem Namen des Javaattributes kann die +Angabe auch weggelassen werden. Allerdings empfehlen wir Ihnen - schon +allein um die Dokumentation zu erhöhen - diese Angabe mit aufzunehmen. +Zeile 053 zeigt zudem, dass +die Annotationen weitere Attribute aufnehmen können, mit denen +die Struktur und Beschränkungen der Datenbank granular konfiguriert +werden können. + +

+Die Annotation @Column unterstützt +folgende Attribute + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Attribut Typ Beschreibung Standardwert
name +String +Name der Tabellenspalte Name des Java Bean Attributs
length +int +Maximale Länge des Eintrags 255
table +String +Name einer Tabelle Namen der Tabelle dieser Java Bean
nullable +boolean +Sind null-Werte +erlaubt? true
insertable +boolean +Darf dieser Wert mit INSERT Statements verändert +werden? true
updateable +boolean +Darf dieser Wert mit UPDATE Statements geändert +werden? true
+

+Tabelle 45.3: Attribute der Annotation @Column

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Egal welche Konstruktoren wir für die mit der Datenbank verknüpfte +Java Bean vorsehen, das Persistenz Framework benötigt zusätzlich +einen »leeren« Standardkonstruktor. Bei Bedarf können +Sie dessen Sichtbarkeit auch auf protected +setzen und damit für andere Klassen weitestgehend einschränken. +Er muss jedoch vorhanden sein, da das Framework sonst nicht mit der +Java Bean arbeiten kann!

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

45.2.3 Konfiguration des Datenbank-Zugriffs

+ +

+Jetzt haben wir eine Java Bean erstellt, die in der Lage, ist einen +Datensatz der Tabelle dir aufzunehmen +und diese zudem mit Zusatzinformationen ausgestattet, um die Verknüpfung +zwischen Datenbank auf Javaklasse beschreiben. Was noch fehlt sind +Informationen darüber, in welcher Datenbank sich die entsprechenden +Tabellen befinden. + +

+Natürlich könnten diese Informationen theoretisch ebenfalls +in der Javaklasse abgelegt werden, dies würde jedoch zu unflexiblem +Code führen, der nicht mit verschiedenen Datenbanken zusammenarbeiten +könnte. Um die tatsächliche Datenbank auch im Nachhinein +flexibel austauschen und beispielsweise statt der Hypersonic DB eine +Access Datenbank verwenden zu können, werden diese Konfigurationsdaten +in einer separaten Datei gepflegt. Diese wird auch als Persistence +Descriptor bezeichnet und könnte +beispielsweise folgende Form haben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 <?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
+002 
+003 <!-- Persistenz Descriptor zur Konfiguration -->
+004 <persistence>
+005 
+006   <!-- Hinterlegen eines symbolischen Namens -->
+007   <persistence-unit name="persistenceExample" 
+008                     transaction-type="RESOURCE_LOCAL">
+009 
+010     <!-- Zu verwendende Implementierung -->
+011     <provider>org.hibernate.ejb.HibernatePersistence</provider>
+012 
+013     <!-- Persistierbare Klassen -->
+014     <class>Directory</class> 
+015 
+016     <!-- Konfiguration der Hibernate Implementierung -->
+017     <properties>
+018       <!-- Name des intern verwendeten JDBC-Treibers -->
+019       <property name="hibernate.connection.driver_class"
+020                 value="org.hsqldb.jdbcDriver"/> 
+021 
+022       <!-- URL der zu verwendenden Datenbank -->
+023       <property name="hibernate.connection.url"
+024                 value="jdbc:hsqldb:hsqldbtest"/> 
+025 
+026       <!-- SQL-Dialect, den Hibernate verwenden soll -->
+027       <property name="hibernate.dialect"
+028                 value="org.hibernate.dialect.HSQLDialect"/>
+029 
+030       <!-- Benutzername und Passwort; Standardwerte der HSQLDB -->
+031       <property name="hibernate.connection.username" value="SA"/> 
+032       <property name="hibernate.connection.password" value=""/> 
+033 
+034       <!-- Flag, ob Tabellen automatisch erzeugt werden sollen -->
+035       <property name="hibernate.hbm2ddl.auto" value="create"/> 
+036 
+037       <!-- Flag, ob SQL-Statements ausgegeben werden sollen -->
+038       <property name="hibernate.show_sql" value="true"/> 
+039     </properties>
+040   </persistence-unit>
+041 </persistence>
+ +		 +persistence.xml
+ +Listing 45.3: Konfigurationsdatei für das Java Persistenz API

+ +

+Diese Datei muss unter dem Namen persistence.xml +im Classpath abgelegt werden, und schon kann das Persistenz API die +Klasse Directory mit der Tabelle +dir in der HSQLDB verknüpfen. +Am einfachsten ist dies zu bewerkstelligen, indem die Datei persistence.xml +gemeinsam mit der kompilierten Class-Datei Directory.class +gespeichert wird. + + + + +

Aufbau der Konfigurationsdatei

+ +

+Die Konfigurationsdatei ist in einzelne Seqmente aufgeteilt, die verschiedene +Aufgaben besitzen. Listing 45.3 +ist so vorkonfiguriert, dass es mit der HSQLDB aus Kapitel Kapitel 42 +verwenden werden kann. Um auf die Tabellen einer anderen Datenbank +zuzugreifen müssen der Datenbanktreiber, die URL und die Zugangsdaten +angepasst werden. Wenn wir dieses Listing mit Listing 42.3 +vergleichen, sollten uns viele Optionen vertraut vorkommen. Diese +sind nun nicht mehr fest in die Javaklasse einkompiliert, sondern +können in einer separaten Datei gewartet werden. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Zeile Beschreibung der Konfigurationseinstellung
Zeile 007 +Ein symbolischer Name für die Konfiguration, +den wir später für den Zugriff verwenden werden
Zeile 014 +Liste der Klassen, die mit der Datenbank +verknüpft werden sollen
Zeile 020 +Name des passenden JDBC-Treibers
Zeile 024 +Name der Datenbank
Zeile 031 +Benutzername für den Zugriff auf die +Datenbank
Zeile 032 +Passwort für den Zugriff auf die Datenbank
Zeile 035 +Gibt an, ob die Tabellen bei Bedarf dynamisch +erstellt werden sollen
Zeile 038 +Gibt an, ob die intern verwendeten SQL-Statements +auf der Kommandozeile ausgegeben werden sollen
+

+Tabelle 45.4: Anpassen der Konfigurationsdatei

+ +

+Nachdem wir die Datei persistence.xml +zusammen mit der Directory-Class +abgelegt haben können wir nun mit dem Java Persistenz API arbeiten +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die vorangegangenen Schritte erscheinen Ihnen vielleicht aufwändiger +als die vermeintlichen Pendants im Kapitel über JDBC. Der Vorteil +des Java Persistenz API liegt jedoch vor allem in der wesentlich einfacheren +Anwendung, mit der wir uns im folgenden Abschnitt beschäftigen +werden. + +

+Die gute Nachricht ist: Nachdem wir die Verknüpfung zwischen +Javaklasse und Datenbank nun konfiguriert haben, können wir nachfolgend +einfach mit der Directory-Klasse +arbeiten, ohne uns weiter um SQL oder Datenbank-Aspekte kümmern +zu müssen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

45.3 Verwendung des Java Persistenz API

+
+ +
+ +

+Nachdem die Javaklasse Directory +geschrieben und mit Metainformationen ausgestattet ist und der Zugang +zur Datenbank mit Hilfe des Persistenz Descriptors konfiguriert ist, +können wir nun mit der Klasse arbeiten. + + + + +

45.3.1 Der EntityManager

+ +

+Von diesem Moment an können wir die im Hintergrund arbeitende +Datenbank im Grunde vergessen und uns ganz auf die Arbeit mit Javaobjekten +konzentrieren. Die Transformation der Javaoperationen auf ihre SQL-Pendants +und zurück übernimmt die Persistenzschicht, auf die Sie +mit Hilfe des EntityManager +zugreifen können. Das folgende Listing demonstriert den Zugriff +darauf:. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4504.java */
+002 
+003 import javax.persistence.*;
+004 
+005 public class Listing4504
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     //Erzeugen einer EntityManagerFactory mit Hilfe des symbolischen
+010     //Namens aus dem Persistenz Descriptor (persistence.xml)
+011     EntityManagerFactory emf =
+012        Persistence.createEntityManagerFactory("persistenceExample"); 
+013 
+014     //Erzeugen eines EntityManagers für den Zugriff auf
+015     //die Datenbank
+016     EntityManager manager = emf.createEntityManager();
+017 
+018     //An dieser Stelle können Sie mit Hilfe des EntityManagers auf
+019     //die Datenbank zugreifen
+020    
+021     //Freigabe der Ressourcen des EntityManagers
+022     manager.close();
+023 
+024     //Schließen der EntityManagerFactory und Freigeben der
+025     //belegten Ressourcen
+026     emf.close();    
+027   }
+028 }
+ +		 +Listing4504.java
+ +Listing 45.4: Zugriff auf den EntityManager

+ +

+Zunächst erzeugen wir eine EntityManagerFactory, +die dazu verwendet wird, einen EntityManager +für den Zugriff auf die Persistenzschicht zu erzeugen. Hierfür +verwenden wir in Zeile 012 +den symbolischen Namen des Persistenz Descriptors aus Zeile 007 +des Listing 45.3. + +

+Ist der EntityManager erzeugt, +können wir mit seiner Hilfe nun alle lesenden und schreibenden +Operationen auf der Datenbank ausführen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Der EntityManager +und die EntityManagerFactory +greifen auf die Datenbank zu und belegen dabei Ressourcen. Um diese +zurückzugeben rufen wir am Ende eines Programms die Methode close +auf, ganz ähnlich wie im JDBC-Kapitel gezeigt.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

45.3.2 Transaktionen mit dem EntityManager

+ +

+Auch die in Abschnitt 42.4.3 +vorgestellten Datenbank-Transaktionen lassen sich mit dem EntityManager +leicht realisieren. Hierzu erzeugen wir eine EntityTransaction, +starten diese mit der Methode begin +und schließen sie mit der Methode commit +ab oder setzen sie mit einem rollback +zurück. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4505.java */
+002 
+003 import javax.persistence.*;
+004 
+005 public class Listing4505
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     //Erzeugen einer EntityManagerFactory mit Hilfe des symbolischen
+010     //Namens aus dem Persistenz Descriptor (persistence.xml)
+011     EntityManagerFactory emf =
+012        Persistence.createEntityManagerFactory("persistenceExample");
+013 
+014     //Erzeugen eines EntityManagers für den Zugriff auf
+015     //die Datenbank
+016     EntityManager manager = emf.createEntityManager();
+017 
+018     //Beginn einer neuen Transanktion
+019     EntityTransaction tx = manager.getTransaction();
+020     tx.begin();    
+021 
+022     //An dieser Stelle können Sie mit Hilfe des EntityManagers auf
+023     //die Datenbank zugreifen
+024 
+025     //Abschluss der Transaktion mit einem Commit
+026     tx.commit();
+027     
+028     //Freigabe der Ressourcen des EntityManagers
+029     manager.close();
+030 
+031     //Schließen der EntityManagerFactory und Freigeben der
+032     //belegten Ressourcen
+033     emf.close(); 
+034   }
+035 }
+ +		 +Listing4505.java
+ +Listing 45.5: Transaktionen im EntityManager

+ + + + +

45.3.3 Anlegen eines neuen Datensatzes

+ +

+Beginnen wir zunächst mit dem Anlegen eines neuen Datensatzes. +Dies wurde in Listing 42.5 +im JDBC-Kapitel mit Hilfe eines INSERT-Statements +realisiert. Hier verwenden wir einfach den Konstruktor der Klasse +Directory, um ein neues Javaobjekt +zu erzeugen und speichern dieses mit Hilfe des EntityManager. +Der Eintrag soll dabei den Verzeichnisnamen temp +und die Id 0 bekommen, die wir +natürlich über die Set-Methoden des Java-Objektes definieren. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4506.java */
+002 
+003 import javax.persistence.*;
+004 
+005 public class Listing4506
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     //Erzeugen einer EntityManagerFactory mit Hilfe des symbolischen
+010     //Namens aus dem Persistenz Descriptor (persistence.xml)
+011     EntityManagerFactory emf =
+012        Persistence.createEntityManagerFactory("persistenceExample");
+013 
+014     //Erzeugen eines EntityManagers für den Zugriff auf
+015     //die Datenbank
+016     EntityManager manager = emf.createEntityManager();
+017 
+018     //Beginn einer neuen Transanktion
+019     EntityTransaction tx = manager.getTransaction();
+020     tx.begin();    
+021 
+022     //Erzeugen eines neuen JavaObjektes
+023     Directory dir = new Directory(); 
+024     dir.setDid(0);
+025     dir.setDname("temp");
+026 
+027     //Speichern des JavaObjektes mit Hilfe des EntityManagers
+028     manager.persist(dir); 
+029 
+030     //Abschluss der Transaktion mit einem Commit
+031     tx.commit();
+032     
+033     //Freigabe der Ressourcen des EntityManagers
+034     manager.close();
+035 
+036     //Schließen der EntityManagerFactory und Freigeben der
+037     //belegten Ressourcen
+038     emf.close();
+039   }
+040 }
+ +		 +Listing4506.java
+ +Listing 45.6: Anlegen eines Datensatzes

+ +

+Die Anweisungen von Zeile 023 +bis Zeile 028 genügen, +um einen neuen Datensatz in die Datenbank einzutragen. Zunächst +erzeugen wir ein Java-Objekt über einen Konstruktor und speichern +dieses anschließend mit der Methode persist +des EntityManager in der Datenbank. +Wir benötigen für diese Operation kein Wissen über +die im Hintergrund arbeitende Datenbank und müssen auch keinerlei +SQL-Kommandos formulieren. Wir erzeugen lediglich ein Javaobjekt und +übergeben dieses der Methode persist +des Entity Managers. Der Aufbau der Datenbankverbindung und die Formulierung +eines passenden INSERT-Statements +bleiben ganz unter dem »Deckmantel« des Persistenz API verborgen. + + + + +

45.3.4 Laden eines Datensatzes

+ +

+Nachdem wir den Datensatz im vorangegangenen Absatz in der Datenbank +gespeichert haben, möchten wir ihn nun auch wieder daraus dieser +laden können. Hierfür verwenden wir die Methode find +des EntityManager: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4507.java */
+002 
+003 import javax.persistence.*;
+004 
+005 public class Listing4507
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     //Erzeugen einer EntityManagerFactory mit Hilfe des symbolischen
+010     //Namens aus dem Persistenz Descriptor (persistence.xml)
+011     EntityManagerFactory emf =
+012        Persistence.createEntityManagerFactory("persistenceExample");
+013 
+014     //Erzeugen eines EntityManagers für den Zugriff auf
+015     //die Datenbank
+016     EntityManager manager = emf.createEntityManager();
+017 
+018     //Laden des Directory-Objektes mit der Id=0
+019     Directory dir = manager.find(Directory.class, 0); 
+020 
+021     //Ausgabe des gefundenen Objektes
+022     System.out.println(dir);
+023 
+024     //Freigabe der Ressourcen des EntityManagers
+025     manager.close();
+026 
+027     //Schließen der EntityManagerFactory und Freigeben der
+028     //belegten Ressourcen
+029     emf.close();
+030   }
+031 }
+ +		 +Listing4507.java
+ +Listing 45.7: Laden eines Datensatzes

+ +

+Statt das Javaobjekt selbst zu erzeugen verwenden wir in Zeile 019 +die Methode find des EntityManager, +um den Datensatz aus der Datenbank zu laden. Diese Methode erhält +als ersten Parameter die mit der zu durchsuchenden Tabelle verknüpfte +Klasse und als zweiten Parameter die Id des zu suchenden Datensatzes. +Der EntityManager wird damit +ein entsprechendes SELECT-Statement +formulieren und versuchen, die Daten aus der Tabelle dir +auszulesen. Findet er den gewünschten Datensatz, liefert er ihn +als Instanz der Klasse Directory +zurück, anderenfalls ist der Rückgabewert null. + + + + +

45.3.5 Löschen eines Datensatzes

+ +

+Auch das Löschen eines Datensatzes ist mit Hilfe des Persistenz +API kein Problem. Das demonstrieren wir, indem wir Listing 45.7 +erweitern und den gefundenen Datensatz mit Hilfe der Methode remove +der Klasse EntityManager aus +der Tabelle dir entfernen. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4508.java */
+002 
+003 import javax.persistence.*;
+004 
+005 public class Listing4508
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     //Erzeugen einer EntityManagerFactory mit Hilfe des symbolischen
+010     //Namens aus dem Persistenz Descriptor (persistence.xml)
+011     EntityManagerFactory emf =
+012        Persistence.createEntityManagerFactory("persistenceExample");
+013 
+014     //Erzeugen eines EntityManagers für den Zugriff auf
+015     //die Datenbank
+016     EntityManager manager = emf.createEntityManager();
+017 
+018     //Beginn einer neuen Transanktion
+019     EntityTransaction tx = manager.getTransaction();
+020     tx.begin();
+021 
+022     //Laden des Directory-Objektes mit der Id=0
+023     Directory dir = manager.find(Directory.class, 0); 
+024 
+025     if(dir != null) {
+026       //Löschen des Datensatzes aus der Datenbank
+027       manager.remove(dir); 
+028     }
+029     
+030     //Abschluss der Transaktion mit einem Commit
+031     tx.commit();
+032 
+033     //Freigabe der Ressourcen des EntityManagers
+034     manager.close();
+035 
+036     //Schließen der EntityManagerFactory und Freigeben der
+037     //belegten Ressourcen
+038     emf.close();
+039   }
+040 }
+ +		 +Listing4508.java
+ +Listing 45.8: Laden eines Datensatzes

+ +

+Durch den Aufruf der Methode remove +des EntityManager wird ein entsprechendes +DELETE erzeugt und der Eintrag +in der Tabelle dir gelöscht. +

+ + + +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

45.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+Die hier vorgestellten Operationen demonstrieren einen vergleichsweise +kleinen Teil der Möglichkeiten des Java Persistenz API und sollen +vor allem das Interesse an dieser Technologie wecken. So gestattet +es das Persistenz API beispielsweise verschiedene Java Beans untereinander +zu verknüpfen, um Relationen zwischen Datenbank-Tabellen abzubilden. +Ein leistungsfähiger Cache-Algorithmus stellt die Daten auch +bei parallelem Zugriff schnell und sicher bereit, und eine objektorientierte +Anfragesprache gestattet es, komplexe Suchoperationen zu definieren. + +

+Dieser Ausflug soll vor allem zeigen, dass die Welt von Java mit der +Java Standard Edition noch lange nicht vollständig erschlossen +ist, und die Enterprise Edition viele weitere nützliche Frameworks +bereithält. + +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100292.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100292.html new file mode 100644 index 0000000..4b6748b --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100292.html @@ -0,0 +1,97 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

Kapitel 46

+

Netzwerkprogrammierung

+
+
+ + +
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+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100293.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100293.html new file mode 100644 index 0000000..538e4e2 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100293.html @@ -0,0 +1,718 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

46.1 Grundlagen der Netzwerkprogrammierung

+
+ +
+ + + + +

46.1.1 Was ist ein Netzwerk?

+ +

+Man könnte ganz plakativ sagen, dass ein Netzwerk die Verbindung +zwischen zwei oder mehr Computern ist, um Daten miteinander auszutauschen. +Das ist natürlich eine sehr vereinfachte Darstellung, die am +besten in die Anfangszeit der Entstehung von Computernetzen passt. +Heutzutage gibt es eine Vielzahl von Anwendungen, die auf dem Austausch +von Daten über ein Netzwerk basieren. Zu ihnen zählen beispielsweise: +

+ +

+So vielfältig wie diese Anwendungen ist auch die dafür erforderliche +Hard- und Softwaretechnik. Das Thema »Computernetze« hat +in den letzten Jahren stark an Dynamik und Umfang zugenommen. Es gibt +heute eigene Studiengänge, deren Schwerpunkt auf der Vernetzung +von Computersystemen liegt. Fast jedes größere Unternehmen +beschäftigt Mitarbeiter, die sich ausschließlich um den +Betrieb und die Erweiterung der unternehmenseigenen Netze und ihrer +Anbindung an öffentliche Netze kümmern. + + + + +

46.1.2 Protokolle

+ +

+Um überhaupt Daten zwischen zwei oder mehr Partnern austauschen +zu können, müssen sich die Teilnehmer auf ein gemeinsames +Protokoll geeinigt haben. Als Protokoll +bezeichnet man die Menge aller Regeln, die notwendig sind, um einen +kontrollierten und eindeutigen Verbindungsaufbau, Datenaustausch und +Verbindungsabbau gewährleisten zu können. Es gibt sehr viele +Protokolle mit sehr unterschiedlichen Ansprüchen. Ein weitverbreitetes +Architekturmodell, das ISO/OSI-7-Schichten-Modell, +unterteilt sie in Abhängigkeit von ihrem Abstraktionsgrad in +sieben Schichten (siehe Abbildung 46.1). +

+ + +

+ +

+Abbildung 46.1: Das ISO/OSI-7-Schichten-Modell

+ +

+Die derzeit in Java verfügbaren Netzwerkfähigkeiten basieren +alle auf den Internet-Protokollen TCP/IP +(bzw. TCP/UDP). Wir wollen uns in diesem +Kapitel ausschließlich mit der TCP/IP-Familie von Protokollen +beschäftigen. Hierfür wird häufig eine etwas vereinfachte +Unterteilung in vier Ebenen vorgenommen (siehe Abbildung 46.2): +

+

+ + +

+ +

+Abbildung 46.2: Das vereinfachte 4-Ebenen-Modell

+ +

+Die TCP/IP-Protokollfamilie wird sowohl in lokalen Netzen als auch +im Internet verwendet. Alle Eigenarten des Transportweges werden auf +der zweiten bzw. dritten Ebene ausgeglichen, und die Anwendungsprotokolle +merken prinzipiell keinen Unterschied zwischen lokalen und +globalen Verbindungen. Wurde beispielsweise ein SMTP-Mailer für +den Versand von elektronischer Post in einem auf TCP/IP basierenden +Unternehmensnetz entwickelt, so kann dieser im Prinzip auch dazu verwendet +werden, eine Mail ins Internet zu versenden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+TCP ist ein verbindungsorientiertes Protokoll, das auf der +Basis von IP eine sichere und fehlerfreie Punkt-zu-Punkt-Verbindung +realisiert. Daneben gibt es ein weiteres Protokoll oberhalb von IP, +das als UDP (User Datagram Protocol) +bezeichnet wird. Im Gegensatz zu TCP ist UDP ein verbindungsloses +Protokoll, bei dem die Anwendung selbst dafür sorgen muss, dass +Pakete fehlerfrei und in der richtigen Reihenfolge beim Empfänger +ankommen. Sein Vorteil ist die größere Geschwindigkeit +gegenüber TCP. In Java wird UDP durch die Klassen DatagramPacket +und DatagramSocket +abgebildet. Wir wollen uns in diesem Abschnitt allerdings ausschließlich +mit den populäreren Protokollen auf der Basis von TCP/IP beschäftigen, +TCP/UDP wird im folgenden nicht weiter behandelt.

+ + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

46.1.3 Adressierung von Daten

+ + + + +

IP-Adressen

+ +

+Um Daten über ein Netzwerk zu transportieren, ist eine Adressierung +dieser Daten notwendig. Der Absender muss angeben können, an +wen die Daten zu senden sind, und der Empfänger muss erkennen +können, von wem sie stammen. Die Adressierung in TCP/IP-Netzen +erfolgt auf der IP-Ebene mit Hilfe einer 32-Bit langen IP-Adresse. + +

+Die IP-Adresse besteht aus einer Netzwerk-ID +und einer Host-ID. Die Host-ID gibt +die Bezeichnung des Rechners innerhalb seines eigenen Netzwerks an, +und die Netzwerk-ID liefert die Bezeichnung des Netzwerks. Alle innerhalb +eines Verbundes von Netzwerken sichtbaren Adressen müssen eindeutig +sein; es darf also nicht zweimal dieselbe Host-ID innerhalb eines +Netzwerks geben. Sind mehrere Netzwerke miteinander verbunden (wie +es beispielsweise im Internet der Fall ist), müssen auch die +Netzwerk-IDs innerhalb des Verbundes eindeutig sein. + +

+Um diese Eindeutigkeit sicherzustellen, gibt es eine zentrale Institution +zur Vergabe von Internet-Adressen und -namen, das Network Information +Center (kurz NIC). +Die zu vergebenden Adressen werden in drei Klassen A bis C eingeteilt +(die zusätzlichen existierenden Klasse-D- und Klasse-E-Adressen +spielen hier keine Rolle): + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
KlasseNetzwerk-IDHost-IDBeschreibung
A 7 Bit 24 Bit Ein Klasse-A-Netz ist für sehr große +Netzbetreiber vorgesehen. Das erste Byte der Adresse liegt im Bereich +von 0 bis 127, sein höchstwertiges Bit ist also immer 0. Ein +Klasse-A-Netz bietet 224 verschiedene Host-IDs innerhalb +des Netzes. Insgesamt gibt es aber nur 128 verschiedene Klasse-A-Netze +weltweit (tatsächlich werden seit einigen Jahren keine Klasse-A-Adressen +mehr vom NIC vergeben).
B 14 Bit 16 Bit Ein Klasse-B-Netz erlaubt immerhin noch +die eindeutige Adressierung von 216 unterschiedlichen Rechnern +innerhalb des Netzwerks. Insgesamt gibt es maximal 16384 verschiedene +Klasse-B-Netze weltweit. Das erste Byte der Adresse liegt im Bereich +von 128 bis 191, seine höchstwertigen Bits haben also immer den +Binärwert 10.
C 21 Bit 8 Bit Klasse-C-Netze sind für kleinere Unternehmen +vorgesehen, die nicht mehr als 256 unterschiedliche Rechner adressieren +müssen. Insgesamt gibt es maximal 2097152 verschiedene Klasse-C-Netze +weltweit. Das erste Byte der Adresse liegt im Bereich von 192 bis +223, seine höchstwertigen Bits haben also immer den Binärwert +110. Die meisten an das Internet angebundenen kleineren Unternehmen +betreiben heute ein Klasse-C-Netz.
+

+Tabelle 46.1: Klassen von IP-Adressen

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Obwohl damit theoretisch etwa 4 Milliarden unterschiedliche Rechner +angesprochen werden können, reichen die Adressen in der Praxis +nicht aus. Durch die starren Grenzen sind bereits viele mittlere Unternehmen +gezwungen, ein Klasse-B-Netz zu betreiben, weil sie die 256-Rechner-Grenze +knapp überschreiten oder damit rechnen, sie demnächst zu +überschreiten. Dadurch wird ein fester Block von 65536 Adressen +vergeben. Um diese Probleme in Zukunft zu umgehen, werden Internet-Adressen +demnächst nach dem Standard IPv6 +definiert werden, der eine Adresslänge von 128 Bit vorsieht.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Domain-Namen

+ +

+Während IP-Adressen für Computer sehr leicht zu verarbeiten +sind, gilt das nicht unbedingt für die Menschen, die damit arbeiten +müssen. Wer kennt schon die Telefonnummern und Ortsnetzkennzahlen +von allen Leuten, mit denen er Telefonate zu führen pflegt? Um +die Handhabung der IP-Adressen zu vereinfachen, wurde daher das Domain +Name System eingeführt (kurz DNS), +das numerischen IP-Adressen sprechende Namen wie www.gkrueger.com +oder java.sun.com zuordnet. + +

+Anstelle der IP-Adresse können bei den Anwendungsprotokollen +nun wahlweise die symbolischen Namen verwendet werden. Sie werden +mit Hilfe von Name-Servern in die zugehörige +IP-Adresse übersetzt, bevor die Verbindung aufgebaut wird. Zwar +kann sich hinter ein und derselben IP-Adresse mehr als ein Name-Server-Eintrag +befinden. In umgekehrter Richtung ist die Zuordnung aber eindeutig, +d.h. zu jedem symbolischen Namen kann eindeutig die zugehörige +IP-Adresse (und damit das Netz und der Host) bestimmt werden, zu der +der Name gehört. + + + + +

46.1.4 Ports und Applikationen

+ +

+Die Kommunikation zwischen zwei Rechnern läuft oft auf der Basis +einer Client-Server-Beziehung ab. Dabei +kommen den beteiligten Rechnern unterschiedliche Rollen zu: +

+ +

+Ein typisches Beispiel für eine Client-Server-Verbindung ist +der Seitenabruf im World Wide Web. Der Browser fungiert als Client, +der nach Aufforderung durch den Anwender eine Verbindung zum Web-Server +aufbaut und eine Seite anfordert. Diese wird vom Server von seiner +Festplatte geladen oder dynamisch generiert und an den Browser übertragen. +Dieser analysiert die Seite und stellt sie auf dem Bildschirm dar. +Enthält die Seite Image-, Applet- oder Frame-Dateien, werden +sie in gleicher Weise beim Server abgerufen und in die Seite integriert. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+In der Praxis ist die Kommunikationsbeziehung nicht immer so einfach +wie hier dargestellt. Es gibt insbesondere auch symmetrische Kommunikationsbeziehungen, +die nicht dem Client-Server-Modell entsprechen. Zudem kann ein Server +auch Client eines anderen Servers sein. Auf diese Weise können +mehrstufige Client-Server-Beziehungen entstehen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Auf einem Host laufen meist unterschiedliche Serveranwendungen, die +noch dazu von mehreren Clients gleichzeitig benutzt werden können. +Um die Server voneinander unterscheiden zu können, gibt es ein +weiteres Adressmerkmal, die Port-Nummer. +Sie wird oberhalb von IP auf der Ebene des Transportprotokolls definiert +(also in TCP bzw. UDP) und gibt die Server-Anwendung an, mit der ein +Client kommunizieren will. Port-Nummern sind positive Ganzzahlen im +Bereich von 0 bis 65535. Port-Nummern im Bereich von 0 bis 1023 sind +für Anwendungen mit Superuser-Rechten reserviert. Jeder Servertyp +hat seine eigene Port-Nummer, viele davon sind zu Quasi-Standards +geworden. So läuft beispielsweise ein SMTP-Server meist auf Port +25, ein FTP-Server auf Port 21 und ein HTTP-Server auf Port 80. Tabelle 46.2 +gibt eine Übersicht der auf den meisten UNIX-Systemen verfügbaren +Server und ihrer Port-Nummern. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Name PortTransportBeschreibung
echo 7 tcp/udp Gibt jede Zeile zurück, die der Client +sendet
discard 9 tcp/udp Ignoriert jede Zeile, die der Client sendet
daytime 13 tcp/udp Liefert ASCII-String mit Datum und Uhrzeit
chargen 19 tcp/udp Generiert ununterbrochen Zeichen
ftp 21 tcp Versenden und Empfangen von Dateien
telnet 23 tcp Interaktive Session mit entferntem Host
smtp 25 tcp Versenden von E-Mails
time 37 tcp/udp Liefert die aktuelle Uhrzeit als Anzahl +der Sekunden seit 1.1.1900
whois 43 tcp Einfacher Namensservice
tftp 69 udp Vereinfachte Variante von FTP auf UDP-Basis
gopher 70 tcp/udp Quasi-Vorgänger von WWW
finger 79 tcp Liefert Benutzerinformationen
www 80 tcp/udp Der Web-Server
pop3 110 tcp/udp Übertragen von Mails
nntp 119 tcp Übertragen von Usenet-News
snmp 161 udp Netzwerkmanagement
rmi 1099tcp Remote Method Invocation
+

+Tabelle 46.2: Standard-Port-Nummern

+ + + + +

46.1.5 Request for Comments

+ +

+Die meisten der allgemein zugänglichen Protokolle sind in sogenannten +Request For Comments (kurz RFCs) +beschrieben. RFCs sind Dokumente des Internet Activity Board +(IAB), in denen Entwürfe, Empfehlungen +und Standards zum Internet beschrieben sind. Auch Anmerkungen, Kommentare +oder andere informelle Ergänzungen sind darin zu finden und auch +Humor kommt in den RFCs nicht zu kurz, wie etwa das Hypertext Coffee +Pot Control Protocol (HTCPCP) in RFC 2324 oder das 2004 veröffentlichte +»Allwissenheitsprotokoll«, welches es der US-amerikanischen +Regierung ermöglichen sollte, alle Arten von Computerkriminalität +zu entdecken und mit den Worten »Good Luck« endet. + +

+Insgesamt gibt es derzeit über 5000 RFCs, einige von ihnen wurden +zu Internet-Standards erhoben. Alle bekannten Protokolle, wie beispielsweise +FTP, SMTP, NNTP, MIME, DNS, HMTL oder HTTP, sind in einschlägigen +RFCs beschrieben. Sie sind nicht immer einfach zu lesen, aber oftmals +die einzige verläßliche Quelle für die Implementierung +eines bestimmten Protokolls. Es gibt viele Server im Internet, die +RFCs zur Verfügung stellen. Zu den bekanntesten zählt beispielsweise +der RFC Editor unter http://www.rfc-editor.org/. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Protokoll/Dokument Zuständige RFCs
IP RFC791, RFC1060
ICMP RFC792
TCP RFC793
UDP RFC768
DNS RFC1034, RFC1035, RFC2136, RFC974, RFC1101, +RFC1812
ARP / RARP RFC826, RFC903
SMTP RFC821, RFC822
MIME RFC2045 - RFC2049
Content Types RFC1049
POP3 RFC1939
NNTP RFC977
HTML 3.2 Internal Draft
HTML 2.0 RFC1866
HTTP 1.0 / 1.1 RFC1945, RFC2068
FTP RFC959, RFC765
TFTP RFC1782, RFC1783, RFC1350
TELNET RFC854
SNMP RFC1157
X11 RFC1013
NTP RFC1305
FINGER RFC1288
WHOIS RFC954
GOPHER RFC1436
ECHO RFC862
DISCARD RFC863
CHARGEN RFC864
DAYTIME RFC867
TIME RFC868
Assigned Numbers RFC1700
Internet Protocol Standards RFC2400
Hitchhikers Guide to the InternetRFC1118
+

+Tabelle 46.3: Liste wichtiger RFCs

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die hier aufgelisteten RFCs finden sich auch auf der DVD zum Buch. +Sie liegen als Textdateien im Verzeichnis \rfc. +Zusätzlich findet sich dort eine Datei INDEX_rfc.html +mit einer Übersicht über alle RFCs (Stand: November 1998).

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

46.1.6 Firewalls und Proxys

+ +

+Nicht alle Server in einem Netzwerk sind für alle Clients sichtbar. +Aufgrund von Sicherheitserwägungen wird insbesondere die Verbindung +zwischen einem lokalen Unternehmensnetz und der Außenwelt (z.B. +dem Internet) besonders geschützt. Dazu wird meist eine Firewall +verwendet, also ein spezielles Gateway mit Filterfunktion, das Netzwerkverkehr +nur in bestimmten Richtungen und in Abhängigkeit von Port-Nummern, +IP-Adressen und anderen Informationen zuläßt. Mit einer +Firewall kann beispielsweise dafür gesorgt werden, dass nicht +von außen auf den Mail-Server (Port 25) des Unternehmens +zugegriffen werden kann. Oder es kann verhindert werden, dass die +firmeninternen Anwender bestimmte Web-Server im Internet besuchen +usw. + +

+Normalerweise ist es insbesondere nicht erlaubt, IP-Daten zwischen +einem beliebigen Arbeitsplatzrechner und einem außerhalb des +Unternehmens liegenden Server hin- und herzusenden. Um dennoch beispielsweise +das Anfordern von Webseiten von beliebigen Servern zu ermöglichen, +kommuniziert der Web-Browser auf dem Arbeitsplatz mit einem Proxy-Server +(kurz Proxy), der innerhalb der Firewall liegt. Anstatt +die Seitenanfrage direkt an den Server zu schicken, wird sie an den +Proxy übergeben, der sie an den Server weiterleitet. Die Antwort +des Servers wird nach Erhalt vom Proxy an den anfordernden Arbeitsplatz +gesendet. Die Firewall muss also lediglich dem Proxy eine HTTP-Verbindung +ins Internet gestatten, nicht allen Arbeitsplätzen. + +

+Ein Proxy ist also eine Art »Handlungsbevollmächtigter« +(so lautet die wörtliche Übersetzung), der Aufgaben erledigt, +die dem einzelnen Arbeitsplatz nicht erlaubt sind. Proxys gibt es +auch für andere Zwecke, etwa zum Zugriff auf Datenbanken. Da +beispielsweise ein Applet aus Sicherheitsgründen nur zu dem Server +eine TCP/IP-Verbindung aufbauen darf, von dem es geladen wurde, kann +es auf Daten aus einer Datenbank nur zugreifen, wenn die Datenbank +auf demselben Host liegt wie der Web-Server. Ist dies nicht der Fall, +kann man sich mit einem Datenbankproxy auf dem Web-Host behelfen, +der alle entsprechenden Anfragen an die Datenbank weiterleitet. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100294.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100294.html new file mode 100644 index 0000000..5098e52 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100294.html @@ -0,0 +1,824 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 46 - Netzwerkprogrammierung +
+
+ + + + +

46.2 Client-Sockets

+
+ +
+ + + + +

46.2.1 Adressierung

+ +

+Zur Adressierung von Rechnern im Netz wird die Klasse InetAddress +des Pakets java.net +verwendet. Ein InetAddress-Objekt +enthält sowohl eine IP-Adresse als auch den symbolischen Namen +des jeweiligen Rechners. Die beiden Bestandteile können mit den +Methoden getHostName +und getHostAddress +abgefragt werden. Mit Hilfe von getAddress +kann die IP-Adresse auch direkt als byte-Array +mit vier Elementen beschafft werden: +

+ + + + + +
+ +
+String getHostName()
+
+String getHostAddress()
+
+byte[] getAddress()
+
+ +		 +java.net.InetAddress
+ +

+Um ein InetAddress-Objekt +zu generieren, stehen die beiden statischen Methoden getByName +und getLocalHost +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public static InetAddress getByName(String host)
+  throws UnknownHostException
+
+public static InetAddress getLocalHost()
+  throws UnknownHostException
+
+ +		 +java.net.InetAddress
+ +

+getByName +erwartet einen String mit der IP-Adresse oder dem Namen des Hosts +als Argument, getLocalHost +liefert ein InetAddress-Objekt +für den eigenen Rechner. Beide Methoden lösen eine Ausnahme +des Typs UnknownHostException +aus, wenn die Adresse nicht ermittelt werden kann. Das ist insbesondere +dann der Fall, wenn kein DNS-Server zur Verfügung steht, der +die gewünschte Namensauflösung erledigen könnte (beispielsweise +weil die Dial-In-Verbindung zum Provider gerade nicht besteht). + +

+Das folgende Listing zeigt ein einfaches Programm, das zu einer IP-Adresse +den symbolischen Namen des zugehörigen Rechners ermittelt und +umgekehrt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4601.java */
+002 
+003 import java.net.*;
+004 
+005 public class Listing4601
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     if (args.length != 1) {
+010       System.err.println("Usage: java Listing4601 <host>");
+011       System.exit(1);
+012     }
+013     try {
+014       //Get requested address
+015       InetAddress addr = InetAddress.getByName(args[0]);
+016       System.out.println(addr.getHostName());
+017       System.out.println(addr.getHostAddress());
+018     } catch (UnknownHostException e) {
+019       System.err.println(e.toString());
+020       System.exit(1);
+021     }
+022   }
+023 }
+ +		 +Listing4601.java
+ +Listing 46.1: IP-Adressenauflösung

+ +

+Wird das Programm mit localhost +als Argument aufgerufen, ist seine Ausgabe: + +

+localhost
+127.0.0.1
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+localhost ist eine Pseudo-Adresse für +den eigenen Host. Sie ermöglicht das Testen von Netzwerkanwendungen, +auch wenn keine wirkliche Netzwerkverbindung besteht (TCP/IP muss +allerdings korrekt installiert sein). Sollen wirkliche Adressen verarbeitet +werden, muss natürlich eine Verbindung zum Netz (insbesondere +zum DNS-Server) aufgebaut werden können.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die nachfolgende Ausgabe zeigt die Ausgabe des Beispielprogramms, +wenn es nacheinander mit den Argumenten java.sun.com, +www.gkrueger.com und www.addison-wesley.de +aufgerufen wird: + +

+java.sun.com
+192.18.97.71
+
+www.gkrueger.com
+213.221.123.45
+
+www.addison-wesley.de
+194.163.213.76
+
+ + + + + +

46.2.2 Aufbau einer einfachen Socket-Verbindung

+ +

+Als Socket bezeichnet man eine streambasierte +Programmierschnittstelle zur Kommunikation zweier Rechner in einem +TCP/IP-Netz. Sockets wurden Anfang der achtziger Jahre für die +Programmiersprache C entwickelt und mit Berkeley UNIX 4.1/4.2 allgemein +eingeführt. Das Übertragen von Daten über eine Socket-Verbindung +ähnelt dem Zugriff auf eine Datei: +

+ +

+Während die Socket-Programmierung in C eine etwas mühsame +Angelegenheit war, ist es in Java recht einfach geworden. Im wesentlichen +sind dazu die beiden Klassen Socket +und ServerSocket +erforderlich. Sie repräsentieren Sockets aus der Sicht einer +Client- bzw. Server-Anwendung. Nachfolgend wollen wir uns mit den +Client-Sockets beschäftigen, die Klasse ServerSocket +wird im nächsten Abschnitt behandelt. + +

+Die Klasse Socket +besitzt verschiedene Konstruktoren, mit denen ein neuer Socket erzeugt +werden kann. Die wichtigsten von ihnen sind: +

+ + + + + +
+ +
+public Socket(String host, int port)
+  throws UnknownHostException, IOException
+
+public Socket(InetAddress address, int port)
+  throws IOException
+
+ +		 +java.net.Socket
+ +

+Beide Konstruktoren erwarten als erstes Argument die Übergabe +des Hostnamens, zu dem eine Verbindung aufgebaut werden soll. Dieser +kann entweder als Domainname in Form eines Strings oder als Objekt +des Typs InetAddress +übergeben werden. Soll eine Adresse mehrfach verwendet werden, +ist es besser, die zweite Variante zu verwenden. In diesem Fall kann +das übergebene InetAddress-Objekt +wiederverwendet werden, und die Adressauflösung muss nur einmal +erfolgen. Wenn der Socket nicht geöffnet werden konnte, gibt +es eine Ausnahme des Typs IOException +bzw. UnknownHostException +(wenn das angegebene Zielsystem nicht angesprochen werden konnte). + +

+Der zweite Parameter des Konstruktors ist die Portnummer. Wie in Abschnitt 46.1.4 +erwähnt, dient sie dazu, den Typ des Servers zu bestimmen, mit +dem eine Verbindung aufgebaut werden soll. Die wichtigsten Standard-Portnummern +sind in Tabelle 46.2 aufgelistet. + +

+Nachdem die Socket-Verbindung erfolgreich aufgebaut wurde, kann mit +den beiden Methoden getInputStream +und getOutputStream +je ein Stream zum Empfangen und Versenden von Daten beschafft werden: +

+ + + + + +
+ +
+public InputStream getInputStream()
+  throws IOException
+
+public OutputStream getOutputStream()
+  throws IOException
+
+ +		 +java.net.Socket
+ +

+Diese Streams können entweder direkt verwendet oder mit Hilfe +der Filterstreams in einen bequemer zu verwendenden Streamtyp geschachtelt +werden. Nach Ende der Kommunikation sollten sowohl die Eingabe- und +Ausgabestreams als auch der Socket selbst mit close +geschlossen werden. + +

+Als erstes Beispiel wollen wir uns ein Programm ansehen, das eine +Verbindung zum DayTime-Service auf +Port 13 herstellt. Dieser Service läuft auf fast allen UNIX-Maschinen +und kann gut zu Testzwecken verwendet werden. Nachdem der Client die +Verbindung aufgebaut hat, sendet der DayTime-Server einen String mit +dem aktuellen Datum und der aktuellen Uhrzeit und beendet dann die +Verbindung. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4602.java */
+002 
+003 import java.net.*;
+004 import java.io.*;
+005 
+006 public class Listing4602
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     if (args.length != 1) {
+011       System.err.println("Usage: java Listing4602 <host>");
+012       System.exit(1);
+013     }
+014     try {
+015       Socket sock = new Socket(args[0], 13); 
+016       InputStream in = sock.getInputStream();
+017       int len;
+018       byte[] b = new byte[100];
+019       while ((len = in.read(b)) != -1) {
+020         System.out.write(b, 0, len);
+021       }
+022       in.close();
+023       sock.close();
+024     } catch (IOException e) {
+025       System.err.println(e.toString());
+026       System.exit(1);
+027     }
+028   }
+029 }
+ +		 +Listing4602.java
+ +Listing 46.2: Abfrage des DayTime-Services

+ +

+Das Programm erwartet einen Hostnamen als Argument und gibt diesen +an den Konstruktor von Socket +weiter, der eine Verbindung zu diesem Host auf Port 13 erzeugt. Nachdem +der Socket steht, wird der InputStream +beschafft. Das Programm gibt dann so lange die vom Server gesendeten +Daten aus, bis durch den Rückgabewert -1 angezeigt wird, dass +keine weiteren Daten gesendet werden. Nun werden der Eingabestream +und der Socket geschlossen und das Programm beendet. Die Ausgabe des +Programms ist beispielsweise: + +

+Sat Nov  7 22:58:37 1998
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Um in Listing 46.2 den Socket +alternativ mit einem InetAddress-Objekt +zu öffnen, wäre Zeile 015 +durch den folgenden Code zu ersetzen: + +

+InetAddress addr = InetAddress.getByName(args[0]);
+Socket sock = new Socket(addr, 13);
+
+ +		 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

46.2.3 Lesen und Schreiben von Daten

+ +

+Nachdem wir jetzt wissen, wie man lesend auf einen Socket zugreift, +wollen wir in diesem Abschnitt auch den schreibenden Zugriff vorstellen. +Dazu schreiben wir ein Programm, das eine Verbindung zum ECHO-Service +auf Port 7 herstellt. Das Programm liest so lange die Eingaben des +Anwenders und sendet sie an den Server, bis das Kommando QUIT +eingegeben wird. Der Server liest die Daten zeilenweise und sendet +sie unverändert an unser Programm zurück, von dem sie auf +dem Bildschirm ausgegeben werden. Um Lese- und Schreibzugriffe zu +entkoppeln, verwendet das Programm einen separaten Thread, der die +eingehenden Daten liest und auf dem Bildschirm ausgibt. Dieser läuft +unabhängig vom Vordergrund-Thread, in dem die Benutzereingaben +abgefragt und an den Server gesendet werden. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* EchoClient.java */
+002 
+003 import java.net.*;
+004 import java.io.*;
+005 
+006 public class EchoClient
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     if (args.length != 1) {
+011       System.err.println("Usage: java EchoClient <host>");
+012       System.exit(1);
+013     }
+014     try {
+015       Socket sock = new Socket(args[0], 7);
+016       InputStream in = sock.getInputStream();
+017       OutputStream out = sock.getOutputStream();
+018       //Timeout setzen
+019       sock.setSoTimeout(300); 
+020       //Ausgabethread erzeugen
+021       OutputThread th = new OutputThread(in);
+022       th.start();
+023       //Schleife für Benutzereingaben
+024       BufferedReader conin = new BufferedReader(
+025                              new InputStreamReader(System.in));
+026       String line = "";
+027       while (true) { 
+028         //Eingabezeile lesen
+029         line = conin.readLine();
+030         if (line.equalsIgnoreCase("QUIT")) {
+031           break;
+032         }
+033         //Eingabezeile an ECHO-Server schicken
+034         out.write(line.getBytes());
+035         out.write('\r');
+036         out.write('\n');
+037         //Ausgabe abwarten
+038         th.yield(); 
+039       }
+040       //Programm beenden
+041       System.out.println("terminating output thread...");
+042       th.requestStop();
+043       th.yield();
+044       try {
+045         Thread.sleep(1000);
+046       } catch (InterruptedException e) {
+047       }
+048       in.close(); 
+049       out.close();
+050       sock.close();
+051     } catch (IOException e) {
+052       System.err.println(e.toString());
+053       System.exit(1);
+054     }
+055   }
+056 }
+057 
+058 class OutputThread
+059 extends Thread
+060 {
+061   InputStream in;
+062   boolean     stoprequested;
+063 
+064   public OutputThread(InputStream in)
+065   {
+066     super();
+067     this.in = in;
+068     stoprequested = false;
+069   }
+070 
+071   public synchronized void requestStop()
+072   {
+073     stoprequested = true;
+074   }
+075 
+076   public void run()
+077   {
+078     int len;
+079     byte[] b = new byte[100];
+080     try {
+081       while (!stoprequested) { 
+082         try {
+083           if ((len = in.read(b)) == -1) { 
+084             break;
+085           }
+086           System.out.write(b, 0, len);
+087         } catch (InterruptedIOException e) { 
+088           //nochmal versuchen
+089         }
+090       }
+091     } catch (IOException e) {
+092       System.err.println("OutputThread: " + e.toString());
+093     }
+094   }
+095 }
+ +		 +EchoClient.java
+ +Listing 46.3: Lesender und schreibender Zugriff auf einen Socket

+ +

+Eine Beispielsession mit dem Programm könnte etwa so aussehen +(Benutzereingaben sind fettgedruckt): + +

+guido_k@pc1:/home/guido_k/nettest > java EchoClient localhost
+hello
+hello
+world
+world
+12345
+12345
+quit
+closing output thread...
+
+ + +

+Wie im vorigen Beispiel wird zunächst ein Socket zu dem als Argument +angegebenen Host geöffnet. Das Programm beschafft dann Ein- und +Ausgabestreams zum Senden und Empfangen von Daten. Der Aufruf von +setSoTimeout +gibt die maximale Wartezeit bei einem lesenden Zugriff auf den Socket +an (300 ms.). Wenn bei einem read +auf den InputStream +nach Ablauf dieser Zeit noch keine Daten empfangen wurden, terminiert +die Methode mit einer InterruptedIOException; +wir kommen darauf gleich zurück. Nun erzeugt das Programm den +Lesethread und übergibt ihm den Eingabestream. In der nun folgenden +Schleife (Zeile 027) +werden so lange Eingabezeilen gelesen und an den Server gesendet, +bis der Anwender das Programm mit QUIT +beendet. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Das Programm wurde auf einer LINUX-Version entwickelt, die noch kein +präemptives Multithreading unterstützt. Die verschiedenen +Aufrufe von yield +dienen dazu, die Kontrolle an den Lesethread zu übergeben. Ohne +diesen Aufruf würde der Lesethread gar nicht zum Zuge kommen +und das Programm würde keine Daten vom Socket lesen. Auf Systemen, +die präemptives Multithreading unterstützen, sind diese +Aufrufe nicht notwendig.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Die Klasse OutputThread implementiert +den Thread zum Lesen und Ausgeben der Daten. Da die Methode stop +der Klasse Thread +im JDK 1.2 als deprecated +markiert wurde, müssen wir mit Hilfe der Variable stoprequested +etwas mehr Aufwand treiben, um den Thread beenden zu können. +stoprequested steht normalerweise +auf false +und wird beim Beenden des Programms durch Aufruf von requestStop +auf true +gesetzt. In der Hauptschleife des Threads wird diese Variable periodisch +abgefragt, um die Schleife bei Bedarf abbrechen zu können (Zeile 081). + +

+Problematisch bei dieser Technik ist lediglich, dass der Aufruf von +read +normalerweise so lange blockiert, bis weitere Zeichen verfügbar +sind. Steht das Programm also in Zeile 083, +so hat ein Aufruf requestStop +zunächst keine Wirkung. Da das Hauptprogramm in Zeile 048 +die Streams und den Socket schließt, würde es zu einer +SocketException +kommen. Unser Programm verhindert das durch den Aufruf von setSoTimeout +in Zeile 019. Dadurch +wird ein Aufruf von read +nach spätestens 300 ms. mit einer InterruptedIOException +beendet. Diese Ausnahme wird in Zeile 087 +abgefangen, um anschließend vor dem nächsten Schleifendurchlauf +die Variable stoprequested erneut +abzufragen. + + + + +

46.2.4 Zugriff auf einen Web-Server

+ +

+Die Kommunikation mit einem Web-Server erfolgt über das HTTP-Protokoll, +wie es in den RFCs 1945 und 2068 beschrieben wurde. Ein Web-Server +läuft normalerweise auf TCP-Port 80 (manchmal läuft er zusätzlich +auch auf dem UDP-Port 80) und kann wie jeder andere Server über +einen Client-Socket angesprochen werden. Wir wollen an dieser Stelle +nicht auf Details eingehen, sondern nur die einfachste und wichtigste +Anwendung eines Web-Servers zeigen, nämlich das Übertragen +einer Seite. Ein Web-Server ist in seinen Grundfunktionen ein recht +einfaches Programm, dessen Hauptaufgabe darin besteht, angeforderte +Seiten an seine Clients zu versenden. Kompliziert wird er vor allem +durch die Vielzahl der mittlerweile eingebauten Zusatzfunktionen, +wie beispielsweise Logging, Server-Scripting, Server-Side-Includes, +Security- und Tuning-Features usw. + +

+Fordert ein Anwender in seinem Web-Browser eine Seite an, so wird +diese Anfrage vom Browser als GET-Transaktion +an den Server geschickt. Um beispielsweise die Seite http://www.javabuch.de/index.html +zu laden, wird folgendes Kommando an den Server www.javabuch.de +gesendet: + +

+GET /index.html
+
+ + +

+Der erste Teil gibt den Kommandonamen an, dann folgt die gewünschte +Datei. Die Zeile muss mit einer CRLF-Sequenz abgeschlossen werden, +ein einfaches '\n' reicht nicht aus. Der Server versucht nun die angegebene +Datei zu laden und überträgt sie an den Client. Ist der +Client ein Web-Browser, wird er den darin befindlichen HTML-Code interpretieren +und auf dem Bildschirm anzeigen. Befinden sich in der Seite Verweise +auf Images, Applets oder Frames, so fordert der Browser die fehlenden +Seiten in weiteren GET-Transaktionen von deren Servern ab. + +

+Die Struktur des GET-Kommandos wurde mit der Einführung von HTTP +1.0 etwas erweitert. Zusätzlich werden nun am Ende der Zeile +eine Versionskennung und wahlweise in den darauffolgenden Zeilen weitere +Headerzeilen mit Zusatzinformationen mitgeschickt. Nachdem die letzte +Headerzeile gesendet wurde, folgt eine leere Zeile (also ein alleinstehendes +CRLF), um das Kommandoende anzuzeigen. HTTP 1.0 ist weit verbreitet, +und das obige Kommando würde von den meisten Browsern in folgender +Form gesendet werden (jede der beiden Zeilen muss mit CRLF abgeschlossen +werden): + +

+GET /index.html HTTP/1.0
+
+
+ + +

+Wird HTTP/1.0 verwendet, ist auch die Antwort des Servers etwas komplexer. +Anstatt lediglich den Inhalt der Datei zu senden, liefert der Server +seinerseits einige Headerzeilen mit Zusatzinformationen, wie beispielsweise +den Server-Typ, das Datum der letzten Änderung oder den MIME-Typ +der Datei. Auch hier ist jede Headerzeile mit einem CRLF abgeschlossen, +und nach der letzten Headerzeile folgt eine Leerzeile. Erst dann beginnt +der eigentliche Dateiinhalt. + +

+Das folgende Programm kann dazu verwendet werden, eine Datei von einem +Web-Server zu laden. Es wird mit einem Host- und einem Dateinamen +als Argument aufgerufen und lädt die Seite vom angegebenen Server. +Das Ergebnis wird (mit allen Headerzeilen) auf dem Bildschirm angezeigt. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4604.java */
+002 
+003 import java.net.*;
+004 import java.io.*;
+005 
+006 public class Listing4604
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     if (args.length != 2) {
+011       System.err.println(
+012         "Usage: java Listing4604 <host> <file>"
+013       );
+014       System.exit(1);
+015     }
+016     try {
+017       Socket sock = new Socket(args[0], 80);
+018       OutputStream out = sock.getOutputStream();
+019       InputStream in = sock.getInputStream();
+020       //GET-Kommando senden
+021       String s = "GET " + args[1] + " HTTP/1.0" + "\r\n\r\n";
+022       out.write(s.getBytes());
+023       //Ausgabe lesen und anzeigen
+024       int len;
+025       byte[] b = new byte[100];
+026       while ((len = in.read(b)) != -1) {
+027         System.out.write(b, 0, len);
+028       }
+029       //Programm beenden
+030       in.close();
+031       out.close();
+032       sock.close();
+033     } catch (IOException e) {
+034       System.err.println(e.toString());
+035       System.exit(1);
+036     }
+037   }
+038 }
+ +		 +Listing4604.java
+ +Listing 46.4: Laden einer Seite von einem Web-Server

+ +

+Wird das Programm beispielsweise auf einem SUSE-Linux 5.2 mit frisch +installiertem Apache-Server mit localhost +und /index.html als Argument +aufgerufen, so beginnt seine Ausgabe wie folgt: + +

+HTTP/1.1 200 OK
+Date: Sun, 08 Nov 1998 18:26:13 GMT
+Server: Apache/1.2.5 S.u.S.E./5.1
+Last-Modified: Sun, 24 May 1998 00:46:46 GMT
+ETag: "e852-45c-35676df6"
+Content-Length: 1116
+Accept-Ranges: bytes
+Connection: close
+Content-Type: text/html
+
+<HTML>
+<HEAD>
+<TITLE>Apache HTTP Server - Beispielseite</TITLE>
+</HEAD>
+<BODY bgcolor=#ffffff>
+<H1> Der Apache WWW Server </H1> <BR>
+Diese Seite soll nur als Beispiel dienen.
+Die <A HREF="./manual/">Dokumentation zum
+Apache-Server</A> finden Sie hier.
+<P>
+...
+
+ +
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100295.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100295.html new file mode 100644 index 0000000..24c07cb --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100295.html @@ -0,0 +1,803 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 46 - Netzwerkprogrammierung +
+
+ + + + +

46.3 Server-Sockets

+
+ +
+ + + + +

46.3.1 Die Klasse ServerSocket

+ +

+In den bisherigen Abschnitten hatten wir uns mit dem Entwurf von Netzwerk-Clients +beschäftigt. Nun wollen wir uns das passende Gegenstück +ansehen, uns also mit der Entwicklung von Servern beschäftigen. +Glücklicherweise ist auch das in Java recht einfach. Der wesentliche +Unterschied liegt in der Art des Verbindungsaufbaus, für den +es eine spezielle Klasse ServerSocket +gibt. Diese Klasse stellt Methoden zur Verfügung, um auf einen +eingehenden Verbindungswunsch zu warten und nach erfolgtem Verbindungsaufbau +einen Socket +zur Kommunikation mit dem Client zurückzugeben. Bei der Klasse +ServerSocket +sind im wesentlichen der Konstruktor und die Methode accept +von Interesse: +

+ + + + + +
+ +
+public ServerSocket(int port)
+  throws IOException
+
+public Socket accept()
+  throws IOException
+
+ +		 +java.net.ServerSocket
+ +

+Der Konstruktor erzeugt einen ServerSocket +für einen bestimmten Port, also einen bestimmten Typ von Serveranwendung +(siehe Abschnitt 46.1.4). +Anschließend wird die Methode accept +aufgerufen, um auf einen eingehenden Verbindungswunsch zu warten. +accept +blockiert so lange, bis sich ein Client bei der Serveranwendung anmeldet +(also einen Verbindungsaufbau zu unserem Host unter der Portnummer, +die im Konstruktor angegeben wurde, initiiert). Ist der Verbindungsaufbau +erfolgreich, liefert accept +ein Socket-Objekt, +das wie bei einer Client-Anwendung zur Kommunikation mit der Gegenseite +verwendet werden kann. Anschließend steht der ServerSocket +für einen weiteren Verbindungsaufbau zur Verfügung oder +kann mit close +geschlossen werden. + +

+Wir wollen uns die Konstruktion von Servern an einem Beispiel ansehen. +Dazu soll ein einfacher ECHO-Server geschrieben werden, der auf Port +7 auf Verbindungswünsche wartet. Alle eingehenden Daten sollen +unverändert an den Client zurückgeschickt werden. Zur Kontrolle +sollen sie ebenfalls auf die Konsole ausgegeben werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* SimpleEchoServer.java */
+002 
+003 import java.net.*;
+004 import java.io.*;
+005 
+006 public class SimpleEchoServer
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     try {
+011       System.out.println("Warte auf Verbindung auf Port 7...");
+012       ServerSocket echod = new ServerSocket(7);
+013       Socket socket = echod.accept();
+014       System.out.println("Verbindung hergestellt");
+015       InputStream in = socket.getInputStream();
+016       OutputStream out = socket.getOutputStream();
+017       int c;
+018       while ((c = in.read()) != -1) {
+019         out.write((char)c);
+020         System.out.print((char)c);
+021       }
+022       System.out.println("Verbindung beenden");
+023       socket.close();
+024       echod.close();
+025     } catch (IOException e) {
+026       System.err.println(e.toString());
+027       System.exit(1);
+028     }
+029   }
+030 }
+ +		 +SimpleEchoServer.java
+ +Listing 46.5: Ein ECHO-Server für Port 7

+ +

+Wird der Server gestartet, kann via Telnet oder mit dem EchoClient +aus Listing 46.3 auf +den Server zugegriffen werden: + +

+telnet localhost 7
+
+ + +

+Wenn der Server läuft, werden alle eingegebenen Zeichen direkt +vom Server zurückgesendet und als Echo in Telnet angezeigt. Läuft +er nicht, gibt es beim Verbindungsaufbau eine Fehlermeldung. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Wird das Programm unter UNIX gestartet, kann es möglicherweise +Probleme geben. Einerseits kann es sein, dass bereits ein ECHO-Server +auf Port 7 läuft. Er könnte nötigenfalls per Eintrag +in inetd.conf +oder ähnlichen Konfigurationsdateien vorübergehend deaktiviert +werden. Andererseits dürfen Server auf Ports kleiner 1024 nur +mit Root-Berechtigung gestartet werden. Ein normaler Anwender darf +dagegen nur Server-Ports größer 1023 verwenden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

46.3.2 Verbindungen zu mehreren Clients

+ +

+Wir wollen das im vorigen Abschnitt vorgestellte Programm nun in mehrfacher +Hinsicht erweitern: +

+ +

+Um diese Anforderungen zu erfüllen, verändern wir das obige +Programm ein wenig. Im Hauptprogramm wird nun nur noch der ServerSocket +erzeugt und in einer Schleife jeweils mit accept +auf einen Verbindungswunsch gewartet. Nach dem Verbindungsaufbau erfolgt +die weitere Bearbeitung nicht mehr im Hauptprogramm, sondern es wird +ein neuer Thread mit dem Verbindungs-Socket als Argument erzeugt. +Dann wird der Thread gestartet und erledigt die gesamte Kommunikation +mit dem Client. Beendet der Client die Verbindung, wird auch der zugehörige +Thread beendet. Das Hauptprogramm braucht sich nur noch um den Verbindungsaufbau +zu kümmern und ist von der eigentlichen Client-Kommunikation +vollständig befreit. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* EchoServer.java */
+002 
+003 import java.net.*;
+004 import java.io.*;
+005 
+006 public class EchoServer
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     int cnt = 0;
+011     try {
+012       System.out.println("Warte auf Verbindungen auf Port 7...");
+013       ServerSocket echod = new ServerSocket(7);
+014       while (true) {
+015         Socket socket = echod.accept();
+016         (new EchoClientThread(++cnt, socket)).start();
+017       }
+018     } catch (IOException e) {
+019       System.err.println(e.toString());
+020       System.exit(1);
+021     }
+022   }
+023 }
+024 
+025 class EchoClientThread
+026 extends Thread
+027 {
+028   private int    name;
+029   private Socket socket;
+030 
+031   public EchoClientThread(int name, Socket socket)
+032   {
+033     this.name   = name;
+034     this.socket = socket;
+035   }
+036 
+037   public void run()
+038   {
+039     String msg = "EchoServer: Verbindung " + name;
+040     System.out.println(msg + " hergestellt");
+041     try {
+042       InputStream in = socket.getInputStream();
+043       OutputStream out = socket.getOutputStream();
+044       out.write((msg + "\r\n").getBytes());
+045       int c;
+046       while ((c = in.read()) != -1) {
+047         out.write((char)c);
+048         System.out.print((char)c);
+049       }
+050       System.out.println("Verbindung " + name + " wird beendet");
+051       socket.close();
+052     } catch (IOException e) {
+053       System.err.println(e.toString());
+054     }
+055   }
+056 }
+ +		 +EchoServer.java
+ +Listing 46.6: Eine verbesserte Version des Echo-Servers

+ +

+Zur besseren Übersicht werden alle Client-Verbindungen durchnummeriert +und als erstes Argument an den Thread übergeben. Unmittelbar +nach dem Verbindungsaufbau wird diese Meldung auf der Server-Konsole +ausgegeben und an den Client geschickt. Anschließend wird in +einer Schleife jedes vom Client empfangene Zeichen an diesen zurückgeschickt, +bis er von sich aus die Verbindung unterbricht. Man kann den Server +leicht testen, indem man mehrere Telnet-Sessions zu ihm aufbaut. Jeder +einzelne Client sollte eine Begrüßungsmeldung mit einer +eindeutigen Nummer erhalten und autonom mit dem Server kommunizieren +können. Der Server sendet alle Daten zusätzlich an die Konsole +und gibt sowohl beim Starten als auch beim Beenden eine entsprechende +Meldung auf der Konsole aus. + + + + +

46.3.3 Entwicklung eines einfachen Web-Servers

+ +

+In Abschnitt 46.2.4 war +schon angeklungen, dass ein Web-Server in seinen Grundfunktionen so +einfach aufgebaut ist, dass wir uns hier eine experimentelle Implementierung +ansehen können. Diese ist nicht nur zu Übungszwecken nützlich, +sondern wird uns in Kapitel 47 +bei der RMI-Programmierung behilflich sein, Bytecode »on demand« +zwischen Client und Server zu übertragen. + +

+Die Kommunikation zwischen einem Browser und einem Web-Server entspricht +etwa folgendem Schema: +

+ +

+Hat der Browser auf diese Weise eine HTML-Seite erhalten, interpretiert +er den HTML-Code und zeigt die Seite formatiert auf dem Bildschirm +an. Enthält die Datei IMG-, APPLET- oder ähnliche Elemente, +werden diese in derselben Weise vom Server angefordert und in die +Seite eingebaut. Die wichtigste Aufgabe des Servers besteht also darin, +eine Datei an den Client zu übertragen. Wir wollen uns zunächst +das Listing ansehen und dann auf Details der Implementierung eingehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* ExperimentalWebServer.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.util.*;
+005 import java.net.*;
+006 
+007 /**
+008  * Ein ganz einfacher Web-Server auf TCP und einem
+009  * beliebigen Port. Der Server ist in der Lage,
+010  * Seitenanforderungen lokal zu dem Verzeichnis,
+011  * aus dem er gestartet wurde, zu bearbeiten. Wurde
+012  * der Server z.B. im Verzeichnis c:\tmp gestartet, so
+013  * würde eine Seitenanforderung
+014  * http://localhost:80/test/index.html die Datei
+015  * c:\tmp\test\index.html laden. CGIs, SSIs, Servlets
+016  * oder ähnliches wird nicht unterstützt.
+017  * <p>
+018  * Die Dateitypen .htm, .html, .gif, .jpg und .jpeg werden
+019  * erkannt und mit korrekten MIME-Headern übertragen, alle
+020  * anderen Dateien werden als "application/octet-stream"
+021  * übertragen. Jeder Request wird durch einen eigenen
+022  * Client-Thread bearbeitet, nach Übertragung der Antwort
+023  * schließt der Server den Socket. Antworten werden mit
+024  * HTTP/1.0-Header gesendet.
+025  */
+026 public class ExperimentalWebServer
+027 {
+028   public static void main(String[] args)
+029   {
+030     if (args.length != 1) {
+031       System.err.println(
+032         "Usage: java ExperimentalWebServer <port>"
+033       );
+034       System.exit(1);
+035     }
+036     try {
+037       int port = Integer.parseInt(args[0]);
+038       System.out.println("Listening to port " + port);
+039       int calls = 0;
+040       ServerSocket httpd = new ServerSocket(port);
+041       while (true) {
+042         Socket socket = httpd.accept();
+043         (new BrowserClientThread(++calls, socket)).start();
+044       }
+045     } catch (IOException e) {
+046       System.err.println(e.toString());
+047       System.exit(1);
+048     }
+049   }
+050 }
+051 
+052 /**
+053  * Die Thread-Klasse für die Client-Verbindung.
+054  */
+055 class BrowserClientThread
+056 extends Thread
+057 {
+058   static final String[][] mimetypes = {
+059     {"html", "text/html"},
+060     {"htm",  "text/html"},
+061     {"txt",  "text/plain"},
+062     {"gif",  "image/gif"},
+063     {"jpg",  "image/jpeg"},
+064     {"jpeg", "image/jpeg"},
+065     {"jnlp", "application/x-java-jnlp-file"}
+066   };
+067 
+068   private Socket       socket;
+069   private int          id;
+070   private PrintStream  out;
+071   private InputStream  in;
+072   private String       cmd;
+073   private String       url;
+074   private String       httpversion;
+075 
+076   /**
+077    * Erzeugt einen neuen Client-Thread mit der angegebenen
+078    * id und dem angegebenen Socket.
+079    */
+080   public BrowserClientThread(int id, Socket socket)
+081   {
+082     this.id     = id;
+083     this.socket = socket;
+084   }
+085 
+086   /**
+087    * Hauptschleife für den Thread.
+088    */
+089   public void run()
+090   {
+091     try {
+092       System.out.println(id + ": Incoming call...");
+093       out = new PrintStream(socket.getOutputStream());
+094       in = socket.getInputStream();
+095       readRequest();
+096       createResponse();
+097       socket.close();
+098       System.out.println(id + ": Closed.");
+099     } catch (IOException e) {
+100       System.out.println(id + ": " + e.toString());
+101       System.out.println(id + ": Aborted.");
+102     }
+103   }
+104 
+105   /**
+106    * Liest den nächsten HTTP-Request vom Browser ein.
+107    */
+108   private void readRequest()
+109   throws IOException
+110   {
+111     //Request-Zeilen lesen
+112     Vector request = new Vector(10);
+113     StringBuffer sb = new StringBuffer(100);
+114     int c;
+115     while ((c = in.read()) != -1) {
+116       if (c == '\r') {
+117         //ignore
+118       } else if (c == '\n') { //line terminator
+119         if (sb.length() <= 0) {
+120           break;
+121         } else {
+122           request.addElement(sb);
+123           sb = new StringBuffer(100);
+124         }
+125       } else {
+126         sb.append((char)c);
+127       }
+128     }
+129     //Request-Zeilen auf der Konsole ausgeben
+130     Enumeration e = request.elements();
+131     while (e.hasMoreElements()) {
+132       sb = (StringBuffer)e.nextElement();
+133       System.out.println("< " + sb.toString());
+134     }
+135     //Kommando, URL und HTTP-Version extrahieren
+136     String s = ((StringBuffer)request.elementAt(0)).toString();
+137     cmd = "";
+138     url = "";
+139     httpversion = "";
+140     int pos = s.indexOf(' ');
+141     if (pos != -1) {
+142       cmd = s.substring(0, pos).toUpperCase();
+143       s = s.substring(pos + 1);
+144       //URL
+145       pos = s.indexOf(' ');
+146       if (pos != -1) {
+147         url = s.substring(0, pos);
+148         s = s.substring(pos + 1);
+149         //HTTP-Version
+150         pos = s.indexOf('\r');
+151         if (pos != -1) {
+152           httpversion = s.substring(0, pos);
+153         } else {
+154           httpversion = s;
+155         }
+156       } else {
+157         url = s;
+158       }
+159     }
+160   }
+161 
+162   /**
+163    * Request bearbeiten und Antwort erzeugen.
+164    */
+165   private void createResponse()
+166   {
+167     if (cmd.equals("GET") || cmd.equals("HEAD")) {
+168       if (!url.startsWith("/")) {
+169         httpError(400, "Bad Request");
+170       } else {
+171         //MIME-Typ aus Dateierweiterung bestimmen
+172         String mimestring = "application/octet-stream";
+173         for (int i = 0; i < mimetypes.length; ++i) {
+174           if (url.endsWith(mimetypes[i][0])) {
+175             mimestring = mimetypes[i][1];
+176             break;
+177           }
+178         }
+179         //URL in lokalen Dateinamen konvertieren
+180         String fsep = System.getProperty("file.separator", "/");
+181         StringBuffer sb = new StringBuffer(url.length());
+182         for (int i = 1; i < url.length(); ++i) {
+183           char c = url.charAt(i);
+184           if (c == '/') {
+185             sb.append(fsep);
+186           } else {
+187             sb.append(c);
+188           }
+189         }
+190         try {
+191           FileInputStream is = new FileInputStream(sb.toString());
+192           //HTTP-Header senden
+193           out.print("HTTP/1.0 200 OK\r\n");
+194           System.out.println("> HTTP/1.0 200 OK");
+195           out.print("Server: ExperimentalWebServer 0.5\r\n");
+196           System.out.println(
+197             "> Server: ExperimentalWebServer 0.5"
+198           );
+199           out.print("Content-type: " + mimestring + "\r\n\r\n");
+200           System.out.println("> Content-type: " + mimestring);
+201           if (cmd.equals("GET")) {
+202             //Dateiinhalt senden
+203             byte[] buf = new byte[256];
+204             int len;
+205             while ((len = is.read(buf)) != -1) {
+206               out.write(buf, 0, len);
+207             }
+208           }
+209           is.close();
+210         } catch (FileNotFoundException e) {
+211           httpError(404, "Error Reading File");
+212         } catch (IOException e) {
+213           httpError(404, "Not Found");
+214         } catch (Exception e) {
+215           httpError(404, "Unknown exception");
+216         }
+217       }
+218     } else {
+219       httpError(501, "Not implemented");
+220     }
+221   }
+222 
+223   /**
+224    * Eine Fehlerseite an den Browser senden.
+225    */
+226   private void httpError(int code, String description)
+227   {
+228     System.out.println("> ***" + code + ": " + description + "***");
+229     out.print("HTTP/1.0 " + code + " " + description + "\r\n");
+230     out.print("Content-type: text/html\r\n\r\n");
+231     out.println("<html>");
+232     out.println("<head>");
+233     out.println("<title>ExperimentalWebServer-Error</title>");
+234     out.println("</head>");
+235     out.println("<body>");
+236     out.println("<h1>HTTP/1.0 " + code + "</h1>");
+237     out.println("<h3>" + description + "</h3>");
+238     out.println("</body>");
+239     out.println("</html>");
+240   }
+241 }
+ +		 +ExperimentalWebServer.java
+ +Listing 46.7: Ein experimenteller Web-Server

+ +

+Der Web-Server besteht aus den beiden Klassen ExperimentalWebServer +und BrowserClientThread, die +nach dem in Abschnitt 46.3.2 +vorgestellten Muster aufgebaut sind. Nachdem in ExperimentalWebServer +eine Verbindung aufgebaut wurde, wird ein neuer Thread erzeugt und +die weitere Bearbeitung des Requests an ein Objekt der Klasse BrowserClientThread +delegiert. Der in run +liegende Code beschafft zunächst die Ein- und Ausgabestreams +zur Kommunikation mit dem Socket und ruft dann die beiden Methoden +readRequest und createResponse +auf. Anschließend wird der Socket geschlossen und der Thread +beendet. + +

+In readRequest wird der HTTP-Request +des Browsers gelesen, der aus mehreren Zeilen besteht. In der ersten +wird die eigentliche Dateianforderung angegeben, die übrigen +liefern Zusatzinformationen wie den Typ des Browsers, akzeptierte +Dateiformate und ähnliches. Alle Zeilen werden mit CRLF abgeschlossen, +nach der letzten Zeile des Requests wird eine Leerzeile gesendet. +Entsprechend der Empfehlung in RFC1945 ignoriert unser Parser die +'\r'-Zeichen und erkennt das Zeilenende anhand eines '\n'. So arbeitet +er auch dann noch korrekt, wenn ein Client die Headerzeilen versehentlich +mit einem einfachen LF abschließt. + +

+Ein typischer Request könnte etwa so aussehen (in diesem Beispiel +wurde er von Netscape 4.04 unter Windows 95 generiert): + +

+GET /ansisys.html HTTP/1.0
+Connection: Keep-Alive
+User-Agent: Mozilla/4.04 [en] (Win95; I)
+Host: localhost:80
+Accept: image/gif, image/x-xbitmap, image/jpeg, image/pjpeg, image/png, */*
+Accept-Language: en
+Accept-Charset: iso-8859-1,*,utf-8
+HTTP/1.0 200 OK
+Server: ExperimentalWebServer 0.5
+Content-type: text/html
+
+ + +

+Unser Web-Server liest den Request zeilenweise in den Vector +request ein und gibt alle Zeilen +zur Kontrolle auf der Konsole aus. Anschließend wird das erste +Element extrahiert und in die Bestandteile Kommando, URL +(Dateiname) und HTTP-Version zerlegt. Diese Informationen werden +zur weiteren Verarbeitung in den Membervariablen cmd, +url und httpversion +gespeichert. + +

+Nachdem der Request gelesen wurde, wird in createResponse +die Antwort erzeugt. Zunächst prüft die Methode, ob es sich +um ein GET- +oder HEAD-Kommando +handelt (HTTP kennt noch mehr). Ist das nicht der Fall, wird durch +Aufruf von httpError eine Fehlerseite +an den Browser gesendet. Andernfalls fährt die Methode mit der +Bestimmung des Dateityps fort. Der Dateityp wird mit Hilfe der Arraykonstante +mimetypes anhand der Dateierweiterung +bestimmt und in einen passenden MIME-Typ +konvertiert, der im Antwortheader an den Browser übertragen wird. +Der Browser entscheidet anhand dieser Information, was mit der nachfolgend +übertragenen Datei zu tun ist (Anzeige als Text, Anzeige als +Grafik, Speichern in einer Datei usw.). Wird eine Datei angefordert, +deren Erweiterung nicht bekannt ist, sendet der Server sie als application/octet-stream +an den Browser, damit dieser dem Anwender die Möglichkeit geben +kann, die Datei auf der Festplatte zu speichern. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Der Mime-Typ application/x-java-jnlp-file +wird für den Betrieb von Java Web Start +benötigt. Dieses seit dem JDK 1.4 verfügbare Werkzeug zum +Laden, Aktualisieren und Starten von Java-Programmen über Internet-Verbindungen +wird ausführlich in Abschnitt 13.5 +erläutert.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Nun wandelt der Server den angegebenen Dateinamen gemäß +den Konventionen seines eigenen Betriebssystems um. Dazu wird das +erste »/« aus dem Dateinamen entfernt (alle Dateien werden +lokal zu dem Verzeichnis geladen, aus dem der Server gestartet wurde) +und alle »/« innerhalb des Pfadnamens werden in den lokalen +Pfadseparator konvertiert (unter MS-DOS ist das beispielsweise der +Backslash). Dann wird die Datei mit einem FileInputStream +geöffnet und der HTTP-Header und der Dateiinhalt an den Client +gesendet. Konnte die Datei nicht geöffnet werden, wird eine Ausnahme +ausgelöst und der Server sendet eine Fehlerseite. + +

+Der vom Server gesendete Header ist ähnlich aufgebaut wie der +Request-Header des Clients. Er enthält mehrere Zeilen, die durch +CRLF-Sequenzen voneinander getrennt sind. Nach der letzten Headerzeile +folgt eine Leerzeile, also zwei aufeinanderfolgende CRLF-Sequenzen. +HTTP 1.0 und 1.1 spezifizieren eine ganze Reihe von (optionalen) Headerelementen, +von denen wir lediglich die Versionskennung, unseren Servernamen und +den MIME-Bezeichner mit der Typkennung der gesendeten Datei an den +Browser übertragen. Unmittelbar nach dem Ende des Headers wird +der Dateiinhalt übertragen. Eine Umkodierung erfolgt dabei normalerweise +nicht, alle Bytes werden unverändert übertragen. + +

+Unser Server kann sehr leicht getestet werden. Am einfachsten legt +man ein neues Unterverzeichnis an und kopiert die übersetzten +Klassendateien und einige HTML-Dateien in dieses Verzeichnis. Nun +kann der Server wie jedes andere Java-Programm gestartet werden. Beim +Aufruf ist zusätzlich die Portnummer als Argument anzugeben: + +

+java ExperimentalWebServer 80
+
+ + +

+Nun kann ein normaler Web-Browser verwendet werden, um Dateien vom +Server zu laden. Befindet sich beispielsweise eine Datei index.html +im Server-Verzeichnis und läuft der Server auf derselben Maschine +wie der Browser, kann die Datei über die Adresse http://localhost/index.html +im Browser geladen werden. Auch über das lokale Netz des Unternehmens +oder das Internet können leicht Dateien geladen werden. Hat der +Host, auf dem der Server läuft, keinen Nameserver-Eintrag, kann +statt dessen auch direkt seine IP-Adresse im Browser angegeben werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Auf einem UNIX-System darf ein Server die Portnummer 80 nur verwenden, +wenn er Root-Berechtigung hat. Ist das nicht der Fall, kann der Server +alternativ auf einem Port größer 1023 gestartet werden: + +

+java ExperimentalWebServer 7777
+
+ + +

+Im Browser muss die Adresse dann ebenfalls um die Portnummer ergänzt +werden: http://localhost:7777/index.html. +

 + + + + +
 Warnung 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

46.4 Daten mit Hilfe der Klasse URL lesen

+
+ +
+ +

+Die Klasse URL +wurde bereits in Abschnitt 40.1.1 +behandelt. Neben den dort beschriebenen Möglichkeiten besitzt +sie Methoden, um Daten von der Quelle zu lesen, die durch den URL +adressiert wird: +

+ + + + + +
+ +
+public final InputStream openStream()
+  throws IOException
+
+public final Object getContent()
+  throws IOException
+
+public URLConnection openConnection()
+  throws IOException
+
+ +		 +java.net.URL
+ +

+Mit openStream +wird ein InputStream +geliefert, der wie die Methode getInputStream +der Klasse Socket +zum Lesen der Quelldaten verwendet werden kann. getContent +versucht darüber hinaus, die Daten zu interpretieren. Dazu können +Content Handler Factories registriert +werden, die beispielsweise Text-, Image- oder Archivdateien interpretieren +und ein dazu passendes Java-Objekt liefern. Die Methode openConnection +stellt eine Vorstufe von getContent +dar. Sie liefert ein Objekt des Typs URLConnection, +das eine Abstraktion einer protokollspezifischen Verbindung zwischen +einem Java-Programm und einem URL darstellt. + +

+Als einfaches Beispiel wollen wir uns das folgende Programm SaveURL +ansehen. Es wird mit einem URL und einer Datei als Argument aufgerufen. +Mit Hilfe der Klasse URL +stellt das Programm eine Verbindung zur angegebenen URL her und beschafft +durch Aufruf von openStream +einen InputStream. +Mit seiner Hilfe wird die Quelle gelesen und das Ergebnis in die als +zweites Argument angegebene Datei geschrieben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* SaveURL.java */
+002 
+003 import java.net.*;
+004 import java.io.*;
+005 
+006 public class SaveURL
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     if (args.length != 2) {
+011       System.err.println(
+012         "Usage: java SaveURL <url> <file>"
+013       );
+014       System.exit(1);
+015     }
+016     try {
+017       URL url = new URL(args[0]);
+018       OutputStream out = new FileOutputStream(args[1]);
+019       InputStream in = url.openStream();
+020       int len;
+021       byte[] b = new byte[100];
+022       while ((len = in.read(b)) != -1) {
+023         out.write(b, 0, len);
+024       }
+025       out.close();
+026       in.close();
+027     } catch (MalformedURLException e) {
+028       System.err.println(e.toString());
+029       System.exit(1);
+030     } catch (IOException e) {
+031       System.err.println(e.toString());
+032       System.exit(1);
+033     }
+034   }
+035 }
+ +		 +SaveURL.java
+ +Listing 46.8: Daten von einem URL lesen

+ +

+Das Programm kann nun leicht verwendet werden, um den Inhalt beliebiger +URLs auf der Festplatte abzuspeichern. Die folgenden beiden Aufrufe +zeigen den Download der Hauptseite des Java-Servers von SUN und das +Laden einer Testseite von unserem in Abschnitt 46.3.3 +vorgestellten Web-Server: + +

+java SaveURL http://java.sun.com x.html
+
+java SaveURL http://localhost/index.html y.html
+
+ +
+ + + +
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+
+ + + + +

46.5 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
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Kapitel 47

+

Remote Method Invocation

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+
+ + + + +

47.1 Einleitung

+
+ +
+ + + + +

47.1.1 Prinzipielle Arbeitsweise

+ +

+Im vorigen Kapitel wurde die Netzwerkprogrammierung mit Hilfe von +Sockets und URL-Objekten erläutert. Dabei wurden im wesentlichen +Dienste verwendet, deren Aufgabe es war, Daten zwischen zwei +Netzwerkknoten zu übertragen. Höhere Anwendungen, wie etwa +das Kopieren von Dateien, die Manipulation von Verzeichnissen oder +das Starten von Programmen auf dem Server, wurden mit zusätzlichen +Anwendungsprotokollen wie FTP oder HTTP realisiert. + +

+Neben der reinen Übertragung von Daten besteht eine weitere wichtige +Anwendung von Netzwerkstrukturen darin, Programmcode zu verteilen +und von unterschiedlichen Arbeitsplätzen im Netz aufzurufen. +Auf diese Weise können spezielle Aufgaben einer Applikation (wie +etwa der Datenbankzugriff oder die Kommunikation mit externen Systemen) +an geeignete Server delegiert und so die Applikationslast gleichmäßiger +verteilt und die Skalierbarkeit des Systems erhöht werden. + +

+Mit RMI (Remote Method Invocation) stellt das JDK seit der +Version 1.1 einen Mechanismus zur Verfügung, der es ermöglicht, +Objekte auf einfache Weise im Netz zu verteilen und ihre Dienste anderen +Arbeitsplätzen zur Verfügung zu stellen. Die prinzipielle +Arbeitsweise von RMI läßt sich wie folgt skizzieren (siehe +Abbildung 47.1): +

+

+ + +

+ +

+Abbildung 47.1: Prinzipielle Arbeitsweise von RMI

+ +

+RMI etabliert also eine Client-Server-Architektur zwischen lokalen +Java-Objekten und den von ihnen aufgerufenen Remote-Objekten. Die +eigentliche Kommunikation zwischen den Teilnehmern ist fast vollständig +unsichtbar. + +

+Die Rollen von Client und Server sind dabei keineswegs statisch festgelegt. +So kann ein Client durchaus Server-Funktionalitäten implementieren +oder ein Server kann zur Ausführung eines Client-Calls die Hilfe +eines anderen Remote-Objekts in Anspruch nehmen. Eine interessante +Eigenschaft von RMI besteht auch darin, fehlenden Code dynamisch nachzuladen. +Benötigt beispielsweise ein Server zur Ausführung eines +Auftrags eine bis dato unbekannte Klasse vom Client (die natürlich +ein ihm zur Compilezeit bekanntes Interface implementiert), so kann +er diese dynamisch vom Client laden und - dank der Plattformunabhängigkeit +von Java - auf dem Server ausführen. + + + + +

47.1.2 Einzelheiten der Kommunikation

+ +

+Bei der Kommunikation mit RMI hat der Client den Eindruck, Methoden +von Objekten aufzurufen, die auf dem Server liegen. In Wirklichkeit +liegen die Dinge natürlich etwas komplizierter, denn der Client +hat von der RMI-Registry lediglich ein Stub-Objekt +erhalten, und das Remote-Objekt hat den Server nicht wirklich verlassen. +Ein Stub ist eine Klasse, die - wie das implementierende Remote-Objekt +- das Remote-Interface implementiert und daher für den Client +als Platzhalter für den Zugriff auf das Remote-Objekt dient. + +

+Der Stub kommuniziert über eine TCP-Verbindung mit dem als Skeleton +bezeichneten Gegenstück auf der Server-Seite. Das Skeleton kennt +das tatsächliche Applikationsobjekt, leitet die Anfragen des +Stubs an dieses weiter und gibt den Rückgabewert an ihn zurück. +Stub und Skeleton werden während der Entwicklung mit Hilfe eines +Tools generiert und verbergen die komplizierten Details der Kommunikation +zwischen Server und Client. +

+ + +

+ +

+Abbildung 47.2: Stubs und Skeletons

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+RMI verfolgt mit der Verteilung von Objekten im Netz einen ähnlichen +Ansatz wie CORBA (die Common Object +Request Broker Architecture, siehe beispielsweise http://www.omg.org). +Da auch CORBA von Java sehr gut unterstützt wird, muss man sich +als Entwickler natürlich die Frage stellen, welche der beiden +Architekturen in einem entsprechenden Projekt die bessere Wahl ist. +Für CORBA spricht die Vielzahl der verfügbaren Implementierungen, +die größere Verbreitung und die Tatsache, dass neben Java +auch andere Programmiersprachen unterstützt werden (etwa C++). +Es ist daher ideal für heterogene Projekte, deren Größe +eine gewisse kritische Masse überschreiten. + +

+RMI ist dagegen einfacher zu erlernen, bietet dynamischen Code-Austausch, +erfordert keine zusätzlichen Lizenzen und kommt mit insgesamt +weniger Aufwand aus. Für reine Java-Projekte könnte es sich +daher als geeignete Wahl erweisen. Seit der Version 1.3 unterstützt +das JDK die RMI-Kommunikation auch auf der Basis des CORBA-Protokolls +IIOP und erleichtert so die Integration +von RMI- und CORBA-Anwendungen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Bei der Kommunikation zwischen Client und Server (wenn also der Client +eine Methode auf einem Remote-Objekt aufruft) sind drei Arten von +Datentypen zu unterscheiden: +

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Objekte, die weder Remote-Referenzen noch serialisierbar sind, können +per RMI nicht ausgetauscht werden. Beispiele dafür sind die Klassen +Thread, +System +oder RandomAccessFile. +Derartige Objekte haben allerdings auch meist nur lokale Bedeutung, +und die Übertragung an eine andere virtuelle Maschine macht wenig +Sinn.

 + + + + +
 Warnung 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

47.2 Aufbau eines einfachen Uhrzeit-Services

+
+ +
+ + + + +

47.2.1 Vorgehensweise

+ +

+In diesem Abschnitt wollen wir eine einfache Client-Server-Anwendung +entwickeln und dabei die wichtigsten Eigenschaften von RMI vorstellen. +Dazu soll ein Remote-Interface TimeService +geschrieben werden, das zwei Methoden getTime +und storeTime definiert. Mit +getTime kann ein Client die +aktuelle Uhrzeit auf dem Server ermitteln und sie sich als String +zurückgeben lassen. storeTime +erledigt prinzipiell dieselbe Aufgabe, speichert die Uhrzeit aber +in einem TimeStore-Objekt, an +dem wir die Besonderheiten des Austauschs von Objekttypen zeigen wollen. + +

+Der Server, der auf einem Computer mit dem Namen »ph01« +läuft, wird ein einziges Remote-Objekt instanzieren und bei der +ebenfalls auf »ph01« laufenden RMI-Registry unter dem Namen +»TimeService« registrieren. Ein einfaches Client-Programm +auf dem Rechner »ph02« wird bei der RMI-Registry eine Remote-Referenz +auf das TimeService-Objekt beschaffen, +mit seiner Hilfe die Uhrzeit des Servers abfragen und die Ergebnisse +auf seiner eigenen Console ausgeben. + +

+Da insbesondere das Setup der Systeme einigen Aufwand erfordert, wollen +wir die einzelnen Schritte genau erläutern: +

+ + + + +

47.2.2 Das Remote-Interface

+ +

+Das Remote-Interface definiert die Schnittstelle zwischen Client und +Server. Bei seiner Entwicklung müssen einige Regeln beachtet +werden: +

+ +

+Nur die im Remote-Interface definierten Methoden stehen später +den Clients zur Verfügung. Werden später bei der Implementierung +des Servers weitere Methoden hinzugefügt, so bleiben sie für +den Client unsichtbar. Das Remote-Interface für unseren Uhrzeit-Service +sieht so aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TimeService.java */
+002 
+003 import java.rmi.*;
+004 import java.util.*;
+005 
+006 public interface TimeService
+007 extends Remote
+008 {
+009   public String getTime()
+010     throws RemoteException;
+011 
+012   public TimeStore storeTime(TimeStore store)
+013     throws RemoteException;
+014 }
+ +		 +TimeService.java
+ +Listing 47.1: Das Remote-Interface für den Uhrzeit-Service

+ +

+Die Methode getTime liefert +einen String mit der aktuellen Server-Uhrzeit im Format »h[h]:m[m]:s[s]«. +Die Methode storeTime erwartet +ein Objekt vom Typ TimeStore, +um den Uhrzeitstring dort hineinzuschreiben. Da Objekte (wegen der +zur Übertragung erforderlichen Serialisierung) per Wert übergeben +werden, würde jede Änderung an ihnen auf Client-Seite unsichtbar +bleiben. storeTime gibt daher +das TimeStore-Objekt mit der +eingefügten Uhrzeit als Rückgabewert an den Client zurück. + +

+TimeStore wird als Interface +wie folgt definiert: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 import java.io.Serializable;
+002 
+003 public interface TimeStore
+004 extends Serializable
+005 {
+006   public void setTime(String time);
+007 
+008   public String getTime();
+009 }
+ +		 +TimeStore.java
+ +Listing 47.2: Das TimeStore-Interface

+ +

+Mit setTime wird ein als String +übergebener Uhrzeitwert gespeichert, mit getTime +kann er abgefragt werden. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Der Grund dafür, TimeStore +als Interface zu definieren, liegt darin, dass wir mit seiner Hilfe +zeigen wollen, auf welche Weise Code dynamisch zwischen Client und +Server übertragen werden kann. Auf der Client-Seite werden wir +dazu später eine Implementierung MyTimeStore +verwenden, deren Bytecode server-seitig zunächst nicht bekannt +ist, sondern zur Laufzeit nachgeladen wird.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

47.2.3 Implementierung des Remote-Interfaces

+ + + + +

Die Implementierungsklasse

+ +

+Nach der Definition des Remote-Interfaces muss dessen Implementierung +(also die Klasse für die Remote-Objekte) realisiert werden. Dazu +erstellen wir eine Klasse TimeServiceImpl, +die aus UnicastRemoteObject +abgeleitet ist und das Interface TimeService +implementiert. UnicastRemoteObject +stammt aus dem Paket java.rmi.server +und ist für die Details der Kommunikation zwischen Client und +Server verantwortlich. Zusätzlich überlagert sie die Methoden +clone, +equals, +hashCode +und toString +der Klasse Object, +um den Remote-Referenzen die Semantik von Referenzen zu verleihen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Der hier verwendete Suffix »Impl« ist lediglich eine Namenskonvention, +die anzeigt, dass das Objekt eine Implementierung von »TimeService« +ist. Wir hätten auch jeden anderen Namen wählen können. +Die Klasse TimeServiceImpl wird +später nur bei der Instanzierung der zu registrierenden Remote-Objekte +benötigt, auf Client-Seite kommt sie überhaupt nicht vor.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Das folgende Listing zeigt die Implementierung: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TimeServiceImpl.java */
+002 
+003 import java.rmi.*;
+004 import java.rmi.server.*;
+005 import java.util.*;
+006 
+007 public class TimeServiceImpl
+008 extends UnicastRemoteObject
+009 implements TimeService
+010 {
+011   public TimeServiceImpl()
+012   throws RemoteException
+013   {
+014   }
+015 
+016   public String getTime()
+017   throws RemoteException
+018   {
+019     GregorianCalendar cal = new GregorianCalendar();
+020     StringBuffer sb = new StringBuffer();
+021     sb.append(cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));
+022     sb.append(":" + cal.get(Calendar.MINUTE));
+023     sb.append(":" + cal.get(Calendar.SECOND));
+024     return sb.toString();
+025   }
+026 
+027   public TimeStore storeTime(TimeStore store)
+028   throws RemoteException
+029   {
+030     store.setTime(getTime());
+031     return store;
+032   }
+033 }
+ +		 +TimeServiceImpl.java
+ +Listing 47.3: Implementierung des Uhrzeit-Services

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Der parameterlose Konstruktor ist erforderlich, weil beim (ansonsten +automatisch ausgeführten) Aufruf des Superklassenkonstruktors +eine RemoteException +ausgelöst werden könnte. Ebenso wie die zu implementierenden +Methoden kann er also stets eine RemoteException +auslösen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+In getTime wird ein GregorianCalendar-Objekt +instanziert und mit der aktuellen Uhrzeit belegt. Aus den Stunden-, +Minuten- und Sekundenwerten wird ein StringBuffer +erzeugt und nach Konvertierung in einen String +an den Aufrufer zurückgegeben. storeTime +ist noch einfacher aufgebaut. Es erzeugt zunächst einen Uhrzeitstring, +speichert diesen in dem als Parameter übergebenen TimeStore-Objekt +und gibt es an den Aufrufer zurück. + + + + +

Erzeugen von Stub und Skeleton

+ +

+Nachdem die Implementierungsklasse angelegt wurde, müssen Stub +und Skeleton erzeugt werden. Diese Arbeit braucht glücklicherweise +nicht per Hand erledigt zu werden, sondern kann mit Hilfe des Programms +rmic +aus dem JDK ausgeführt werden. rmic +erwartet den Namen der Implementierungsklasse als Argument (falls +erforderlich, mit der vollen Paketbezeichnung) und erzeugt daraus +die beiden Klassendateien für Stub und Skeleton. Aus der Klasse +TimeServiceImpl werden die Klassen +TimeServiceImpl_Stub und TimeServiceImpl_Skel +erzeugt und als .class-Dateien zur Verfügung +gestellt. + +

+rmic +ist ein Kommandozeilenprogramm, das ähnliche Optionen wie javac +kennt. Im einfachsten Fall reicht es aus, den Namen der Implementierungsklasse +anzugeben: + +

+rmic TimeServiceImpl
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+rmic +analysiert den Bytecode der übergebenen Klasse und erzeugt daraus +die angegebenen Klassendateien. Falls die Implememtierungsklasse noch +nicht übersetzt war, wird dies automatisch erledigt. Wer sich +einmal den Quellcode von Stub und Skeleton ansehen möchte, kann +rmic +mit der Option »-keep« anweisen, die temporären .java-Dateien +nach dem Erzeugen der Klassendateien nicht zu löschen.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

47.2.4 Registrieren der Objekte

+ + + + +

Starten der RMI-Registry

+ +

+Um den TimeService verwenden +zu können, muss wenigstens eine Instanz von TimeServiceImpl +erzeugt und bei der RMI-Registry registriert werden. Diese wird im +JDK durch das Kommandozeilenprogramm rmiregistry +zur Verfügung gestellt. Es wird auf dem Server gestartet und +muss solange laufen, wie Remote-Objekte dieses Servers verwendet werden +sollen. Der einzige Parameter von rmiregistry +ist eine optionale TCP-Portnummer. Diese gibt an, auf welchem TCP-Port +eingehende Anfragen empfangen werden sollen. Sie ist standardmäßig +auf 1099 eingestellt, kann aber auch auf einen anderen Wert gesetzt +werden. + +

+Unter UNIX kann man die RMI-Registry im Hintergrund starten: + +

+rmiregistry &
+
+ + +

+Unter Windows kann sie direkt von der Kommandozeile oder mit Hilfe +des start-Kommandos in einer +eigenen DOS-Box gestartet werden: + +

+start rmiregistry
+
+ + + + + +

Das Programm zur Registrierung des Remote-Objekts

+ +

+Nachdem rmiregistry +läuft, können die zur Verfügung stehenden Remote-Objekte +registriert werden. Wir verwenden dazu eine eigene Klasse TimeServiceRegistration, +in deren main-Methode +die Registrierung vorgenommen wird: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TimeServiceRegistration.java */
+002 
+003 import java.rmi.*;
+004 import java.util.*;
+005 
+006 public class TimeServiceRegistration
+007 {
+008   public static void main(String[] args)
+009   {
+010     System.setSecurityManager(new RMISecurityManager()); 
+011     try {
+012       System.out.println("Registering TimeService");
+013       TimeServiceImpl tsi = new TimeServiceImpl();
+014       Naming.rebind("TimeService", tsi);
+015       System.out.println("  Done.");
+016     } catch (Exception e) {
+017       System.err.println(e.toString());
+018       System.exit(1);
+019     }
+020   }
+021 }
+ +		 +TimeServiceRegistration.java
+ +Listing 47.4: Registrierung von Remote-Objekten

+ +

+Das Programm erzeugt eine neue Instanz von TimeServiceImpl +und übergibt diese unter dem Namen »TimeService« an +die RMI-Registry. Dazu wird die statische Methode rebind +der Klasse Naming +aufgerufen. Naming +ist die Programmierschnittstelle zur RMI-Registry, sie stellt folgende +Methoden zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public static void bind(String name, Remote obj)
+  throws AlreadyBoundException,
+         MalformedURLException,
+         RemoteException
+
+public static void rebind(String name, Remote obj)
+  throws RemoteException,
+         MalformedURLException
+
+public static void unbind(String name)
+ throws RemoteException,
+        MalformedURLException,
+        NotBoundException
+
+public static Remote lookup(String name)
+  throws NotBoundException,
+         MalformedURLException,
+         RemoteException
+
+public static String[] list(String name)
+  throws RemoteException,
+         MalformedURLException
+
+ +		 +java.rmi.Naming
+ +

+Mit bind +wird ein Remote-Objekt unter einem vorgegebenen Namen registriert. +Gab es bereits ein Objekt dieses Namens, wird eine Ausnahme ausgelöst. +rebind +erledigt dieselbe Aufgabe, ersetzt jedoch ein eventuell vorhandenes +gleichnamiges Objekt. Mit unbind +kann ein registriertes Objekt aus der RMI-Registry entfernt werden. +Die Methode lookup +dient dazu, zu einem gegebenen Namen eine Remote-Referenz zu erhalten. +Sie wird uns beim Client wiederbegegnen. Mit list +kann eine Liste der Namen von allen registrierten Remote-Referenzen +beschafft werden. + +

+Die an Naming +übergebenen Namen haben das Format von URLs (siehe Abschnitt 40.1.1). +Die Dienstebezeichnung ist »rmi«, der Rest entspricht einer +HTTP-URL. Eine gültige rmi-URL wäre also beispielsweise: + +

+rmi://ph01:1099/TimeService
+
+ + +

+Der Server heißt hier »ph01« und wird auf Port 1099 +angesprochen, der Name des Remote-Objekts ist »TimeService«. +Servername und Portnummer sind optional. Fehlt der Server, wird »localhost« +angenommen, fehlt die Portnummer, erfolgt die Kommunikation auf TCP-Port +1099. Aus diesem Grund haben wir bei der Registrierung des TimeServiceImpl-Objekts +mit »TimeService« lediglich den Namen des Remote-Objekts +angegeben. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Der Name, unter dem ein Remote-Objekt bei der RMI-Registry registriert +werden soll, ist frei wählbar. Tatsächlich hat der in unserem +Fall verwendete Begriff »TimeService« nichts mit dem Namen +des Interfaces TimeService zu +tun. Er stellt lediglich eine Vereinbarung zwischen Server und Client +dar und hätte ebenso gut »ts«, »TimeService1« +oder »Blablabla« lauten können.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Ändern der Policy-Datei

+ +

+Die in Zeile 010 stehende Installation +der Klasse RMISecurityManager +ist erforderlich, weil der Server den Code für die auf dem Client +erzeugte TimeStore-Implementierung +dynamisch laden soll. Aus Sicherheitsgründen ist das Laden von +externem Bytecode aber nur dann erlaubt, wenn ein SecurityManager +installiert ist. Um diesen mit den erforderlichen Rechten auszustatten, +muss (ab dem JDK 1.2) die Policy-Datei auf dem Server um folgenden +Eintrag ergänzt werden: + +

+grant {
+  permission java.net.SocketPermission "ph01:1099", "connect,resolve";
+  permission java.net.SocketPermission "ph02:80", "connect";
+};
+
+ + +

+Der erste Eintrag ermöglicht die TCP-Kommunikation mit der RMI-Registry +auf Port 1099. Der zweite ermöglicht es dem Server, auf TCP-Port +80 eine Verbindung zu dem Rechner mit dem Namen »ph02« herzustellen. +Dort wird später der Web-Server laufen, mit dem der Client die +Klassendatei mit der TimeStore-Implementierung +zur Verfügung stellt. + +

+Am besten ist es, die entsprechenden Einträge in der benutzerspezifischen +Policy-Datei vorzunehmen. Sie liegt im Home-Verzeichnis des aktuellen +Benutzers und heißt .java.policy. +Auf Windows 95/98-Einzelplatzsystemen liegt sie im Windows-Verzeichnis +(meist c:\windows). Weitere Informationen +zur Policy-Datei sind im Kapitel über Sicherheit und Kryptographie +in Abschnitt 48.3.4 zu finden. + + + + +

Registrierung des Remote-Objekts

+ +

+Nach dem Ändern der Policy-Datei kann das Programm zur Registrierung +des Remote-Objekts gestartet werden. Damit der Server später +die dynamischen Klassendateien findet, muss das System-Property »java.rmi.server.codebase« +gesetzt werden. In unserem Fall handelt es sich um eine http-Verbindung +in das WebServer-Root-Verzeichnis auf dem Rechner »ph02«. + +

+Der Aufruf des Programms sieht damit wie folgt aus: + +

+c:\--->java -Djava.rmi.server.codebase=http://ph02/ TimeServiceRegistration
+Registering TimeService
+  Done.
+
+ + +

+Er ist nur erfolgreich, wenn die RMI-Registry läuft und die entsprechenden +Änderungen in der Policy-Datei vorgenommen wurden. Andernfalls +wird eine Ausnahme ausgelöst und das Programm mit einer Fehlermeldung +beendet. War die Registrierung erfolgreich, wird die main-Methode +beendet, das Programm läuft aber trotzdem weiter. Das liegt daran, +dass der Konstruktor von UnicastRemoteObject +einen neuen Thread zur Kommunikation mit der RMI-Registry aufgebaut +hat, in dem er unter anderem das soeben erzeugte Objekt vorhält. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die RMI-Kommunikation zwischen Client und Server könnte auch +völlig ohne SecurityManager, +Web-Server und Änderungen an den Policy-Dateien durchgeführt +werden. In diesem Fall wäre es aber nicht möglich, zur Laufzeit +Bytecode zwischen den beiden Maschinen zu übertragen. Alle benötigten +Klassendateien müssten dann im lokalen Klassenpfad des Clients +bzw. Servers liegen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

47.2.5 Zugriff auf den Uhrzeit-Service

+ +

+Nach der Implementierung des Servers wollen wir uns nun die Realisierung +der Client-Seite ansehen. Dazu soll das folgende Programm verwendet +werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TimeServiceClient.java */
+002 
+003 import java.rmi.*;
+004 
+005 public class TimeServiceClient
+006 {
+007   public static void main(String[] args)
+008   {
+009     try {
+010       String host = "ph01";
+011       String port = "1099";
+012       String srv  = "TimeService";
+013       String url = "rmi://" + host + ":" + port + "/" + srv;
+014       System.out.println("Looking-up TimeService " + url);
+015       TimeService ts = (TimeService)Naming.lookup(url); 
+016       System.out.println("  Server time is " + ts.getTime()); 
+017       System.out.print("  MyTimeStore contains ");
+018       TimeStore tsd = new MyTimeStore(); 
+019       tsd = ts.storeTime(tsd); 
+020       System.out.println(tsd.getTime());
+021     } catch (Exception e) {
+022       System.err.println(e.toString());
+023       System.exit(1);
+024     }
+025 
+026   }
+027 }
+ +		 +TimeServiceClient.java
+ +Listing 47.5: Der TimeService-Client

+ +

+Das Programm erstellt zunächst den URL-String zur Suche in der +RMI-Registry. Er lautet »rmi://ph01:1099/TimeService« und +wird in Zeile 015 an die Methode +lookup +der Klasse Naming +übergeben. Falls auf dem Rechner »ph01« eine RMI-Registry +auf Port 1099 läuft und ein Objekt mit dem Namen »TimeService« +vorhält, wird durch diesen Aufruf eine passende Remote-Referenz +erzeugt und der Variablen ts +zugewiesen. + +

+Deren Methode getTime wird in +Zeile 016 aufgerufen und über +die Stub-Skeleton-Verbindung an das TimeServiceImpl-Objekt +des Servers weitergeleitet. Der dort erzeugte Rückgabewert wird +in umgekehrter Richtung an den Client zurückgegeben (die Klasse +String +ist standardmäßig serialisierbar) und auf dessen Console +ausgegeben. Damit das Programm funktioniert, muss zuvor allerdings +die Stub-Klasse TimeServiceImpl_Stub.class +in das Startverzeichnis der Client-Klasse kopiert werden. Obwohl auch +das dynamische Übertragen von Stubs leicht möglich wäre, +haben wir es hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht +realisiert. + +

+In Zeile 018 wird eine Instanz +der Klasse MyTimeStore erzeugt +und an die Methode storeTime +des Remote-Objekts übergeben. Dort wird die aktuelle Uhrzeit +des Servers eingetragen und das Objekt als Rückgabewert an den +Aufrufer zurückgegeben. Vor der Rückübertragung wird +es nun ebenfalls serialisiert und landet nach der Deserialisierung +durch den Client in Zeile 019 +in der Variablen tsd. Der darin +enthaltene Uhrzeitstring wird dann ebenfalls auf der Console ausgegeben. + +

+Die im Client verwendete Klasse MyTimeStore +ist sehr einfach aufgebaut: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* MyTimeStore.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 
+005 public class MyTimeStore
+006 implements TimeStore, Serializable
+007 {
+008   String time;
+009 
+010   public void setTime(String time)
+011   {
+012     this.time = time;
+013   }
+014 
+015   public String getTime()
+016   {
+017     return this.time;
+018   }
+019 }
+ +		 +MyTimeStore.java
+ +Listing 47.6: Die Klasse MyTimeStore

+ +

+Sie implementiert das Interface TimeStore, +um zu Parameter und Rückgabewert der TimeService-Methode +storeTime kompatibel zu sein. +Das Interface Serializable +implementiert sie dagegen, um vom RMI-Laufzeitsystem zwischen Client +und Server übertragen werden zu können. + +

+Die Klasse MyTimeStore ist zunächst +nur auf dem Client bekannt und wird dort übersetzt. Wie eingangs +erwähnt, besitzt RMI die Fähigkeit, Bytecode dynamisch nachzuladen. +Dazu wird allerdings kein eigenes, sondern das aus dem World Wide +Web bekannte HTTP-Protokoll verwendet. Wie ein Web-Browser fragt also +einer der beiden Teilnehmer per HTTP-GET-Transaktion (siehe Abschnitt 46.2.4) +bei seinem Partner nach der benötigten Klassendatei. + +

+Damit der Server den Bytecode für MyTimeStore +laden kann, muss also auf dem Client ein Web-Server laufen, der den +Bytecode auf Anfrage zur Verfügung stellt. Wir können dazu +einfach den in Abschnitt 46.3.3 +entwickelten ExperimentalWebServer +verwenden und vor dem Aufruf des Client-Programms in dem Verzeichnis +mit der Datei MyTimeStore.class starten: + +

+c:\--->start java ExperimentalWebServer 80
+
+ + +

+Nun kann das Client-Programm gestartet werden: + +

+c:\--->java TimeServiceClient
+
+ + +

+Vorausgesetzt, dass die Server-Programme wie zuvor beschrieben gestartet +wurden, die Klassendateien MyTimeStore.class, +TimeServiceClient.class und TimeServiceImpl_Stub.class +auf dem Client vorhanden sind und der Web-Server läuft, erhalten +wir nun die Verbindung zum Server, und die Ausgabe des Clients sieht +etwa so aus: + +

+Looking-up TimeService rmi://ph01:1099/TimeService
+  Server time is 21:37:47
+  MyTimeStore contains 21:37:48
+
+ + +

+Abbildung 47.3 stellt die Zusammenhänge +noch einmal bildlich dar: +

+ + +

+ +

+Abbildung 47.3: Kommunikation im RMI-Beispiel

+ + + + +

47.2.6 Ausblick

+ +

+Mit dem vorliegenden Beispiel wurden die grundlegenden Mechanismen +von RMI vorgestellt. In der Praxis wird man meist etwas mehr Aufwand +treiben müssen, um eine stabile und performante RMI-Applikation +zu erstellen. Nachfolgend seien einige der Aspekte genannt, die dabei +von Bedeutung sind: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100301.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100301.html new file mode 100644 index 0000000..e608ac7 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100301.html @@ -0,0 +1,86 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 47 - Remote Method Invocation +
+
+ + + + +

47.3 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100302.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100302.html new file mode 100644 index 0000000..82c8f5b --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100302.html @@ -0,0 +1,114 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 48 - Sicherheit und Kryptographie +
+
+ + + + +

Kapitel 48

+

Sicherheit und Kryptographie

+
+
+ + +
+
+ +
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100303.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100303.html new file mode 100644 index 0000000..c5cb46a --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100303.html @@ -0,0 +1,1660 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

48.1 Kryptografische Grundlagen

+
+ +
+ + + + +

48.1.1 Wichtige Begriffe

+ +

+Thema dieses Kapitels ist es, die in Java verfügbaren Sicherheitsmechanismen +vorzustellen. Wir werden dabei zunächst auf allgemeine Konzepte +aus dem Gebiet der Kryptographie und ihre Implementierung in Java +eingehen. Anschließend werden die eingebauten Sicherheitsmechanismen +von Java vorgestellt. Zum Abschluss zeigen wir, wie signierte Applets +erstellt und verwendet werden, und wie mit ihrer Hilfe eine fein differenzierte +Sicherheitspolitik etabliert werden kann. Zunächst sollen allerdings +wichtige Begriffe erläutert werden, die für das Verständnis +der nachfolgenden Abschnitte von Bedeutung sind. + +

+Angenommen, ein Sender will eine Nachricht an einen Empfänger +übermitteln. Soll das geschehen, ohne dass ein Dritter, dem die +Nachricht in die Hände fallen könnte, diese entziffern kann, +könnte sie verschlüsselt +werden. Der ursprüngliche Nachrichtentext (der als Klartext +bezeichnet wird) wird dabei mit Hilfe eines dem Sender bekannten Verfahrens +unkenntlich gemacht. Das als Schlüsseltext +bezeichnete Ergebnis wird an den Empfänger übermittelt und +mit Hilfe eines ihm bekannten Verfahrens wieder in den Klartext zurückverwandelt +(was als entschlüsseln bezeichnet +wird). +

+ + +

+ +

+Abbildung 48.1: Verschlüsseln einer Nachricht

+ +

+Solange der Algorithmus zum Entschlüsseln geheim bleibt, ist +die Nachricht sicher. Selbst wenn sie auf dem Übertragungsweg +entdeckt wird, kann kein Dritter sie entschlüsseln. Wird das +Entschlüsselungsverfahren dagegen entdeckt, kann die Nachricht +(und mit ihr alle anderen Nachrichten, die mit demselben Verfahren +verschlüsselt wurden) entziffert werden. + +

+Um den Schaden durch das Entdecken eines Verschlüsselungsverfahrens +gering zu halten, werden die Verschlüsselungsalgorithmen in aller +Regel parametrisiert. Dazu wird beim Verschlüsseln eine als Schlüssel +bezeichnete Ziffern- oder Zeichenfolge angegeben, mit der die Nachricht +verschlüssel wird. Der Empfänger benötigt dann zusätzlich +zur Kenntnis des Verfahrens noch den vom Sender verwendeten Schlüssel, +um die Nachricht entziffern zu können. + +

+Die Wissenschaft, die sich mit dem Verschlüsseln und Entschlüsseln +von Nachrichten und eng verwandten Themen beschäftigt, wird als +Kryptographie bezeichnet. Liegt der +Schwerpunkt mehr auf dem Entschlüsseln, (insbesondere dem Entziffern +geheimer Botschaften), wird dies als Kryptoanalyse +bezeichnet. Die Kryptologie schließlich +bezeichnet den Zweig der Mathematik, der sich mit den formal-mathematischen +Aspekten der Kryptographie und Kryptoanalyse beschäftigt. + + + + +

48.1.2 Einfache Verschlüsselungen

+ + + + +

Substitution

+ +

+Seit dem Altertum sind einfache Verschlüsselungsverfahren bekannt. +Zu ihnen zählen beispielsweise die Substitutions-Verschlüsselungen, +bei denen einzelne Buchstaben systematisch durch andere ersetzt werden. +Angenommen, Klartexte bestehen nur aus den Buchstaben A bis Z, so +könnte man sie dadurch verschlüsseln, dass jeder Buchstabe +des Klartextes durch den Buchstaben ersetzt wird, der im Alphabet +um eine feste Anzahl Zeichen verschoben ist. Als Schlüssel k +kann beispielsweise die Länge der Verschiebung verwendet werden. +Ist k beispielsweise 3, so würde jedes A durch ein D, +jedes B durch ein E, jedes W durch ein Z, jedes X durch ein A usw. +ersetzt werden. + +

+Dieses einfache Verfahren wurde beispielweise bereits von Julius Cäsar +verwendet, um seinen Generälen geheime Nachrichten zu übermitteln. +Es wird daher auch als Cäsarische Verschlüsselung +bezeichnet. Das folgende Listing zeigt eine einfache Implementierung +dieses Verfahrens, bei dem Schlüssel und Klartext als Argument +übergeben werden müssen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4801.java */
+002 
+003 public class Listing4801
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int key = Integer.parseInt(args[0]);
+008     String msg = args[1];
+009     for (int i = 0; i < msg.length(); ++i) {
+010       int c = (msg.charAt(i) - 'A' + key) % 26 + 'A';
+011       System.out.print((char)c);
+012     }
+013   }
+014 }
+ +		 +Listing4801.java
+ +Listing 48.1: Verschlüsselung durch Substitution

+ +

+Um die Nachricht zu entschlüsseln, verwendet der Empfänger +dasselbe Verfahren, allerdings mit dem Schlüssel 26 - k: + +

+--->java Test2 3 HALLO
+KDOOR
+--->java Test2 23 KDOOR
+HALLO
+
+ + + + + +

Exklusiv-ODER

+ +

+Ein ähnlich weitverbreitetes Verfahren besteht darin, jedes Zeichen +des Klartexts mit Hilfe des Exklusiv-ODER-Operators mit dem Schlüssel +zu verknüpfen. Durch dessen Anwendung werden alle Bits invertiert, +die zu einem gesetztem Bit im Schlüssel korrespondieren, alle +anderen bleiben unverändert. Das Entschlüsseln erfolgt durch +erneute Anwendung des Verfahrens mit demselben Schlüssel. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Ein Verfahren, bei dem Ver- und Entschlüsselung mit demselben +Algorithmus und Schlüssel durchgeführt werden, wird als +symmetrische Verschlüsselung bezeichnet.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Eine einfache Implementierung der Exklusiv-ODER-Verschlüsselung +zeigt folgendes Listing: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4802.java */
+002 
+003 public class Listing4802
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     int key = Integer.parseInt(args[0]);
+008     String msg = args[1];
+009     for (int i = 0; i < msg.length(); ++i) {
+010       System.out.print((char)(msg.charAt(i) ^ key));
+011     }
+012   }
+013 }
+ +		 +Listing4802.java
+ +Listing 48.2: Verschlüsselung mit Exklusiv-ODER

+ +

+Ein Anwendungsbeispiel könnte so aussehen: + +

+--->java Test2 65 hallo
+) --.
+--->java Test2 65 ") --."
+hallo
+
+ +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Daß die Rückkonvertierung über die Kommandozeile hier +geklappt hat, liegt daran, dass die Verschlüsselung keine nicht-darstellbaren +Sonderzeichen produziert hat (der Schlüssel 65 kippt lediglich +2 Bits in jedem Zeichen). Im allgemeinen sollte der zu ver- oder entschlüsselnde +Text aus einer Datei gelesen und das Resultat auch wieder in eine +solche geschrieben werden. Dann können alle 256 möglichen +Bitkombinationen je Byte zuverlässig gespeichert und übertragen +werden.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

Vorsicht!

+ +

+Derart einfache Verschlüsselungen wie die hier vorgestellten +sind zwar weit verbreitet, denn sie sind einfach zu implementieren. +Leider bieten sie aber nicht die geringste Sicherheit gegen ernsthafte +Krypto-Attacken. Einige der in letzter Zeit bekannt gewordenen (und +für die betroffenen Unternehmen meist peinlichen, wenn nicht +gar kostspieligen) Fälle von Einbrüchen in Softwaressysteme +waren darauf zurückzuführen, dass zu einfache Sicherheitssysteme +verwendet wurden. + +

+Wir wollen diesen einfachen Verfahren nun den Rücken zuwenden, +denn seit dem JDK 1.2 gibt es in Java Möglichkeiten, professionelle +Sicherheitskonzepte zu verwenden. Es ist ein großer Vorteil +der Sprache, dass auf verschiedenen Ebenen Sicherheitsmechanismen +fest eingebaut wurden, und eine missbräuchliche Anwendung der +Sprache erschwert wird. In den folgenden Abschnitten werden wir die +wichtigsten dieser Konzepte vorstellen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Allerdings sollte dieser Abschnitt nicht als umfassende Einführung +in die Grundlagen der Kryptographie missverstanden werden. Das Thema +ist ausgesprochen vielschichtig, mathematisch anspruchsvoll, und es +erfordert in seiner Detailfülle weitaus mehr Raum als hier zur +Verfügung steht. Wir werden neue Begriffe nur soweit einführen, +wie sie für das Verständnis der entsprechenden Abschnitte +erforderlich sind. Für Details sei auf weiterführende Literatur +verwiesen. Ein sehr gelungenes Buch ist »Applied Cryptography« +von Bruce Schneier. Es bietet einen umfassenden +und dennoch verständlichen Einblick in die gesamte Materie und +ist interessant zu lesen. Gleichermaßen unterhaltsam wie lehrreich +ist auch die in »Geheime Botschaften« von Simon Singh dargestellte +Geschichte der Kryptographie.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

48.1.3 Message Digests

+ +

+Ein Message Digest ist eine Funktion, die zu einer gegebenen +Nachricht eine Prüfziffer berechnet. Im Gegensatz zu ähnlichen +Verfahren, die keine kryptografische Anwendung haben (siehe z.B. hashCode +in Abschnitt 8.1.2), muss +ein Message Digest zusätzlich folgende Eigenschaften besitzen: +

+ +

+Ein Message Digest wird daher auch als Einweg-Hashfunktion +bezeichnet. Er ist meist 16 oder 20 Byte lang und kann als eine Art +komplizierte mathematische Zusammenfassung der Nachricht angesehen +werden. Message Digests haben Anwendungen im Bereich digitaler Unterschriften +und bei der Authentifizierung. Allgemein gesprochen werden sie dazu +verwendet, sicherzustellen, dass eine Nachricht nicht verändert +wurde. Bevor wir auf diese Anwendungen in den nächsten Abschnitten +zurückkommen, wollen wir uns ihre Implementierung im JDK 1.2 +ansehen. + +

+Praktisch alle wichtigen Sicherheitsfunktionen sind im Paket java.security +oder einem seiner Unterpakete untergebracht. Ein Message Digest wird +durch die Klasse MessageDigest +implementiert. Deren Objekte werden nicht direkt instanziert, sondern +mit der Methode getInstance +erstellt: +

+ + + + + +
+ +
+public static MessageDigest getInstance(String algorithm)
+  throws NoSuchAlgorithmException
+
+ +		 +java.security.MessageDigest
+ +

+Als Argument wird dabei die Bezeichnung des gewünschten Algorithmus +angegeben. Im JDK 1.2 sind beispielsweise folgende Angaben möglich: +

+ +

+Nachdem ein MessageDigest-Objekt +erzeugt wurde, bekommt es die Daten, zu denen die Prüfziffer +berechnet werden soll, in einzelnen Bytes oder Byte-Arrays durch fortgesetzten +Aufruf der Methode update +übergeben: +

+ + + + + +
+ +
+public void update(byte input)
+public void update(byte[] input)
+public void update(byte[] input, int offset, int len)
+
+ +		 +java.security.MessageDigest
+ +

+Wurden alle Daten übergeben, kann durch Aufruf von digest +das Ergebnis ermittelt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public byte[] digest()
+
+ +		 +java.security.MessageDigest
+ +

+Zurückgegeben wird ein Array von 16 bzw. 20 Byte (im Falle anderer +Algorithmen möglicherweise auch andere Längen), in dem der +Message Digest untergebracht ist. Ein Aufruf führt zudem dazu, +dass der Message Digest zurückgesetzt, also auf den Anfangszustand +initialisiert, wird. + +

+Das folgende Listing zeigt, wie ein Message Digest zu einer beliebigen +Datei erstellt wird. Sowohl Algorithmus als auch Dateiname werden +als Kommandozeilenargumente übergeben: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4803.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.security.*;
+005 
+006 public class Listing4803
+007 {
+008   /**
+009    * Konvertiert ein Byte in einen Hex-String.
+010    */
+011   public static String toHexString(byte b)
+012   {
+013     int value = (b & 0x7F) + (b < 0 ? 128 : 0);
+014     String ret = (value < 16 ? "0" : "");
+015     ret += Integer.toHexString(value).toUpperCase();
+016     return ret;
+017   }
+018 
+019   public static void main(String[] args)
+020   {
+021     if (args.length < 2) {
+022       System.out.println(
+023         "Usage: java Listing4803 md-algorithm filename"
+024       );
+025       System.exit(0);
+026     }
+027     try {
+028       //MessageDigest erstellen
+029       MessageDigest md = MessageDigest.getInstance(args[0]);
+030       FileInputStream in = new FileInputStream(args[1]);
+031       int len;
+032       byte[] data = new byte[1024];
+033       while ((len = in.read(data)) > 0) {
+034         //MessageDigest updaten
+035         md.update(data, 0, len);
+036       }
+037       in.close();
+038       //MessageDigest berechnen und ausgeben
+039       byte[] result = md.digest();
+040       for (int i = 0; i < result.length; ++i) {
+041         System.out.print(toHexString(result[i]) + " ");
+042       }
+043       System.out.println();
+044     } catch (Exception e) {
+045       System.err.println(e.toString());
+046       System.exit(1);
+047     }
+048   }
+049 }
+ +		 +Listing4803.java
+ +Listing 48.3: Erstellen eines Message Digests

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Im Paket java.security +gibt es zwei Klassen, die einen Message Digest mit einem Stream kombinieren. +DigestInputStream +ist ein Eingabe-Stream, der beim Lesen von Bytes parallel deren Message +Digest berechnet; DigestOutputStream +führt diese Funktion beim Schreiben aus. Beide übertragen +die eigentlichen Bytes unverändert und können dazu verwendet +werden, in einer Komposition von Streams »nebenbei« einen +Message Digest zu berechnen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Authentifizierung

+ +

+Ein wichtiges Anwendungsgebiet von Message Digests ist die Authentifizierung, +d.h. die Überprüfung, ob die Person oder Maschine, mit der +kommuniziert werden soll, tatsächlich »echt« ist (also +die ist, die sie vorgibt zu sein). Eine Variante, bei der ein Anwender +sich mit einem Benutzernamen und Paßwort autorisiert, kann mit +Hilfe eines Message Digests in folgender Weise realisiert werden: +

+ +

+Bemerkenswert daran ist, dass das System nicht die Paßwörter +selbst speichert, auch nicht in verschlüsselter Form. Ein Angriff +auf die Benutzerdatenbank mit dem Versuch, gespeicherte Paßwörter +zu entschlüsseln, ist daher nicht möglich. Eine bekannte +(und leider schon oft erfolgreich praktizierte) Methode des Angriffs +besteht allerdings darin, Message Digests zu allen Einträgen +in großen Wörterbüchern berechnen zu lassen, und sie +mit den Einträgen der Benutzerdatenbank zu vergleichen. Das ist +einer der Gründe dafür, weshalb als Paßwörter +niemals Allerweltsnamen oder einfache, in Wörterbüchern +verzeichnete, Begriffe verwendet werden sollten. + + + + +

»Unwissende« Beweise

+ +

+Eine weitere Anwendung von Message Digests besteht darin, die Existenz +von Geheimnissen oder den Nachweis der Kenntnis bestimmter Sachverhalte +nachzuweisen, ohne deren Inhalt preiszugeben - selbst nicht eigentlich +vertrauenswürdigen Personen. Dies wird in Bruce Schneier's Buch +als Zero-Knowledge Proof bezeichnet +und funktioniert so: +

+ +

+Das Geheimnis ist nicht veröffentlicht, der Nachweis für +seine Existenz zum Zeitpunkt X aber erbracht. Muß A Jahre später +die Existenz dieser Informationen nachweisen, holt es die Diskette +mit dem Geheimnis aus dem Tresor, berechnet den Message Digest erneut +und zeigt dessen Übereinstimmung mit dem seinerzeit in der Zeitung +veröffentlichten. + + + + +

Fingerprints

+ +

+Eine weitere Anwendung von Message Digests besteht im Erstellen von +Fingerprints (also digitalen Fingerabdrücken) zu öffentlichen +Schlüsseln (was das genau ist, wird in Abschnitt 48.1.5 +erklärt). Um die Korrektheit eines öffentlichen Schlüssels +nachzuweisen, wird daraus ein Message Digest berechnet und als digitaler +Fingerabdruck an prominenter Stelle veröffentlicht (beispielsweise +in den Signaturen der E-Mails des Schlüsselinhabers). + +

+Soll vor der Verwendung eines öffentlichen Schlüssel überprüft +werden, ob dieser auch wirklich dem gewünschten Inhaber gehört, +ist lediglich der (durch das Schlüsselverwaltungsprogramm adhoc +berechnete) Fingerprint des öffentlichen Schlüssels mit +dem in der E-Mail veröffentlichten zu vergleichen. Stimmen beide +überein, erhöht sich das Vertrauen in die Authentizität +des öffentlichen Schlüssels und er kann verwendet werden. +Stimmen sie nicht überein, sollte der Schlüssel auf keinen +Fall verwendet werden. Wir werden in Abschnitt 48.1.7 +noch einmal auf diese Problematik zurückkommen. + + + + +

48.1.4 Kryptografische Zufallszahlen

+ +

+Zufallszahlen wurden bereits in Abschnitt 16.1 +vorgestellt. In kryptografischen Anwendungen werden allerdings bessere +Zufallszahlengeneratoren benötigt, als in den meisten Programmiersprachen +implementiert sind. Einerseits sollte die Verteilung der Zufallszahlen +besser sein, andererseits wird eine größere Periodizität +gefordert (das ist die Länge der Zahlensequenz, nach der sich +eine Folge von Zufallszahlen frühestens wiederholt). Zudem muss +die nächste Zahl der Folge praktisch unvorhersagbar sein - selbst +wenn deren Vorgänger bekannt sind. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Es ist bekannt, dass sich mit deterministischen Maschinen (wie Computerprogramme +es beispielsweise sind) keine echten Zufallszahlen erzeugen +lassen. Eigentlich müssten wir daher von Pseudo-Zufallszahlen +sprechen, um darauf hinzuweisen, dass unsere Zufallszahlengeneratoren +stets deterministische Zahlenfolgen erzeugen. Mit der zusätzlichen +Forderung kryptografischer Zufallszahlen, praktisch unvorhersagbare +Zahlenfolgen zu generieren, wird diese Unterscheidung an dieser Stelle +unbedeutend. Tatsächlich besteht der wichtigste Unterschied zu +»echten« Zufallsgeneratoren nur noch darin, dass deren Folgen +nicht zuverlässig reproduziert werden können (was +bei unseren Pseudo-Zufallszahlen sehr wohl der Fall ist). Wir werden +im folgenden daher den Begriff »Zufallszahl« auch dann verwenden, +wenn eigentlich »Pseudo-Zufallszahl« gemeint ist.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die Klasse SecureRandom +des Pakets java.security +implementiert einen Generator für kryptografische Zufallszahlen, +der die oben genannten Eigenschaften besitzt. Er wird durch Aufruf +der Methode getInstance +ähnlich instanziert wie ein Message Digest: +

+ + + + + +
+ +
+public static SecureRandom getInstance(String algorithm)
+  throws NoSuchAlgorithmException
+
+ +		 +java.security.MessageDigest
+ +

+Als Algorithmus ist beispielsweise »SHA1PRNG« im JDK 1.2 +implementiert. Hierbei entstehen die Zufallszahlen aus der Berechnung +eines Message Digests für eine Pseudonachricht, die aus einer +Kombination aus Initialwert und fortlaufendem Zähler besteht. +Die Klasse SecureRandom +stellt weiterhin die Methoden setSeed +und nextBytes +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public void setSeed(long seed)
+
+public void nextBytes(byte[] bytes)
+
+ +		 +java.security.MessageDigest
+ +

+Mit setSeed +wird der Zufallszahlengenerator initialisiert. Die Methode sollte +nach der Konstruktion einmal aufgerufen werden, um den Initialwert +festzulegen (andernfalls macht es der Generator selbst). Gleiche Initialwerte +führen auch zu gleichen Folgen von Zufallszahlen. Mit nextBytes +wird eine beliebig lange Folge von Zufallszahlen erzeugt und in dem +als Argument übergebenen Byte-Array zurückgegeben. + +

+Das folgende Listing instanziert einen Zufallszahlengenerator und +erzeugt zehn Folgen zu je acht Bytes Zufallszahlen, die dann auf dem +Bildschirm ausgegeben werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4804.java */
+002 
+003 import java.security.*;
+004 
+005 public class Listing4804
+006 {
+007   /**
+008    * Konvertiert ein Byte in einen Hex-String.
+009    */
+010   public static String toHexString(byte b)
+011   {
+012     int value = (b & 0x7F) + (b < 0 ? 128 : 0);
+013     String ret = (value < 16 ? "0" : "");
+014     ret += Integer.toHexString(value).toUpperCase();
+015     return ret;
+016   }
+017 
+018   public static void main(String[] args)
+019   {
+020     try {
+021       //Zufallszahlengenerator erstellen
+022       SecureRandom rand = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
+023       byte[] data = new byte[8];
+024       //Startwert initialisieren
+025       rand.setSeed(0x123456789ABCDEF0L);
+026       for (int i = 0; i < 10; ++i) {
+027         //Zufallszahlen berechnen
+028         rand.nextBytes(data);
+029         //Ausgeben
+030         for (int j = 0; j < 8; ++j) {
+031           System.out.print(toHexString(data[j]) + " ");
+032         }
+033         System.out.println();
+034       }
+035     } catch (Exception e) {
+036       System.err.println(e.toString());
+037       System.exit(1);
+038     }
+039   }
+040 }
+ +		 +Listing4804.java
+ +Listing 48.4: Erzeugen kryptografischer Zufallszahlen

+ + + + +

48.1.5 Public-Key-Verschlüsselung

+ +

+Eines der Hauptprobleme bei der Anwendung symmetrischer Verschlüsselungen +ist das der Schlüsselübertragung. Eine verschlüsselte +Nachricht kann nämlich nur dann sicher übertragen werden, +wenn der Schlüssel auf einem sicheren Weg vom Sender zum Empfänger +gelangt. Je nach räumlicher, technischer oder organisatorischer +Distanz zwischen beiden Parteien kann das unter Umständen sehr +schwierig sein. + +

+Mit der Erfindung der Public-Key-Kryptosysteme wurde dieses Problem +Mitte der siebziger Jahre entscheidend entschärft. Bei einem +solchen System wird nicht ein einzelner Schlüssel verwendet, +sondern diese treten immer paarweise auf. Einer der Schlüssel +ist öffentlich und dient dazu, Nachrichten zu verschlüsseln. +Der anderen Schlüssel ist privat. Er dient dazu, mit dem öffentlichen +Schlüssel verschlüsselte Nachrichten zu entschlüsseln. + +

+Das Schlüsselübertragungsproblem wird nun dadurch gelöst, +dass ein potentieller Empfänger verschlüsselter Nachrichten +seinen öffentlichen Schlüssel an allgemein zugänglicher +Stelle publiziert. Seinen privaten Schlüssel hält er dagegen +geheim. Will ein Sender eine geheime Nachricht an den Empfänger +übermitteln, verwendet er dessen allgemein bekannten öffentlichen +Schlüssel und überträgt die verschlüsselte Nachricht +an den Empfänger. Nur mit Hilfe seines privaten Schlüssels +kann dieser nun die Nachricht entziffern. + +

+Das Verfahren funktioniert natürlich nur, wenn der öffentliche +Schlüssel nicht dazu taugt, die mit ihm verschlüsselte Nachricht +zu entschlüsseln. Auch darf es nicht möglich sein, mit vertretbarem +Aufwand den privaten Schlüssel aus dem öffentlichen herzuleiten. +Beide Probleme sind aber gelöst, und es gibt sehr leistungsfähige +und sichere Verschlüsselungsverfahren, die auf dem Prinzip der +Public-Key-Kryptographie beruhen. Bekannte Beispiele für solche +Systeme sind RSA (benannt nach ihren +Erfindern Rivest, Shamir und Adleman) und DSA +(Digital Signature Architecture). + +

+Asymmetrische Kryptosysteme haben meist den Nachteil, sehr viel langsamer +zu arbeiten als symmetrische. In der Praxis kombiniert man daher beide +Verfahren und kommt so zu hybriden Kryptosystemen . +Um eine geheime Nachricht von A nach B zu übertragen, wird dabei +in folgenden Schritten vorgegangen: +

+ +

+Fast alle Public-Key-Kryptosysteme arbeiten in dieser Weise als Hybridsysteme. +Andernfalls würde das Ver- und Entschlüsseln bei großen +Nachrichten viel zu lange dauern. Ein bekanntes Beispiel für +ein solches System ist PGP (Pretty +Good Privacy) von Phil Zimmermann. +Es wird vorwiegend beim Versand von E-Mails verwendet und gilt als +sehr sicher. Freie Implementierungen stehen für viele Plattformen +zu Verfügung. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Das Ver- und Entschlüsseln von Daten mit Hilfe von asymmetrischen +Verfahren war bis zur Version 1.3 nicht im JDK enthalten. Zwar gab +es als Erweiterung zum JDK die JCE +(JAVA Cryptography Extension), doch +diese durfte nur in den USA und Kanada verwendet werden. Mit dem JDK +1.4 wurden die JCE, sowie die Java Secure Socket Extension +(JSSE) und der Java Authentication +and Authorization Service (JAAS) +fester Bestandteil des JDK. Dennoch gibt es nach wie vor einige Einschränkungen +in der Leistungsfähigkeit der einzelnen Pakete, die auf US-Exportbeschränkungen +zurückzuführen sind. Details können in der Dokumentation +zum JDK 1.4 oder neueren Versionen nachgelesen werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

48.1.6 Digitale Unterschriften

+ +

+Ein großer Vorteil der Public-Key-Kryptosysteme ist es, dass +sie Möglichkeiten zum Erstellen und Verifizieren von digitalen +Unterschriften bieten. Eine digitale Unterschrift besitzt folgende +wichtige Eigenschaften: +

+ +

+Beide Eigenschaften sind für den elektronischen Datenverkehr +so fundamental wie die Verschlüsselung selbst. Technisch basieren +sie darauf, dass die Funktionsweise eines Public-Key-Kryptosystems +sich umkehren läßt. Daß es also möglich ist, +Nachrichten, die mit einem privaten Schlüssel verschlüsselt +wurden, mit Hilfe des korrespondierenden öffentlichen Schlüssels +zu entschlüsseln. + +

+Im Prinzip funktioniert eine digitale Unterschrift so: + +

+Will A eine Nachricht signieren, so verschlüsselt er sie mit +seinem privaten Schlüssel. Jeder, der im Besitz des öffentlichen +Schlüssel von A ist, kann sie entschlüsseln. Da nur A seinen +eigenen privaten Schlüssel kennt, muss die Nachricht von +ihm stammen. Da es keinem Dritten möglich ist, die entschlüsselte +Nachricht zu modifizieren und sie erneut mit dem privaten Schlüssel +von A zu verschlüsseln, ist auch die Integrität der Nachricht +sichergestellt. Den Vorgang des Überprüfens der Integrität +und Authentizität bezeichnet man als Verifizieren einer +digitalen Unterschrift. + +

+In der Praxis sind die Dinge wieder einmal etwas komplizierter, denn +die Langsamkeit der asymmetrischen Verfahren erfordert eine etwas +aufwändigere Vorgehensweise. Statt die komplette Nachricht zu +verschlüsseln, berechnet A zunächst einen Message Digest +der Nachricht. Diesen verschlüsselt A mit seinem privaten Schlüssel +und versendet ihn als Anhang zusammen mit der Nachricht. Ein Empfänger +wird die Nachricht lesen, ihren Message Digest bilden, und diesen +dann mit dem (mit Hilfe des öffentlichen Schlüssels von +A entschlüsselten) Original-Message-Digest vergleichen. Stimmen +beide überein, ist die Signatur gültig. Die Nachricht stammt +dann sicher von A und wurde nicht verändert. Stimmen sie nicht +überein, wurde sie ver- oder gefälscht. + +

+Das JDK stellt Klassen zum Erzeugen und Verifizieren digitaler Unterschriften +zur Verfügung. Wir wollen uns beide Verfahren in den folgenden +Abschnitten ansehen. Zuvor wird allerdings ein Schlüsselpaar +benötigt, dessen Generierung im nächsten Abschnitt besprochen +wird. + + + + +

Erzeugen und Verwalten von Schlüsseln mit dem JDK

+ +

+Um digitale Unterschriften erzeugen und verifizieren zu können, +müssen Schlüsselpaare erzeugt und verwaltet werden. Seit +dem JDK 1.2 wird dazu eine Schlüsseldatenbank verwendet, auf +die mit Hilfe des Hilfsprogramms keytool +zugegriffen werden kann. keytool +kann Schlüsselpaare erzeugen, in der Datenbank speichern und +zur Bearbeitung wieder herausgeben. Zudem besitzt es die Fähigkeit, +Zertifikate (siehe Abschnitt 48.1.7) +zu importieren und in der Datenbank zu verwalten. Die Datenbank hat +standardmäßig den Namen ».keystore« +und liegt im Home-Verzeichnis des angemeldeten Benutzers (bzw. im +Verzeichnis \windows eines Windows-95/98-Einzelplatzsystems). + +

+keytool +ist ein kommandozeilenbasiertes Hilfsprogramm, das eine große +Anzahl an Funktionen bietet. Wir wollen hier nur die für den +Umgang mit digitalen Unterschriften benötigten betrachten. Eine +vollständige Beschreibung findet sich in der Tool-Dokumentation +des JDK. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Im JDK 1.1 gab es keytool +noch nicht. Statt dessen wurde das Programm javakey +zur Schlüsselverwaltung verwendet. Hier soll nur das Security-API +des JDK 1.2 und darüber betrachtet werden. Wir wollen daher auf +javakey +und andere Eigenschaften der Prä-1.2-JDKs nicht eingehen.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Um ein neues Schlüsselpaar zu erzeugen, ist keytool +mit dem Kommando -genkey aufzurufen. +Zusätzlich müssen weitere Parameter angegeben werden: +

+ +

+Die Optionen für den Schlüssel- und Signaturtyp (-keyalg +und -sigalg) sowie die Schlüssellänge +(-keysize) und die Gültigkeitsdauer +(-validity) sollen unspezifiziert +bleiben (und daher gemäß den eingebauten Voreinstellungen +belegt werden). Zusätzlich besitzt jede Schlüsseldatenbank +ein Zugriffspaßwort, das mit der Option -storepass +(oder alternativ in der Eingabezeile) angegeben wird. Schließlich +besitzt jeder private Schlüssel ein Schlüsselpaßwort, +das mit der Option -keypass +(oder über die Eingabezeile) angegeben wird. + +

+Wir wollen zunächst ein Schlüsselpaar mit dem Aliasnamen +»hjp3« erzeugen und mit dem Paßwort »hjp3key« +vor unberechtigtem Zugriff schützen. Die Schlüsseldatenbank +wird beim Anlegen des ersten Schlüssel automatisch erzeugt und +bekommt das Paßwort »hjp3ks« zugewiesen. Wir verwenden +dazu folgendes Kommando (bitte haben Sie etwas Geduld, das Programm +benötigt eine ganze Weile): + +

+c:\-->keytool -genkey -alias hjp3 -dname
+      "CN=Guido Krueger,O=Computer Books,C=de"
+Enter keystore password:  hjp3ks
+Enter key password for <hjp3>
+        (RETURN if same as keystore password):  hjp3key
+
+ + +

+Nun wird ein DSA-Schlüsselpaar der Länge 1024 mit einer +Gültigkeitsdauer von 90 Tagen erzeugt. Zur Überprüfung +kann das Kommando -list (in +Kombination mit -v) angegeben +werden: + +

+C:\--->keytool -alias hjp3 -list -v
+Enter keystore password:  hjp3ks
+Alias name: hjp3
+Creation date: Sun Dec 26 17:11:36 GMT+01:00 1999
+Entry type: keyEntry
+Certificate chain length: 1
+Certificate[1]:
+Owner: CN=Guido Krueger, O=Computer Books, C=de
+Issuer: CN=Guido Krueger, O=Computer Books, C=de
+Serial number: 38663e2d
+Valid from: Sun Dec 26 17:11:25 GMT+01:00 1999 until: Sat Mar 25 17:11:25 GMT+01:00 2000
+Certificate fingerprints:
+         MD5:  D5:73:AB:06:25:16:7F:36:27:DF:CF:9D:C9:DE:AD:35
+         SHA1: E0:A4:39:65:60:06:48:61:82:5E:8C:47:8A:2B:04:A4:6D:43:56:05
+
+ + +

+Gleichzeitig wird ein Eigenzertifikat +für den gerade generierten öffentlichen Schlüssel erstellt. +Es kann dazu verwendet werden, digitale Unterschriften zu verifizieren. +Jedes Zertifikat in der Schlüsseldatenbank (und damit jeder eingebettete +öffentliche Schlüssel) gilt im JDK automatisch als vertrauenswürdig. + + + + +

Erstellen einer digitalen Unterschrift

+ +

+Wie erwähnt, entsteht eine digitale Unterschrift zu einer Nachricht +durch das Verschlüsseln des Message Digests der Nachricht mit +dem privaten Schlüssel des Unterzeichnenden. Nachdem wir nun +ein Schlüsselpaar erstellt haben, können wir es nun dazu +verwenden, beliebige Dateien zu signieren. + +

+Dazu wird die Klasse Signature +des Pakets java.security +verwendet. Ihre Programmierschnittstelle ähnelt der der Klasse +MessageDigest: +zunächst wird ein Objekt mit Hilfe einer Factory-Methode beschafft, +dann wird es initialisiert, und schließlich werden die Daten +durch wiederholten Aufruf von update +übergeben. Nachdem alle Daten angegeben wurden, berechnet ein +letzter Methodenaufruf das Resultat. + +

+Ein Signature-Objekt +kann wahlweise zum Signieren oder zum Verifizieren verwendet werden. +Welche der beiden Funktionen aktiviert wird, ist nach der Instanzierung +durch den Aufruf einer Initialisierungsmethode festzulegen. Ein Aufruf +von initSign +initialisiert das Objekt zum Signieren, ein Aufruf von initVerify +zum Verifizieren. +

+ + + + + +
+ +
+public static Signature getInstance(String algorithm)
+  throws NoSuchAlgorithmException
+
+public final void initSign(PrivateKey privateKey)
+  throws InvalidKeyException
+
+public final void initVerify(PublicKey publicKey)
+  throws InvalidKeyException
+
+ +		 +java.security.Signature
+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Als Argument von getInstance +wird der gewünschte Signier-Algorithmus übergeben. Auch +hier wird - wie an vielen Stellen im Security-API des JDK - eine Strategie +verfolgt, nach der die verfügbaren Algorithmen konfigurier- und +austauschbar sind. Dazu wurde ein Provider-Konzept +entwickelt, mit dessen Hilfe dem API Klassenpakete zur Verfügung +gestellt werden können, die Funktionalitäten des Security-Pakets +teilweise oder ganz austauschen. Falls der Provider beim Aufruf von +getInstance +nicht angegeben wird, benutzt die Methode den Standard-Provider »SUN«, +der zusammen mit dem JDK ausgeliefert wird. Der zu dem von uns generierten +Schlüssel passende Algorithmus ist »SHA/DSA«.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Die zum Aufruf der init-Methoden benötigten Schlüssel können +aus der Schlüsseldatenbank beschafft werden. Auf sie kann mit +Hilfe der Klasse KeyStore +des Pakets java.security +zugegriffen werden. Dazu wird zunächst ein KeyStore-Objekt +instanziert und durch Aufruf von load +mit den Daten aus der Schlüsseldatenbank gefüllt. Mit getKey +kann auf einen privaten Schlüssel zugegriffen werden, mit getCertificate +auf einen öffentlichen: +

+ + + + + +
+ +
+public static KeyStore getInstance(String type)
+  throws KeyStoreException
+
+public final Key getKey(String alias, char[] password)
+  throws KeyStoreException,
+         NoSuchAlgorithmException,
+         UnrecoverableKeyException
+
+public final Certificate getCertificate(String alias)
+  throws KeyStoreException
+
+ +		 +java.security.KeyStore
+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Das von getCertificate +zurückgegebene Objekt vom Typ Certificate +stammt nicht aus dem Paket java.security, +sondern java.security.cert. +Das in java.security +vorhandene gleichnamige Interface wurde bis zum JDK 1.1 verwendet, +ab 1.2 aber als deprecated +markiert. Wenn nicht mit qualifizierten Klassennamen gearbeitet wird, +muss daher die import-Anweisung +für java.security.cert.Certificate +im Quelltext vor der import-Anweisung +von java.security.Certificate +stehen.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Die Klasse Certificate +besitzt eine Methode getPublicKey, +mit der auf den im Zertifikat enthaltenen öffentlichen Schlüssel +zugegriffen werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public PublicKey getPublicKey()
+
+ +		 +java.security.cert.Certificate
+ +

+Ist das Signature-Objekt +initialisiert, wird es durch Aufruf von update +mit Daten versorgt. Nachdem alle Daten übergeben wurden, kann +mit sign +die Signatur abgefragt werden. Wurde das Objekt zum Verifizieren initialisiert, +kann das Ergebnis durch Aufruf von verify +abgefragt werden: +

+ + + + + +
+ +
+public final byte[] sign()
+  throws SignatureException
+
+public final boolean verify(byte[] signature)
+  throws SignatureException
+
+ +		 +java.security.Signature
+ +

+Nach diesen Vorüberlegungen können wir uns nun das Programm +zum Erstellen einer digitalen Unterschrift ansehen. Es erwartet zwei +Kommandozeilenargumente: den Namen der zu signierenden Datei und den +Namen der Datei, in den die digitale Unterschrift ausgegeben werden +soll. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* DigitalSignature.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.security.cert.Certificate;
+005 import java.security.*;
+006 
+007 public class DigitalSignature
+008 {
+009   static final String KEYSTORE = "c:\\windows\\.keystore";
+010   static final char[] KSPASS   = {'h','j','p','3','k','s'};
+011   static final String ALIAS    = "hjp3";
+012   static final char[] KEYPASS  = {'h','j','p','3','k','e','y'};
+013 
+014   public static void main(String[] args)
+015   {
+016     try {
+017       //Laden der Schlüsseldatenbank
+018       KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");
+019       FileInputStream ksin = new FileInputStream(KEYSTORE);
+020       ks.load(ksin, KSPASS);
+021       ksin.close();
+022       //Privaten Schlüssel "hjp3" lesen
+023       Key key = ks.getKey(ALIAS, KEYPASS);
+024       //Signatur-Objekt erstellen
+025       Signature signature = Signature.getInstance("SHA/DSA");
+026       signature.initSign((PrivateKey)key);
+027       //Eingabedatei einlesen
+028       FileInputStream in = new FileInputStream(args[0]);
+029       int len;
+030       byte[] data = new byte[1024];
+031       while ((len = in.read(data)) > 0) {
+032         //Signatur updaten
+033         signature.update(data, 0, len);
+034       }
+035       in.close();
+036       //Signatur berechnen
+037       byte[] result = signature.sign();
+038       //Signatur ausgeben
+039       FileOutputStream out = new FileOutputStream(args[1]);
+040       out.write(result, 0, result.length);
+041       out.close();
+042     } catch (Exception e) {
+043       System.err.println(e.toString());
+044       System.exit(1);
+045     }
+046   }
+047 }
+ +		 +DigitalSignature.java
+ +Listing 48.5: Erstellen einer digitalen Unterschrift

+ +

+Will beispielsweise der Benutzer, dessen privater Schlüssel unter +dem Aliasnamen »hjp3« in der Schlüsseldatenbank gespeichert +wurde, die Datei DigitalSignature.java +signieren und das Ergebnis in der Datei ds1.sign +abspeichern, so ist das Programm wie folgt aufzurufen: + +

+C:\--->java DigitalSignature DigitalSignature.java ds1.sign
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Laufzeit des Programms ist beträchtlich. Das Verschlüsseln +des Message Digest kann auf durchschnittlichen Rechnern durchaus etwa +30 Sekunden dauern. Glücklicherweise ist die Laufzeit nicht nennenswert +von der Dateilänge abhängig, denn das Berechnen des Message +Digests erfolgt sehr schnell.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Verifizieren einer digitalen Unterschrift

+ +

+Das Programm zum Verifizieren arbeitet ähnlich wie das vorige. +Statt mit initSign +wird das Signature-Objekt +nun mit initVerify +initialisiert und das Ergebnis wird nicht durch Aufruf von sign, +sondern durch Aufruf von verify +ermittelt. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* VerifySignature.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import java.security.cert.Certificate;
+005 import java.security.*;
+006 
+007 public class VerifySignature
+008 {
+009   static final String KEYSTORE = "c:\\windows\\.keystore";
+010   static final char[] KSPASS   = {'h','j','p','3','k','s'};
+011   static final String ALIAS    = "hjp3";
+012 
+013   public static void main(String[] args)
+014   {
+015     try {
+016       //Laden der Schlüsseldatenbank
+017       KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");
+018       FileInputStream ksin = new FileInputStream(KEYSTORE);
+019       ks.load(ksin, KSPASS);
+020       ksin.close();
+021       //Zertifikat "hjp3" lesen
+022       Certificate cert = ks.getCertificate(ALIAS);
+023       //Signature-Objekt erstellen
+024       Signature signature = Signature.getInstance("SHA/DSA");
+025       signature.initVerify(cert.getPublicKey());
+026       //Eingabedatei lesen
+027       FileInputStream in = new FileInputStream(args[0]);
+028       int len;
+029       byte[] data = new byte[1024];
+030       while ((len = in.read(data)) > 0) {
+031         //Signatur updaten
+032         signature.update(data, 0, len);
+033       }
+034       in.close();
+035       //Signaturdatei einlesen
+036       in = new FileInputStream(args[1]);
+037       len = in.read(data);
+038       in.close();
+039       byte[] sign = new byte[len];
+040       System.arraycopy(data, 0, sign, 0, len);
+041       //Signatur ausgeben
+042       boolean result = signature.verify(sign);
+043       System.out.println("verification result: " + result);
+044     } catch (Exception e) {
+045       System.err.println(e.toString());
+046       System.exit(1);
+047     }
+048   }
+049 }
+ +		 +VerifySignature.java
+ +Listing 48.6: Verifizieren einer digitalen Unterschrift

+ +

+Soll die Datei DigitalSignature.java +mit der im vorigen Beispiel erstellten Signatur verifiziert werden, +kann das durch folgendes Kommando geschehen: + +

+C:\--->java VerifySignature DigitalSignature.java ds1.sign
+verification result: true
+
+ + +

+Wird nur ein einziges Byte in DigitalSignature.java +verändert, ist die Verifikation negativ und das Programm gibt +false aus. Durch eine erfolgreich +verifizierte digitale Unterschrift können wir sicher sein, dass +die Datei nicht verändert wurde. Zudem können wir sicher +sein, dass sie mit dem privaten Schlüssel von »hjp3« +signiert wurde, denn wir haben sie mit dessen öffentlichen Schlüssel +verifiziert. + + + + +

48.1.7 Zertifikate

+ +

+Ein großes Problem bei der Public-Key-Kryptographie besteht +darin, die Authentizität von öffentlichen Schlüsseln +sicherzustellen. Würde beispielsweise B einen öffentlichen +Schlüssel publizieren, der glaubhaft vorgibt, A zu gehören, +könnte dies zu verschiedenen Unannehmlichkeiten führen: +

+ +

+Einen Schutz gegen derartigen Missbrauch bringen Zertifikate. +Ein Zertifikat ist eine Art Echtheitsbeweis für einen öffentlichen +Schlüssel, das damit ähnliche Aufgaben erfüllt wie +ein Personalausweis oder Reisepass. Ein Zertifikat besteht meist aus +folgenden Teilen: +

+ +

+Die Glaubwürdigkeit des Zertifikats hängt von der Glaubwürdigkeit +des Ausstellers ab. Wird dieser als vertrauenswürdig angesehen, +d.h. kann man seiner digitialen Unterschrift trauen, so wird man auch +dem Zertifikat trauen und den darin enthaltenen öffentlichen +Schlüssel akzeptieren. + +

+Dieses Vertrauen kann einerseits darauf basieren, dass der Aussteller +eine anerkannte Zertifizierungsautorität ist (auch Certification +Authority, kurz CA, +genannt), deren öffentlicher Schlüssel bekannt und deren +Seriösität institutionell manifestiert ist. Mit anderen +Worten: dessen eigenes Zertifikat in der eigenen Schlüsselverwaltung +bekannt und als vertrauenswürdig deklariert ist. Andererseits +kann das Vertrauen in das Zertifikat daher stammen, dass der Aussteller +persönlich bekannt ist, sein öffentlicher Schlüssel +eindeutig nachgewiesen ist, und seiner Unterschrift Glauben geschenkt +wird. + +

+Der erste Ansatz wird beispielsweise bei X.509-Zertifikaten +verfolgt. Institute, die derartige Zertifikate ausstellen, werden +meist staatlich authorisiert und geprüft. Beispiele dafür +sind VeriSign, Thawte +oder das TA Trustcenter. Der zweite +Ansatz liegt beispielsweise den Zertifikaten in PGP zugrunde. Hier +ist es sogar möglich, öffentliche Schlüssel mit mehreren +digitalen Unterschriften unterschiedlicher Personen zu signieren und +so die Glaubwürdigkeit (bzw. ihre Reichweite) zu erhöhen. + +

+Zertifizierungsinstitute stellen meist auch Schlüsseldatenbanken +zur Verfügung, aus denen Zertifikate abgerufen werden können. +Diese dienen auch als Anlaufstelle, um ungültig gewordene oder +unbrauchbare Zertifikate zu registrieren. Lokale Schlüsselverwaltungen +können sich mit diesen Informationen synchronisieren, um ihren +eigenen Schlüsselbestand up-to-date zu halten. +

+ + + +
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+
+ + + + +

48.2 Sicherheitsmechanismen in Java

+
+ +
+ + + + +

48.2.1 Sprachsicherheit

+ +

+Java wurde von Anfang an mit höheren Sicherheitsansprüchen +entworfen, als dies üblicherweise bei Programmiersprachen der +Fall ist. Einer der Hauptgründe dafür war der Wunsch, den +Aufruf von Applets, die aus dem Internet geladen wurden, so sicher +wie möglich zu machen. Selbst bösartige Applets sollten +nicht in der Lage sein, ernsthafte Angriffe auf den Computer, das +Betriebssystem oder die Ressourcen des Anwenders auszuführen. + +

+Sicherheit beginnt in Java schon bei der Implementierung der Sprache. +Anders als in C oder C++ gibt es beispielsweise keine direkten Zugriffe +auf den Hauptspeicher und keine Pointerarithmetik. Das Memory-Management +arbeitet vollautomatisch. Sicherheitslücken, die durch (provozierte) +Speicherüberläufe verursacht werden, sind damit nicht ohne +weiteres möglich. + +

+Alle Typkonvertierungen werden zur Laufzeit geprüft und unerlaubte +Umwandlungen von vorne herein ausgeschlossen. Auch Zugriffe auf Array-Elemente +und Strings werden grundsätzlich auf Einhaltung der Bereichsgrenzen +geprüft. Zugriffe, die außerhalb des erlaubten Bereichs +liegen, führen nicht zu undefiniertem Verhalten, sondern werden +definiert abgebrochen und lösen eine Ausnahme aus. + +

+Beim Laden von Bytecode über das Netz wird dieser vor der Ausführung +von einem Bytecode-Verifier untersucht. +Auf diese Weise wird beispielsweise sichergestellt, dass nur gültige +Opcodes verwendet werden, dass alle Sprunganweisungen auf den Anfang +einer Anweisung zeigen, dass alle Methoden mit korrekten Signaturen +versehen sind und dass Ausdrücke korrekt typisiert sind. Zudem +implementiert der Klassenlader einen lokalen Namensraum, der verhindert, +dass bestehende Klassen verändert oder ersetzt werden können. + + + + +

48.2.2 Das Sandbox-Konzept

+ +

+Traditionell wurde in Java zwischen lokalem Code und solchem, der +aus dem Netz geladen wird, bezüglich seiner Sicherheitsanforderungen +rigoros unterschieden. Während lokalem Code (also Applikationen +und von der Festplatte geladenen Applets) der Zugriff auf alle verfügbaren +Ressourcen gestattet ist, dürfen Applets, die aus dem Netz geladen +wurden, nur einen kleinen Teil davon verwenden. Sie halten sich gewissermaßen +in einem Sandkasten auf, in dem sie nur ungefährliche Spielzeuge +verwenden und keinen ernsthaften Schaden anrichten können (daher +der Name »Sandbox«). + +

+Zu den »gefährlichen Spielzeugen«, die nicht verwendet +werden dürfen, zählen: +

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Benötigte ein Applet Zugriff auf diese Ressourcen, gab es im +JDK 1.0 die Möglichkeit, die zugehörigen Dateien auf der +lokalen Festplatte abzulegen. Denn wenn das Applet zur Ausführung +nicht aus dem Netz, sondern aus den lokalen Dateien gestartet wurde, +galt es automatisch als vertrauenswürdig und hatte Zugriff auf +alle ansonsten verbotenen Ressourcen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

48.2.3 Veränderungen im JDK 1.1 und 1.2

+ +

+Mit dem JDK 1.1 wurde eine neue Möglichkeit eingeführt, +Applets Zugriff auf geschützte Ressourcen zu ermöglichen. +Dazu müssen alle zum Applet gehörenden Dateien in eine jar-Datei +verpackt und mit einer digitalen Unterschrift versehen werden. Wird +der Unterzeichner auf dem ausführenden Computer als vertrauenswürdig +angesehen (indem sein öffentlicher Schlüssel an geeigneter +Stelle bekanntgemacht wurde), kann das Applet die Sandbox verlassen +und hat Zugriff auf alle geschützten Ressourcen. + +

+Mit dem JDK 1.2 wurde dieses Konzept weiter verfeinert. Während +es im JDK 1.1 schwierig war, die Zugriffsbeschränkungen schrittweise +zu lockern, ist das nun viel einfacher. Die Zugriffsbeschränkungen +sind konfigurierbar und können mit Hilfe einer Policy-Datei +auch ohne Programmänderungen angepasst werden. Sie können +wahlweise davon abhängig gemacht werden, von wem die Signatur +stammt, als auch davon, woher das Applet geladen wurde. Zudem wurde +die prinzipielle Unterscheidung zwischen lokalem und netzwerkbasiertem +Code aufgegeben. Obwohl die Sicherheitseinstellungen so konfiguriert +werden könnten, dass lokalem Code voller Zugriff auf alle Ressourcen +gewährt wird, ist das standardmäßig nicht mehr der +Fall. +

+ + + +
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+
+ + + + +

48.3 Signierte Applets

+
+ +
+ +

+In diesem Abschnitt wird beschrieben, wie einem Applet der Zugriff +auf geschützte Ressourcen gewährt werden kann. Wir gehen +dazu in folgenden Schritten vor: +

    +
  1. Zunächst wird ein Applet entwickelt, das auf einige beschränkte +Ressourcen zugreift. Ohne weitere Vorkehrungen ist es nicht lauffähig, +sondern wird mit einer SecurityException +abgebrochen. +
  2. Anschließend zeigen wir, wie das Applet mit Hilfe des in +Abschnitt 48.1.6 +erzeugten Schlüsselpaars signiert wird. +
  3. Danach demonstrieren wir die Weitergabe von Zertifikaten. +
  4. Schließlich zeigen wir, wie die Sicherheitseinstellungen +so angepasst werden, dass das Applet Zugriff auf die gewünschten +Ressourcen erhält. +
+ + + + +

48.3.1 Ein »unerlaubtes« Applet

+ +

+Wir wollen uns die Aufgabe stellen, ein Applet zu schreiben, das einige +Sicherheitsverstöße begeht. Zunächst soll es eine +Datei auf dem lokalen Computer erzeugen und einen Zeitstempel hineinschreiben. +Zusätzlich soll es auf einige geschützte System-Properties +zugreifen und deren Inhalt in die Datei schreiben. Das Applet hat +folgenden Aufbau: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* TrustedApplet.java */
+002 
+003 import java.awt.*;
+004 import java.applet.*;
+005 import java.util.*;
+006 import java.io.*;
+007 
+008 public class TrustedApplet
+009 extends Applet
+010 {
+011   static final String ALLOWED_DIR = "c:\\tmp\\applets\\";
+012   static final String FNAME       = "TrustedApplet.log";
+013   static final String LOGMSG      = "Erzeugt von Applet: ";
+014   String msg;
+015 
+016   public void init()
+017   {
+018     msg = "Uninitialisiert";
+019     FileWriter out = null;
+020     try {
+021       //Ausgabedatei erzeugen
+022       out = new FileWriter(ALLOWED_DIR + FNAME);
+023       //Logmessage schreiben
+024       out.write(LOGMSG);
+025       //Zeitstempel schreiben
+026       GregorianCalendar cal = new GregorianCalendar();
+027       out.write(cal.get(Calendar.DATE) + ".");
+028       out.write((cal.get(Calendar.MONTH) + 1) + ".");
+029       out.write(cal.get(Calendar.YEAR) + " ");
+030       out.write(cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY) + ":");
+031       out.write(cal.get(Calendar.MINUTE) + ":");
+032       out.write(cal.get(Calendar.SECOND) + "");
+033       out.write(System.getProperty("line.separator"));
+034       //System-Properties lesen und in Datei schreiben
+035       out.write(getProp("user.name"));
+036       out.write(getProp("user.home"));
+037       out.write(getProp("user.dir"));
+038       //Datei schließen
+039       msg = "Alle Sicherheitshuerden ueberwunden!";
+040     } catch (Exception e) {
+041       msg = e.toString();
+042     } finally {
+043       if (out != null) {
+044         try {
+045           out.close();
+046         } catch (IOException e) {
+047           //silently ignore
+048         }
+049       }
+050     }
+051   }
+052 
+053   public void paint(Graphics g)
+054   {
+055     g.drawString(msg, 20, 20);
+056   }
+057 
+058   private String getProp(String prop)
+059   {
+060     return prop + "=" +
+061            System.getProperty(prop) +
+062            System.getProperty("line.separator");
+063   }
+064 }
+ +		 +TrustedApplet.java
+ +Listing 48.7: Ein »unerlaubtes« Applet

+ +

+Es versucht zunächst eine Datei c:\tmp\applets\TrustedApplet.log +zu erzeugen. Wenn dies gelingt, instanziert es ein aktuelles GregorianCalendar-Objekt +und schreibt dessen Werte in die Datei. Schließlich versucht +es, die System-Properties »user.name«, »user.home« +und »user.dir« zu lesen und deren Werte ebenfalls in die +Datei zu schreiben. Sind all diese Versuche erfolgreich, gibt das +Applet die Meldung »Alle Sicherheitshuerden ueberwunden!« +aus. Tritt eine Ausnahme auf, wird deren Text ausgegeben. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Um das Schreiben der Datei zu ermöglichen, ist ein Verzeichnis +c:\tmp\applets anzulegen. Andernfalls +gibt es eine IOException +- selbst wenn alle Sicherheitshürden genommen sind.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Das Applet kann mit folgender HTML-Datei gestartet werden: + + +

+ + + + +
+ +
+001 <html>
+002 <head>
+003 <title>TrustedApplet Demo</title>
+004 </head>
+005 
+006 <body>
+007 <h1>TrustedApplet Demo</h1>
+008 
+009 <applet
+010   code="TrustedApplet.class"
+011   width=600
+012   height=200
+013 >
+014 TrustedApplet Demo
+015 </applet>
+016 
+017 </body>
+018 </html>
+ +
+ +Listing 48.8: Vorläufige HTML-Datei zum Aufruf des unerlaubten +Applets

+ +

+Das Applet kann nun beispielsweise mit dem appletviewer +gestartet werden: + +

+appletviewer TrustedApplet.html
+
+ + +

+Wird es ohne weitere Vorkehrungen gestartet, scheitert es bereits +am Erzeugen der Ausgabedatei und gibt eine SecurityException +auf dem Bildschirm aus. + + + + +

48.3.2 Signieren des Applets

+ +

+Zum Signieren ist es zunächst erforderlich, alle für den +Betrieb des Applets nötigen Dateien in ein jar-File zu packen. +Signiert wird also nicht eine einzelne .class-Datei, +sondern alle Dateien innerhalb des jar-Archivs. Dazu verwenden wir +folgendes Kommando: + +

+jar cvf trapp.jar TrustedApplet.class
+
+ + +

+Jetzt wird ein jar-Archiv trapp.jar erstellt, +das die Klassendatei TrustedApplet.class +enthält. Dieses Archiv muss nun signiert werden. Dazu steht im +JDK das Hilfsprogramm jarsigner +zur Verfügung. Es arbeitet kommandozeilenbasiert und wird folgendermaßen +aufgerufen: +

+ + + + +
+ +
+jarsigner -signedjar outjar injar alias
+
+ +
+ +

+Die einzelnen Elemente haben folgende Bedeutung: +

+ +

+Nachdem wir in Abschnitt 48.1.6 +bereits ein Schlüsselpaar mit dem Alias »hjp3« erzeugt +und in der Schlüsseldatenbank abgelegt haben, muss der Aufruf +von jarsigner +so erfolgen: + +

+C:\--->jarsigner -signedjar strapp.jar trapp.jar hjp3
+Enter Passphrase for keystore: hjp3ks
+Enter key password for hjp3: hjp3key
+
+ + +

+Die beiden Paßwörter zum Zugriff auf die Schlüsseldatenbank +und den Schlüssel werden auf Nachfrage in der Kommandozeile angegeben. +Nachdem das Programm einige Zeit gerechnet hat, erzeugt es das signierte +Archiv mit dem Namen strapp.jar. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+jarsigner +bietet neben den hier erwähnten noch weitere Optionen, auf die +wir nicht weiter eingehen wollen. Das Programm wird zusammen mit den +anderen Hilfsprogrammen in der Tool-Dokumentation des JDK ausführlich +beschrieben.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Bisher wurde das Applet direkt aus der .class-Datei +geladen. Um es aus einem jar-Archiv zu laden, muss das APPLET-Tag +der HTML-Datei um das archive-Argument +erweitert werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 <-- TrustedApplet.html -->
+002 
+003 <html>
+004 <head>
+005 <title>TrustedApplet Demo</title>
+006 </head>
+007 
+008 <body>
+009 <h1>TrustedApplet Demo</h1>
+010 
+011 <applet
+012   archive="strapp.jar"
+013   code="TrustedApplet.class"
+014   width=600
+015   height=200
+016 >
+017 TrustedApplet Demo
+018 </applet>
+019 
+020 </body>
+021 </html>
+ +		 +TrustedApplet.html
+ +Listing 48.9: Aufruf des signierten Applets

+

+ + + + + + + + + +
+ +

+Wir könnten das Applet jetzt wie zuvor starten, würden aber +immer noch dieselbe SecurityException +erhalten. Es ist zwar signiert und das Zertifikat ist auf diesem Rechner +bekannt (denn hier wurde es erstellt). Die Policy-Datei ist aber noch +nicht angepasst, und daher lehnt der SecurityManager +des JDK die Ausführung der gefährlichen Operationen nach +wie vor ab.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

48.3.3 Ex- und Import von Zertifikaten

+ +

+Soll das signierte Applet auf anderen Arbeitsplätzen laufen, +ist es erforderlich, das Zertifikat des Schlüssels, mit dem es +signiert wurde, dort zu installieren. Soll es dagegen nur auf dem +Arbeitsplatz laufen, auf dem auch der Schlüssel generiert wurde, +ist das nicht erforderlich. Bei der Generierung des Schlüssels +wurde ja auch ein (selbstsigniertes) Zertifikat erzeugt. + +

+Um das Zertifikat weitergeben zu können, muss es zunächst +unter Verwendung der Option -export +von keytool +aus der lokalen Schlüsseldatenbank exportiert werden: + +

+keytool -export -alias hjp3 -file hjp3.cert
+
+ + +

+Es liegt nun in der Datei hjp3.cert und +kann auf das Zielsystem kopiert werden. Mit der -import-Option +von keytool +kann es dort in die Schlüsseldatenbank aufgenommen werden: + +

+C:\--->keytool -import -alias hjp3 -file hjp3.cert
+Enter keystore password:  hjp3ks
+Owner: CN=Guido Krueger, O=Computer Books, C=de
+Issuer: CN=Guido Krueger, O=Computer Books, C=de
+Serial number: 38663e2d
+Valid from: Sun Dec 26 17:11:25 GMT+01:00 1999 until: Sat Mar 25 17:11:25 GMT+01
+:00 2000
+Certificate fingerprints:
+         MD5:  D5:73:AB:06:25:16:7F:36:27:DF:CF:9D:C9:DE:AD:35
+         SHA1: E0:A4:39:65:60:06:48:61:82:5E:8C:47:8A:2B:04:A4:6D:43:56:05
+Trust this certificate? [no]:  y
+Certificate was added to keystore
+
+ + +

+Nach dem Aufruf muss zunächst das Paßwort der Schlüsseldatenbank +angegeben werden. Dann zeigt das Programm die Eigenschaften des Zertifikats +an und erwartet, dass die Informationen bestätigt werden. Anschließend +wird das Zertifikat in die Schlüsseldatenbank aufgenommen. + + + + +

48.3.4 Anpassen der Policy-Datei

+ + + + +

Policy-Dateien

+ +

+Der letzte Schritt besteht darin, die Sicherheitseinstellungen auf +dem Zielsystem anzupassen. Applets, die mit dem Zertifikat verifiziert +werden können, das unter dem Alias »hjp3« in der Schlüsseldatenbank +abgelegt wurde, sollen Dateien im Verzeichnis c:\tmp\applets +lesen und schreiben und auf die System-Properties »user.name«, +»user.home« und »user.dir« zugreifen können. + +

+Die Sicherheitseinstellungen des JDK werden mit Hilfe von Policy-Dateien +definiert. Es gibt zwei Stellen im Dateisystem, von denen das JDK +sie standardmäßig einliest: +

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Policy-Dateien können auch an beliebigen anderen Stellen im Dateisystem +liegen. In diesem Fall muss beim Aufruf des Java-Interpreters das +System-Property »java.security.policy« mit dem Namen der +zu verwendenen Policy-Datei angegeben werden. Wäre beispielsweise +hjp3policy die zu verwendende Policy-Datei, +so müsste der Appletviewer mit der Option »-J-Djava.security.policy=hjp3policy« +aufgerufen werden.

 + + + + +
 Tipp 
+
+ + + + +

Das Format einer Policy-Datei

+ +

+Policy-Dateien sind zeilenorientierte Textdateien, die mit einem gewöhnlichen +Texteditor bearbeitet werden können. Alternativ stellt das JDK +ein einfaches GUI-basiertes Hilfsprogramm mit dem Namen policytool +zur Verfügung, mit dem Policy-Dateien erstellt und bearbeitet +werden können. Auf seine Verwendung wollen wir aber nicht weiter +eingehen. + +

+Eine Policy-Datei enthält zwei Arten von Einträgen. Beide +sind optional: +

+ +

+Alle Einträge werden mit einem Semikolon beendet. Kommentare +können an beliebiger Stelle durch // oder /* ... */ angelegt +werden. + +

+Der »keystore«-Eintrag erwartet als Argument einen URL, +der auf die Schlüsseldatenbank verweist. Auf einem Windows-98-Einzelplatzsystem +sieht er beispielsweise so aus: + +

+keystore "file:/c:/windows/.keystore";
+
+ + +

+Die »grant«-Einträge haben folgende Syntax: +

+ + + + +
+ +
+grant [SignedBy "signer"] [, CodeBase "URL"] {
+  permission permission_class [ "target" ] [, "action"]
+             [, SignedBy "signers"];
+  ...
+};
+
+ +
+ +

+Eine Berechtigung kann wahlweise an einen Unterzeichner oder eine +Ladeadresse (oder beide) vergeben werden. Die Option »SignedBy« +führt eine Liste von Aliasnamen auf, deren Zertifikate vorhanden +sein müssen, damit die Berechtigung gewährt wird. Die Option +»CodeBase« spezifiziert die Adresse, von der ein Applet +geladen werden darf, um die Berechtigung zu halten. Fehlt die CodeBase-Klausel, +wird nur die Unterzeichnerliste verwendet; fehlt die SignedBy-Klausel, +ist es nur die Ladeadresse. + +

+Nach einer öffnenden geschweiften Klammer folgen beliebig viele +Berechtigungen, die jeweils durch das Schlüsselwort »permission« +eingeleitet werden. Anschließend wird der Eintrag mit einer +schließenden geschweiften Klammer abgeschlossen. Der zuvor spezifizierte +Berechtigte erhält alle Berechtigungen, die zwischen den beiden +Klammern angegeben sind. + +

+Jede Berechtigung muss als erstes Argument den Namen einer Berechtigungsklasse +angeben. Daneben kann sie zwei weitere Argumente target und +action haben, mit denen Details spezifiziert werden. Tabelle 48.1 +listet die gebräuchlichsten Berechtigungen und ihre Argumente +auf. Details können (und müssen) in dem Dokument »Java +Security Architecture« nachgelesen werden, das Bestandteil der +JDK-Dokumentation ist. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
KlasseZugriff aufTargetAction
java.io.FilePermissionDateien und VerzeichnisseDatei- oder Verzeichnisnamen. Wird als letztes +Zeichen ein »*« angegeben, so gilt die Berechtigung für +das komplette Verzeichnis. Steht dort ein »-«, so gilt sie +zusätzlich für alle Unterverzeichnisse. Wird »<<ALL +FILES>>« angegeben, gilt die Berechtigung für alle +Dateien in allen Verzeichnissen!read, write, delete, execute
java.net.SocketPermissionTCP/IP-VerbindungenHostname oder IP-Adresse, gefolgt von Portnummern-Bereichaccept, connect, listen, resolve
java.util.PropertyPermissionSystem-PropertiesNames des Propertiesread, write
java.lang.RuntimePermission Die Klasse RuntimeexitVM, stopThread, loadLibrary, queuePrintJob, +...-
java.awt.AWTPermissionWindow-RessourcenaccessClipboard, showWindowWithoutWarningBanner, +...-
java.security.AllPermissionAlle Ressourcen--
+

+Tabelle 48.1: Wichtige Permission-Klassen

+ + + + +

Erstellen der Policy-Datei

+ +

+Nach diesen Vorbemerkungen können wir die Policy-Datei \windows\.java.policy +erstellen. Sie hat folgenden Inhalt: + +

+keystore "file:/c:/windows/.keystore";
+
+grant SignedBy "hjp3" {
+  permission java.io.FilePermission "c:\\tmp\\applets\\*", "read,write";
+
+  permission java.util.PropertyPermission "user.name", "read";
+  permission java.util.PropertyPermission "user.home", "read";
+  permission java.util.PropertyPermission "user.dir", "read";
+};
+
+ + +

+Im ersten Eintrag geben wir die Position der Schlüsseldatenbank +an, sie liegt im Verzeichnis c:\windows. +Anschließend definieren wir die Berechtigungen für alle +Applets, die mit dem Zertifikat »hjp3« signiert wurden. +Zunächst erhalten sie Schreib- und Leseberechtigung im Verzeichnis +c:\tmp\applets. Dort können sie +ohne weitere Einschränkungen Dateien anlegen, überschreiben +und lesen. Zusätzlich erlauben wir den so signierten Applets, +die drei System-Properties »user.name«, »user.home« +und »user.dir« zu lesen. + +

+Nun läßt sich unser signiertes Applet ohne SecurityException +aufrufen und gibt die erlösende Meldung »Alle Sicherheitshuerden +ueberwunden« aus. Im Verzeichnis c:\tmp\applets +sollte sich anschließend eine Datei TrustedApplet.log +befinden und etwa folgenden Inhalt haben: + +

+Erzeugt von Applet: 30.12.1999 20:50:40
+user.name=Guido Krüger
+user.home=C:\WINDOWS
+user.dir=C:\arc\doku\hjp3\misc
+
+ + + + + +

48.3.5 Die Klasse SecurityManager

+ +

+Die Prüfung der Zugriffsberechtigungen wird mit Hilfe der Klasse +SecurityManager +aus dem Paket java.lang +vorgenommen. Der SecurityManager +ist ein Objekt, das entweder gar nicht oder genau einmal im laufenden +Java-Programm vorhanden ist. Nach der ersten Instanzierung kann es +nicht mehr geändert oder entfernt werden. + +

+Zugriffe auf den SecurityManager +sind an den Stellen der Laufzeitbibliothek eingebaut, an denen auf +gefährliche Ressourcen zugegriffen wird. Ein Beispiel aus der +Klasse FileInputStream +sieht etwa so aus: + +

+...
+SecurityManager security = System.getSecurityManager();
+if (security != null) {
+  security.checkRead(name);
+}
+//Gefährlicher Code
+...
+
+ + +

+Zunächst wird geprüft, ob ein SecurityManager +installiert wurde. Ist das nicht der Fall, fährt das Programm +ohne Einschränkung fort. Gibt es dagegen einen SecurityManager, +wird dessen checkRead-Methode +aufgerufen. Sie löst eine SecurityException +aus, wenn die gewünschte Berechtigung fehlt. Der Code hinter +dem checkRead +wird in diesem Fall nicht mehr erreicht. Ist die Berechtigung dagegen +vorhanden, wird checkRead +ohne weitere Aktionen beendet und der dahinter liegende Code ausgeführt. + +

+Applets besitzen grundsätzlich einen SecurityManager. +Der AppletViewer bzw. Web-Browser sorgen während der Initialisierung +für dessen Instanzierung. Applikationen dagegen haben normalerweise +keinen SecurityManager +(das ist der Grund, weshalb in Applikationen alle gefährlichen +Operationen erlaubt sind). Soll eine Applikation einen SecurityManager +erhalten, so kann sie entweder mit der Option »-Djava.security.manager« +gestartet werden, oder der SecurityManager +kann im Programm selbst installiert werden: + +

+...
+System.setSecurityManager(new SecurityManager());
+...
+
+ + +

+Das folgende Beispielprogramm gibt den Inhalt des System-Properties +»user.name« aus. Normalerweise kann es ohne Fehler ausgeführt +werden: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* SecuMgrTest.java */
+002 
+003 public class SecuMgrTest
+004 {
+005   public static void main(String[] args)
+006   {
+007     System.out.println(
+008       "user.name is " + System.getProperty("user.name")
+009     );
+010   }
+011 }
+ +		 +SecuMgrTest.java
+ +Listing 48.10: Ausgeben des System-Properties »user.name«

+ +

+Läuft es dagegen unter Kontrolle eines SecurityManagers, so führt +der Aufruf zu einer SecurityException: + +

+C:\--->java -Djava.security.manager SecuMgrTest
+Exception in thread "main"
+  java.security.AccessControlException: access denied
+  (java.util.PropertyPermission user.name read)
+        at java.security.AccessControlContext.checkPermission(
+          AccessControlContext.java:276)
+        at java.security.AccessController.checkPermission(
+          AccessController.java:403)
+        at java.lang.SecurityManager.checkPermission(
+          SecurityManager.java:549)
+        at java.lang.SecurityManager.checkPropertyAccess(
+          SecurityManager.java:1242)
+        at java.lang.System.getProperty(System.java:555)
+        at Test1.main(SecuMgrTest.java:7)
+
+ + +

+Bei Bedarf kann man Applikationen auf diese Weise mit denselben Sicherheitsmechanismen +ausstatten wie Applets. jar-Dateien, aus denen Applikationen geladen +werden, lassen sich ebenso signieren wie solche, aus denen Applets +geladen werden. Die in der Policy-Datei definierten Rechte gelten +dann für die daraus gestartete Applikation. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

48.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+
+ + + + +

Kapitel 49

+

Sound

+
+
+ + +
+
+
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100308.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100308.html new file mode 100644 index 0000000..e9654e5 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100308.html @@ -0,0 +1,156 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
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+ + + + +

49.1 Grundlagen und Konzepte

+
+ +
+ +

+Seit der Version 1.3 besitzt das JDK Sound-Fähigkeiten, die weit +über die in Abschnitt 39.3 +erläuterten Möglichkeiten hinausgehen. Mit Hilfe des Sound-APIs +können Samples abgespielt oder aufgenommen werden. Es können +Midi-Dateien erzeugt oder wiedergegeben werden, und es ist möglich, +direkt auf angeschlossene oder eingebaute Tonerzeuger zuzugreifen. +Das API abstrahiert alle für das Erzeugen und Bearbeiten von +Sounds wesentlichen Konzepte und unterstützt die Erkennung und +Verwendung unterschiedlichster Hardware-Komponenten. + +

+Das Sound-API ist allerdings nicht ganz leicht zu bedienen und wird +in der Literatur sehr stiefmütterlich behandelt. Die Schwierigkeiten +haben mehrere Ursachen: +

+ +

+Wir wollen deshalb in diesem Kapitel einen sehr pragmatischen Ansatz +wählen. Erforderliche Begriffe werden, wo nötig, lediglich +kurz erklärt, denn wir gehen davon aus, dass beim Leser bereits +ein Grundstock an einschlägigen Grundkenntnissen vorhanden ist. +Oder wenigstens die Bereitschaft, sich diese während des Lesens +und Experimentierens anzueignen. Auch werden wir die APIs nur ansatzweise +erläutern, denn mehr ist aus Platzgründen nicht möglich. + +

+Die Beispielprogramme wurden so gewählt, dass sie einen unmittelbaren +Praxisnutzen haben. Sie stellen leicht einzusetzende Routinen zum +Abspielen von Samples sowie zum Erzeugen einfacher Midi-Sequenzen +und zum Abspielen von Midi-Files zur Verfügung. Damit werden +die wichtigsten Standardfälle beim Einsatz von Sound abgedeckt. + +

+Das Sound-API dient als Basis für alle Arten von Sound-Support +in Java. Seine Anwendungsgebiete reichen von interaktiven Applikationen +oder Spielen mit Sound-Unterstützung über Media-Player und +Musik-Tools bis hin zu Telefonie- und Konferenz-Applikationen. Des +weiteren ist das Sound-API Basis höherer Programmierschnittstellen, +wie etwa des Java Media Framework, +das eine Schnittstelle zum Abspielen und Erzeugen einer ganzen Reihe +von Audio- und Videoformaten zur Verfügung stellt. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Die Beispiele in diesem Buch funktionieren natürlich nur dann, +wenn auf dem Computer, an dem sie nachvollzogen werden sollen, eine +geeignete (und vom Java-Sound-API unterstützte) Sound-Hardware +vorhanden ist. Dabei handelt es sich typischerweise um eine Sound-Karte, +es kann aber (wenigstens beim Midi-API) auch eine Midi-Schnittstelle +mit angeschlossenem Synthesizer verwendet werden. Ist eine solche +Hardware nicht verfügbar, erklingt beim Ausführen der Beispielprogramme +entweder gar nichts (oder das Falsche) oder es wird eine Ausnahme +ausgelöst.

 + + + + +
 Warnung 
+
+

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100309.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100309.html new file mode 100644 index 0000000..496db4b --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100309.html @@ -0,0 +1,604 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

49.2 Gesampelter Sound

+
+ +
+ + + + +

49.2.1 Was ist Sampling?

+ +

+Das Sound-API macht eine sehr grundlegende Unterscheidung zwischen +gesampeltem Sound und Midi-Sound. Beim Sampling, das +wir in diesem Abschnitt behandeln wollen, wird ein Audio-Signal in +viele kleine Stücke zerlegt, deren Amplitude in sehr kurzen Abständen +mit Hilfe eines Analog-Digital-Konverters gemessen wird: +

+ + +

+ +

+Abbildung 49.1: Samplen eines Audio-Signals

+ +

+Die Frequenz, mit der die Abtastung geschieht, bezeichnet man als +Sampling Rate, und sie sollte mindestens doppelt so hoch sein +wie die größte aufzuzeichnende Frequenz. Bei Audio-CDs +beträgt sie 44100 Hz, und die Auflösung des A/D-Konverters +beträgt 16 Bit. Speichert man die so entstehenden Amplitudenwerte +fortlaufend ab, so kann man bei Kenntnis der Sampling-Rate daraus +später das Originalsignal näherungsweise rekonstruieren. +Sind Sampling-Rate und Auflösung hoch genug, kann das menschliche +Ohr keinen Unterschied zwischen gesampeltem und Originalsignal feststellen: +

+ + +

+ +

+Abbildung 49.2: Ein gesampeltes Audio-Signal

+ + + + +

49.2.2 Das Sampling-API

+ +

+Das Sound-API macht keine Annahmen über vorhandene Hardware oder +angeschlossene Geräte. Statt dessen stellt es Methoden zur Verfügung, +mit denen die vorhandene Hardware zur Laufzeit ermittelt und Objekte +zum Zugriff darauf beschafft werden können. Im Falle von gesampeltem +Sound dient dazu die Klasse AudioSystem +aus dem Paket javax.sound.sampled. +Sie besitzt eine Reihe von statischen Methoden, mit denen die grundlegenden +Hilfsmittel für den Umgang mit gesampeltem Sound beschafft werden +können: +

+ + + + +

Zugriff auf Audio-Dateien

+ +

+Die Klasse AudioSystem +stellt einige Methoden zum Zugriff auf Dateien mit gesampeltem Sound +zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public static AudioFileFormat getAudioFileFormat(File file)
+  throws UnsupportedAudioFileException, IOException
+
+public static AudioFileFormat getAudioFileFormat(InputStream stream)
+  throws UnsupportedAudioFileException, IOException
+
+public static AudioFileFormat getAudioFileFormat(URL url)
+  throws UnsupportedAudioFileException, IOException
+
+
+public static AudioInputStream getAudioInputStream(File file)
+  throws UnsupportedAudioFileException, IOException
+
+public static AudioInputStream getAudioInputStream(InputStream stream)
+  throws UnsupportedAudioFileException, IOException
+
+public static AudioInputStream getAudioInputStream(URL url)
+  throws UnsupportedAudioFileException, IOException
+
+
+public static boolean isConversionSupported(
+  AudioFormat targetFormat,
+  AudioFormat sourceFormat
+)
+
+public static AudioInputStream getAudioInputStream(
+  AudioFormat targetFormat,
+  AudioInputStream sourceStream
+)
+
+ +		 +javax.sound.sampled.AudioSystem
+ +

+Mit getAudioFileFormat +kann das AudioFileFormat +einer Sound-Datei ermittelt werden. Die Eingabedatei kann entweder +als File, +InputStream +oder URL +übergeben werden. Mit getAudioInputStream +kann ein AudioInputStream +beschafft werden, mit dem der Inhalt der Sound-Datei gelesen werden +kann. Auch hier darf der Parameter wahlweise vom Typ File, +InputStream +oder URL +sein. + +

+Die Klasse AudioSystem +unterstützt sogar Konvertierungen zwischen verschiedenen Formaten. +Ob eine bestimmte Konvertierung verfügbar ist, kann mit isConversionSupported +abgefragt werden. Wird getAudioInputStream +mit einem Zielformat und einem anderen AudioInputStream +als Parameter aufgerufen, führt die Methode die Konvertierung +durch und liefert einen AudioInputStream, +der das gewünschte Zielformat hat. + + + + +

Audio-Geräte beschaffen

+ +

+Die Klasse AudioSystem +stellt auch Methoden zum Zugriff auf Audio-Geräte zur Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public static Mixer.Info[] getMixerInfo()
+
+public static Mixer getMixer(Mixer.Info info)
+
+public static Line getLine(Line.Info info)
+  throws LineUnavailableException
+
+ +		 +javax.sound.sampled.AudioSystem
+ +

+Um herauszufinden, welche Mixer +verfügbar sind, muss zunächst getMixerInfo +aufgerufen werden. Der Rückgabewert ist ein Array mit Mixer.Info-Objekten, +das je vorhandenem Mixer +ein Element enthält. Durch Übergabe eines Mixer.Info-Objekts +an getMixer +kann der zugehörige Mixer +beschafft werden. Man kann allerdings auch ohne explizite Verwendung +eines Mixers gesampelten Sound ausgegeben, wenn mit getLine +direkt ein geeignetes Audio-Gerät beschafft wird. Dazu muss ein +Line.Info-Objekt +übergeben werden, das dessen Eigenschaften beschreibt. Wir werden +in Listing 49.1 zeigen, +wie das Line.Info-Objekt +konstruiert werden muss, um einen Clip +zu erzeugen. + + + + +

Die Steuerelemente eines Audio-Geräts

+ +

+Wir hatten eingangs erwähnt, dass eine Line +eine Reihe von Steuerlementen zur Verfügung stellt, mit denen +Parameter wie Lautstärke, Stereo-Panorama oder Hall eingestellt +werden können. Auf diese kann mit folgenden Methoden zugegriffen +werden: +

+ + + + + +
+ +
+public Control[] getControls()
+
+public boolean isControlSupported(Control.Type control)
+
+public Control getControl(Control.Type control)
+
+ +		 +javax.sound.sampled.Line
+ +

+getControls +liefert ein Array aller verfügbaren Steuerelemente, die durch +Instanzen der Klasse Control +repräsentiert werden. Mit isControlSupported +kann durch Übergabe eines Control.Type-Objekts +festgestellt werden, ob ein bestimmter Typ vorhanden ist. Mit getControl +kann dieser schließlich beschafft werden. + +

+Control +ist die Basisklasse einer ganzen Gruppe von Kontrollelementen, die +sich durch den Datentyp des zu verändernden Parameters unterscheiden. +Es gibt die Unterklassen BooleanControl, +EnumControl, +FloatControl +und CompoundControl. +Ein FloatControl +beispielsweise dient zur Veränderung eines Fließkommawerts +(wie etwa der Lautstärke), während ein BooleanControl +einen An-/Aus-Wert verändern kann (beispielsweise die Stummschaltung +eines Elements). Die wichtigsten Methoden der Klasse FloatControl +sind: +

+ + + + + +
+ +
+public float getMaximum()
+public float getMinimum()
+
+public float getValue()
+public void setValue(float newValue)
+
+ +		 +javax.sound.sampled.FloatControl
+ +

+Mit getMinimum +und getMaximum +können der kleinste und größte einstellbare Wert abgefragt +werden, mit getValue +der aktuelle. Mit setValue +kann der Wert des Controls verändert werden. + +

+Die Type-Klassen der einzelnen +Steuerelemente besitzen jeweils eine Reihe von vordefinierten Konstanten, +die an getControl +übergeben werden können. Für FloatControl.TYPE +sind das beispielsweise MASTER_GAIN +zur Einstellung der Lautstärke oder PAN +zur Veränderung des Stereo-Panoramas. + +

+Ein Steuerelement des Typs MASTER_GAIN +bestimmt die Gesamtverstärkung, die das Audio-Element dem Ursprungssignal +hinzufügt. Ihr Wert wird in Dezibel +(dB) angegeben, wobei positive Werte +eine Verstärkung und negative eine Abschwächung des Eingangssignals +anzeigen. Das Dezibel ist eine logarithmische Maßeinheit, die +den Verstärkungsfaktor durch die Formel 10dB/20 ausdrückt. +20 dB entsprechen also einer 10-fachen Verstärkung, -40 dB einer +100-fachen Abschwächung. 0 dB bedeutet, dass die Stärke +des Ausgangs- im Verhältnis zum Eingangssignal unverändert +bleibt. + +

+Ein Steuerelement des Typs PAN +bestimmt die Lage des Audio-Signals im Stereo-Panorama. Es kann Werte +von -1.0 (ganz links) bis +1.0 (ganz rechts) annehmen. Ein Wert von +0 legt das Signal in die Mitte. + + + + +

Der Clip

+ +

+Ein Clip +ist eine besondere Form einer DataLine, +der alle Audiodaten komplett im Hauptspeicher hält. Wie jede +Line +muss er vor der Verwendung durch Aufruf von open +geöffnet werden und nach Gebrauch mit close +geschlossen werden. Zum Abspielen stellt er folgende Methoden zur +Verfügung: +

+ + + + + +
+ +
+public void start()
+public void stop()
+
+public boolean isRunning()
+
+ +		 +javax.sound.sampled.Clip
+ +

+Ein Aufruf von start +startet das Abspielen des Clips, mit stop +wird es angehalten. Mit isRunning +kann überprüft werden, ob die Wiedergabe noch läuft +oder bereits beendet wurde. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Methode start +ist nicht modal, d.h. sie wartet beim Aufruf nicht, bis der +Clip vollständig abgespielt ist. Sie initiiert lediglich den +Abspielvorgang und kehrt dann sofort zum Aufrufer zurück. Falls +dieser auf das Ende warten will, muss er entweder durch wiederholten +Aufruf von isRunning +den Status des Clips abfragen oder sich bei diesem als Listener registrieren +und auf das STOP-Signal warten.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

49.2.3 Abspielen einer Sample-Datei

+ +

+Nach den Erklärungen der vorangegangenen Abschnitte wollen wir +nun das Beispielprogramm zum Abspielen einer Sample-Datei vorstellen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4901.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import javax.sound.sampled.*;
+005 
+006 public class Listing4901
+007 {
+008   private static void playSampleFile(String name, float pan, float gain)
+009   throws Exception
+010   {
+011     //AudioInputStream öffnen
+012     AudioInputStream ais = AudioSystem.getAudioInputStream(
+013       new File(name)
+014     );
+015     AudioFormat format = ais.getFormat();
+016     //ALAW/ULAW samples in PCM konvertieren
+017     if ((format.getEncoding() == AudioFormat.Encoding.ULAW) ||
+018         (format.getEncoding() == AudioFormat.Encoding.ALAW))
+019     {
+020       AudioFormat tmp = new AudioFormat(
+021         AudioFormat.Encoding.PCM_SIGNED,
+022         format.getSampleRate(),
+023         format.getSampleSizeInBits() * 2,
+024         format.getChannels(),
+025         format.getFrameSize() * 2,
+026         format.getFrameRate(),
+027         true
+028       );
+029       ais = AudioSystem.getAudioInputStream(tmp, ais);
+030       format = tmp;
+031     }
+032     //Clip erzeugen und öffnen
+033     DataLine.Info info = new DataLine.Info(
+034       Clip.class,
+035       format,
+036       ((int) ais.getFrameLength() * format.getFrameSize())
+037     );
+038     Clip clip = (Clip)AudioSystem.getLine(info); 
+039     clip.open(ais);
+040     //PAN einstellen
+041     FloatControl panControl = (FloatControl)clip.getControl(
+042       FloatControl.Type.PAN
+043     );
+044     panControl.setValue(pan);
+045     //MASTER_GAIN einstellen
+046     FloatControl gainControl = (FloatControl)clip.getControl(
+047       FloatControl.Type.MASTER_GAIN
+048     );
+049     gainControl.setValue(gain);
+050     //Clip abspielen
+051     clip.start(); 
+052     while (true) {
+053       try {
+054         Thread.sleep(100);
+055       } catch (Exception e) {
+056         //nothing
+057       }
+058       if (!clip.isRunning()) {
+059         break;
+060       }
+061     }
+062     clip.stop();
+063     clip.close();
+064   }
+065 
+066   public static void main(String[] args)
+067   {
+068     try {
+069       playSampleFile(
+070         args[0],
+071         Float.parseFloat(args[1]),
+072         Float.parseFloat(args[2])
+073       );
+074     } catch (Exception e) {
+075       e.printStackTrace();
+076       System.exit(1);
+077     }
+078     System.exit(0);
+079   }
+080 }
+ +		 +Listing4901.java
+ +Listing 49.1: Abspielen einer Sample-Datei

+ +

+Die Methode playSampleFile öffnet +zunächst einen AudioInputStream +und bestimmt dessen AudioFormat. +Ist dessen Kodierung ULAW +oder ALAW, +konvertiert es den Stream in das PCM-Format, +denn die anderen beiden Formate werden standardmäßig nicht +unterstützt. Anschließend wird ein DataLine.Info-Objekt +instanziert und in Zeile 038 +ein Clip +damit erzeugt. Dieser wird geöffnet und MASTER_GAIN +und PAN +werden auf die als Methodenparameter übergebenen Werte eingestellt. +In Zeile 051 wird der +Clip +gestartet und anschließend gewartet, bis er vollständig +abgespielt ist. + +

+Das Programm wird mit dem Namen der Datei und den Werten für +PAN +und MASTER_GAIN +als Kommandozeilenparameter aufgerufen. Es kann zum Abspielen von +wav-, aiff- und au-Dateien verwendet werden. +

+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100310.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100310.html new file mode 100644 index 0000000..c737794 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100310.html @@ -0,0 +1,1007 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 49 - Sound +
+
+ + + + +

49.3 Midi

+
+ +
+ + + + +

49.3.1 Was ist Midi?

+ +

+In den siebziger Jahren standen Musiker, die sich mit elektronischer +Musik beschäftigten, vor einigen Herausforderungen. Zwar gab +es gut klingende Synthesizer, die unzählige Sounds und Erweiterungsmöglichkeiten +boten. Doch schwierig wurde es, wenn zwei von ihnen miteinander verbunden +werden sollten. Es gab nämlich keinen einheitlichen Standard +zur Übertragung der Daten zwischen den Systemen. Mit den ersten +digitialen Synthesizern der 80er Jahre wurde dieses Problem durch +die Schaffung des Midi-Standards behoben. Midi steht für +Musical Instrument Digital Interface und bezeichnet einen Standard, +der die Übertragung von Daten zwischen zwei oder mehr elektronischen +Musikinstrumenten beschreibt. Neben der Standardisierung der Hardware +(Kabel und Stecker) wurde dabei insbesondere festgelegt, welche Daten +übertragen und wie sie kodiert werden sollten. + +

+Midi war ursprünglich eine serielle Schnittstelle, auf der die +Daten byteweise übertragen werden. Drückte der Musiker auf +seinem Keyboard die Taste C, wurde diese Information in eine drei +Byte lange Nachricht verpackt (Status-/Kanalinformation, Tonhöhe, +Lautstärke) und in Echtzeit an die angeschlossenen Synthesizer +verschickt. Auch beim Loslassen der Taste wurde eine entsprechende +Nachricht verschickt. Die angeschlossenen Synthesizer wurden also +über die Midi-Schnittstelle ferngesteuert. Neben Notendaten +können dabei auch Statusinformationen und Einstellungen von Reglern +(Lautstärke, Effekte, Pitch-Bend etc.) übertragen werden. +Auch die Übertragung proprietärer Daten ist vorgesehen, +um die Kommunikation nichtstandardisierter, gerätespezifischer +Informationen in kontrollierter Weise zu ermöglichen. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Es ist wichtig zu verstehen, dass beim Midi-Protokoll nicht die Audiosignale +an sich übertragen werden, sondern lediglich die Ereignisse, +die zur ihrer Entstehung führen. Midi-Daten können also +in einem gewissen Sinne als die Partitur eines Stückes angesehen +werden. Was dann tatsächlich erklingt, wird durch die dadurch +angesteuerten Synthesizer und ihre klanglichen Eigenschaften bestimmt.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+Zunächst war Midi ein reines »Wire«-Protokoll, das +die Übertragung von Echtzeit-Daten über eine elektrische +Verbindung beschrieb. Später wollte man Midi-Datenströme +auch aufzeichnen und in Dateien speichern können, und man entwickelte +dazu die Midi-Dateiprotokolle. Darin werden die eigentlichen Midi-Nachrichten +mit Zeitstempeln versehen, um sie später mit Hilfe eines +Sequenzers in ihrer exakten zeitlichen +Abfolge wiedergeben zu können. Im Sound-API werden Midi-Daten +ohne Zeitstempel als Midi-Nachrichten +(Midi-Messages) und solche mit Zeitstempel als Midi-Ereignisse +(Midi-Events) bezeichnet. Der Inhalt einer Midi-Datei wird +üblicherweise als Sequenz bezeichnet. +Eine Sequenz enthält eine Reihe von Spuren, die ihrerseits +die Midi-Events enthalten. Meist repräsentieren die Spuren die +unterschiedlichen Instrumente eines Stücks, so dass etwa in Spur +eins das Piano liegt, in Spur zwei der Bass usw. Die verschiedenen +Spuren werden innerhalb der Midi-Events durch Kanäle repräsentiert, +von denen es maximal 16 pro Midi-Schnittstelle gibt. + + + + +

49.3.2 Grundlegende Klassen des Midi-APIs

+ +

+Ähnlich wie im Sampling-API gibt es eine Reihe von Klassen und +Interfaces, mit denen die zuvor beschriebenen Konzepte innerhalb des +Midi-APIs umgesetzt werden. Sie befinden sich im zweiten großen +Bestandteil des Java Sound-APIs, dem Paket javax.sound.midi. +Wir wollen die wichtigsten von ihnen kurz vorstellen: +

+ +

+Weitere Details zu den genannten Klassen werden in den folgenden Abschnitten +vorgestellt. + + + + +

49.3.3 Alle meine Entchen - Erster Versuch

+ +

+In diesem Abschnitt wollen wir uns die Aufgabe stellen, das allseits +bekannte »Alle meine Entchen« mit Hilfe des Midi-APIs wiederzugeben. +Zuerst wollen wir einen sehr einfachen Ansatz wählen, bei dem +die Midi-Nachrichten in Echtzeit an einen Synthesizer geschickt werden, +wobei das Timing mit Hilfe von Thread.sleep-Aufrufen +manuell gesteuert wird. + +

+Zunächst wird also ein Synthesizer benötigt, den wir von +der Klasse MidiSystem +beziehen können: +

+ + + + + +
+ +
+public static Synthesizer getSynthesizer()
+  throws MidiUnavailableException
+
+ +		 +javax.sound.midi.MidiSystem
+ +

+getSynthesizer +liefert den Default-Synthesizer der installierten Sound-Hardware, +typischerweise den auf der Soundkarte eingebauten. Ist mehr als ein +Synthesizer vorhanden, muss die Liste aller verfügbaren Synthesizer +durch Aufruf von getMidiDeviceInfo +durchsucht und mit getMidiDevice +der gewünschte ausgewählt werden. Wir wollen zunächst +davon ausgehen, dass ein Default-Synthesizer vorhanden ist, der unseren +Ansprüchen genügt. + +

+Nachdem der Synthesizer +verfügbar ist, muss er geöffnet und zur Übergabe von +Midi-Nachrichten ein Receiver +beschafft werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void open()
+  throws MidiUnavailableException
+
+public void close()
+
+public boolean isOpen()
+
+public int getMaxReceivers()
+
+public Receiver getReceiver()
+  throws MidiUnavailableException
+
+ +		 +javax.sound.midi.Synthesizer
+ +

+Das Öffnen und Schließen eines Midi-Geräts wird mit +open +und close +erledigt, und mit isOpen +kann sein aktueller Status herausgefunden werden. Ein Receiver +kann durch Aufruf von getReceiver +beschafft werden, die Gesamtzahl aller vorhandenen Receiver +kann mit getMaxReceivers +abgefragt werden. + +

+Um an ein Midi-Gerät Daten zu senden, werden diese einfach an +einen seiner Receiver +geschickt. Dazu besitzt dieser eine Methode send, +an die beim Aufruf die gewünschte MidiMessage +übergeben wird: +

+ + + + + +
+ +
+public void send(MidiMessage message, long timeStamp)
+
+ +		 +javax.sound.midi.Receiver
+ +

+Das zweite Argument timeStamp +ist zur Feinsynchronisierung der Midi-Nachrichten vorgesehen. Damit +soll ein Synthesizer +in der Lage sein, leichte Timing-Schwankungen beim Anliefern +der Daten auszugleichen. Ob ein Gerät dieses Feature unterstützt, +kann durch Aufruf von getMicrosecondPosition +bestimmt werden. Ist dessen Rückgabewert -1, werden derartige +Timestamps nicht unterstützt: +

+ + + + + +
+ +
+public long getMicrosecondPosition()
+
+ +		 +javax.sound.midi.MidiDevice
+ +

+Aber auch, wenn diese Timestamps unterstützt werden, sollte man +keine Wunder von ihnen erwarten. Die Spezifikation weist ausdrücklich +darauf hin, dass damit nur kleinere Timing-Schwankungen ausgeglichen +werden können. Liegt ein Zeitstempel dagegen weit in der Zukunft +(oder gar in der Vergangenheit), ist das Midi-Gerät nicht verpflichtet, +diesen korrekt zu behandeln. Wird -1 an das timeStamp-Argument +von send +übergeben, ignoriert das entsprechende Gerät den Zeitstempel +und bearbeitet die Midi-Nachricht, so schnell es kann. + +

+Um eine MidiMessage +zu konstruieren, wird diese zunächst mit new +erzeugt und durch Aufruf von setMessage +mit Daten gefüllt. Da wir weder Meta- noch Sysex-Daten benötigen, +wollen wir uns lediglich die Konstruktion einer ShortMessage +mit Hilfe der folgenden setMessage-Methode +ansehen: +

+ + + + + +
+ +
+public void setMessage(
+  int command,
+  int channel,
+  int data1,
+  int data2
+)
+  throws InvalidMidiDataException
+
+ +		 +javax.sound.midi.ShortMessage
+ +

+Als erstes Argument muss das gewünschte Midi-Kommando übergeben +werden. Die für uns relevanten Kommandos sind NOTE_ON +(Taste wird gedrückt), NOTE_OFF +(Taste wird losgelassen) und PROGRAM_CHANGE +(Instrumentenwechsel). Sie werden als Konstanten in der Klasse ShortMessage +definiert. Als zweites Argument wird der Kanal angegeben, auf den +sich das Kommando auswirken soll. Anschließend folgen zwei Datenbytes, +die kommandospezifisch sind. Das NOTE_ON-Kommando +erwartet darin beispielsweise die Tonhöhe (die verfügbaren +Noten sind als Ganzzahlen durchnummeriert) und die relative Lautstärke +(Anschlagsdynamik) der Note. NOTE_OFF +erwartet die Tonhöhe als erstes Datenbyte und ignoriert das zweite. +PROGRAM_CHANGE +erwartet die gewünschte Programmnummer und ignoriert das zweite +Datenbyte. + +

+Nach diesen Vorbemerkungen wollen wir uns nun ein Beispielprogramm +ansehen: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4902.java */
+002 
+003 import javax.sound.midi.*;
+004 
+005 public class Listing4902
+006 {
+007   private static void playAlleMeineEntchen()
+008   throws Exception
+009   {
+010     //Partitur {{Tonhoehe, DauerInViertelNoten, AnzahlWdh},...}
+011     final int DATA[][] = { 
+012       {60,  1, 1}, //C
+013       {62,  1, 1}, //D
+014       {64,  1, 1}, //E
+015       {65,  1, 1}, //F
+016       {67,  2, 2}, //G,G
+017       {69,  1, 4}, //A,A,A,A
+018       {67,  4, 1}, //G
+019       {69,  1, 4}, //A,A,A,A
+020       {67,  4, 1}, //G
+021       {65,  1, 4}, //F,F,F,F
+022       {64,  2, 2}, //E,E
+023       {62,  1, 4}, //D,D,D,D
+024       {60,  4, 1}  //C
+025     };
+026     //Synthesizer öffnen und Receiver holen
+027     Synthesizer synth = MidiSystem.getSynthesizer(); 
+028     synth.open();
+029     Receiver rcvr = synth.getReceiver();
+030     //Melodie spielen
+031     ShortMessage msg = new ShortMessage();
+032     for (int i = 0; i < DATA.length; ++i) {
+033       for (int j = 0; j < DATA[i][2]; ++j) { //Anzahl Wdh. je Note
+034         //Note an
+035         msg.setMessage(ShortMessage.NOTE_ON, 0, DATA[i][0], 64);
+036         rcvr.send(msg, -1);
+037         //Pause
+038         try {
+039           Thread.sleep(DATA[i][1] * 400); 
+040         } catch (Exception e) {
+041           //nothing
+042         }
+043         //Note aus
+044         msg.setMessage(ShortMessage.NOTE_OFF, 0, DATA[i][0], 0);
+045         rcvr.send(msg, -1);
+046       }
+047     }
+048     //Synthesizer schließen
+049     synth.close();
+050   }
+051 
+052   public static void main(String[] args)
+053   {
+054     try {
+055       playAlleMeineEntchen();
+056     } catch (Exception e) {
+057       e.printStackTrace();
+058       System.exit(1);
+059     }
+060     System.exit(0);
+061   }
+062 }
+ +		 +Listing4902.java
+ +Listing 49.2: Alle meine Entchen - Erster Versuch

+ +

+Ab Zeile 027 wird ein Synthesizer +aktiviert und zur Übergabe von Midi-Nachrichten auf einen seiner +Receiver +zugegriffen. Anschließend wird die Melodie durch wiederholten +Aufruf seiner send-Methode +abgespielt. Die Melodie ist in dem Array DATA +in Zeile 011 versteckt. Für +jede einzelne Note wird dort die Tonhöhe, die Tondauer in Viertelnoten +und die Anzahl der Wiederholungen angegeben. Die jeweilige Noteninformation +wird mit setMessage +an die vorinstanzierte ShortMessage +übergeben und als NOTE_ON-Nachricht +an den Synthesizer geschickt. In Zeile 039 +pausiert das Programm, um die Note entsprechend ihrer Länge erklingen +zu lassen (in unserem Beispiel 400 ms. je Viertelnote). Anschließend +wird die NOTE_OFF-Nachricht +geschickt, um den Ton zu beenden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Wenn wir das Programm mit dem Java-Interpreter starten und eine passende +Sound-Hardware vorhanden ist, hören wir tatsächlich »Alle +meine Entchen«. Bei unveränderter Standard-Instrumentierung +sollte die Melodie auf einem Klavier gespielt werden. Wenn wir genau +hinhören, stellen wir allerdings ein Problem fest: Das Timing +des Stücks ist nicht präzise, sondern schwankt während +der Darbietung. Manche Noten werden etwas zu kurz, andere dagegen +zu lang gespielt. Das liegt daran, dass die mit Thread.sleep +erzeugten Notenlängen bei weitem nicht präzise genug sind. +Die beim Aufruf erzeugten Schwankungen sind für das menschliche +Ohr sehr gut hörbar und führen dazu, dass das Musikstück +ungenießbar wird. Obwohl das Verfahren prinzipiell funktioniert, +benötigen wir also ein präziseres Wiedergabewerkzeug. Und +das ist das Thema des nächsten Abschnitts.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

49.3.4 Alle meine Entchen mit dem Sequenzer

+ +

+Neben dem Synthesizer +ist der Sequencer +das zweite wichtige MidiDevice. +Er dient dazu, Midi-Sequenzen entsprechend der darin enthaltenen Timing-Information +präzise wiederzugeben. Das hört sich zunächst +einmal einfach an, ist es aber nicht. Einerseits benötigt ein +Sequencer einen Zeitgeber, der genauer ist als die üblicherweise +vom Betriebssystem zur Verfügung gestellten Timer. Zweitens muss +dieser möglichst immun gegen Schwankungen der CPU-Last sein, +d.h. der Sequencer sollte auch dann noch stabil arbeiten, wenn im +Hintergrund CPU-intensive Operationen ablaufen. Drittens muss ein +Sequenzer nicht nur, wie in unserem Beispiel, eine einzige Spur mit +verhältnismäßig langsamen Viertelnoten abspielen, +sondern möglicherweise ein Dutzend von ihnen, mit Achteln, Sechzehnteln +oder noch kürzeren Noten, wie sie beispielsweise bei Schlagzeugspuren +auftreten. Zudem enthalten die Spuren oft immense Mengen an Controller-Daten +(z.B. Pitch-Bend), die ebenfalls präzise wiedergegeben werden +müssen. Zu guter Letzt besitzt ein Sequenzer Zusatzfunktionen, +wie das Ändern der Abspielgeschwindigkeit, das Ausblenden einzelner +Spuren oder das Synchronisieren mit externen Taktgebern, und er besitzt +in aller Regel einen Aufnahmemodus, mit dem Mididaten in Echtzeit +aufgenommen werden können. + +

+Wir sehen also, dass die Implementierung eines guten Sequenzers gar +nicht so einfach ist. Glücklicherweise stellt das MidiSystem +einen eigenen Sequencer +zur Verfügung, dessen Standardimplementierung durch einen Aufruf +von getSequencer +beschafft werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public static Sequencer getSequencer()
+  throws MidiUnavailableException
+
+ +		 +javax.sound.midi.MidiSystem
+ +

+Beim Abspielen einer Melodie mit dem Sequencer +werden die Midi-Nachrichten nicht mehr direkt an den Synthesizer +geschickt, sondern zunächst in eine Sequence +verpackt. Diese kann wie folgt konstruiert werden: +

+ + + + + +
+ +
+public Sequence(float divisionType, int resolution)
+  throws InvalidMidiDataException
+
+ +		 +javax.sound.midi.Sequence
+ +

+Das erste Argument gibt die Art und Weise an, wie das Timing erzeugt +werden soll. Hier gibt es im wesentlichen die Möglichkeiten, +einen internen Timer zu verwenden, der auf Bruchteilen von Viertelnoten +basiert, oder mit externer Synchronisation zu arbeiten, bei der die +Timing-Informationen im SMPTE-Format +zur Verfügung gestellt werden. Wir wollen die erste Variante +wählen und übergeben dazu die Konstante Sequence.PPQ +als erstes Argument. Das zweite Argument resoultion +bezieht sich auf das erste und gibt die Auflösung des Timers +an. In unserem Fall würde es also die Anzahl der Zeitimpulse +je Viertelnote angeben. + +

+Um eine Sequence +mit Daten zu füllen, wird mindestens ein Track +benötigt, der durch Aufruf von createTrack +erzeugt werden kann: +

+ + + + + +
+ +
+public Track createTrack()
+
+ +		 +javax.sound.midi.Sequence
+ +

+Ein Track-Objekt +ist zunächst leer und wird durch wiederholte Aufrufe von add +mit Midi-Ereignissen versehen: +

+ + + + + +
+ +
+public boolean add(MidiEvent event)
+
+ +		 +javax.sound.midi.Track
+ +

+Nachdem die Sequence +fertiggestellt ist, kann sie durch Aufruf von setSequence +an den Sequencer +übergeben werden: +

+ + + + + +
+ +
+public void setSequence(Sequence sequence)
+  throws InvalidMidiDataException
+
+public void setTempoInBPM(float bpm)
+
+public void start()
+public void stop()
+public boolean isRunning()
+
+ +		 +javax.sound.midi.Sequencer
+ +

+Mit setTempoInBPM +kann das Abspieltempo in »Beats Per Minute« (kurz BPM), +also in Viertelnoten pro Minute, angegeben werden. start +startet das Abspielen der Sequenz, stop +beendet es. Mit isRunning +kann geprüft werden, ob der Sequencer gerade läuft. + +

+Bevor eine Sequence +abgespielt werden kann, müssen Synthesizer +und Sequencer +miteinander verbunden werden. Dies geschieht, indem ein Transmitter +des Sequenzers an einen Receiver +des Synthesizers angeschlossen wird. Der Transmitter +verfügt dazu über eine Methode setReceiver, +an die der empfangende Receiver +übergeben wird: +

+ + + + + +
+ +
+public void setReceiver(Receiver receiver)
+
+ +		 +javax.sound.midi.Transmitter
+ +

+Nach diesen Vorbemerkungen können wir uns nun ansehen, wie »Alle +meine Entchen« mit Hilfe eines Sequenzers wiedergegeben werden +kann. + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4903.java */
+002 
+003 import javax.sound.midi.*;
+004 
+005 public class Listing4903
+006 {
+007   private static void playAlleMeineEntchen()
+008   throws Exception
+009   {
+010     //Partitur {{Tonhoehe, DauerInViertelNoten, AnzahlWdh},...}
+011     final int DATA[][] = {
+012       {60,  1, 1}, //C
+013       {62,  1, 1}, //D
+014       {64,  1, 1}, //E
+015       {65,  1, 1}, //F
+016       {67,  2, 2}, //G,G
+017       {69,  1, 4}, //A,A,A,A
+018       {67,  4, 1}, //G
+019       {69,  1, 4}, //A,A,A,A
+020       {67,  4, 1}, //G
+021       {65,  1, 4}, //F,F,F,F
+022       {64,  2, 2}, //E,E
+023       {62,  1, 4}, //D,D,D,D
+024       {60,  4, 1}  //C
+025     };
+026     //Sequence bauen
+027     final int PPQS = 16; 
+028     final int STAKKATO = 4;
+029     Sequence seq = new Sequence(Sequence.PPQ, PPQS);
+030     Track track = seq.createTrack();
+031     long currentTick = 0;
+032     ShortMessage msg;
+033     //Kanal 0 auf "EnsembleStrings" umschalten
+034     msg = new ShortMessage(); 
+035     msg.setMessage(ShortMessage.PROGRAM_CHANGE, 0, 48, 0);
+036     track.add(new MidiEvent(msg, currentTick));
+037     //Partiturdaten hinzufügen
+038     for (int i = 0; i < DATA.length; ++i) { 
+039       for (int j = 0; j < DATA[i][2]; ++j) { //Anzahl Wdh. je Note
+040         msg = new ShortMessage();
+041         msg.setMessage(ShortMessage.NOTE_ON, 0, DATA[i][0], 64);
+042         track.add(new MidiEvent(msg, currentTick));
+043         currentTick += PPQS * DATA[i][1] - STAKKATO;
+044         msg = new ShortMessage();
+045         msg.setMessage(ShortMessage.NOTE_OFF, 0, DATA[i][0], 0);
+046         track.add(new MidiEvent(msg, currentTick));
+047         currentTick += STAKKATO; 
+048       }
+049     }
+050     //Sequencer und Synthesizer initialisieren
+051     Sequencer sequencer = MidiSystem.getSequencer(); 
+052     Transmitter trans = sequencer.getTransmitter();
+053     Synthesizer synth = MidiSystem.getSynthesizer();
+054     Receiver rcvr = synth.getReceiver();
+055     //Beide öffnen und verbinden
+056     sequencer.open();
+057     synth.open();
+058     trans.setReceiver(rcvr);
+059     //Sequence abspielen
+060     sequencer.setSequence(seq);
+061     sequencer.setTempoInBPM(145);
+062     sequencer.start();
+063     while (true) {
+064       try {
+065         Thread.sleep(100);
+066       } catch (Exception e) {
+067         //nothing
+068       }
+069       if (!sequencer.isRunning()) {
+070         break;
+071       }
+072     }
+073     //Sequencer anhalten und Geräte schließen
+074     sequencer.stop();
+075     sequencer.close();
+076     synth.close();
+077   }
+078 
+079   public static void main(String[] args)
+080   {
+081     try {
+082       playAlleMeineEntchen();
+083     } catch (Exception e) {
+084       e.printStackTrace();
+085       System.exit(1);
+086     }
+087     System.exit(0);
+088   }
+089 }
+ +		 +Listing4903.java
+ +Listing 49.3: Alle meine Entchen mit dem Sequenzer

+ +

+Die Partiturdaten stimmen mit denen des vorigen Beispiels überein, +werden allerdings anders verwendet. Zunächst wird ab Zeile 027 +eine Sequence +mit einem einzelnen Track +angelegt, deren Auflösung 16 Ticks per Viertelnote beträgt. +Ab Zeile 038 werden die Daten in +ShortMessage-Objekte +übertragen und dem Track +hinzugefügt. Anders als im vorigen Beispiel lassen wir die Note +allerdings nicht während der kompletten Notenlänge an, sondern +beenden sie STAKKATO Ticks früher +als vorgesehen. Diese Zeit zählen wir in Zeile 047 +zu der anschließenden Pause hinzu. Durch diese Maßnahme +gehen die Noten nicht direkt ineinander über, sondern werden +mit einem hörbaren Abstand gespielt. In Zeile 034 +wird eine ShortMessage +zur Programmumschaltung generiert, um Kanal 0 auf Instrument 48 umzuschalten. +Dadurch erklingt die Sequenz nicht mit einem Piano- sondern mit einem +Streichersound. + +

+Ab Zeile 051 werden Sequencer +und Synthesizer +initialisiert und miteinander verbunden. Anschließend wird die +Sequence +an den Sequenzer übergeben, die Abspielgeschwindigkeit eingestellt +und das Stück gespielt. In der nachfolgenden Schleife wartet +das Programm durch wiederholten Aufruf von isRunning, +bis die Sequenz vollständig abgespielt ist. Anschließend +stoppt es den Sequenzer und schließt alle Geräte. + + + + +

49.3.5 Zugriff auf Midi-Dateien

+ + + + +

Lesen und Abspielen einer Midi-Datei

+ +

+Als letztes Beispiel zum Thema Midi wollen wir uns ansehen, wie eine +Midi-Datei gelesen und abgespielt werden kann. Dazu benötigen +wir nur noch eine zusätzliche Methode, nämlich getSequence +aus der Klasse MidiSystem: +

+ + + + + +
+ +
+public static Sequence getSequence(File file)
+  throws InvalidMidiDataException, IOException
+
+ +		 +javax.sound.midi.MidiSystem
+ +

+getSequence +erwartet ein File-Objekt +als Argument, mit dem die abzuspielende Midi-Datei angegeben wird. +Es liefert als Rückgabewert eine Sequence, +die an den Sequenzer übergeben und von diesem abgespielt werden +kann. Ein Beispielprogramm zur Widergabe einer Midi-Datei ist nun +sehr einfach zu konstruieren. Mit Ausnahme der expliziten Konstruktion +der Sequence +entspricht es vollkommen dem Beispielprogramm des vorigen Abschnitts: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* Listing4904.java */
+002 
+003 import java.io.*;
+004 import javax.sound.midi.*;
+005 
+006 public class Listing4904
+007 {
+008   private static void playMidiFile(String name)
+009   throws Exception
+010   {
+011     //Sequencer und Synthesizer initialisieren
+012     Sequencer sequencer = MidiSystem.getSequencer();
+013     Transmitter trans = sequencer.getTransmitter();
+014     Synthesizer synth = MidiSystem.getSynthesizer();
+015     Receiver rcvr = synth.getReceiver();
+016     //Beide öffnen und verbinden
+017     sequencer.open();
+018     synth.open();
+019     trans.setReceiver(rcvr);
+020     //Sequence lesen und abspielen
+021     Sequence seq = MidiSystem.getSequence(new File(name));
+022     sequencer.setSequence(seq);
+023     sequencer.setTempoInBPM(145);
+024     sequencer.start();
+025     while (true) {
+026       try {
+027         Thread.sleep(100);
+028       } catch (Exception e) {
+029         //nothing
+030       }
+031       if (!sequencer.isRunning()) {
+032         break;
+033       }
+034     }
+035     //Sequencer anhalten und Geräte schließen
+036     sequencer.stop();
+037     sequencer.close();
+038     synth.close();
+039   }
+040 
+041   public static void main(String[] args)
+042   {
+043     try {
+044       playMidiFile(args[0]);
+045     } catch (Exception e) {
+046       e.printStackTrace();
+047       System.exit(1);
+048     }
+049     System.exit(0);
+050   }
+051 }
+ +		 +Listing4904.java
+ +Listing 49.4: Abspielen einer Midi-Datei

+ +

+Das Programm erwartet in der Kommandozeile den Namen der abzuspielenden +Midi-Datei. Wird es mit der (ebenfalls im Verzeichnis der Beispieldateien +befindlichen) Datei ame.mid als Argument +aufgerufen, ertönt das altbekannte »Alle meine Entchen«. + + + + +

Abspeichern einer Sequenz in einer Midi-Datei

+ +

+Das Abspeichern einer Sequence +in einer Midi-Datei ist fast so einfach wie ihr Abspielen. Die Klasse +MidiSystem +besitzt dazu eine Methode write, +die drei Parameter erwartet: +

+ + + + + +
+ +
+public static int write(Sequence in, int type, File out)
+  throws IOException
+
+ +		 +javax.sound.midi.MidiSystem
+ +

+Als erstes Argument wird die zu speichernde Sequence +übergeben, als zweites der Midi-Dateityp und als letztes ein +File-Objekt +mit dem Namen der Ausgabedatei. Für einfache Experimente kann +als Midi-Dateityp einfach 0 übergeben werden. Ein Array mit allen +unterstützten Dateitypen kann durch Aufruf von getMidiFileTypes +beschafft werden. +

+ + + +
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+
+ + + + +

49.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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Kapitel 50

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Performance-Tuning

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+ + + + +

50.1 Einleitung

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+ +
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+Java gilt gemeinhin als Sprache, die mit Performance-Problemen zu +kämpfen hat. Nicht nur die Ablaufgeschwindigkeit des Compilers +und anderer Entwicklungswerkzeuge, sondern vor allem die der eigenen +Programme läßt oft zu wünschen übrig. Aufgrund +der Plattformunabhängigkeit des vom Compiler generierten Bytecodes +kann dieser normalerweise nicht direkt auf dem jeweiligen Betriebssystem +ausgeführt werden. Er verwendet statt dessen einen eigenen Interpreter, +die Virtuelle Maschine (kurz: VM), +zur Ausführung der erstellten Programme. + +

+Interpretierter Code wird naturgemäß langsamer ausgeführt +als kompilierter, selbst wenn er in Form von Bytecodes vorliegt. Zwar +ist es prinzipiell möglich, auch Java-Programme in Native-Code +zu übersetzen (es gibt sogar einige kommerzielle Tools, die das +tun), aber dann ist es mit der Plattformunabhängigkeit aus, und +das fertige Programm läuft nur noch auf einem Betriebssystem. +Während das für Applikationen in bestimmten Fällen +akzeptabel sein mag, verbietet sich diese Vorgehensweise für +Applets, die im Internet auf vielen verschiedenen Browsern +und Betriebssystemen laufen müssen, von selbst. Zudem konterkarieren +native-kompilierte Programme die Grundidee der plattformübergreifenden +Binärkompatibilität, die eine der herausragenden Eigenschaften +von Java ist. + +

+Eine Alternativlösung bieten Just-In-Time-Compiler +(kurz: JIT), deren Entwicklung in großen +Schritten voranschreitet. Ein JIT ist ein Programm, das den Bytecode +von Methoden während der Ausführung des Programms in Maschinencode +der aktuellen Plattform übersetzt und so beim nächsten Aufruf +wesentlich schneller ausführen kann. Vorteilhaft ist dabei, dass +die Klassendateien mit dem Bytecode unverändert ausgeliefert +werden können und das Programm seinen plattformübergreifenden +Charakter erhält. Nur der Just-In-Time-Compiler ist plattformspezifisch +und an ein bestimmtes Betriebssystem gebunden. Nahezu alle Hersteller +kommerzieller Java-Produkte haben mittlerweile einen JIT als festen +Bestandteil ihres Java-Entwicklungssystems eingebunden. Auch SUN liefert +seit dem JDK 1.1.6 den Just-In-Time-Compiler von Symantec als festen +Bestandteil des JDK aus. + +

+Leider ist auch ein Just-In-Time-Compiler kein Allheilmittel gegen +Performanceprobleme. Zwar ist er in der Lage, bestimmte Codeteile +so stark zu beschleunigen, dass ihre Ablaufgeschwindigkeit der von +kompiliertem C-Code nahekommt. Andererseits gibt es nach wie vor genügend +Möglichkeiten, Programme zu schreiben, die inhärent langsamen +Code enthalten, der auch von einem Just-In-Time-Compiler nicht entscheidend +verbessert werden kann. Zudem ensteht durch den Einsatz des JIT ein +gewisser Overhead, der möglicherweise einen Netto-Performancegewinn +verhindert, denn das Kompilieren des Bytecodes kostet Zeit und zusätzlichen +Speicher. + +

+Des weiteren ist zu bedenken, dass zur Laufzeit eine Vielzahl von +Checks durchgeführt werden müssen, die die Ablaufgeschwindigkeit +von Java-Programmen vermindert: +

+ +

+Am besten ist es daher, bereits während der Entwicklung der Programme +auf die Ablaufgeschwindigkeit des erzeugten Codes zu achten. Wir wollen +uns in diesem Kapitel einige typische Java-Konstrukte ansehen, die +bei unachtsamer Verwendung zu Performance-Problemen führen können. +Gleichzeitig wollen wir Möglichkeiten aufzeigen, wie man mit +alternativem Code den Engpaß umgehen und die Ablaufgeschwindigkeit +des Programms verbessern kann. Wenn man diese Regeln beachtet, ist +es durchaus möglich, in Java größere Programme zu +schreiben, deren Laufzeitverhalten auf aktuellen Rechnern absolut +akzeptabel ist. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Wir wollen uns in diesem Kapitel nicht mit grundlegenden Techniken +der Codeoptimierung beschäftigen. Auch wenn sie zeitweilig kurz +angedeutet werden, können diese Themen besser in Büchern +über Programmiersprachen, Algorithmen oder Optimierungstechniken +für Compiler nachgelesen werden. Auch Tipps & Tricks, die +in aller Regel nur marginale Verbesserungen bringen, oder langsamer +Code, für den keine einfach anzuwendenden Alternativen bekannt +sind, sollen hier nicht behandelt werden. Statt dessen wollen wir +uns auf einige große Themenkomplexe konzentrieren, die leicht +umzusetzen sind und in der Praxis schnell zu Verbesserungen führen.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+
+ + + + +

50.2 Tuning-Tipps

+
+ +
+ + + + +

50.2.1 String und StringBuilder

+ + + + +

String-Verkettung

+ +

+In Java gibt es zwei unterschiedliche Klassen String +und StringBuilder +zur Verarbeitung von Zeichenketten, deren prinzipielle Eigenschaften +in Kapitel 11 erläutert +wurden. Java-Anfänger verwenden meist hauptsächlich die +Klasse String, +denn sie stellt die meisten Methoden zur Zeichenkettenextraktion und +-verarbeitung zur Verfügung und bietet mit dem +-Operator eine +bequeme Möglichkeit, Zeichenketten miteinander zu verketten. + +

+Daß diese Bequemlichkeit ihren Preis hat, zeigt folgender Programmausschnitt: + + +

+ + + + +
+ +
+001 String s;
+002 s = "";
+003 for (int i = 0; i < 20000; ++i) {
+004   s += "x";
+005 }
+ +
+ +Listing 50.1: Langsame String-Verkettung

+ +

+Das Programmfragment hat die Aufgabe, einen String zu erstellen, der +aus 20000 aneinandergereihten »x« besteht. Das ist zwar +nicht sehr praxisnah, illustriert aber die häufig vorkommende +Verwendung des +=-Operators auf Strings. Der obige Code ist sehr ineffizient, +denn er läuft langsam und belastet das Laufzeitsystem durch 60000 +temporäre Objekte, die alloziert und vom Garbage Collector wieder +freigegeben werden müssen. Der Compiler übersetzt das Programmfragment +etwa so: + + +

+ + + + +
+ +
+001 String s;
+002 s = "";
+003 for (int i = 0; i < 20000; ++i) {
+004   s = new StringBuilder(s).append("x").toString();
+005 }
+ +
+ +Listing 50.2: Wie der Java-Compiler String-Verkettungen übersetzt

+ +

+Dieser Code ist in mehrfacher Hinsicht unglücklich. Pro Schleifendurchlauf +wird ein temporäres StringBuilder-Objekt +alloziert und mit dem zuvor erzeugten String initialisiert. Der Konstruktor +von StringBuilder +erzeugt ein internes Array (also eine weitere Objektinstanz), um die +Zeichenkette zu speichern. Immerhin ist dieses Array 16 Byte größer +als eigentlich erforderlich, so dass der nachfolgende Aufruf von append +das Array nicht neu allozieren und die Zeichen umkopieren muss. Schließlich +wird durch den Aufruf von toString +ein neues String-Objekt +erzeugt und s zugewiesen. Auf +diese Weise werden pro Schleifendurchlauf drei temporäre Objekte +erzeugt, und der Code ist durch das wiederholte Kopieren der Zeichen +im Konstruktor von StringBuilder +sehr ineffizient. + +

+Eine eminente Verbesserung ergibt sich, wenn die Klasse StringBuilder +und ihre Methode append +direkt verwendet werden: + + +

+ + + + +
+ +
+001 String s;
+002 StringBuilder sb = new StringBuilder(1000);
+003 for (int i = 0; i < 20000; ++i) {
+004   sb.append("x");
+005 }
+006 s = sb.toString();
+ +
+ +Listing 50.3: Performante String-Verkettungen mit StringBuilder.append

+ +

+Hier wird zunächst ein StringBuilder +erzeugt und mit einem 1000 Zeichen großen Puffer versehen. Da +die StringBuilder-Klasse +sich die Länge der gespeicherten Zeichenkette merkt, kann der +Aufruf append("x") meist in +konstanter Laufzeit erfolgen. Dabei ist ein Umkopieren nur dann erforderlich, +wenn der interne Puffer nicht mehr genügend Platz bietet, um +die an append +übergebenen Daten zu übernehmen. In diesem Fall wird ein +größeres Array alloziert und der Inhalt des bisherigen +Puffers umkopiert. In der Summe ist die letzte Version etwa um den +Faktor 10 schneller als die ersten beiden und erzeugt 60000 temporäre +Objekte weniger. + +

+Interessant ist dabei der Umfang der Puffervergrößerung, +den das StringBuilder-Objekt +vornimmt, denn er bestimmt, wann bei fortgesetztem Aufruf von append +das nächste Mal umkopiert werden muss. Anders als beispielsweise +bei der Klasse Vector, +die einen veränderbaren Ladefaktor +besitzt, verdoppelt sich die Größe eines StringBuilder-Objekts +bei jeder Kapazitätserweiterung. Dadurch wird zwar möglicherweise +mehr Speicher als nötig alloziert, aber die Anzahl der Kopiervorgänge +wächst höchstens logarithmisch mit der Gesamtmenge der eingefügten +Daten. In unserem Beispiel kann der interne Puffer zunächst 1000 +Zeichen aufnehmen, wird beim nächsten Überlauf auf etwa +2000 Zeichen vergrößert, dann auf 4000, 8000, 16000 und +schließlich auf 32000 Zeichen. Hätten wir die initiale +Größe auf 20000 Zeichen gesetzt, wäre sogar überhaupt +kein Kopiervorgang erforderlich geworden und das Programm hätte +12000 Zeichen weniger alloziert. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Bei der Verwendung der Operatoren + und += auf String-Objekten +sollte man zusätzlich bedenken, dass deren Laufzeit nicht konstant +ist (bzw. ausschließlich von der Länge des anzuhängenden +Strings abhängt). Tatsächlich hängt sie auch stark +von der Länge des Strings ab, an den angehängt werden soll, +denn die Laufzeit eines Kopiervorgangs wächst nun einmal proportional +zur Länge des zu kopierenden Objekts. Damit wächst das Laufzeitverhalten +der Schleife in Listing 50.1 +nicht linear, sondern annähernd quadratisch. Es verschlechtert +sich also mit zunehmender Länge der Schleife überproportional.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ + + + +

Einfügen und Löschen in Strings

+ +

+Ein immer noch deutlicher, wenn auch nicht ganz so drastischer Vorteil +bei der Verwendung von StringBuilder +ergibt sich beim Einfügen von Zeichen am vorderen Ende +des Strings: + + +

+ + + + +
+ +
+001 String s;
+002 s = "";
+003 for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
+004   s = "x" + s;
+005 }
+ +
+ +Listing 50.4: Langsames Einfügen in einen String

+ +

+In diesem Beispiel wird wiederholt ein Zeichen vorne in den String +eingefügt. Der Compiler wandelt das Programm auch hier in wiederholte +Aufrufe von StringBuilder-Methoden +um, wobei unnötig viele Zwischenobjekte entstehen und unnötig +oft kopiert werden muss. Eine bessere Lösung kann man auch hier +durch direkte Verwendung eines StringBuilder-Objekts +erzielen: + + +

+ + + + +
+ +
+001 String s;
+002 StringBuilder sb = new StringBuilder(1000);
+003 for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
+004   sb.insert(0, "x");
+005 }
+006 s = sb.toString();
+ +
+ +Listing 50.5: Schnelles Einfügen in einen String

+ +

+Im Test war die Laufzeit dieser Variante etwa um den Faktor vier besser +als die der ersten Version. Außerdem wird nicht ein einziges +temporäres Objekt erzeugt, so dass zusätzlich das Memory-Subsystem +und der Garbage Collector entlastet werden. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit dem JDK 1.2 gibt es in der Klasse StringBuilder +(beziehungsweise in der Klasse StringBuffer) +eine Methode delete, +mit der ein Teil der Zeichenkette gelöscht werden kann. Dadurch +können beispielsweise Programmteile der folgenden Art beschleunigt +werden: + +

+String sub1 = s.substring(0, 1000) + s.substring(2000);
+
+ + +

+Anstatt hier die ersten 1000 Zeichen mit allen Zeichen ab Position +2000 zu verbinden, kann unter Verwendung eines StringBuilders +auch direkt das gewünschte Stück gelöscht werden: + +

+String sub2 = sb.delete(1000, 2000).toString();
+
+ +		 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

Die Methode toString der Klasse StringBuilder

+ +

+Den vorangegangenen Abschnitten kann man entnehmen, dass die Verwendung +der Klasse StringBuilder +meist dann sinnvoll ist, wenn die Zeichenkette zunächst aus vielen +kleinen Teilen aufgebaut werden soll oder wenn sie sich häufig +ändert. Ist der String dagegen fertig konstruiert oder muss auf +einen vorhandenen String lesend zugegriffen werden, geht dies im allgemeinen +mit den vielseitigeren Methoden der Klasse String +besser. Um einen StringBuilder +in einen String +zu konvertieren, wird die Methode toString +aufgerufen, die durch einen kleinen Trick sehr effizient arbeitet. +Anstatt beim Aufruf von toString +einen Kopiervorgang zu starten, teilen sich String- +und StringBuilder-Objekt +nach dem Aufruf das interne Zeichenarray, d.h. beide Objekte verwenden +ein- und denselben Puffer. Normalerweise wäre diese Vorgehensweise +indiskutabel, denn nach der nächsten Änderung des StringBuilder-Objekts +hätte sich dann auch der Inhalt des String-Objekts +verändert (was per Definition nicht erlaubt ist). + +

+Um das zu verhindern, wird vom Konstruktor der String-Klasse +während des Aufrufs von toString +ein shared-Flag im StringBuilder-Objekt +gesetzt. Dieses wird bei allen verändernden StringBuilder-Methoden +abgefragt und führt dazu, dass - wenn es gesetzt ist - der Pufferinhalt +vor der Veränderung kopiert und die Änderung auf der Kopie +vorgenommen wird. Ein echter Kopiervorgang wird also solange nicht +erforderlich, wie auf den StringBuilder +nicht schreibend zugegriffen wird. + + + + +

Die Unveränderlichkeit von String-Objekten

+ +

+Da die Klasse String +keine Möglichkeit bietet, die gespeicherte Zeichenkette nach +der Instanzierung des Objekts zu verändern, können einige +Operationen auf Zeichenketten sehr effizient implementiert werden. +So erfordert beispielsweise die einfache Zuweisung zweier String-Objekte +lediglich das Kopieren eines Zeigers, ohne dass durch Aliasing +die Gefahr besteht, beim Ändern eines Strings versehentlich weitere +Objekte zu ändern, die auf denselben Speicherbereich zeigen. + +

+Soll ein String +physikalisch kopiert werden, kann das mit Hilfe eines speziellen Konstruktors +erreicht werden: + +

+String s2 = new String(s1);
+
+ + +

+Da der interne Puffer hierbei kopiert wird, ist der Aufruf natürlich +ineffizienter als die einfache Zuweisung. + +

+Auch die Methode substring +der Klasse String +konnte sehr effizient implementiert werden. Sie erzeugt zwar ein neues +String-Objekt, +aber den internen Zeichenpuffer teilt es sich mit dem bisherigen Objekt. +Lediglich die Membervariablen, in denen die Startposition und relevante +Länge des Puffers festgehalten werden, müssen im neuen Objekt +angepasst werden. Dadurch ist auch das Extrahieren von langen Teilzeichenketten +recht performant. Dasselbe gilt für die Methode trim, +die ebenfalls substring +verwendet und daher keine Zeichen kopieren muss. + + + + +

Durchlaufen von Zeichenketten

+ +

+Soll ein String +durchlaufen werden, so kann mit der Methode length +seine Länge ermittelt werden, und durch wiederholten Aufruf von +charAt +können alle Zeichen nacheinander abgeholt werden. Alternativ +könnte man auch zunächst ein Zeichenarray allozieren und +durch Aufruf von getChars +alle Zeichen hineinkopieren. Beim späteren Durchlaufen wäre +dann kein Methodenaufruf mehr erforderlich, sondern die einzelnen +Array-Elemente könnten direkt verwendet werden. Die Laufzeitunterschiede +zwischen beiden Varianten sind allerdings minimal und werden in der +Praxis kaum ins Gewicht fallen (da die Klasse String +als final +deklariert wurde und die Methode charAt +nicht synchronized +ist, kann sie sehr performant aufgerufen werden). + + + + +

Das Interface CharSequence und die Methode +toString

+ +

+Wenn Sie eine Zeichenkette aus Einzelstücken zusammensetzen verwenden +Sie am Besten die Klasse StringBuilder. +Doch wenn Sie diese Zeichenkette anschließend als Parameter +oder Rückgabewert übergeben, wird dieser häufig über +die Methode toString in einen +äquivalenten String umgewandelt. +Wird die Zeichenkette anschließend weiter bearbeitet, wird der +übergebene String anschließend +wieder in einen StringBuilder +umgewandelt und so weiter. + +

+Sie können sich diese unnötigen Kopieroperationen allerdings +auch sparen und Ihren Code gleichzeitig wesentlich lesbarer machen, +indem Sie in diesen Fällen einfach in der Methodensignatur einen +Parameter vom Typ StringBuilder +definieren und das Objekt direkt übergeben. + +

+Können Sie die Signatur der Methode allerdings nicht ändern +- etwa, weil die Methode auch mit gewöhnlichen Strings aufgerufen +werden soll, hält das JDK seit der Version 5 das Interface CharSequence +für Sie bereit, welches bereits in Abschnitt 11.5 +vorgestellt wurde. Dieses Interface wird sowohl von der Klasse String +als auch von StringBuilder implementiert +und gestattet es Objekte beiden Typs zu übergeben. + + + + +

50.2.2 Methodenaufrufe

+ +

+Eine der häufigsten Operationen in objektorientierten Programmiersprachen +ist der Aufruf einer Methode an einer Klasse oder einem Objekt. Generell +werden Methodenaufrufe in Java recht performant ausgeführt. Ihr +Laufzeitverhalten ist jedoch stark von ihrer Signatur und ihren Attributen +abhängig. Tabelle 50.1 +gibt einen Überblick über die Laufzeit (in msec.) von 10 +Millionen Aufrufen einer trivialen Methode unter unterschiedlichen +Bedingungen. Alle Messungen wurden mit dem JDK 1.2 Beta 4 auf einem +PentiumII-266 unter Windows 95 vorgenommen. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Signatur/Attribute Ohne JIT Mit JIT
public 5650 280
public, mit 4 Parametern 7800 390
public static 5060 110
protected 5770 280
private 5820 50
public synchronized 9500 4660
public final 6260 50
+

+Tabelle 50.1: Geschwindigkeit von Methodenaufrufen

+ +

+Dabei fallen einige Dinge auf: +

+ +

+Weiterhin ist zu beachten, dass der polymorphe Aufruf von Methoden +Zeit kostet (was nicht aus dieser Tabelle abgelesen werden kann). +Ist beispielsweise aus einer Klasse A eine weitere Klasse B +abgeleitet, so ist der Aufruf von Methoden auf einem Objekt des Typs +A kostspieliger als der auf einem Objekt des Typs B. + +

+Aus diesen Ergebnissen allgemeingültige Empfehlungen abzuleiten, +ist schwierig. Zwar empfiehlt es sich offensichtlich, Methoden als +private +bzw. final +zu deklarieren, wenn sicher ist, dass sie in abgeleiteten Klassen +nicht aufgerufen bzw. überlagert werden sollen. Auch könnte +man versuchen, verstärkt Klassenmethoden zu verwenden oder zur +Vermeidung von polymorphen Aufrufen die Vererbungshierachie zu beschränken +oder mit Hilfe des Attributs final +ganz abzuschneiden. All diese Entscheidungen hätten aber einen +starken Einfluss auf das Klassendesign der Anwendung und könnten +sich leicht an anderer Stelle als Sackgasse herausstellen. + +

+Der einzig wirklich allgemeingültige Rat besteht darin, Methoden +nur dann als synchronized +zu deklarieren, wenn es wirklich erforderlich ist. Eine Methode, die +keine Membervariablen verwendet, die gleichzeitig von anderen Threads +manipuliert werden, braucht auch nicht synchronisiert zu werden. Eine +Anwendung, die nur einen einzigen Thread besitzt und deren Methoden +nicht von Hintergrundthreads aufgerufen werden, braucht überhaupt +keine synchronisierten Methoden in eigenen Klassen. + + + + +

50.2.3 Vektoren und Listen

+ +

+Ein Vector +ist ein bequemes Hilfsmittel, um Listen von Objekten zu speichern, +auf die sowohl sequenziell als auch wahlfrei zugriffen werden kann. +Aufgrund seiner einfachen Anwendung und seiner Flexibilität bezüglich +der Art und Menge der zu speichernden Elemente wird er in vielen Programmen +ausgiebig verwendet. Bei falschem Einsatz können Vektoren durchaus +zum Performance-Killer werden, und wir wollen daher einige Hinweise +zu ihrer Verwendung geben. + +

+Zunächst einmal ist der Datenpuffer eines Vektors als Array implementiert. +Da die Größe von Arrays nach ihrer Initialisierung nicht +mehr verändert werden kann, erfordert das Einfügen neuer +Elemente möglicherweise das Allozieren eines neuen Puffers und +das Umkopieren der vorhandenen Elemente. Ein Vector +besitzt dazu die beiden Attribute Kapazität und Ladefaktor. +Die Kapazität gibt an, wie viele Elemente insgesamt aufgenommen +werden können, also wie groß der interne Puffer ist. Der +Ladefaktor bestimmt, um wie viele Elemente der interne Puffer erweitert +wird, wenn beim Einfügen eines neuen Elements nicht mehr ausreichend +Platz vorhanden ist. Je kleiner die anfängliche Kapazität +und der Ladefaktor sind, desto häufiger ist beim fortgesetzten +Einfügen von Elementen ein zeitaufwändiges Umkopieren erforderlich. + +

+Wird ein Vector +ohne Argumente instanziert, so hat sein Puffer eine anfängliche +Kapazität von 10 Objekten und der Ladefaktor ist 0. Letzteres +bedeutet, dass die Kapazität bei jeder Erweiterung verdoppelt +wird (analog zur Klasse StringBuilder, +s. Abschnitt 50.2.1). Alternativ +kann die Kapazität oder auch beide Werte beim Instanzieren an +den Konstruktor übergeben werden. Durch die folgende Deklaration +wird ein Vector +mit einer anfänglichen Kapazität von 100 Elementen und einem +Ladefaktor von 50 angelegt: + +

+Vector v = new Vector(100, 50);
+
+ + +

+Ein weiteres Problem der Klasse Vector +ist, dass die meisten ihrer Methoden als synchronized +deklariert wurden. Dadurch kann ein Vector +zwar sehr einfach als gemeinsame Datenstruktur mehrerer Threads verwendet +werden. Die Zugriffsmethoden sind aber leider auch ohne Multi-Threading-Betrieb +entsprechend langsam. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit der Version 1.2 des JDK stehen mit den Klassen LinkedList +und ArrayList +auch alternative Listenimplementierungen zur Verfügung, die anstelle +von Vector +verwendet werden können. Hier ist jedoch Vorsicht geboten, soll +das Programm nicht langsamer laufen als vorher. Die Klasse LinkedList +implementiert die Datenstruktur in klassischer Form als doppelt verkettete +Liste ihrer Elemente. Zwar entfallen dadurch die Kopiervorgänge, +die beim Erweitern des Arrays erforderlich waren. Durch die Vielzahl +der allozierten Objekte, in denen die Listenelemente und die Zeiger +gespeichert werden müssen, und die teilweise ineffiziente Implementierung +einiger Grundoperationen (insbesondere add) +hat sich LinkedList +jedoch im Test als relativ ineffizient herausgestellt. Wesentlich +bessere Ergebnisse gab es mit der Klasse ArrayList. +Sie ist ähnlich wie Vector +implementiert, verzichtet aber (wie die meisten 1.2er Collections) +auf die synchronized-Attribute +und ist daher - insbesondere bei aktiviertem JIT und Zugriff mit add +und get +sehr - performant.

+ + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Listing 50.6 zeigt drei +Methoden, die jeweils ein String-Array übergeben bekommen und +daraus eine bestimmte Anzahl von Elementen zurückgeben. Die erste +Version verwendet einen Vector, +die zweite eine LinkedList +und die dritte eine ArrayList +zur Datenspeicherung. Im Test war die dritte Version eindeutig die +schnellste. Bei aktiviertem JIT und Übergabe von 100000 Elementen, +von denen jeweils die Hälfte zurückgegeben wurden, war das +Verhältnis der Laufzeiten der drei Methoden etwa 3:18:1. + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static String[] vtest1(String el[], int retsize)
+002 {
+003   //Verwendet Vector
+004   Vector v = new Vector(el.length + 10);
+005   for (int i = 0; i < el.length; ++i) {
+006     v.addElement(el[i]);
+007   }
+008   String[] ret = new String[retsize];
+009   for (int i = 0; i < retsize; ++i) {
+010     ret[i] = (String)v.elementAt(i);
+011   }
+012   return ret;
+013 }
+014 
+015 public static String[] vtest2(String el[], int retsize)
+016 {
+017   //Verwendet LinkedList
+018   LinkedList l = new LinkedList();
+019   for (int i = 0; i < el.length; ++i) {
+020     l.add(el[i]);
+021   }
+022   String[] ret = new String[retsize];
+023   Iterator it = l.iterator();
+024   for (int i = 0; i < retsize; ++i) {
+025     ret[i] = (String)it.next();
+026   }
+027   return ret;
+028 }
+029 
+030 public static String[] vtest3(String el[], int retsize)
+031 {
+032   //Verwendet ArrayList
+033   ArrayList l = new ArrayList(el.length + 10);
+034   for (int i = 0; i < el.length; ++i) {
+035     l.add(el[i]);
+036   }
+037   String[] ret = new String[retsize];
+038   for (int i = 0; i < retsize; ++i) {
+039     ret[i] = (String)l.get(i);
+040   }
+041   return ret;
+042 }
+ +
+ +Listing 50.6: Vergleich von Listen und Vektoren

+ +

+Ist es dagegen erforderlich, viele Einfügungen und Löschungen +innerhalb der Liste vorzunehmen, sollte im allgemeinen eine zeigerbasierte +Implementierung der arraybasierten vorgezogen werden. Während +es bei letzterer stets erforderlich ist, einen Teil des Arrays umzukopieren, +wenn ein Element eingefügt oder gelöscht wird, brauchen +bei den verzeigerten Datenstrukturen lediglich ein paar Verweise aktualisiert +zu werden. + + + + +

50.2.4 Dateizugriffe

+ + + + +

Schreiben von Streams

+ +

+Seit dem JDK 1.1 gibt es die Writer-Klassen, +mit denen Character-Streams verarbeitet +werden können. Passend zur internen Darstellung des char-Typs +in Java verwenden sie 16-Bit breite UNICODE-Zeichen zur Ein- und Ausgabe. +Um eine Datei zu erzeugen, kann ein FileWriter-Objekt +angelegt werden, und die Zeichen werden mit den write-Methoden +geschrieben. Um die Performance zu erhöhen, kann der FileWriter +in einen BufferedWriter +gekapselt werden, der mit Hilfe eines internen Zeichenpuffers die +Anzahl der Schreibzugriffe reduziert. Im Test ergab sich dadurch ein +Geschwindigkeitszuwachs um den Faktor drei bis vier gegenüber +dem ungepufferten Zugriff. Die von BufferedWriter +verwendete Standard-Puffergröße von 8 kByte ist in aller +Regel ausreichend, weitere Vergrößerungen bringen keine +nennenswerten Beschleunigungen. + +

+Das Dilemma der Writer-Klassen +besteht darin, dass die meisten externen Dateien mit 8-Bit-Zeichen +arbeiten, statt mit 16-Bit-UNICODE-Zeichen. Ein FileWriter +führt also vor der Ausgabe eine Konvertierung der UNICODE-Zeichen +durch, um sie im korrekten Format abzuspeichern. Der Aufruf der dazu +verwendeten Methoden der Klasse CharToByteConverter +aus dem Paket sun.io +kostet natürlich Zeit und vermindert die Performance der Writer-Klasse. +Wesentlich schneller sind die (älteren) OutputStream-Klassen, +die nicht mit Zeichen, sondern mit Bytes arbeiten. Sie führen +keine aufwändige Konvertierung durch, sondern geben je Zeichen +einfach dessen niederwertige 8 Bit aus. Das spart viel Zeit und führte +im Test zu einer nochmals um den Faktor drei bis vier beschleunigten +Ausgabe (wenn auch der FileOutputStream +in einen BufferedOutputStream +eingeschlossen wurde). + +

+Die OutputStream-Klassen +sind also immer dann den Writer-Klassen +vorzuziehen, wenn entweder sowieso Binärdaten ausgegeben werden +sollen oder wenn sichergestellt ist, dass keine UNICODE-Zeichen verwendet +werden, die durch das simple Abschneiden der oberen 8 Bit falsch ausgegeben +würden. Da der UNICODE-Zeichensatz in den ersten 256 Zeichen +zum ISO-8859-1-Zeichensatz kompatibel ist, sollten sich für die +meisten europäischen und angelsächsischen Sprachen keine +Probleme ergeben, wenn zur Ausgabe von Zeichen die OutputStream-Klassen +verwendet werden. + +

+Listing 50.7 zeigt +das Erzeugen einer etwa 300 kByte großen Datei, bei der zunächst +die Writer- +und dann die OutputStream-Klassen +verwendet wurden. Im Test lag die Ausführungsgeschwindigkeit +der zweiten Variante um etwa eine Zehnerpotenz über der ersten. + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void createfile1()
+002 throws IOException
+003 {
+004   Writer writer = new FileWriter(FILENAME);
+005   for (int i = 0; i < LINES; ++i) {
+006     for (int j = 0; j < 60; ++j) {
+007       writer.write('x');
+008     }
+009     writer.write(NL);
+010   }
+011   writer.close();
+012 }
+013 
+014 public static void createfile4()
+015 throws IOException
+016 {
+017   OutputStream os = new BufferedOutputStream(
+018     new FileOutputStream(FILENAME)
+019   );
+020   for (int i = 0; i < LINES; ++i) {
+021     for (int j = 0; j < 60; ++j) {
+022       os.write('x');
+023     }
+024     os.write('\r');
+025     os.write('\n');
+026   }
+027   os.close();
+028 }
+ +
+ +Listing 50.7: Performance von Writer und OutputStream

+ + + + +

Lesen von Streams

+ +

+Die Performance des sequenziellen Lesens von Zeichen- oder Byte-Streams +zeigt ein ähnliches Verhalten wie die des sequenziellen Schreibens. +Am langsamsten war der ungepufferte Zugriff mit der Klasse FileReader. +Die größten Geschwindigkeitsgewinne ergaben sich durch +das Kapseln des FileReader +in einen BufferedReader, +die Performance lag um etwa eine Zehnerpotenz höher als im ungepufferten +Fall. Der Umstieg auf das byte-orientierte Einlesen mit den Klassen +FileInputStream +und BufferedInputStream +brachte dagegen nur noch geringe Vorteile. Möglicherweise muss +der zur Eingabekonvertierung in den Reader-Klassen +verwendete ByteToCharConverter +weniger Aufwand treiben, als ausgabeseitig nötig war. + + + + +

RandomAccess-Dateien

+ +

+Der wahlfreie Zugriff auf eine Datei zum Lesen oder Schreiben erfolgt +in Java mit der Klasse RandomAccessFile. +Da sie nicht Bestandteil der Reader- +Writer-, +InputStream- +oder OutputStream-Hierarchien +ist, besteht auch nicht die Möglichkeit, sie zum Zweck der Pufferung +zu schachteln. Tatsächlich ist der ungepufferte byteweise Zugriff +auf ein RandomAccessFile +sehr langsam, er liegt etwa in der Größenordnung des ungepufferten +Zugriffs auf Character-Streams. Wesentlich schneller kann mit Hilfe +der read- +und write-Methoden +gearbeitet werden, wenn nicht nur ein einzelnes, sondern ein ganzes +Array von Bytes verarbeitet wird. Je nach Puffergröße und +Verarbeitungsaufwand werden dann Geschwindigkeiten wie bei gepufferten +Bytestreams oder höher erzielt. Das folgende Beispiel zeigt, +wie man mit einem 100 Byte großen Puffer eine Random-Access-Datei +bereits sehr schnell lesen kann. + + +

+ + + + +
+ +
+001 public static void randomtest2()
+002 throws IOException
+003 {
+004   RandomAccessFile file = new RandomAccessFile(FILENAME, "rw");
+005   int cnt = 0;
+006   byte[] buf = new byte[100];
+007   while (true) {
+008     int num = file.read(buf);
+009     if (num <= 0) {
+010       break;
+011     }
+012     cnt += num;
+013   }
+014   System.out.println(cnt + " Bytes read");
+015   file.close();
+016 }
+ +
+ +Listing 50.8: Gepufferter Zugriff auf Random-Access-Dateien

+ +

+Das Programm liest die komplette Datei in Stücken von jeweils +100 Byte ein. Der Rückgabewert von read +gibt die tatsächliche Zahl gelesener Bytes an. Sie entspricht +normalerweise der Puffergröße, liegt aber beim letzten +Datenpaket darunter, wenn die Dateigröße nicht zufällig +ein Vielfaches der Puffergröße ist. Die Performance von +randomtest2 ist sehr gut, sie +lag auf dem Testrechner (Pentium II, 266 MHz, 128 MB, UW-SCSI) bei +etwa 5 MByte pro Sekunde, was für ein Java-Programm sicherlich +ein respektabler Wert ist. Ein wesentlicher Grund ist darin zu suchen, +dass durch den programmeigenen Puffer ein Großteil der Methodenaufrufe +zum Lesen einzelner Bytes vermieden werden (in diesem Fall sind es +um den Faktor 100 weniger). Auf die gleiche Weise lassen sich auch +die streamorientierten Dateizugriffe beschleunigen, wenn die Anwendung +nicht unbedingt darauf angewiesen ist, zeichenweise zu lesen +bzw. zu schreiben. + + + + +

50.2.5 Speicher-Optimierung

+ +

+Neben den direkten Prozessoraktivitäten hat auch die Art und +Weise, in der das Programm mit dem Hauptspeicher umgeht, einen erheblichen +Einfluss auf dessen Performance. Einige der Aspekte, die dabei eine +Rolle spielen, sind: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100315.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100315.html new file mode 100644 index 0000000..704f7ff --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100315.html @@ -0,0 +1,750 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 50 - Performance-Tuning +
+
+ + + + +

50.3 Einsatz eines Profilers

+
+ +
+ + + + +

50.3.1 Grundlagen

+ +

+Die bisher vorgestellten Tipps und Tricks sind sicherlich eine Hilfe, +um bereits während der Entwicklung eines Programms grundsätzliche +Performance-Probleme zu vermeiden. Läuft das fertige Programm +dann trotzdem nicht mit der gewünschten Geschwindigkeit (was +in der Praxis häufig vorkommt), helfen pauschale Hinweise leider +nicht weiter. Statt dessen gilt es herauszufinden, welche Teile des +Programms für dessen schlechte Performance verantwortlich sind. +Bei größeren Programmen, die aus vielen tausend Zeilen +Quellcode bestehen, ist das eine komplizierte Aufgabe, die nur mit +Hilfe eines guten Profilers bewältigt +werden kann. Der Profiler ist ein Werkzeug, mit dessen Hilfe im laufenden +Programm Performanceparameter, wie beispielsweise die verbrauchte +CPU-Zeit, die Anzahl der allozierten Objekte oder die Anzahl der Aufrufe +bestimmter Methoden, überwacht und gemessen werden können. +Durch manuelle Inspektion der erzeugten Logdateien oder mit Hilfe +eines Auswertungsprogramms kann dann festgestellt werden, welche Teile +des Programms die größte Last erzeugen und daher verbesserungsbedürftig +sind. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Das Standard-JDK enthält bereits seit der Version 1.0 einen eingebauten +Profiler, der Informationen über Laufzeit und Aufrufhäufigkeit +von Methoden geben kann. Im JDK 1.2 wurde er erweitert und kann seither +den Speicherverbrauch messen und Profiling-Informationen threadweise +ausgeben. Mit dem JDK 1.3 wurde er erneut verbessert und mit einem +offenen Profiler-API versehen (JVMPI, +Java Virtual Machine Profiler Interface). +Mit dessen Hilfe ist es möglich, eigene Profiling-Werkzeuge zu +schreiben. Fester Bestandteil des JDK ist eine Beispielimplementierung +hprof, +die für einfache Profiling-Aufgaben verwendet werden kann.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Im Vergleich zu spezialisierten Produkten sind die Fähigkeiten +des eingebauten Profilers etwas rudimentär. Insbesondere die +vom Profiler erzeugte Ausgabedatei erfordert einigen Nachbearbeitungsaufwand. +Zudem gibt es keine grafischen Auswertungen wie bei kommerziellen +Profilern. Dennoch ist der JDK-Profiler ein brauchbares und hilfreiches +Instrument, mit dem Performanceprobleme und Speicherengpässe +analysiert werden können. Wir wollen uns in diesem Abschnitt +mit den Grundlagen seiner Bedienung vertraut machen. + +

+Als Beispiel für die Anwendung des Profiler wollen wir ein Programm +verwenden, dessen simple Aufgabe darin besteht, einen String +mit 10000 Punkten zu erzeugen und auf dem Bildschirm auszugeben. Statt +die Ratschläge aus dem vorigen Abschnitt zu beherzigen, verwendet +das Programm den Operator +=, +um den String +zeichenweise in einer Schleife zusammenzusetzen. Auf langsameren Rechnern +kann es durchaus einige Sekunden dauern, bis der String erzeugt und +vollständig auf dem Bildschirm ausgegeben wurde: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* ProfTest1A.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class ProfTest1A
+006 {
+007   public static String dots(int len)
+008   {
+009     String ret = "";
+010     for (int i = 0; i < len; ++i) {
+011       ret += ".";
+012     }
+013     return ret;
+014   }
+015 
+016   public static void main(String[] args)
+017   {
+018     String s = dots(10000);
+019     System.out.println(s);
+020   }
+021 }
+ +		 +ProfTest1A.java
+ +Listing 50.9: Ein Beispielprogramm zum Testen des Profilers

+ +

+Nachfolgend wollen wir uns eine Beispielsitzung mit dem Profiler ansehen. +Ähnlich wie bei einem Debugger besteht die typische Vorgehensweise +darin, schrittweise Informationen über Rechenzeit- und Speicherverbrauch +zu gewinnen und das Programm mit diesen Informationen nach und nach +zu optimieren. Für gewöhnlich gibt es dabei kein Patentrezept, +das direkt zum Erfolg führt. Statt dessen ähnelt der Umgang +mit dem Profiler einer Detektivarbeit, bei der die einzelnen Teile +der Lösung nach und nach gefunden werden. + + + + +

50.3.2 Eine Beispielsitzung mit dem Profiler

+ + + + +

Erzeugen der Profiling-Informationen

+ +

+Zunächst muss das Programm wie gewöhnlich übersetzt +werden: + +

+javac ProfTest1A.java
+
+ + +

+Um das Programm unter Kontrolle des Profilers zu starten, ist die +Option -Xrunhprof +zu verwenden und nach einem Doppelpunkt mit den erforderlichen Parametrisierungen +zu versehen. Die Parameter werden als kommaseparierte Liste von Argumenten +der Form »Name=Wert« angegeben. Die wichtigsten Parameter +von hprof +sind: + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +
NameMögliche Werte
cpusamples, times, old
heapdump, sites, all
fileName der Ausgabedatei
depthMaximale Tiefe der Stacktraces
+

+Tabelle 50.2: Parameter von hprof

+ +

+Mit der Option cpu wird der +CPU-Profiler aktiviert. Er kennt die Modi »samples«, »times« +und »old«. Im Modus »samples« werden die Profiling-Informationen +dadurch gewonnen, dass das laufende Programm mit Hilfe eines separaten +Threads regelmäßig unterbrochen wird. Bei jeder Unterbrechung +wird ein Stacktrace gezogen, der dem Profiler Auskunft darüber +gibt, welche Methode gerade ausgeführt wird, in welcher Quelltextzeile +das Programm steht und wie die Kette ihrer Aufrufer aussieht. Jeder +derartige Schnappschuß wird als Sample bezeichnet. + +

+Die unterschiedlichen Stacktraces werden mit einem Aufrufzähler +versehen, der immer dann um 1 erhöht wird, wenn bei einer Unterbrechung +ein entsprechender Stacktrace gefunden wird. Aus dem Endwert der Zähler +kann dann abgeleitet werden, wo das Programm die meiste Rechenzeit +verbraucht hat. Denn je höher der Zähler war, desto öfter +wurde das Programm an der zugehörigen Programmstelle »angetroffen« +und desto wahrscheinlicher ist es, dass dort nennenswert Rechenzeit +verbraucht wird. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Natürlich ist diese Vorgehensweise nicht sehr präzise, und +es sind Fälle denkbar, bei denen sie ganz versagt. Aber sie ist +einfach zu implementieren und beeinträchtigt die Laufzeit des +Programms nur unwesentlich. In der Praxis sollten die Ergebnisse mit +der nötigen Vorsicht betrachtet werden. Sie dürfen nicht +als absolute Meßwerte angesehen werden, sondern sind vorwiegend +dazu geeignet, Tendenzen zu erkennen und Programmteile mit besonders +hoher Rechenzeit ausfindig zu machen.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Der zweite Modus »times« arbeitet etwas anders. Statt lediglich +die Anzahl der Stacktraces zu zählen, misst er tatsächlich +die innerhalb der einzelnen Methoden verbrauchte Rechenzeit. Allerdings +wird dadurch auch die Laufzeit des Programms stärker erhöht +als im Modus »samples«. In der Praxis kann eine gemischte +Vorgehensweise sinnvoll sein, bei der zunächst per »samples« +die größten Performancefresser eliminiert werden und dann +per »times« das Feintuning vorgenommen wird. Die Option +»old« erstellt die Ausgabedatei in einem Format, wie sie +von den Profilern der Prä-1.2-Versionen verwendet wurde. Wir +wollen hier nicht weiter darauf eingehen. + +

+Bei der Verwendung des CPU-Profilers sind weiterhin die Optionen file +und depth von Bedeutung. Mit +file kann der Name der Ausgabedatei +angegeben werden, er ist standardmäßig java.hprof.txt. +Mit depth wird festgelegt, mit +welcher maximalen Tiefe die Stacktraces aufgezeichnet werden (standardmäßig +4). Ist die Aufrufkette einer Methode länger als der angegebene +Wert, wird der Stacktrace abgeschnitten, und bei der Analyse ist nicht +mehr bis ins letzte Detail erkennbar, von welcher Stelle aus der Aufruf +erfolgte. Wird depth auf 1 gesetzt, +sind nur noch die Aufrufstellen sichtbar, die Aufrufer selbst bleiben +unsichtbar. + +

+Wir wollen einen ersten Lauf mit dem CPU-Profiler im Modus »samples« +und mit einer maximalen Stacktiefe von 10 machen und rufen das Programm +daher wie folgt auf: + +

+java -Xint -Xrunhprof:cpu=samples,depth=10 ProfTest1A
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Die Option -Xint +geben wir an, um das Programm im Interpreter-Modus laufen zu lassen +und mögliche Verfälschungen durch den Hotspot-Compiler zu +vermeiden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ + + + +

Das CPU-Profile

+ +

+Das Programm erzeugt nun die Ausgabedatei java.hprof.txt +mit den Profiling-Informationen. Sie besteht aus drei Teilen: +

+ +

+Die Analyse beginnt im unteren Teil. Er sieht bei unserer Beispielsitzung +so aus (die Samples ab Position 11 wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit +entfernt): + +

+CPU SAMPLES BEGIN (total = 246) Sun Jun 18 17:56:28 2000
+rank   self  accum   count trace method
+   1 53.66% 53.66%     132     9 java.lang.StringBuilder.expandCapacity
+   2 17.48% 71.14%      43    13 java.lang.System.arraycopy
+   3 17.07% 88.21%      42    11 java.lang.System.arraycopy
+   4  1.63% 89.84%       4    10 java.lang.StringBuilder.toString
+   5  1.22% 91.06%       3    17 java.lang.StringBuilder.append
+   6  0.81% 91.87%       2    19 java.lang.StringBuilder.append
+   7  0.81% 92.68%       2    24 sun.io.CharToByteSingleByte.convert
+   8  0.81% 93.50%       2    12 java.lang.StringBuilder.<init>
+   9  0.41% 93.90%       1    20 java.lang.StringBuilder.append
+  10  0.41% 94.31%       1    14 java.lang.String.getChars
+  ...
+CPU SAMPLES END
+
+ + +

+Die Ausgabe ist nach Aufrufhäufigkeit geordnet. Von den insgesamt +246 Samples, die während des Programmlaufs gezogen wurden, waren +132 in der Methode expandCapacity +der Klasse StringBuilder +und 43 und noch einmal 42 in der Methode arraycopy +der Klasse System. +Damit fielen insgesamt 88.21 Prozent aller Samples in diese Methoden. + +

+Da beide Methoden nicht selbstgeschrieben sind und sich damit unseren +Optimierungsversuchen entziehen, kann eine Performance-Verbesserung +lediglich dadurch erreicht werden, dass die Anzahl ihrer Aufrufe vermindert +wird. Um die Aufrufer herauszufinden, müssen wir uns die in der +fünften Spalten angegebenen Stacktraces ansehen. Der Stacktrace +zu expandCapacity +hat die Nummer 9 und sieht so aus: + +

+TRACE 9:
+  java.lang.StringBuilder.expandCapacity(StringBuilder.java:202)
+  java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:401)
+  ProfTest1A.dots(ProfTest1A.java:11)
+  ProfTest1A.main(ProfTest1A.java:18)
+
+ + +

+Er besagt, dass der Sample in Zeile 202 der Methode expandCapacity +der Klasse StringBuilder +erzeugt wurde. Diese wurde von append +aufgerufen, das von unserer eigenen Methode dots +in Zeile 11 aufgerufen wurde. In Zeile 11 steht zwar kein Aufruf von +append, +dort befindet sich aber der +=-Operator zur Verkettung der Strings. +Dieser wird vom Compiler in entsprechende Methoden- und Konstruktorenaufrufe +der Klassen String +und StringBuilder +übersetzt. + +

+Als erste Erkenntnis stellen wir also fest, dass offensichtlich der ++=-Operator zur String-Verkettung +interne StringBuilder-Objekte +erzeugt, die einen erheblichen Teil der CPU-Zeit benötigen, um +während des Anfügens von Zeichen vergrößert zu +werden. + +

+Die Stacktraces 11 und 13 der nächsten beiden Kandidaten verstärken +den Eindruck, dass der +=-Operator in unserem Programm CPU-intensiven +Code erzeugt: + +

+TRACE 11:
+  java.lang.System.arraycopy(System.java:Native method)
+  java.lang.String.getChars(String.java:553)
+  java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:402)
+  ProfTest1A.dots(ProfTest1A.java:11)
+  ProfTest1A.main(ProfTest1A.java:18)
+TRACE 13:
+  java.lang.System.arraycopy(System.java:Native method)
+  java.lang.StringBuilder.expandCapacity(StringBuilder.java:203)
+  java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:401)
+  ProfTest1A.dots(ProfTest1A.java:11)
+  ProfTest1A.main(ProfTest1A.java:18)
+
+ + +

+Beide Arten von Samples gehen letztlich auf Zeile 11 unseres Programms +zurück und zeigen Rechenzeitverbräuche, die durch die vom ++=-Operator ausgelöste Verarbeitung temporärer Strings und +StringBuilder verursacht werden. Obwohl die Samples in beiden Fällen +in arraycopy +gezogen wurden, gibt es zwei unterschiedliche Stacktraces, weil die +Aufruferkette in beiden Fällen unterschiedlich ist. Einerseits +wird arraycopy +aus getChars +aufgerufen (da Strings immutable sind, muss getChars +bei jedem Aufruf eine Kopie des Zeichenarrays erstellen), andererseits +wird arraycopy +in expandCapacity +benötigt, um das bei einer Verlängerung des StringBuilders +erforderliche Umkopieren der Zeichen zu erledigen. + +

+Unsere erste Vermutung hat sich also bestätigt: Der harmlos aussehende +Aufruf des +=-Operators in Zeile 11 unseres Programms erzeugt temporäre +String- +und StringBuilder-Objekte, +in der ein Großteil der Rechenzeit durch das Anhängen und +Kopieren von Zeichen und das Erhöhen der Kapazität verbraucht +wird. + + + + +

Das Heap-Profile

+ +

+Einen noch deutlicheren Eindruck vermittelt ein Heap-Profile. Wir +erstellen es, indem wir das Programm mit der Option heap=sites +erneut unter Profiler-Kontrolle laufen lassen: + +

+java -Xint -Xrunhprof:heap=sites,depth=10 ProfTest1A
+
+ + +

+Die Ausgabe besteht wie beim CPU-Profiling aus drei Teilen. Die ersten +beiden entsprechen dem CPU-Profiler, der dritte enthält Informationen +zur dynamischen Heap-Belegung: + +

+SITES BEGIN (ordered by live bytes) Sun Jun 18 18:37:28 2000
+          percent         live       alloc'ed  stack class
+ rank   self  accum    bytes objs   bytes objs trace name
+    1 48.27% 48.27%   189974   25 75074238 19950   471 [C
+    2 38.00% 86.27%   149524  157  149524  157     1 [I
+    3  4.91% 91.17%    19304  741   19364  747     1 [C
+    4  2.44% 93.61%     9588  153    9588  153     1 [B
+    5  2.29% 95.90%     9010 1550    9022 1552     1 <Unknown>
+    6  1.13% 97.03%     4460  199    4460  199     1 [S
+    7  1.06% 98.09%     4164  253    4220  260     1 [L<Unknown>;
+    8  0.06% 98.15%      238    3     238    3   403 [B
+    9  0.04% 98.20%      172    1     172    1   396 [B
+   10  0.04% 98.24%      170   10     170   10   390 [C
+   ...
+SITES END
+
+ + +

+Auch hier geben die erste Spalte die Rangordnung und die nächsten +beiden die einzelnen und kumulierten Prozentanteile am Gesamtverbrauch +an. die Spalten 4 und 5 geben einen Überblick über die aktiven +Objekte, die nächsten beiden über die insgesamt allozierten +Objekte (jeweils mit der Gesamtzahl allozierter Bytes und der Anzahl +der Objekte). Die letzte Spalte stellt den Datentyp des Objekts dar. +[C +steht beispielsweise für ein Zeichen-Array, [I +für ein Integer-Array. + +

+Am auffälligsten ist die oberste Zeile und die darin ersichtliche +Diskrepanz zwischen aktiven und allozierten Objekten. Dort steht, +dass unser Programm 19950 Zeichen-Arrays mit insgesamt 75 MByte Speicher +alloziert hat, davon aber nur noch 25 Objekte mit kaum 200 kByte Speicher +aktiv sind. Hier wurden also in erheblichen Umfang kurzlebige Objekte +erzeugt und anschließend wieder fallengelassen. Stacktrace 471 +sieht so aus: + +

+TRACE 471:
+  java.lang.StringBuilder.expandCapacity(StringBuilder.java:202)
+  java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:401)
+  ProfTest1A.dots(ProfTest1A.java:11)
+  ProfTest1A.main(ProfTest1A.java:18)
+
+ + +

+Wieder liegt der Verursacher in Zeile 11 unseres Programms, und wir +sehen, dass der +=-Operator nicht nur viel Rechenzeit verbraucht, +sondern zudem eine große Anzahl temporärer Objekte erzeugt +und damit das Laufzeitsystem und den Garbage Collector belastet. + + + + +

Die optimierte Version des Programms

+ +

+Da wir auf die Interna der Klassen String +und StringBuilder +keinen Einfluss haben, kann die Optimierung nur darin bestehen, die +Verwendung des +=-Operators einzuschränken oder eine besser geeignete +Alternative zu wählen. Diese ist natürlich schon aus Abschnitt 50.2.1 +bekannt und besteht darin, direkt mit StringBuilder-Objekten +zu arbeiten. Die verbesserte Version unseres Programms sieht dann +so aus: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 /* ProfTest1B.java */
+002 
+003 import java.util.*;
+004 
+005 public class ProfTest1B
+006 {
+007   public static String dots(int len)
+008   {
+009     StringBuilder sb = new StringBuilder(len + 10);
+010     for (int i = 0; i < len; ++i) {
+011       sb.append('.');
+012     }
+013     return sb.toString();
+014   }
+015 
+016   public static void main(String[] args)
+017   {
+018     String s = dots(10000);
+019     System.out.println(s); 
+020   }
+021 }
+ +		 +ProfTest1B.java
+ +Listing 50.10: Das verbesserte Programm nach der Profiler-Sitzung

+ +

+Wird nun ein CPU-Profiling durchgeführt, ergibt sich ein gänzlich +anderes Bild: + +

+CPU SAMPLES BEGIN (total = 15) Sun Jun 18 19:03:56 2000
+rank   self  accum   count trace method
+   1 26.67% 26.67%       4     9 sun.io.CharToByteSingleByte.convert
+   2  6.67% 33.33%       1     2 java.io.InputStreamReader.<init>
+   3  6.67% 40.00%       1    12 sun.io.CharToByteSingleByte.getNative
+   4  6.67% 46.67%       1    11 sun.io.CharToByteSingleByte.convert
+   5  6.67% 53.33%       1    13 java.io.FileOutputStream.writeBytes
+   6  6.67% 60.00%       1     4 sun.security.provider.PolicyFile.getPermissions
+   7  6.67% 66.67%       1     5 sun.net.www.protocol.file.FileURLConnection.getPermission
+   8  6.67% 73.33%       1    10 java.io.FileOutputStream.writeBytes
+   9  6.67% 80.00%       1     1 sun.misc.URLClassPath$FileLoader.getResource
+  10  6.67% 86.67%       1     6 java.net.URLClassLoader.getPermissions
+  11  6.67% 93.33%       1     3 java.security.Security.loadProviders
+  12  6.67% 100.00%      1     8 java.lang.StringBuilder.append
+CPU SAMPLES END
+
+ + +

+Statt 246 gab es nur noch 15 Samples (die Laufzeit des Programms hat +sich also auf ein Sechzehntel reduziert), und nur noch ein einziger +von ihnen wurde durch den Aufruf der Methode dots +verursacht. Alle anderen sind auf den Aufruf von println +in Zeile 019 zurückzuführen. +Der Heap-Profiler liefert ein ähnliches Bild: der gesamte Speicherverbrauch +des Programms liegt nun in der Größenordnung von 150 kByte, +und es gibt keine nennenswerten temporären Objektallokationen +mehr. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+In früheren JDKs wurde der Profiler nicht mit der Option -Xrunhprof, +sondern mit -Xprof +bzw. mit -prof +aufgerufen. Zudem durfte nicht der normale Interpreter verwendet werden, +sondern mit java_g +mußte dessen Debug-Version aufgerufen werden. Auch das Deaktivieren +des Just-In-Time-Compilers hat sich im Laufe der Versionen geändert. +Während es seit dem JDK 1.3 mit dem Schalter -Xint +erledigt wird, mußte zuvor die Umgebungsvariable JAVA_COMPILER +auf den Wert NONE gesetzt werden. +Soll der Profiler bei einem Applet verwendet werden, kann die Aufrufoption +mit dem Schalter -J +an den Appletviewer übergeben werden.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

50.3.3 Ausblick

+ +

+Egal, ob mit dem eingebauten Profiler das Laufzeitverhalten oder der +Speicherverbrauch der Anwendung untersucht werden soll, die prinzipielle +Vorgehensweise ist stets gleich: +

+ +

+Ist der Anteil von lokalem Code am Rechenzeitverbrauch hoch, kann +versucht werden, diesen zu verringern. Typische Ansatzpunkte dafür +sind das Vermindern der Anzahl von Schleifendurchläufen (durch +bessere Algorithmen), die Verwendung von Ganz- statt Fließkommazahlen, +das Herausziehen von schleifeninvariantem Code, das Vermeiden der +Doppelauswertung von gemeinsamen Teilausdrücken, das Wiederverwenden +bekannter Teilergebnisse, die Verwendung alternativer Datenstrukturen, +das Eliminieren von unbenutztem Code oder das Reduzieren der Stärke +von Ausdrücken, indem sie durch algebraisch gleichwertige, aber +schnellere Ausdrücke ersetzt werden. Wird ein großer Anteil +der Rechenzeit dagegen in Aufrufen von Untermethoden verbraucht, kann +versucht werden, deren Aufrufhäufigkeit zu vermindern, sie durch +performantere Aufrufe zu ersetzen, oder - im Falle eigener Methoden +- ihre Ablaufgeschwindigkeit zu erhöhen. + +

+Der zielgerichtete Einsatz dieser Techniken erfordert gute Werkzeuge, +namentlich einen guten Profiler. Bei kleineren Problemen mag es ausreichend +sein, die Ablaufgeschwindigkeit mit Ausgabeanweisungen und System.currentTimeMillis +zu ermitteln, und auch der JDK-Profiler kann mit Erfolg eingesetzt +werden. Daneben gibt es einige kommerzielle und experimentelle Produkte +mit wesentlich erweiterten Fähigkeiten. Beispiele für solche +Profiler sind JProbe (http://www.quest.com/jprobe/), +der auch für Teile der Software zu diesem Buch verwendet wurde +oder JInsight (http://www.alphaWorks.ibm.com). +Zu ihren Fähigkeiten zählen beispielsweise: +

+
+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100316.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100316.html new file mode 100644 index 0000000..0971fed --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100316.html @@ -0,0 +1,75 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 50 - Performance-Tuning +
+
+ + + + +

50.4 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100317.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100317.html new file mode 100644 index 0000000..5b1d979 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100317.html @@ -0,0 +1,148 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +Kapitel 51 - Hilfsprogramme des JDK +
+
+ + + + +

Kapitel 51

+

Hilfsprogramme des JDK

+
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+ + + +
 Titel  + Inhalt  + Suchen  + Index  + DOC  +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage, Addison +Wesley, Version 5.0.1 +
 <<  +  <   +  >   + >>  + API  +© 1998, 2007 Guido Krüger & Thomas +Stark, http://www.javabuch.de +
+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100318.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100318.html new file mode 100644 index 0000000..5f18b95 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100318.html @@ -0,0 +1,229 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+ + + + +

51.1 javac - Der Compiler

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wollen wir die wichtigsten Hilfsprogramme des Java +Development Kit bzw. Java Runtime Environment vorstellen. Die meisten +Programme arbeiten kommandozeilenorientiert und werden aus einer DOS-Box +oder einer Shell heraus aufgerufen. Einige von ihnen sind interaktiv +und haben eine einfache grafische Oberfläche. Wir wollen die +Aufrufsyntax und wichtigsten Optionen der folgenden Programme vorstellen: +

+ + + + +

51.1.1 Aufruf

+

+ + + + +
+ +
+javac [ options ] [@filelist | { filename.java }]
+
+ +
+ + + + +

51.1.2 Beschreibung

+ +

+Der Compiler javac +übersetzt Sourcecode in Bytecode. Zu jeder Klasse, die innerhalb +einer .java-Datei +definiert wurde, wird eine eigene .class-Datei +erzeugt. Der Compiler wacht automatisch über die Abhängigkeiten +zwischen den Quelldateien. Wird beispielsweise +in einer Klasse X in der Datei +X.java eine Klasse Y, +die in Y.java liegt, verwendet, so wird +Y.java automatisch mit übersetzt, +wenn es erforderlich ist. Anstelle der Liste von Dateinamen kann nach +einem @ auch eine Textdatei angegeben werden, in der die zu übersetzenden +Dateien durch Whitespaces getrennt angegeben werden. + + + + +

51.1.3 Optionen

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
OptionBedeutung
-versionAusgabe der Versionsnummer (seit der Version +5.0 verfügbar).
-classpath pathGibt die Liste der Pfade zur Suche von Klassendateien +an. Dieser Schalter übersteuert den Wert einer eventuell gesetzten +Umgebungsvariable CLASSPATH. +Bezüglich der Auswirkungen des Klassenpfades in den unterschiedlichen +JDK-Versionen lesen Sie bitte Abschnitt 13.2.2. +
-gAktiviert die Erzeugung von Debug-Informationen. +Dieser Schalter sollte aktiviert werden, bevor ein Programm debugt +wird.
-nowarnDeaktiviert die Ausgabe von Warnungen.
-OSchaltet den Code-Optimierer an. Dessen +Fähigkeiten waren allerdings nie besonders ausgeprägt und +beschränkten sich bis zum JDK 1.2 vorwiegend auf das Expandieren +von Methodenaufrufen. In der Dokumentation zum JDK 1.3 steht sogar +die Anmerkung Note: the -O option does nothing in the current implementation +of javac and oldjavac, und seit dem JDK 1.4 ist der Schalter gar +nicht mehr dokumentiert.
-verboseAktiviert die Ausgabe von Meldungen über +geladene Quell- und Klassendateien während der Übersetzung. +
-dependNormalerweise wird eine Quelldatei neu kompiliert, +wenn das Datum der letzten Änderung nach dem Änderungsdatum +der Klassendatei liegt oder wenn die Klassendatei ganz fehlt. Mit +Hilfe dieses Schalters wird diese Entscheidung auf der Basis von Headerinformationen +in der Klassendatei auf eine zuverlässigere Weise getroffen. +Der Übersetzungsvorgang wird aber unter Umständen langsamer. +Dieser Schalter war bis zum JDK 1.1 vorhanden, wird aber mittlerweile +nicht mehr unterstützt. Die neueren Compiler erkennen die Abhängigkeiten +weitgehend automatisch.
-deprecationSorgt dafür, dass bei jedem Aufruf +einer als deprecated +markierten Methode (@deprecated-Marke +im Dokumentationskommentar) zusätzliche Informationen über +mögliche Workarounds ausgegegeben werden. Alle Methoden aus älteren +JDKs, die im aktuellen JDK nicht mehr verwendet werden sollen, werden +mit diesem Flag markiert.
-target versionEs wird Bytecode erstellt, der zu der angegebenen +Version des Laufzeitsystems kompatibel ist.
-source versionEs wird Sourcecode akzeptiert, der zu der +angegebenen Version kompatibel ist. Dieser Schalter ist ab JDK-Version +1.4 verfügbar, er wird in Abschnitt 6.4.1 +erläutert. Auch für die sprachlichen Neuerungen der J2SE +5.0 wird diese Option benötigt (in der Form "-source 1.5").
-XlintSteht ab der J2SE 5.0 zur Verfügung +und aktiviert eine Reihe von Warnungen, die anzeigen, dass der Quelltext +Konstrukte enthält, die zwar legal, aber unter Umständen +problematisch sind. Als Beispiel wird in der Dokumentation eine Klasse +genannt, die zwar das Interface Serializable +implementiert, aber keine eigene serialVersionUID +zur Verfügung stellt.
+

+Tabelle 51.1: Optionen von javac

+
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100319.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100319.html new file mode 100644 index 0000000..1ce3d78 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100319.html @@ -0,0 +1,293 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

51.2 java - Der Interpreter

+
+ +
+ + + + +

51.2.1 Aufruf

+

+ + + + +
+ +
+java [ options ] classname [{ args }]
+
+javaw [ options ] classname [{ args }]
+
+ +
+ + + + +

51.2.2 Beschreibung

+ +

+Der Interpreter java +dient dazu, kompilierte Java-Programme auszuführen, die als Bytecode +in .class-Dateien vorliegen. javaw +erfüllt denselben Zweck, erzeugt aber kein Terminalfenster beim +Start des Programms und erlaubt nicht die Verwendung der Standard-Streams +System.in, +System.out +und System.err. +Beim Aufruf beider Programme wird der Name einer Klassendatei erwartet +(ohne die Erweiterung .class). Damit +sie ausgeführt werden kann, muss sie eine Klassenmethode main +mit folgender Signatur enthalten: +

+ + + + +
+ +
+public static void main(String[] args)
+
+ +
+ +

+Alle Argumente, die nach dem Namen der Klassendatei an java +übergeben werden, stehen nach dem Aufruf von main +in args zur Verfügung. +Der Java-Interpreter wird nach dem Rücksprung aus main +beendet, wenn keine eigenen Threads erzeugt wurden. Falls weitere +Threads erzeugt wurden, wird er verlassen, nachdem der letzte Vordergrund-Thread +beendet wurde. + +

+Da während der Ausführung eines Java-Programms meist weitere +Klassendateien benötigt werden, muss der Interpreter wissen, +wo diese zu finden sind. Standardmäßig sucht er dabei im +systemspezifischen Installationsverzeichnis und im aktuellen Verzeichnis. +Die Suchstrategie kann durch Setzen der Umgebungsvariable CLASSPATH +oder mit Hilfe der Option -classpath +verändert werden. Sollen nur die Standardbibliotheken des JDK +verwendet werden, sind weder CLASSPATH +noch -classpath +erforderlich. Weitere Informationen zu CLASSPATH-Einstellungen +finden Sie in Abschnitt 13.2.2. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+In der Windows-Version des JDK 1.2 ist ein Just-In-Time-Compiler +(kurz JIT) enthalten, der standardmäßig +aktiviert ist. Der JIT übersetzt zur Laufzeit des Programms häufig +benötigte Bytecodes in Maschinencode und beschleunigt so die +weitere Ausführung des Programms. Soll der JIT deaktiviert werden, +kann die Umgebungsvariable JAVA_COMPILER +oder die Systemeigenschaft java.compiler +auf den Wert NONE gesetzt werden. + +

+Seit dem JDK 1.3 ist der adaptive Just-In-Time-Compiler HotSpot +fester Bestandteil der Auslieferung. Er kann mit der Option -Xint +aus- und mit -Xmixed +angeschaltet werden. Standardmäßig ist er aktiviert. Soll +im JDK 1.3 anstelle von HotSpot der JIT des JDK 1.2 verwendet werden, +kann dieser mit der Option -Xclassic +aktiviert werden. Seit der Version 1.3.1 ist zusätzlich der bis +dahin nur separat erhältliche Server-Hotspot +im JDK enthalten. Er führt weitergehende (und kostspieligere) +Optimierungen aus als der Client-Hotspot +und ist vorwiegend für langlaufende Applikationen ohne direkte +Benutzeroberfläche gedacht. Er kann mit der Option -server +aktiviert werden, während der Client-Hotspot auf -client +reagiert.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

51.2.3 Optionen

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
OptionBedeutung
-classpath pathGibt die Liste der Pfade zur Suche von Klassendateien +an. Alternativ kann auch die Abkürzung -cp +verwendet werden.
-profAktiviert in Prä-1.2-Versionen des +JDK den Profiler im Interpreter, der +Informationen über das Laufzeitverhalten der Anwendung in die +Datei java.prof schreibt. Ab dem JDK +1.2 wird der Profiler mit der Option -Xprof +bzw. -Xrunhpof aktiviert. Genaue +Informationen zur Verwendung des Profilers sind in Abschnitt 50.3 +zu finden.
-versionAusgabe der Versionsnummer.
-helpAusgabe eines kurzen Hilfetextes.
-verboseGibt bei jedem Laden einer Klasse eine Meldung +auf der Console aus. Seit dem JDK 1.3 können wahlweise die Schalter +:class, :gc +oder :jni angehängt werden. +:class entspricht dabei der +Voreinstellung, :gc dokumentiert +die Garbage-Collector-Aufrufe und :jni +zeigt die Verwendung von Native Methods.
-verbosegcVeranlaßt den Garbage Collector bei +jedem Aufruf zur Ausgabe einer Nachricht.
-DpropName=valueWeist dem Property propName +den Wert value zu.
-Xms nSpezifiziert die Größe des beim +Start allozierten Speichers. n ist dabei eine Ganzzahl mit +einer der Erweiterungen »k« oder »m«. Die Buchstaben +stehen für die Größenordnungen kilo und mega. +Die Standardeinstellung ist versions- und betriebssystemabhängig, +typische Werte sind 1m oder 2m.
-Xmx nSpezifiziert die Größe des maximal +allozierbaren Speichers. n ist dabei eine Ganzzahl mit einer +der Erweiterungen »k« oder »m«. Die Standardeinstellung +ist versions- und betriebssystemabhängig, typische Werte sind +16m oder 64m.
-enableassertionsSchaltet Assertions an (Abkürzung -ea). +Dieser Schalter wird ausführlich in Abschnitt 6.4.1 +erklärt.
-disableassertionsSchaltet Assertions aus (Abkürzung +-da). +Dieser Schalter wird ausführlich in Abschnitt 6.4.1 +erklärt.
+

+Tabelle 51.2: Optionen des Java-Interpreters

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+In den 1.1er Versionen des JDK gab es ein Programm jre, +das dazu diente, den Interpreter des Laufzeitsystems zu starten (Java +Runtime Environment). Dieses Programm +ist in der aktuellen JDK-Version nicht mehr vorhanden, sondern wird +durch das Programm java +ersetzt. Auch der in früheren Versionen vorhandene debugging-fähige +Interpreter java_g +existiert seit dem JDK 1.2 nicht mehr.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+

+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100320.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100320.html new file mode 100644 index 0000000..9287d32 --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100320.html @@ -0,0 +1,117 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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51.3 appletviewer - Der Appletviewer

+
+ +
+ + + + +

51.3.1 Aufruf

+

+ + + + +
+ +
+appletviewer [ options ] { url }
+
+ +
+ + + + +

51.3.2 Beschreibung

+ +

+appletviewer +ist ein Hilfsprogramm zum Ausführen von Applets. Er interpretiert +dazu die als Argument übergebenen (und auf HTML-Dokumente zeigenden) +URLs und öffnet für jedes darin gefundene APPLET-Tag +ein Fenster, in dem das zugehörige Applet gestartet wird. Alle +übrigen HTML-Befehle werden ignoriert. Details zur Struktur der +HTML-Dateien und zur Ausführung von Applets finden sich in Kapitel 39. + + + + +

51.3.3 Optionen

+ +

+ + + + + + + + +
OptionBedeutung
-debugStartet den Appletviewer unter Kontrolle +des Debuggers und erlaubt so die Fehlersuche in Applets.
+

+Tabelle 51.3: Optionen von appletviewer

+
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100321.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100321.html new file mode 100644 index 0000000..c57951e --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100321.html @@ -0,0 +1,342 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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+
+ + + + +

51.4 jdb - Der Debugger

+
+ +
+ + + + +

51.4.1 Aufruf

+

+ + + + +
+ +
+jdb [ classfile ]
+
+ +
+ + + + +

51.4.2 Beschreibung

+ +

+jdb +ist der Debugger des JDK. Er bietet die Möglichkeit, Programme +kontrolliert ablaufen zu lassen und dabei Breakpoints zu setzen, im +Einzelschrittmodus den nächsten Befehl ausführen zu lassen +oder den Inhalt von Variablen oder Objekten zu inspizieren. Man sollte +allerdings nicht zu große Erwartungen an jdb +stellen, denn das Programm ist ein Kommandozeilendebugger in schönster +UNIX-Tradition. Mit den grafischen Debuggern der integrierten Java-Entwicklungsumgebungen +hat er nur wenig gemeinsam. Leider ist er nicht nur umständlicher +zu bedienen, sondern läßt (insbesondere in Prä-1.2-JDKs) +auch einige wichtige Features moderner Debugger vermissen. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Seit der Version 1.3 besitzt das JDK eine neue Debugging-Architektur. +Sie wird als JPDA (Java Platform Debugger +Architecture) bezeichnet und erlaubt +es, Debugger komplett in Java zu schreiben. Zwar wird nach wie vor +kein ausgefeilter GUI-Debugger mit dem JDK ausgeliefert. Doch befindet +sich im Unterverzeichnis jpda des Demo-Verzeichnisses +des JDK ein Beispielprogramm javadt, +dass als Prototyp eines GUI-Debuggers angesehen werden kann. Hinweise +zu seiner Verwendung finden sich in der JDK-Dokumentation. Auch integrierte +Entwicklungsumgebungen verwenden diese Schnittstelle, um ihre eigenen +Debugger einzubinden.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ + + + +

51.4.3 Vorbereitungen

+ +

+Damit ein Programm debugt werden kann, sollte es mit der Option -g +übersetzt werden. Dadurch werden symbolische Informationen in +die Klassendatei geschrieben, die der Debugger zur Interpretation +von lokalen Variablen benötigt. Beim Aufruf des Debuggers kann +die zu untersuchende Klassendatei als Argument angegeben werden: + +

+jdb classfile
+
+ +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Damit jdb +überhaupt startet, muss ein laufender TCP/IP-Stack vorhanden +sein. Dies ist für Anwender unangenehm, die nur eine Wählverbindung +zu ihrem Provider haben, denn bei jedem Starten des Debuggers die +Verbindung aufzubauen ist nicht nur umständlich, sondern auch +kostspielig. Die übliche Empfehlung im Usenet lautet in diesem +Fall, eine Datei hosts +anzulegen und den folgenden Eintrag einzufügen:

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+127.0.0.1       localhost
+
+ + +

+Unter Windows 95 muss die Datei im Windows-Installationsverzeichnis +(typischerweise c:\windows) angelegt +werden, meist gibt es dort schon eine Kopiervorlage hosts.sam, +die verwendet werden kann. In aktuellen JDKs kann auf das Anlegen +der Datei unter Umständen verzichtet werden. Falls der Debugger +nicht starten will, kann es sinnvoll sein, zusätzlich die DNS-Konfiguration +zu deaktivieren. Dazu ist in der Systemsteuerung im Bereich »Netzwerk« +das TCP/IP-Protokoll auszuwählen und nach Klick auf »Eigenschaften« +im Registerblatt »DNS-Konfiguration« der Button »DNS +deaktivieren« anzuklicken. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Bei dieser Anpassung ist allerdings Vorsicht geboten, denn Veränderungen +an den Netzwerkeinstellungen können die Netzwerkanbindung des +Rechners unbrauchbar machen. Es empfiehlt sich in jedem Fall, vor +der Veränderung der Parameter die alte Konfiguration zu notieren, +um sie nötigenfalls wieder restaurieren zu können. Veränderungen +sollte sowieso nur derjenige vornehmen, der genau weiß, was +er tut.

 + + + + +
 Warnung 
+
+ +

+Nachdem der Debugger gestartet wurde, meldet er sich mit seiner Kommandozeile +und ist bereit, Befehle entgegenzunehmen. Die wichtigsten von ihnen +werden in Tabelle 51.4 vorgestellt +und kurz erläutert. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
KommandoBedeutung
?Liefert eine Übersicht aller Kommandos. +Alternativ kann auch das Kommando help +verwendet werden.
!!Wiederholt das letzte Kommando.
load classnameLädt eine Klassendatei in den Debugger. +Falls jdb +bereits mit einer Klassendatei als Argument aufgerufen wurde, muss +dieses Kommando nicht mehr aufgerufen werden.
runStartet das geladene Programm. Falls die +Klassendatei mit load geladen +wurde, müssen zusätzlich der Klassenname und ggfs. weitere +Parameter des Programms übergeben werden. Nach Ausführung +dieses Programms läuft das Programm bis zum nächsten Breakpoint +oder bis es mit dem suspend-Kommando +angehalten wird.
quitBeendet den Debugger. Alternativ kann auch +das Kommando exit verwendet +werden.
stop inSetzt einen Breakpoint auf den Anfang einer +Methode. Das Kommando erwartet den Namen der Klasse, einen Punkt und +den Namen der Methode als Argument. Beispiel: +
+stop in JDBBeispiel.actionPerformed +
stop atSetzt einen Breakpoint auf eine vorgegebene +Zeile. Dazu müssen der Name der Klasse, ein Doppelpunkt und die +Zeilennummer innerhalb der Quelldatei angegeben werden. Beispiel: +
+stop at JDBBeispiel:48
clearLöscht einen Breakpoint. Als Argument +müssen der Klassenname, gefolgt von einem Doppelpunkt und der +Zeilennummer, in der sich der Breakpoint befindet, angegeben werden. +Es gibt keine Möglichkeit, eine Liste der aktuellen Breakpoints +anzeigen zu lassen.
listZeigt den aktuellen Ausschnitt des Quelltextes +an, an dem das Programm angehalten wurde. Die als nächstes auszuführende +Zeile wird durch einen Pfeil markiert. Alternativ kann auch der Name +einer Methode oder eine Zeilennummer an das Kommando übergeben +werden.
stepNachdem ein Programm angehalten wurde, kann +es mit diesem Kommando im Einzelschrittmodus fortgeführt werden. +Befindet sich an der Aufrufstelle ein Methodenaufruf, springt das +Kommando in die Methode hinein und bleibt bei der ersten ausführbaren +Anweisung stehen.
nextWie step, +springt dabei aber nicht in einen Methodenaufruf hinein, sondern führt +die Methode als Ganzes aus und bleibt beim nächsten Kommando +nach dem Methodenaufruf stehen. Dieses Kommando steht erst ab dem +JDK 1.2 zur Verfügung.
step upFührt die aktuelle Methode bis zum +Ende aus.
contFührt das Programm nach einem Breakpoint +fort. Es läuft dann bis zum nächsten Breakpoint oder bis +es mit dem suspend-Kommando +angehalten wird.
printZeigt den Inhalt der Variablen an, die als +Argument übergeben wurde. print +verwendet dazu die Methode toString, +die in allen Objektvariablen implementiert ist. Damit eine Variable +angezeigt werden kann, muss sie an der Aufrufstelle sichtbar sein. +Es gibt leider keine Möglichkeit, den Inhalt einer Variablen +aus dem Debugger heraus zu verändern.
dumpZeigt den Inhalt der Objektvariable, die +als Argument übergeben wurde, inklusive aller Membervariablen +an. Damit eine Variable angezeigt werden kann, muss sie an der Aufrufstelle +sichtbar sein.
localsGibt eine Liste aller lokalen Variablen +und ihrer aktuellen Inhalte aus.
whereZeigt einen Stacktrace an.
+

+Tabelle 51.4: Kommandos von jdb

+
+ + + +
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+
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51.5 javadoc - Der Dokumentationsgenerator +

+
+ +
+ + + + +

51.5.1 Aufruf

+

+ + + + +
+ +
+javadoc [ options ] { package | sourcefile }
+
+ +
+ + + + +

51.5.2 Beschreibung

+ +

+javadoc +ist ein Programm, das aus Java-Quelltexten Dokumentationen im HTML-Format +erstellt. Dazu verwendet es die öffentlichen Klassen-, Interface- +und Methodendeklarationen und fügt zusätzliche Informationen +aus eventuell vorhandenen Dokumentationskommentaren hinzu. Zu jeder +Klassendatei xyz.java wird eine HTML-Seite +xyz.html generiert, die über verschiedene +Querverweise mit den anderen Seiten desselben Projekts in Verbindung +steht. Zusätzlich generiert javadoc +diverse Index- und Hilfsdateien, die das Navigieren in den Dokumentationsdateien +erleichtern. + + + + +

51.5.3 Dokumentationskommentare

+ +

+Bereits ohne zusätzliche Informationen erstellt javadoc +aus dem Quelltext eine brauchbare Beschreibung aller Klassen und Interfaces. +Durch das Einfügen von Dokumentationskommentaren kann die Ausgabe +zusätzlich bereichert werden. Ein Dokumentationskommentar beginnt +mit /** +und endet mit */ und ähnelt +damit einem gewöhnlichen Kommentar. Er muss im Quelltext immer +unmittelbar vor dem zu dokumentierenden Item platziert werden (einer +Klassendefinition, einer Methode oder einer Instanzvariable). Er kann +aus mehreren Zeilen bestehen. Die erste Zeile des Kommentars wird +später als Kurzbeschreibung verwendet. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Zur Erhöhung der Übersichtlichkeit darf am Anfang jeder +Zeile ein Sternchen stehen, es wird später ignoriert. Innerhalb +der Dokumentationskommentare dürfen neben normalem Text auch +HTML-Tags vorkommen. Sie werden unverändert in die Dokumentation +übernommen und erlauben es damit, bereits im Quelltext die Formatierung +der späteren Dokumentation vorzugeben. Die Tags <h1> +und <h2> sollten möglichst +nicht verwendet werden, da sie von javadoc +selbst zur Strukturierung der Ausgabe verwendet werden.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+ +

+javadoc +erkennt des weiteren markierte Absätze innerhalb von Dokumentationskommentaren. +Die Markierung muss mit dem Zeichen @ +beginnen und - abgesehen von Leerzeichen - am Anfang der Zeile stehen. +Jede Markierung leitet einen eigenen Abschnitt innerhalb der Beschreibung +ein, alle Markierungen eines Typs müssen hintereinanderstehen. +Tabelle 51.5 gibt eine Übersicht +der wichtigsten Markierungen und beschreibt, wie sie verwendet werden. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Markierung und ParameterDokumentationVerwendung in
@author nameErzeugt einen Autoreneintrag.Klasse, Interface
@version versionErzeugt einen Versionseintrag. Darf höchstens +einmal je Klasse oder Interface verwendet werden.Klasse, Interface
@since jdk-versionBeschreibt, seit wann das beschriebene Feature +existiert.Klasse, Interface
@see referenceErzeugt einen Querverweis auf eine andere +Klasse, Methode oder einen beliebigen anderen Teil der Dokumentation. +Gültige Verweise sind: +
    +
  • @see java.util.Vector +
  • @see Vector +
  • @see Vector#addElement +
  • @see <a href="Spez.html">Spez</a> +
+		Klasse, Interface, Instanzvariable, Methode +
@param name descriptionParameterbeschreibung einer MethodeMethode
@return descriptionBeschreibung des Rückgabewerts einer +MethodeMethode
@exception classname descriptionBeschreibung einer Ausnahme, die von dieser +Methode ausgelöst wirdMethode
@deprecated descriptionMarkiert eine veraltete Methode, die zukünftig +nicht mehr verwendet werden sollte.Methode
+

+Tabelle 51.5: Markierungen in Dokumentationskommentaren

+ + + + +

51.5.4 Aufruf von javadoc

+ +

+Um javadoc +aufzurufen, sollte zunächst in das Verzeichnis gewechselt werden, +in dem sich die zu dokumentierenden Quelldateien befinden. Anschließend +kann durch Eingabe des folgenden Kommandos die Erzeugung der Dokumentationen +für alle Quelldateien gestartet werden: + +

+javadoc *.java
+
+ + +

+Das Programm erzeugt eine Reihe von HMTL-Dateien, die die zu den jeweiligen +Quellen korrespondierenden Dokumentationen enthalten. Zusätzlich +werden eine Reihe von Hilfsdateien zur Darstellung und Indexierung +der Dokumentationsdateien erstellt. + +

+Alternativ zum Aufruf mit einer Reihe von Quelldateien kann javadoc +auch mit Paketnamen als Argument aufgerufen werden. Wenn der Klassenpfad +korrekt gesetzt ist, spielt es dann keine Rolle mehr, aus welchem +Verzeichnis das Programm gestartet wird, denn die Klassendateien werden +automatisch korrekt gefunden. Wenn nicht per Schalter -d +etwas anderes angegeben wurde, erzeugt javadoc +die Dokumentationsdateien im aktuellen Verzeichnis. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+In den JDKs 1.0 und 1.1 erzeugt javadoc +zwei unterschiedliche Arten von Standardverweisen. Bei der ersten +Art werden Grafiken eingebunden, um Überschriften für die +verschiedenen Dokumentationsabschnitte zu generieren. Damit diese +im Browser korrekt angezeigt werden, muss ein Unterverzeichnis images +angelegt und die erforderlichen Grafikdateien dorthin kopiert werden +(beispielsweise aus \jdk1.1.2\docs\api\images). +Ab dem JDK 1.2 werden dagegen keine Grafikdateien mehr benötigt.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Die zweite Art von Verweisen ist die auf Klassen oder Methoden der +Java-Klassenbibliothek (z.B. java.lang.String). +Im JDK 1.1 geht javadoc +davon aus, dass sich die Dokumentationsdateien zu allen externen Klassen +und Methoden im selben Verzeichnis wie die zu erstellenden Dokumentationsdateien +befinden. Damit also externe Verweise funktionieren, müsste man +die HTML-Files der Originaldokumentation des JDK in sein eigenes Dokumentationsverzeichnis +kopieren, was sicherlich nicht immer praktikabel ist. +

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Mit dem JDK 1.2 wurde die Option -link +eingeführt, mit der ein Pfad auf die Dokumentation der Standardklassen +angegeben werden kann. Der Pfad muss als URL angegeben werden und +das Verzeichnis beschreiben, in dem die Datei package-list +der Dokumentationsdateien liegt. In der Dokumentation zu javadoc +gibt SUN folgendes Beispiel an: + +

+javadoc -link http://java.sun.com/products/jdk/1.2/docs/api ...
+
+ +		 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+ +

+Dadurch wird bei Standard-Klassennamen auf die auf dem SUN-Server +liegende Originaldokumentation verwiesen. Soll dagegen auf eine lokal +installierte Dokumentation verwiesen werden, kann auch ein file-URL +angegeben werden. Liegt die Dokumentation des JDK beispielsweise im +Verzeichnis c:\jdk1.6\docs (und somit +die API-Dokumentation im Verzeichnis c:\jdk1.6\docs\api), +kann javadoc +wie folgt aufgerufen werden: + +

+javadoc -link file:///c:/jdk1.6/docs/api ...
+
+ + + + + +

51.5.5 Optionen

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
OptionBedeutung
-classpath pathGibt die Liste der Pfade zur Suche von Klassendateien +an.
-publicNur Elemente des Typs public +werden dokumentiert.
-protectedElemente des Typs public +und protected +werden dokumentiert (das ist die Voreinstellung).
-packageElemente des Typs package, +public +und protected +werden dokumentiert.
-privateAlle Elemente werden dokumentiert.
-versionVersionseintrag generieren
-authorAutoreneintrag generieren
-sourcepath pathPfad mit den Quelldateien
-d directoryVerzeichnis, in dem die generierten Dokumentationsdateien +abgelegt werden. Standardmäßig werden sie im aktuellen +Verzeichnis angelegt.
-verboseAusgabe zusätzlicher Meldungen während +der Dokumentationserstellung
+

+Tabelle 51.6: Einige Optionen von javadoc

+

+ + + + + + + + + + + +
+ +

+Neben den hier erwähnten Schaltern kennt javadoc +(insbesondere seit dem JDK 1.2) eine ganze Reihe zusätzlicher +Optionen, mit denen die Codeerzeugung beeinflusst werden kann. Bemerkenswert +ist dabei auf jeden Fall das Konzept der Doclets, +mit denen das Verhalten von javadoc +und das Aussehen der generierten Dokumentationsdateien weitgehend +verändert werden kann. Doclets sind Zusatzmodule für javadoc, +deren Aufgabe es ist, auf der Basis des Doclet-APIs und der geparsten +Quelltexte die Ausgabedateien zu erzeugen. Ob der generierte Code +dabei im HTML-, RTF- oder einem anderen Format erzeugt wird, spielt +keine Rolle. Das seit dem JDK 1.2 ausgelieferte Standard-Doclet erzeugt +die Dokumentationsdateien im HTML-Format.

 + + + + +
 JDK1.1-6.0 
+
+

+ + + +
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51.6 jar - Das Archivierungswerkzeug +

+
+ +
+ + + + +

51.6.1 Aufruf

+

+ + + + +
+ +
+jar [ commands ] archive { input-file }
+
+ +
+ + + + +

51.6.2 Beschreibung

+ +

+jar +ist ein Archivierungsprogramm, das Dateien und komplette Unterverzeichnisse +komprimieren und in eine gemeinsame Archivdatei packen kann. Es verwendet +ein Kompressionsformat, das den diversen zip-/unzip-Programmen +ähnelt, und wird analog dem UNIX-Tool tar +bedient. Ein Vorteil von jar +ist seine Portabilität, die sowohl für das erzeugte Dateiformat +als auch für das (in Java geschriebene) Programm selbst gilt. + +

+Wichtigster Einsatzzweck von jar +ist es, alle zu einem Java-Programm gehörenden Dateien (.class-, +Image-, Sound-Dateien usw.) in einer einzigen Datei zusammenzufassen. +Neben den organisatorischen Vorteilen, die diese Möglichkeit +zweifellos bietet, wurden jar-Dateien vor allem eingeführt, um +das Laden von Applets aus dem Internet zu beschleunigen. Dadurch müssen +Web-Browser nämlich nicht mehr für jede einzelne Datei, +die in einem Applet benötigt wird, eine eigene GET-Transaktion +absetzen, sondern können alle erforderlichen Files in einem Schritt +laden. Die Ladezeit von Applets wird dadurch drastisch verringert, +insbesondere, wenn viele kleine Dateien benötigt werden. + + + + +

51.6.3 Kommandos

+ +

+Im Gegensatz zu den übrigen Programmen, die in diesem Kapitel +vorgestellt wurden, kennt jar +keine Optionsparameter, sondern erwartet Kommandos an ihrer +Stelle. Ein Kommando besteht aus einem Buchstaben, der ohne den Präfix +- angegeben wird. Sollen mehrere +Kommandos kombiniert werden, so werden die zugehörigen Buchstaben +ohne Lücken direkt hintereinander geschrieben. Diese abweichende +Syntax stammt von dem Kommando tar, +das auf UNIX-Rechnern zur Archivierung von Dateien eingesetzt wird. +Tabelle 51.7 gibt eine Übersicht +der verfügbaren Kommandos. + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
KommandoBedeutung
cErzeugt eine neue Archivdatei (create). +Kann nicht zusammen mit t oder x verwendet werden.
tGibt das Inhaltsverzeichnis der Archivdatei +aus (table of contents). Kann nicht zusammen mit c oder x verwendet +werden.
x fileExtrahiert eine oder mehrere Dateien aus +dem Archiv (extract). Kann nicht zusammen mit c oder t verwendet +werden.
uFügt die angegebenen Dateien in die +bestehende Archivdatei ein.
fGibt an, dass der nächste Parameter +der Name der Archivdatei ist. Wird das Kommando f nicht angegeben, +verwendet jar statt dessen die Standardein- und -ausgabe.
vGibt zusätzliche Informationen aus +(verbose). Kann zusätzlich zu einem der anderen Kommandos +verwendet werden.
0Die Dateien werden ohne Kompression gespeichert. +
+

+Tabelle 51.7: Kommandos von jar

+ +

+Sollen beispielsweise alle .java-Dateien +des aktuellen Verzeichnisses in ein Archiv mit der Bezeichnung xyz.jar +gepackt werden, so kann dazu folgendes Kommando verwendet werden: + +

+jar cf xyz.jar *.java
+
+ + +

+Das Inhaltsverzeichnis des Archivs kann folgendermaßen abgerufen +werden: + +

+jar tf xyz.jar
+
+ + +

+Etwas ausführlicher geht es mit: + +

+jar tvf xyz.jar
+
+ + +

+Um die Datei Test.java aus dem Archiv +zu extrahieren, kann das folgende Kommando verwendet werden (das natürlich +auch ohne den Zusatz v funktioniert): + +

+jar xvf xyz.jar Test.java
+
+ + + + + +

51.6.4 Verwendung von jar-Dateien in Applets

+ +

+Die Verwendung von jar-Dateien in Applets +erfolgt mit Hilfe des ARCHIVE-Parameters +des APPLET-Tags (siehe Kapitel 39). +Soll beispielsweise das »Hello, World«-Programm HWApplet.java +aus Listing 39.7 aus einem jar-Archiv +hello.jar ausgeführt werden, so +ist in den folgenden Schritten vorzugehen. + +

+Zunächst werden die Dateien HWApplet.class, +hello.au und world.au +in ein jar-Archiv gepackt: + +

+jar cvf hello.jar HWApplet.class hello.au world.au
+
+ + +

+Anschließend wird die HTML-Datei HWApplet.html +zum Aufruf des Applets erstellt: + + +

+ + + + + +
+ +
+001 <html>
+002 <head>
+003 <title>HWApplet</title>
+004 </head>
+005 <body>
+006 <h1>HWApplet</h1>
+007 <applet
+008    code=HWApplet.class
+009    archive=hello.jar
+010    width=300
+011    height=200>
+012 Hier steht das Applet HWApplet.class
+013 </applet>
+014 </body>
+015 </html>
+ +		 +HWApplet.html
+ +Listing 51.1: HTML mit ARCHIVE-Tag

+ +

+Nun kann das Applet wie bisher gestartet werden, benötigt aber +zum Laden aller Dateien nur noch eine einzige HTTP-Transaktion. +

+ + + + + + + + + +
+ +

+Leider unterstützen noch nicht alle Browser das jar-Format, +so dass seine Verwendung zum heutigen Zeitpunkt überlegt sein +will. Für die nahe Zukunft ist es aber ein wichtiger Schritt +zur Verbesserung der Ladezeiten von Applets.

 + + + + +
 Hinweis 
+
+

+ + + +
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+ + + + +

51.7 javap - Der Disassembler

+
+ +
+ + + + +

51.7.1 Aufruf

+

+ + + + +
+ +
+javap [ options ] classname
+
+ +
+ + + + +

51.7.2 Beschreibung

+ +

+Der Disassembler javap +liest den übersetzten Code einer Klasse und gibt Informationen +darüber auf der Standardausgabe aus. Dabei können entweder +nur Informationen über Variablen und Methoden oder der komplette +Bytecode der Klasse ausgegeben werden. javap +ist nicht in der Lage, den Java-Quellcode einer Klassendatei wieder +herzustellen. Beim Aufruf ist der Name der Klasse ohne die Erweiterung +.class anzugeben, also beispielsweise: + +

+javap -c java.lang.String
+
+ + + + + +

51.7.3 Optionen

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
OptionBedeutung
-classpath pathGibt die Liste der Pfade zur Suche von Klassendateien +an.
-publicNur die Klassenelemente des Typs public +werden angezeigt.
-protectedNur die Klassenelemente des Typs public +und protected +werden angezeigt.
-packageDie Klassenelemente des Typs public, +protected +und die Elemente mit Paketsichtbarkeit werden angezeigt. Das ist die +Voreinstellung.
-privateAlle Klassenelemente werden angezeigt.
-cDisassemblieren des Codes.
-sAusgabe der Methodensignaturen.
-lAusgabe von Zeilennummern.
+

+Tabelle 51.8: Optionen von javap

+
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51.8 serialver - Zugriff auf die serialVersionUID

+
+ +
+ + + + +

51.8.1 Aufruf

+

+ + + + +
+ +
+serialver -show | classname
+
+ +
+ + + + +

51.8.2 Beschreibung

+ +

+Mit serialver +kann auf die serialVersionUID +einer Klasse zugegriffen werden (siehe Abschnitt 41.2.1). +Wenn das Programm mit einem Klassennamen aufgerufen wird, gibt es +die serialVersionUID +auf der Console aus. Wird es mit der Option -show +(und ohne Klassennamen) aufgerufen, erfolgt der Aufruf mit einer einfachen +grafischen Oberfläche. + + + + +

51.8.3 Optionen

+ +

+ + + + + + + + +
OptionBedeutung
-showAufruf mit grafischer Oberfläche
+

+Tabelle 51.9: Optionen von serialver

+
+ + + +
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51.9 keytool - Verwaltung von kryptografischen Schlüsseln +

+
+ +
+ + + + +

51.9.1 Aufruf

+

+ + + + +
+ +
+keytool [ commands ]
+
+ +
+ + + + +

51.9.2 Beschreibung

+ +

+keytool +ist ein Hilfsprogramm zum Erzeugen und Verwalten von Schlüsseln +für Public-Key-Kryptosysteme. Das Programm bietet eine große +Anzahl von Funktionen, von denen die wichtigsten bereits in Abschnitt 48.1.6 +erklärt wurden. Weitere Details können in der Tool-Dokumentation +des JDK nachgelesen werden. +

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+
+ + + + +

51.10 policytool - Bearbeiten von Policy-Dateien

+
+ +
+ + + + +

51.10.1 Aufruf

+

+ + + + +
+ +
+policytool
+
+ +
+ + + + +

51.10.2 Beschreibung

+ +

+policytool +ist ein interaktives Programm zum Bearbeiten von Policy-Dateien (siehe +Abschnitt 48.3.4). Mit seiner +Hilfe können neue Policy-Dateien erstellt oder vorhandene geändert +werden. Es versucht zunächst, die benutzerbezogene Policy-Datei +zu öffnen (unter Windows c:\windows\.java.policy, +unter UNIX $HOME/.java.policy), kann +aber auch für beliebige andere Policy-Dateien verwendet werden. +In einer Listbox zeigt das Programm alle vorhandenen Einträge +an. Sie können editiert oder gelöscht oder es können +neue hinzugefügt werden. + +

+Wenn ein Policy-Eintrag bearbeitet wird, werden alle Berechtigungen +auf dem Bildschirm angezeigt. Auch sie können bearbeitet, gelöscht +oder hinzugefügt werden. Beim Hinzufügen können die +möglichen Varianten - ohne die Gefahr von Tippfehlern, wie sie +beim manuellen Editieren leicht entstehen können - bequem im +Dialog ausgewählt werden. Nach dem Bearbeiten können die +Änderungen in die ursprüngliche oder eine andere Policy-Datei +geschrieben werden. +

+ + + +
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+
+ + + + +

51.11 jarsigner - Signieren von Archiven

+
+ +
+ + + + +

51.11.1 Aufruf

+

+ + + + +
+ +
+jarsigner [ options ] jarfile alias
+
+ +
+ + + + +

51.11.2 Beschreibung

+ +

+jarsigner +dient zum Zugriff auf die Signatur von jar-Archiven. Dazu wird der +Schlüssel verwendet, der unter dem als Argument angegebenen Alias +in der Schlüsseldatenbank gespeichert ist. Seine wichtigste Anwendung, +das Signieren von Archiven wurde bereits in Abschnitt 48.3.2 +erläutert. + + + + +

51.11.3 Optionen

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
OptionBedeutung
-signedjar fileName des beim Signieren erzeugten Archivs +
-keystore urlName der Schlüsseldatenbank
-storetype typeTyp der Schlüsseldatenbank
-storepass passPasswort der Schlüsseldatenbank (falls +nicht angegeben, wird es interaktiv abgefragt)
-keypass passPasswort des Schlüssels (falls nicht +angegeben, wird es interaktiv abgefragt)
-verifyWird diese Option angegeben, so wird das +Archiv nicht signiert, sondern verifiziert
+

+Tabelle 51.10: Optionen von jarsigner

+
+ + + +
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+ + + diff --git a/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100329.html b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100329.html new file mode 100644 index 0000000..210e46e --- /dev/null +++ b/Master/Reference Architectures and Patterns/hjp5/html/k100329.html @@ -0,0 +1,137 @@ + + + +Handbuch der Java-Programmierung, 5. Auflage + + + + + + + + + +
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51.12 rmic - Erzeugen von RMI-Stubs und -Skeletons

+
+ +
+ + + + +

51.12.1 Aufruf

+

+ + + + +
+ +
+rmic [ options ] classname
+
+ +
+ + + + +

51.12.2 Beschreibung

+ +

+rmic +dient dazu, aus der Implementierung eines Remote-Objekts die zugehörigen +RMI-Stubs und -Skeletons zu erzeugen. Seine Anwendung wurde in Abschnitt 47.2.3 +erläutert. + + + + +

51.12.3 Optionen

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
OptionBedeutung
-classpath pathKlassenpfad zur Suche der angegebenen Klasse +
-d directoryWurzel des Zielverzeichnisses für die +zu erzeugenden Klassen
-gErzeugen von Debug-Code
-keepgeneratedDie temporären .java-Dateien +werden nicht gelöscht.
-vcompatErzeugt Stubs und Skeletons, die zu den +Stub-Protokollen 1.1 und 1.2 kompatibel sind (Voreinstellung).
-v1.1Erzeugt Stubs und Skeletons, die zum Stub-Protokoll +1.1 kompatibel sind.
-v1.2Erzeugt Stubs und Skeletons, die zum Stub-Protokoll +1.2 kompatibel sind.
+

+Tabelle 51.11: Optionen von rmic

+
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51.13 rmiregistry - Der RMI-Namensservice

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51.13.1 Aufruf

+

+ + + + +
+ +
+rmiregistry [port]
+
+ +
+ + + + +

51.13.2 Beschreibung

+ +

+rmiregistry +ist der Standard-Namensservice für RMI. Er dient als Hintergrund +dazu, RMI-Objekte zu registrieren und auf Anfrage Clients zur Verfügung +zu stellen. rmiregistry +wurde in Abschnitt 47.2.4 +erläutert. Seine einzige Option ist die TCP-Portnummer. Wird +sie nicht angegeben, gilt 1099 als Voreinstellung. +

+ + + +
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+
+ + + + +

51.14 Zusammenfassung

+
+ +
+ +

+In diesem Kapitel wurden folgende Themen behandelt: +

+
+ + + +
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