15 Die Klassenbibliothek 
»Was wir brauchen, sind ein paar verrückte Leute;
seht euch an, wohin uns die normalen gebracht haben.«
– George Bernard Shaw (1856–1950)
15.1 Die Java-Klassenphilosophie
Eine Programmiersprache besteht nicht nur aus einer Grammatik, sondern, wie im Fall von Java, auch aus einer Programmierbibliothek. Eine plattformunabhängige Sprache – so wie sich viele C oder C++ vorstellen – ist nicht wirklich plattformunabhängig, wenn auf jedem Rechner andere Funktionen und Programmiermodelle eingesetzt werden. Genau dies ist der Schwachpunkt von C(++). Die Algorithmen, die kaum vom Betriebssystem abhängig sind, lassen sich überall gleich anwenden, doch spätestens bei der Ein-/Ausgabe oder grafischen Oberflächen ist Schluss. Die Java-Bibliothek dagegen versucht, von den plattformspezifischen Eigenschaften zu abstrahieren, und die Entwickler haben sich große Mühe gegeben, alle wichtigen Methoden in wohlgeformten objektorientierten Klassen und Paketen unterzubringen. Diese decken insbesondere die zentralen Bereiche Datenstrukturen, Ein- und Ausgabe, Grafik- und Netzwerkprogrammierung ab.
15.1.1 Modul, Paket, Typ
An oberster Stelle der Java-Bibliothek stehen Module. Sie wiederum bestehen aus Paketen, die wiederum die Typen enthalten.
Module der Java SE
Die API der Java Platform, Standard Edition (»Java SE«) besteht aus folgenden Modulen, die alle mit dem Präfix java beginnen.
Modul | Beschreibung |
|---|---|
java.base | Fundamentale Typen der Java SE-Plattform |
java.compiler | Java-Sprachmodell, Annotationsverarbeitung, Java-Compiler-API |
API für den Datentransfer zwischen Applikationen, in der Regel die Zwischenablage | |
java.desktop | Grafische Oberflächen mit AWT und Swing, Accessibility-API, Audio, Drucken und JavaBeans |
java.instrument | Instrumentalisierung ist die Veränderung der Java-Programme zur Laufzeit. |
java.logging | Logging-API |
java.management | Java Management Extensions (JMX) |
java.management.rmi | RMI-Connector für den Remote-Zugriff auf die JMX-Beans |
java.naming | Java Naming and Directory Interface-(JNDI-)API |
java.prefs | Die Preferences-API dient zum Speichern von Benutzereinstellungen. |
java.rmi | Entfernte Methodenaufrufe; Remote Method Invocation-(RMI-)API |
java.scripting | Scripting-API |
java.security.jgss | Java-Binding der IETF Generic Security Services-API (GSS-API) |
java.security.sasl | Java-Unterstützung für IETF Simple Authentication and Security Layer (SASL) |
java.sql | JDBC-API für den Zugriff auf relationale Datenbanken |
java.sql.rowset | JDBC RowSet-API |
java.xml | XML-Klassen: Java API for XML Processing (JAXP), Streaming API for XML (StAX), Simple API for XML (SAX), W3C Document Object Model-(DOM-)API |
java.xml.crypto | API für XML-Kryptografie |
Tabelle 15.1 Module der Java SE
Das java.base-Modul ist das wichtigste Modul, und es enthält Kernklassen wie Object und String usw. Es ist das einzige Modul, das selbst keine Abhängigkeit zu anderen Modulen enthält. Jedes andere Modul jedoch bezieht sich mindestens auf java.base. Die Javadoc stellt das schön grafisch dar (siehe Abbildung 15.1).
Abbildung 15.1 Das Modul »java.xml« hat eine Abhängigkeit zum »java.base«-Modul.
Zum Teil gibt es mehr Abhängigkeiten, etwa beim Modul java.desktop, wie Abbildung 15.2 demonstriert:
Abbildung 15.2 Abhängigkeiten des Moduls »java.desktop«
Das Modul java.se
Ein besonderes Modul ist java.se. Es deklariert selbst keine eigenen Pakete oder Typen, sondern fasst lediglich andere Module zusammen. Der Name für so eine Konstruktion ist Aggregator-Modul. Das java.se-Modul definiert auf diese Weise die API für die Java SE-Plattform (siehe Abbildung 15.3).
Abbildung 15.3 Abhängigkeiten des Moduls »java.se«
[»] Hinweis
Wir werden im Folgenden bei den Java SE-Typen nicht darauf eingehen, aus welchem Modul sie stammen. Es ist nur dann wichtig zu wissen, in welchem Modul sich ein Typ befindet, wenn kleinere Teilmengen der Java SE gebaut werden.
Weitere Module
Zwei weitere Module, die ebenfalls mit java beginnen, aber nicht zum Java SE-Standard zählen, sind java.jnlp (Java Network Launch Protocol) und java.smartcardio (Java-API für die Kommunikation mit Smart Cards nach ISO/IEC 7816-4).
Das JDK ist die Standardimplementierung der Java SE. Es liefert den Entwicklern weitere Pakete und Klassen, etwa mit einem HTTP-Server oder den Java-Werkzeugen wie dem Java-Compiler und dem Javadoc-Tool. Es gibt mehrere Module, die alle mit dem Präfix jdk beginnen.
[»] Hinweis
Oracle hat aus Java 11 diverse Teile entfernt, etwa JavaFX oder Java EE-Module. Entwickler binden am besten die Referenzimplementierungen ein, http://stackoverflow.com/questions/48204141/replacements-for-deprecated-jpms-modules-with-java-ee-apis dokumentiert das. JavaFX war nie ein Teil des Java SE-Standards, sondern eine »Beigabe« des Oracle JDK. Die Alternative ist, OpenJFX einzubinden.
15.1.2 Übersicht über die Pakete der Standardbibliothek
Die Java 11 Core Java SE API besteht aus folgenden Modulen und Paketen – eine Kurzbeschreibung findet sich im Anhang:
Module | Enthaltene Pakete |
|---|---|
java.base | java.io, java.lang, java.lang.annotation, java.lang.invoke, java.lang.module, java.lang.ref, java.lang.reflect, java.math, java.net, java.net.spi, java.nio, java.nio.channels, java.nio.channels.spi, java.nio.charset, java.nio.charset.spi, java.nio.file, java.nio.file.attribute, java.nio.file.spi, java.security, java.security.acl (deprecated), java.security.cert, java.security.interfaces, java.security.spec, java.text, java.text.spi, java.time, java.time.chrono, java.time.format, java.time.temporal, java.time.zone, java.util, java.util.concurrent, java.util.concurrent.atomic, java.util.concurrent.locks, java.util.function, java.util.jar, java.util.regex, java.util.spi, java.util.stream, java.util.zip, javax.crypto, javax.crypto.interfaces, javax.crypto.spec, javax.net, javax.net.ssl, javax.security.auth, javax.security.auth.callback, javax.security.auth.login, javax.security.auth.spi, javax.security.auth.x500, javax.security.cert |
javax.annotation.processing, javax.lang.model, javax.lang.model.element, javax.lang.model.type, javax.lang.model.util, javax.tools | |
java.datatransfer | java.awt.datatransfer |
java.desktop | java.applet, java.awt, java.awt.color, java.awt.desktop, java.awt.dnd, java.awt.event, java.awt.font, java.awt.geom, java.awt.im, java.awt.im.spi, java.awt.image, java.awt.image.renderable, java.awt.print, java.beans, java.beans.beancontext, javax.accessibility, javax.imageio, javax.imageio.event, javax.imageio.metadata, javax.imageio.plugins.bmp, javax.imageio.plugins.jpeg, javax.imageio.plugins.tiff, javax.imageio.spi, javax.imageio.stream, javax.print, javax.print.attribute, javax.print.attribute.standard, javax.print.event, javax.sound.midi, javax.sound.midi.spi, javax.sound.sampled, javax.sound.sampled.spi, javax.swing, javax.swing.border, javax.swing.colorchooser, javax.swing.event, javax.swing.filechooser, javax.swing.plaf, javax.swing.plaf.basic, javax.swing.plaf.metal, javax.swing.plaf.multi, javax.swing.plaf.nimbus, javax.swing.plaf.synth, javax.swing.table, javax.swing.text, javax.swing.text.html, javax.swing.text.html.parser, javax.swing.text.rtf, javax.swing.tree, javax.swing.undo |
java.instrument | java.lang.instrument |
java.logging | java.util.logging |
java.management | java.lang.management, javax.management, javax.management.loading, javax.management.modelmbean, javax.management.monitor, javax.management.openmbean, javax.management.relation, javax.management.remote, javax.management.timer |
java.management.rmi | javax.management.remote.rmi |
java.naming | javax.naming, javax.naming.directory, javax.naming.event javax.naming.ldapjavax.naming.spi |
java.prefs | java.util.prefs |
java.rmi, java.rmi.activation, java.rmi.dgc, java.rmi.registry, java.rmi.server, javax.rmi.ssl | |
java.scripting | javax.script |
java.security.jgss | javax.security.auth.kerberos, org.ietf.jgss |
java.security.sasl | javax.security.sasl |
java.sql | java.sql, javax.sql, javax.transaction.xa |
java.sql.rowset | javax.sql.rowset, javax.sql.rowset.serial, javax.sql.rowset.spi |
java.xml | javax.xml, javax.xml.catalog, javax.xml.datatype, javax.xml.namespace, javax.xml.parsersjavax.xml.stream, javax.xml.stream.events, javax.xml.stream.util, javax.xml.transform, javax.xml.transform.dom, javax.xml.transform.sax, javax.xml.transform.stax, javax.xml.transform.stream, javax.xml.validation, javax.xml.xpath, org.w3c.dom, org.w3c.dom.bootstrap, org.w3c.dom.events, org.w3c.dom.ls, org.w3c.dom.ranges, org.w3c.dom.views, org.xml.sax, org.xml.sax.ext, org.xml.sax.helpers |
java.xml.crypto | javax.xml.crypto, javax.xml.crypto.dom, javax.xml.crypto.dsig, javax.xml.crypto.dsig.dom, javax.xml.crypto.dsig.keyinfo, javax.xml.crypto.dsig.spec |
Tabelle 15.2 Übersicht über die Pakete in den Modulen der »Java 11 Core Java SE API«
Entwickler sollten folgende Pakete von ihren Möglichkeiten her zuordnen können:
Paket | Beschreibung |
|---|---|
java.awt | Das Paket AWT (Abstract Windowing Toolkit) bietet Klassen zur Grafikausgabe und zur Nutzung von grafischen Bedienoberflächen. |
java.awt.event | Schnittstellen für die verschiedenen Ereignisse unter grafischen Oberflächen |
java.io | Möglichkeiten zur Ein- und Ausgabe. Dateien werden als Objekte repräsentiert. Datenströme erlauben den sequenziellen Zugriff auf die Dateiinhalte. |
Ein Paket, das automatisch eingebunden ist. Enthält unverzichtbare Klassen wie String-, Thread- oder Wrapper-Klassen. | |
java.net | Kommunikation über Netzwerke. Bietet Klassen zum Aufbau von Client- und Serversystemen, die sich über TCP bzw. IP mit dem Internet verbinden lassen. |
java.text | Unterstützung für internationalisierte Programme. Bietet Klassen zur Behandlung von Text und zur Formatierung von Datumswerten und Zahlen. |
java.util | Bietet Typen für Datenstrukturen, Raum und Zeit sowie für Teile der Internationalisierung sowie für Zufallszahlen. Unterpakete kümmern sich um reguläre Ausdrücke und Nebenläufigkeit. |
javax.swing | Swing-Komponenten für grafische Oberflächen. Das Paket besitzt diverse Unterpakete. |
Tabelle 15.3 Wichtige Pakete in der Java SE
Eine vollständige Übersicht aller Pakete gibt der Anhang, »Java SE-Module und Paketübersicht«. Als Entwickler ist es unumgänglich, für die Details die Java-API-Dokumentation unter http://docs.oracle.com/en/java/javase/14/docs/api/index.html zu studieren.
Offizielle Schnittstelle (java- und javax-Pakete)
Das, was die Java-Dokumentation aufführt, bildet den erlaubten Zugang zur Bibliothek. Die Typen sind im Grunde für die Ewigkeit ausgelegt, sodass Entwickler darauf zählen können, auch noch in 100 Jahren ihre Java-Programme ausführen zu können. Doch wer definiert die API? Im Kern sind es vier Quellen:
Oracle-Entwickler setzen neue Pakete und Typen in die API.
Der Java Community Process (JCP) beschließt eine neue API. Dann ist es nicht nur Oracle allein, sondern eine Gruppe, die eine neue API erarbeitet und die Schnittstellen definiert.
Die Object Management Group (OMG) definiert eine API für CORBA.
Das World Wide Web Consortium (W3C) gibt eine API etwa für XML-DOM vor.
Die Merkhilfe ist, dass alles, was mit java oder javax beginnt, eine erlaubte API darstellt und alles andere zu nicht portablen Java-Programmen führen kann. Es gibt außerdem Klassen, die unterstützt werden, aber nicht Teil der offiziellen API sind. Dazu zählen etwa diverse Swing-Klassen für das Aussehen der Oberfläche.
Standard Extension API (javax-Pakete)
Einige der Java-Pakete beginnen mit javax. Dies sind ursprünglich Erweiterungspakete (Extensions), die die Kernklassen ergänzen sollten. Im Laufe der Zeit sind jedoch viele der früher zusätzlich einzubindenden Pakete in die Standarddistribution gewandert, sodass heute ein recht großer Anteil mit javax beginnt, aber keine Erweiterungen mehr darstellt, die zusätzlich installiert werden müssen. Sun wollte damals die Pakete nicht umbenennen, um so eine Migration nicht zu erschweren. Fällt heute im Quellcode ein Paketname mit javax auf, ist es daher nicht mehr so einfach, zu entscheiden, ob eine externe Quelle mit eingebunden werden muss oder ab welcher Java-Version das Paket Teil der Distribution ist. Echte externe Pakete sind unter anderem:
die Enterprise/Server API mit den Enterprise JavaBeans, Servlets und JavaServer Faces
die Java Persistence API (JPA) zum dauerhaften Abbilden von Objekten auf (in der Regel) relationale Datenbanken
die Java Communications API für serielle und parallele Schnittstellen
die Java Telephony API
die Spracheingabe/-ausgabe mit der Java Speech API
JavaSpaces für gemeinsamen Speicher unterschiedlicher Laufzeitumgebungen
JXTA zum Aufbau von P2P-Netzwerken
Im Endeffekt haben Entwickler es mit folgenden Bibliotheken zu tun:
mit der offiziellen Java-API
mit der API aus JSR-Erweiterungen, wie der Java-Enterprise-API
mit nichtoffiziellen Bibliotheken, wie quelloffenen Lösungen, etwa zum Zugriff auf PDF-Dateien oder Bankautomaten
Java ist auch eine Insel
