Ein Klassenlader ist dafür verantwortlich, die Binärrepräsentation einer Klasse aus einem Hintergrundspeicher oder Hauptspeicher zu laden. Aus der Datenquelle (im Allgemeinen die .class-Datei) liefert der Klassenlader ein Byte-Array mit den Informationen, die im zweiten Schritt dazu verwendet werden, die Klasse ins Laufzeitsystem einzubringen; das ist Linking. Es gibt vordefinierte Klassenlader und die Möglichkeit, eigene Klassenlader zu schreiben, um etwa verschlüsselte vom Netzwerk zu beziehen oder komprimierte .class-Dateien aus Datenbanken zu laden.

Klassenladen auf Abruf

Nehmen wir zu Beginn ein einfaches Programm mit drei Klassen:

package com.tutego.insel.tool;

 

public class HambachForest {

public static void main( String[] args ) {

boolean rweWantsToCutTrees = true;

Forrest hambachForest = new Forrest();

if ( rweWantsToCutTrees ) {

Protest<Forrest> p1 = new Protest<>();

p1.believeIn = hambachForest;

}

}

}

 

class Forrest { }

 

class Protest<T> {

T believeIn;

java.time.LocalDate since;

}

Wenn die Laufzeitumgebung das Programm HambachForest startet, muss sie eine Reihe von Klassen laden. Das tut sie dynamisch zur Laufzeit. Sofort wird klar, dass es zumindest HambachForest sein muss. Und da die JVM die statische main(String[])-Methode aufruft und Optionen übergibt, muss auch String geladen sein. Unsichtbar stecken noch andere referenzierte Klassen dahinter, die nicht direkt sichtbar sind. So wird zum Beispiel Object geladen, da implizit in der Klassendeklaration von HambachForest steht: class HambachForest extends Object. Intern ziehen die Typen viele weitere Typen nach sich. String implementiert Serializable, CharSequence und Comparable, also müssen diese drei Schnittstellen auch geladen werden. Und so geht das weiter, je nachdem, welche Programmpfade abgelaufen werden. Wichtig ist aber, zu verstehen, dass diese Klassendateien so spät wie möglich geladen werden.

Klassenlader bei der Arbeit zusehen

Im Beispiel lädt die Laufzeitumgebung selbstständig die Klassen (implizites Klassenladen). Klassen lassen sich auch mit Class.forName(String) über ihren Namen laden (explizites Klassenladen).

Um zu sehen, welche Klassen überhaupt geladen werden, lässt sich der virtuellen Maschine beim Start der Laufzeitumgebung ein Schalter mitgeben: -verbose:class. Dann gibt die Maschine beim Lauf alle Typen aus, die sie lädt. Nehmen wir das Beispiel von eben, so ist die Ausgabe mit dem aktivierten Schalter unter Java 11 fast 500 Zeilen lang; ein Ausschnitt:

$ java -verbose:class com.tutego.insel.tool.HambachForest

[0.010s][info][class,load] opened: C:\Program Files\Java\jdk-11\lib\modules

[0.032s][info][class,load] java.lang.Object source: jrt:/java.base

[0.032s][info][class,load] java.io.Serializable source: jrt:/java.base

[0.033s][info][class,load] java.lang.Comparable source: jrt:/java.base

[0.036s][info][class,load] java.lang.CharSequence source: jrt:/java.base

[0.037s][info][class,load] java.lang.String source: jrt:/java.base

…

[0.684s][info][class,load] sun.security.util.Debug source: jrt:/java.base

[0.685s][info][class,load] com.tutego.insel.tool.HambachForest source: file:/C:/Inselprogramme/target/classes/

[0.687s][info][class,load] java.lang.PublicMethods$MethodList source: jrt:/java.base

[0.687s][info][class,load] java.lang.PublicMethods$Key source: jrt:/java.base

[0.689s][info][class,load] java.lang.Void source: jrt:/java.base

[0.690s][info][class,load] com.tutego.insel.tool.Forrest source: file:/C:/Inselprogramme/target/classes/

[0.691s][info][class,load] jdk.internal.misc.TerminatingThreadLocal$1 source: jrt:/java.base

[0.692s][info][class,load] java.lang.Shutdown source: jrt:/java.base

[0.692s][info][class,load] java.lang.Shutdown$Lock source: jrt:/java.base

Ändern wir die Variable rweWantsToCutTrees auf true, so wird unsere Klasse Protest geladen, und in der Ausgabe kommt nur eine Zeile hinzu! Das wundert auf den ersten Blick, denn die Klasse referenziert LocalDate. Doch ein LocalDate wird nicht benötigt, also auch nicht geladen. Der Klassenlader bezieht nur Klassen, wenn die für den Programmablauf benötigt werden, nicht aber durch die reine Deklaration als Attribut. Wenn wir LocalDate mit zum Beispiel LocalDate.now() initialisieren kommen stattliche 200 Klassendateien hinzu.

Ein regulärer Ausdruck (engl. regular expression, kurz Regex) ist die Beschreibung eines Musters (engl. pattern). Reguläre Ausdrücke werden bei der Zeichenkettenverarbeitung beim Suchen und Ersetzen eingesetzt. Für folgende Szenarien bietet die Java-Bibliothek entsprechende Unterstützung an:

• Frage nach einer kompletten Übereinstimmung: Passt eine Zeichenfolge komplett auf ein Muster? Wir nennen das vollständigen Match. Die Rückgabe einer solchen Anfrage ist einfach wahr oder falsch.
• Finde Teil-Strings: Das Pattern beschreibt einen Teil-String, und gesucht sind alle Vorkommen dieses Musters in einem Such-String.
• Ersetze Teilfolgen: Das Pattern beschreibt Zeichenfolgen, die durch andere Zeichenfolgen ersetzt werden.
• Zerlegen einer Zeichenfolge: Das Muster steht für Trennzeichen, sodass nach dem Zerlegen eine Sammlung von Zeichenfolgen entsteht.

Tipp: Regex-Ausdrücke lassen sich über Tools visualisieren. Online ist das zum Beispiel mit https://www.debuggex.com/ oder http://regexper.com/ möglich, http://xenon.stanford.edu/~xusch/regexp/ »liest« reguläre Ausdrücke vor.

Regex-API

Ein Pattern-Matcher ist die »Maschine«, die reguläre Ausdrücke verarbeitet. Zugriff auf diese Mustermaschine bietet die Klasse Matcher. Dazu kommt die Klasse Pattern, die die regulären Ausdrücke in einem internen vorcompilierten Format repräsentiert. Beide Klassen befinden sich im Paket java.util.regex. Um die Sache etwas zu vereinfachen, gibt es bei String zwei kleine Hilfsmethoden, die im Hintergrund auf die Klassen verweisen, um eine einfachere API anbieten zu können; diese nennen sich auch Fassaden-Methoden. Wir werden am Anfang erst mit den String-Methoden arbeiten und uns später die Klasse Pattern genauer anschauen. Die die Objektmethode matches(…) der Klasse String testet, ob ein regulärer Ausdruck eine Zeichenfolge komplett beschreibt.

Konstruktion von regulären Ausdrücken

In diesem Abschnitt wollen wir schauen, was ein Pattern-Matcher alles erkennen kann und wie die Syntax dafür aussieht.

Literale Zeichen

Der einfachste reguläre Ausdruck besteht aus einzelnen Zeichen, den Literalen.

Ausdruck	Ergebnis
„tutego“.matches( „tutego“ )	true
„tutego“.matches( „Tutego“ )	false
„tutego“.matches( „-tutego-“ )	false

Tabelle: Einfache reguläre Ausdrücke und ihr Ergebnis

Für diesen Fall benötigen wir keine regulären Ausdrücke, ein equals(…) würde reichen.

Hinweis: Bei Java ist es immer so, dass der reguläre Ausdruck den gesamten String komplett treffen muss, und nicht nur einen Teilstring. In nahezu jeder anderen Sprache und Bibliothek ist das nicht so, hier zählt ein Teilstring als „match“. In einer JavaScript-Konsole:

„tutego“.match( /tutego/ )

[„tutego“, index: 0, input: „tutego“, groups: undefined]

„Tutego“.match( /tutego/ )

null

„-tutego-„.match( /tutego/ )

[„tutego“, index: 1, input: „-tutego-„, groups: undefined]

Spezialzeichen (Metazeichen)

In regulären Ausdrücken sind einige Zeichen reserviert, weshalb sie nicht als einfaches Literal gewertet werden. Zu diesen Zeichen mit besonders Bedeutung zählen: \ (Backslash), ^ (Caret), $ (Dollarzeichen), . (Punkt), | vertikaler Strich, ? (Fragezeichen), * (Sternchen), + (Pluszeichen), (, ) (runde Klammer auf und zu), [, ] (eckige Klammer auf und zu), { (geschweifte Klammer auf).

Um diese Zeichen als Literal verwenden zu können ist eine Ausmaskierung mit \ nötig.

Ausdruck	Ergebnis
„1+1“.matches( „1+1“ )	false
„1+1“.matches( „1\\+1“ )	true
„11111“.matches( „1+1“ )	true
„+1“.matches( „+1“ )	PatternSyntaxException: Dangling meta character ‚+‘ near index 0

Metazeichen müssen ausmaskiert werden

Der Ausdruck „11111“.matches(„1+1“) macht deutlich, dass + ein besonders Symbol ist, was für Wiederholungen steht. Wird es, wie im letzten Fall, falsch angewendet, folgt eine Ausnahme.

Zeichenklassen

Mit einer Zeichenklasse ist es möglich ein von mehren Zeichen aus einer Menge zu matchen. So steht [aeiou] für eines der Zeichen a, e, i, o oder u. Die Reihenfolge der Zeichen spielt keine Rolle. Mit einem Minuszeichen lassen sich Bereiche definieren. So steht [0-9a-fA-F] für die Zeichen 0, 1, 2, …, 9 oder Groß-/Kleinbuchstaben a, b, c, d, e, f, A, B, C, D, E, F. Auch hier spielt die Reihenfolge keine Rolle, es hätte auch [a-fA-F0-9] heißen können. Mehrere Bereiche mit rechteckigen Klammern lassen sich hintereinander stellen.

Die Metazeichen wie * oder + können ohne Ausmaskierung in Zeichenklassen verwendet werden, nur eben das Minus nicht, es sei denn, es steht am Anfang oder am Ende.

 

Ausdruck	Ergebnis
„tutego“.matches(„[tT]utego“ )	true
„Tutego“.matches(„[tT]utego“ )	true
„Nr. 1“.matches( „Nr\\. [0-9]“ )	true
„1*2“.matches( „[0-9][+*/][0-9]“ )	true
„1*2“.matches( „[0-9][–+*/][0-9]“ )	true
„1-2“.matches( „[0-9][+–*/][0-9]“ )	PatternSyntaxException: Illegal character range near index 8
„1-2“.matches( „[0-9][+\\-*/][0-9]“ )	true

Beispiel für Zeichenklassen

Hinweis: Es ist wichtig daran zu denken, dass es immer nur einzelnen Zeichen sind und keine Zahlenbereiche. Wenn wir [1-99] vor uns haben, dann ist das mitnichten ein regulärer Ausdruck für Zahlen von 1 bis 99, sondern nur die Ziffern 1, 2, 3, …, 9 und dann noch einmal die 9 extra, was redundant ist, und gekürzt werden kann auf [1-9].

Negative Zeichenklassen

Steht direkt hinter der öffnenden eckigen Klammer ein ^, definiert das negative Zeichenklassen. Der Match ist dann auf allen Zeichen, die in der negativen Zeichenklasse nicht vorkommen.

 

Ausdruck	Ergebnis
„1“.matches( „[^-+*/]“ )	true
„ß“.matches( „[^-+*/]“ )	true
„/“.matches( „[^-+*/]“ )	false
„“.matches( „[^-+*/]“	false

Beispiel für negative Zeichenklassen

Das letzte Beispiel macht deutlich, dass eine negative Zeichenklasse auch für ein Zeichen, nämlich für ein Zeichen, das eben nicht +, -, *, / ist. Kein Zeichen kann das nicht sein.

Jedes Zeichen (.)

Der . (Punkt) ist ein mächtiges Metazeichen und steht für (fast) jedes erdenkliche Zeichen.

Hinweis: Der . (Punkt) matcht standardmäßig keinen Zeilenumbruch. Das hat historische Gründe, denn die ersten Werkzeuge arbeiteten zeilenbasiert, und da war es nicht gewünscht, wenn der Ausdruck mit auf die nächste Zeile ging. In Java können wir einstellen, ob der Punkt auch einen Zeilenumbruch erkennen soll.

Ausdruck	Ergebnis
„Filk“.matches( „F..k“ )	true
„123“.matches( „\\d\\d\\d“ )	true
„a b“.matches( „a\\sb“ )	true
„a\nb“.matches( „a\\sb“ )	true
„\n“.matches( „.“ )	false

Beispiel mit dem Punkt

Vordefinierte Zeichenklassen

Gewisse Zeichenklassen kommen immer wieder vor, etwa für Ziffern. Daher gibt es vordefinierte Zeichenklassen, die uns Schreibarbeit ersparen und den regulären Ausdruck übersichtlicher machen. Die wichtigsten sind:

Zeichenklasse	Enthält
\d	Ziffer: [0-9]
\D	Keine Ziffer: [^0-9] bzw. [^\d]
\s	Weißraum: [ \t\n\x0B\f\r]
\S	Keinen Weißraum: [^\s]
\w	Wortzeichen: [a-zA-Z_0-9]
\W	Keine Wortzeichen: [^\w]
\p{Blank}	Leerzeichen oder Tab: [ \t]
\p{Lower}, \p{Upper}	Einen Klein-/Großbuchstaben: [a-z] bzw. [A-Z]
\p{Alpha}	Einen Buchstaben: [\p{Lower}\p{Upper}]
\p{Alnum}	Ein alphanumerisches Zeichen: [\p{Alpha}\p{Digit}]
\p{Punct}	Ein Interpunktionszeichen: !“#$%&'()*+,-./:;<=>?@[\]^_`{|}~
\p{Graph}	Ein sichtbares Zeichen: [\p{Alnum}\p{Punct}]
\p{Print}	Ein druckbares Zeichen: [\p{Graph}]

Tabelle: Vordefinierte Zeichenklassen

Bei den Wortzeichen handelt es sich standardmäßig um die ASCII-Zeichen und nicht um deutsche Zeichen mit unseren Umlauten oder allgemeine Unicode-Zeichen. Eine umfassende Übersicht liefert die API-Dokumentation der Klasse java.util.regex.Pattern unter https://docs.oracle.com/javase/10/docs/api/java/util/regex/Pattern.html, die auch weitere vordefinierte Zeichenklassen auflistet.

 

Ausdruck	Ergebnis
„123“.matches( „\\d\\d\\d“ )	true
„a b“.matches( „a\\sb“ )	true
„a\nb“.matches( „a\\sb“ )	true

Beispiel mit vordefinierten Zeichenklassen

Vorhanden oder nicht?

Steht hinter einem Zeichen ein Fragezeichen, so ist es optional. Das Fragezeichen nennen wir auch Quantifizierer. Auch hinter einer Zeichenklasse, vordefinierten Zeichenklasse ist ein Fragezeichen erlaubt. Mehrere Zeichen können durch runde Klammen zusammengefasst werden.

 

Ausdruck	Ergebnis
„Lyric“.matches( „Lyrics?“ )	true
„Lyrics“.matches( „Lyrics?“ )	true
„1“.matches( „\\d?“ )	true
„“.matches( „\\d?“ )	true
„Christian“.matches( „Chris(tian)?“ )	true
„Chris“.matches( „Chris(tian)?“ )	true

Beispiel mit optionalen Zeichenfolgen

Beliebige Wiederholungen

Neben dem Fragzeichen an gibt es weitere Quantifizierer. Für eine Zeichenkette X gilt:

 

Quantifizierer	Anzahl an Wiederholungen
X?	X kommt einmal oder keinmal vor.
X*	X kommt keinmal oder beliebig oft vor.
X+	X kommt einmal oder beliebig oft vor.

Tabelle: Quantifizierer im Umgang mit einer Zeichenkette X

Sehen wir uns ein paar Ausdrücke an:

Ausdruck	Ergebnis
„Gooooo“.matches( „Go+“ )	true
„Go“.matches( „Go+“ )	true
„G“.matches( „Go+“ )	false
„Go“.matches( „Go*“ )	true
„G“.matches( „Go*“ )	true
„lalala“.matches( „(la)+“ )	true
„yo 4711“.matches( „yo \\d+“ )	true

Tabelle: Beispiele für reguläre Ausdrücke mit Wiederholungen

Eine Sonderform ist X(?!Y) – das drückt aus, dass der reguläre Ausdruck Y dem regulären Ausdruck X nicht folgen darf (die API-Dokumentation spricht von »zero-width negative lookahead«).

Ein weiterer Quantifizierer kann die Anzahl einschränken und die Anzahl eines Vorkommens genauer beschreiben:

• X{n}. X muss genau n-mal vorkommen.
• X{n,}. X kommt mindestens n-mal vor.
• X{n,m}. X kommt mindestens n-, aber maximal m-mal vor.

Beispiel

Eine E-Mail-Adresse endet mit einem Domain-Namen, der zwei oder drei Zeichen lang ist. Ein einfacher regulärer Ausdruck sieht aus aus: „[\\w|-]+@\\w[\\w|-]*\\.[a-z]{2,3}“.

Die Klassen Pattern und Matcher, Pattern.matches(…) bzw. String#matches(…)

Der Aufruf der Objektmethode matches(String) auf einem String-Objekt bzw. das statische Pattern.matches(String, CharSequence) ist nur eine Abkürzung für die Übersetzung eines Patterns und Anwendung von matches() auf einem Matcher-Objekt.

String#matches(…)	Pattern.matches(…)
public boolean matches(String regex) { return Pattern.matches(regex, this); }	public static boolean matches(String regex, CharSequence input) { Pattern p = Pattern.compile(regex); Matcher m = p.matcher(input); return m.matches(); }

Tabelle: Implementierungen der beiden matches(…)-Methoden

Während also die Objektmethode matches(String) von String zu Pattern.matches(String, CharSequence) delegiert, steht hinter der statischen Fassadenmethode in Pattern die wirkliche Nutzung der beiden zentralen Klassen Pattern für das Muster und Matcher für die Mustermaschine. Wenn wir also schreiben „Filk“.matches(„F..k“) ist das äquivalent zu Pattern.matches(„F..k“, „Filk“) und das ist äquivalent zu

Pattern p = Pattern.compile( „F..k“ );
Matcher m = p.matcher( „Filk“ );
boolean b = m.matches();

Der HTTP-Standard ist schon relativ alt, und die Ursprünge wurden Anfang der 1990er Jahre gelegt. Offiziell wurde die Version 1.0 im Jahr 1996 verabschiedet, also etwa zu gleichen Zeit, als Java 1.0 erschien. 2015 wurde HTTP/2 verabschiedet, und viele Verbesserungen kamen in den Standard. Die Java-Klassen rund um HTTP wurden allerdings nicht aktualisiert, sodass quelloffene Bibliotheken wie Apache HttpComponents (http://hc.apache.org/) oder die Asynchronous Http and WebSocket Client library for Java (http://github.com/AsyncHttpClient/async-http-client) die Lücken füllten.

1.1.1          Modul java.net.http

Statt die existierenden HTTP-Klassen wie HttpURLConnection um die Neuerungen von HTTP/2 zu erweitern, hat Oracle das Modul java.net.http eingeführt. Erstmalig wurde es in Java 9 im »Brutkasten« (engl. incubator) mit ausgeliefert und in Java 11 festgeschrieben. Neben synchronen Aufrufen können auch asynchrone Aufrufe getätigt werden, die ein modernes CompletableFuture lieferrn.

Das Modul besteht aus einem Paket java.net.http und den wesentlichen Typen:

• HttpClient
• HttpRequest, HttpResponse
• WebSocket

Schauen wir uns ein Beispiel an:

try {

  URI uri = new URI( "https://tutego.de/" );

  HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder().uri( uri ).GET().build();

  HttpResponse<String> response =

    HttpClient.newHttpClient().send( request, BodyHandlers.ofString() );

  System.out.println( response.body() );

}

catch ( URISyntaxException | IOException | InterruptedException e ) {

  e.printStackTrace();

}

Die Methoden von HttpRequest sind allesamt abstrakt.

abstract class java.net.http.HttpRequest

• Optional<HttpRequest.BodyPublisher> bodyPublisher()
• boolean expectContinue()
• HttpHeaders headers()
• String method()
• Builder newBuilder()
• Builder newBuilder(URI uri)
• Optional<Duration> timeout()
• URI uri()
• Version version()

Führt der HttpClient die Anfrage aus, bekommen wir ein HttpResponse; die Schnittstelle deklariert folgende Methoden:

public interface java.net.http.HttpResponse<T>

• T body()
• HttpHeaders headers()
• Optional<HttpResponse<T>> previousResponse()
• HttpRequest request()
• Optional<SSLSession> sslSession()
• int statusCode()
• URI uri()
• Version version()

Was die Methode body() für einen Typ liefert, bestimmt die Parametrisierung von HttpResponse<T>, und die ergibt sich aus dem übergebenen BodyHandler<T> der HttpClient-Methode send(…):

public abstract class java.net.http.HttpClient

• static HttpClient newHttpClient()
• HttpResponse<T> send(HttpRequest req, HttpResponse.BodyHandler<T> responseBodyHandler)

Der BodyHandler ist eine funktionale Schnittstelle mit einer Methode

• BodySubscriber<T> apply​(HttpResponse.ResponseInfo responseInfo)

Es gibt einige vordefinierte Implementierungen in der Klasse HttpResponse.BodyHandlers:

public static class java.net.http.HttpResponse.BodyHandlers

• static HBodyHandler<byte[]> ofByteArray()
• staticBodyHandler<Path> ofFile​(Path file)
• static HttpRespoBodyHandler<Stream<String>> ofLines()
• static HBodyHandler<String> ofString()

Weitere Methoden nennt die Javadoc.

Oracle vermarktet auf der Basis vom OpenJDK ihr eigenes Projekt OracleJDK. Ab Java 11 sind das OracleJDK und OpenJDK vom Code her identisch. Das Oracle JDK ist die »offizielle« Version, die die Java-Download-Seite von Oracle anbietet.

Long Term Support (LTS)

Die halbjährlichen Java-Releases haben zur Folge, dass Versionen immer dann veraltet sind, wenn eine neue Version erscheint. In dem Moment, in dem Java 10 kam, war Java 9 veraltet, das gleiche ist bei Java 11, es machte sofort Java 10 zur alten Version. Das allein wäre kein Problem, wenn die älteren Versionen mit Sicherheitsupdates versorgt würden, aber Oracle investiert für die Allgemeinheit in die alten Versionen keine Zeit und Mühe mehr.

Für Unternehmen ist das ein Problem, denn es erzeugt Stress, mit den Änderungen mitziehen zu müssen. Aus diesem Grund bietet Oracle alle drei Jahre eine Java-Version mit Long Term Support (LTS) und versorgt sie mit Updates und Sicherheitspatches. Die nächsten LTS-Versionen nach Java 8 ist Java 11 (September 2018) und dann nach 3 Jahren Java 17 (September 2021). Das ist für weniger agile Unternehmen gut. Oracle will ihre Java SE 8-Implementierung noch bis mindestens Dezember 2020 pflegen, geplant ist bis März 2025[1] und Java 11 bis 2023, beides Releases mit LTS.

Kommerzialisierung vom OracleJDK

Auf den ersten Blick sieht das gut aus: es gibt regelmäßige Updates für agile Unternehmen und die konservativen Unternehmen setzen auf eine LTS-Version. Der Problem ist allerdings, dass alle OracleJDK-Versionen nicht kommerziell eingesetzt werden dürfen; der Hersteller erlaubt die Nutzung nur für „development, testing, prototyping or demonstrating purposes“. Für Java 8 endet die Schonfrist im Januar 2019.

Wer das OracleJDK kommerziell einsetzen möchte, und nicht nur in einer Entwicklungs- oder Testumgebung, muss eine Lizenz von Oracle erwerben. Es wird monatlich abgerechnet, die Vertragszeit ist mindestes in Jahr. Es stehen zwei Modelle zur Auswahl:

Java SE Subscription	Java SE Desktop Subscription
Für Serveranwendungen	Für Client-Anwendungen
Abrechnung pro Prozessor	Abrechnung pro Benutzer
ab 25 USD/Monat, für 1-99 Benutzer	ab 2,50 USD/Monat für 1-999 Benutzer/Clients

Tabelle: Zwei Lizenzmodelle für Oracle Java SE

Oracle wendet bei der Java SE Subscription das gleiche Geschäftsmodell wie bei der Oracle-Datenbank an. Wie genau Rechner in der Cloud mit einer unbestimmten Anzahl der Prozessoren abgerechnet werden soll ist noch unklar.[2] Interessenten sollten die „Oracle Java SE Subscription FAQ“ unter http://www.oracle.com/technetwork/java/javaseproducts/overview/javasesubscriptionfaq-4891443.html studieren und Oracle-Berater hinzuziehen. Wer Client- und Serveranwendungen nutzt, muss zweimal bezahlen, statt »write once, run anywhere«, »write once, pay everywhere«.

Die Kosten können sich schnell summieren, doch bekommen Unternehmen damit Support und insbesondere für Java 8 immer noch für einige Jahre Unterstützung. Nachteil ist, dass es das Subscription-Modell nur für die LTS-Versionen gibt, Unternehmen also gezwungen werden, größere Versionssprünge zu machen. Nach Java 11 kommt erst im September 2021 die Version Java 17 mit dem nächsten LTS.

Java Platform, Standard Edition in drei Paketen: JDK, JRE, Server JRE

In der Oracle Java SE-Familie gibt es verschiedene Ausprägungen: das JDK und das JRE. Da diejenigen, die Java-Programme nur laufen lassen möchten, nicht unbedingt alle Entwicklungstools benötigen, hat Oracle Pakete geschnürt:

• Mit dem Java Development Kit (JDK) lassen sich Java SE-Applikationen entwickeln. Dem JDK sind Hilfsprogramme beigelegt, die für die Java-Entwicklung nötig sind. Dazu zählen der essenzielle Compiler, aber auch andere Hilfsprogramme, etwa zur Signierung von Java-Archiven oder zum Start einer Management-Konsole. In den Versionen Java 1.2, 1.3 und 1.4 heißt das JDK Java 2 Software Development Kit (J2SDK), kurz SDK, ab Java 5 heißt es wieder JDK.
• Das Java SE Runtime Environment (JRE) enthält genau das, was zur Ausführung von Java-Programmen nötig ist. Die Distribution umfasst nur die JVM und Java-Bibliotheken, aber weder den Quellcode der Java-Bibliotheken noch Tools wie Management-Tools.
• Das Server JRE ist für 64-Bit-Server-Umgebungen gedacht und enthält anders als das herkömmliche JRE nicht den Auto-Updater, das Plugin-Tool oder einen Installer. Wie das JDK enthält es hingegen eine Management-Konsole.

Die drei Produkte können von der Webseite http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/ bezogen werden – die Lizenzbestimmungen sind einzuhalten.

Oracle JDK 10 Certified System Configurations

Eine ideale, perfekt getestete und unterstützte Umgebung gilt als Oracle Certified System Configuration. Das ist eine Kombination aus Betriebssystem mit installierten Service-Packs; das beschreibt das Unternehmen unter https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/documentation/jdk10certconfig-4417031.html. Bei gemeldeten Bugs auf nicht zertifizierten Plattformen kann dann schnell ein »Sorry, das ist eine nicht unterstützte Plattform, das schauen wir uns nicht weiter an« folgen. Bei Linux ist zum Beispiel die Gentoo-Distribution nicht in der Liste, wäre also »Not certified on Oracle VM«. Das heißt nicht, dass Java dort nicht zu 100 % läuft, nur, dass es im Fehlerfall eben keinen Fix geben muss.

[1] http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/javaclientroadmapupdate2018mar-4414431.pdf

[2] http://houseofbrick.com/the-oracle-parking-garage/ ist dann gar nicht mehr zum Lachen …

Das freie und unter der GPL stehende OpenJDK (http://openjdk.java.net/) bildet die Referenzimplementierung für Java SE. Alle Entwicklungen finden dort statt. Der Fortschritt ist live zu beobachten, regelmäßig fixen und erweitern Hunderte von Entwicklern die Codebasis. Die Quellen für das OpenJDK lassen sich im Mercurial Repository unter http://hg.openjdk.java.net/jdk/jdk11 einsehen, ein Wechsel auf GitHub wird diskutiert.

OpenJDK-Builds von Oracle

Übersetzte Versionen sind über http://jdk.java.net/ verklinkt, es gibt von Oracle OpenJDK x64-Builds für

• Windows
• Linux
• macOS
• Alpine Linux

OpenJDK-Builds von AdoptOpenJDK

Auch unter https://adoptopenjdk.net/ lässt sich für unterschiedliche Betriebssysteme eine Version herunterladen. Angeboten werden x64-Builds für

• Windows
• Linux
• macOS
• Linux s390x
• Linux ppc64le
• Linux aarch64
• Linux arm32
• AIX ppc64

AdoptOpenJDK ist eine Serverfarm, die regelmäßig Builds vom OpenJDK baut, dazu weitere Software wie die JavaFX-Implementierung OpenJFX und alternative Laufzeitumgebungen wie Eclipse OpenJ9 einbindet.

Weitere OpenJDK-Builds

Das Unternehmen Azul bietet ebenfalls Builds an, auch lässt sich ein Support-Vertrag abschließen: http://www.azul.com/downloads/zulu/. Neben den Plattformen Windows, Linux und macOS gibt es von Azul ebenfalls Docker-Images.

Red Hat bietet neben Linux auch eine Windows-Version vom OpenJDK an: http://developers.redhat.com/products/openjdk/overview/.

Apple pflegte lange Zeit eine komplett eigene JVM, bis Apple den Code an Oracle für das OpenJDK übergab. Auch Google setzt bei Android neuerdings auf das OpenJDK.

OpenJDK unter Windows installieren

Während Oracle ein JDK und ein JRE anbietet und alles mit einem Installationsprogramm ausliefert, kommt das OpenJDK nur als  komprimiertes Archiv. Wir laden von http://jdk.java.net/10/ für Windows die TAR.GZ-Datei, hinter der eine Datei wie openjdk-10.0.2_windows-x64_bin.tar.gz steckt. Wir benötigen einen Entpacker wie 7-Zip für das unter Windows ehr ungewöhnliche Dateiformat.

Programme und Ordner im Java-Verzeichnis

Nach dem Auspacken entsteht ein Ordner jdk-10.0.2 mit dem OpenJDK. Es enthält ausführbare Programme wie Compiler und Interpreter sowie die Bibliotheken und Quellcodes. Wenn wir die Rechte haben, wollen wir den JDK-Ordner in der Windows-Programmorder setzen und für die weiteren Beispiele folgenden Ort annehmen: C:\Programme\Java\jdk-10.

Ordner/Datei	Bedeutung
bin	Hier befinden sich Entwicklungswerkzeuge, unter anderem der Interpreter java und beim JDK der Compiler javac.
conf	Konfigurationsdateien, Anpassungen sind hier selten nötig.
include	Dateien für die Anbindung von Java an C(++)-Programme
jmods	Java-Module vom JDK, etwa das Basis-Modul
legal	eine Reihe von COPYRIGHT-Textdateien
lib	interne JDK-Tools
lib/src.zip	Archiv mit dem Quellcode der öffentlichen Bibliotheken*
release	Datei mit Schüssel-Wert-Paaren

Tabelle: Ordnerstruktur

Testen der Installation und Pfade setzen

Gehen wir in das bin-Verzeichnis C:\Program Files\Java\jdk-10\bin können wir aufrufen:

C:\Program Files\Java\jdk-10\bin>java -version

openjdk version „10.0.2“ 2018-07-17

OpenJDK Runtime Environment 18.3 (build 10.0.2+13)

OpenJDK 64-Bit Server VM 18.3 (build 10.0.2+13, mixed mode)

Wir erweitern als nächstes die PATH-Variable um das bin-Verzeichnis. Wenn wir jetzt eine Shell öffnen, können wir javac für den Java-Compiler aufrufen oder java für die Laufzeitumgebung. Auch kann eine Entwicklungsumgebung wie Eclipse gestartet werden.

OpenJDK deinstallieren

Nach dem Löschen des Ordners ist Java deinstalliert.

Download der Dokumentation

Die API-Dokumentationen der Standardbibliothek und die der Tools sind kein Teil des JDK; eine Trennung ist sinnvoll, denn sonst würde der Download nur unnötig größer, die Dokumentation kann schließlich auch online angeschaut werden. Die Hilfe kann online unter https://docs.oracle.com/javase/10/docs/api/ eingesehen oder als ZIP-Datei extra bezogen und lokal ausgepackt werden.

Die Java Platform, Standard Edition (Java SE) ist eine Systemumgebung zur Entwicklung und Ausführung von Java-Programmen. Java SE enthält alles, was zur Entwicklung von Java-Programmen nötig ist. Obwohl die Begrifflichkeit etwas unscharf ist, lässt sich die Java SE als Spezifikation verstehen und nicht als Implementierung. Damit Java-Programme übersetzt und ausgeführt werden können, müssen aber ein konkreter Compiler, Interpreter und die Java-Bibliotheken auf unserem Rechner installiert sein. Es gibt unterschiedliche Implementierungen, etwa das OpenJDK.

Versionen der Java SE

Am 23. Mai 1995 stellte damals noch Sun Java erstmals der breiten Öffentlichkeit vor. Seitdem ist viel passiert, und in jeder Version erweiterte sich die Java-Bibliothek. Dennoch gibt es von einer Version zur nächsten kaum Inkompatibilitäten, und fast zu 100 % kann das, was unter Java n übersetzt wurde, auch unter Java n + 1 übersetzt werden – nur selten gibt es Abstriche in der Bytecode-Kompatibilität.[1]

Version	Datum	Einige Neuerungen oder Besonderheiten
1.0	Januar 1995	Erste Version. Folgende 1.0.x-Versionen lösen diverse Sicherheitsprobleme.
1.1	Februar 1997	Neuerungen bei der Ereignisbehandlung, beim Umgang mit Unicode-Dateien (Reader/Writer statt nur Streams), außerdem Datenbankunterstützung via JDBC sowie innere Klassen und eine standardisierte Unterstützung für Nicht-Java-Code (nativen Code)
1.2	November 1998	Es heißt nun nicht mehr JDK, sondern Java 2 Software Development Kit (SDK). Swing ist die neue Bibliothek für grafische Oberflächen, und es gibt eine Collection-API für Datenstrukturen und Algorithmen.
1.3	Mai 2000	Namensdienste mit JNDI, verteilte Programmierung mit RMI/IIOP, Sound-Unterstützung
1.4	Februar 2002	Schnittstelle für XML-Parser, Logging, neues IO-System (NIO), reguläre Ausdrücke, Assertions
5	September 2004	Das Java-SDK heißt wieder JDK. Neu sind generische Typen, typsichere Aufzählungen, erweitertes for, Autoboxing, Annotationen.
6	Ende 2006	Webservices, Skript-Unterstützung, Compiler-API, Java-Objekte an XML-Dokumente binden, System Tray
7	Juli 2011	Kleine Sprachänderungen, NIO2, erste freie Version unter der GNU General Public License (GPL)
8	März 2014	Sprachänderungen Lambda-Ausdrücke, Stream-API
9	September 2017	Modularisierung von Anwendungen
10	März 2018	Lokale Variablendeklarationen mit var
11	September  2018	Entfernung des java.ee-Moduls

Tabelle 1.1: Neuerungen und Besonderheiten der verschiedenen Java-Versionen

Die Produktzyklen zeigen einige Sprünge, besonders Java 9 wurde zweimal verschoben.

Oracle und Sun waren sehr lange konservativ darin, das Bytecodeformat zu ändern, sodass eine ältere JVM im Prinzip Programme einer neuen Java-Version ausführen konnte. Aber gerade in den Versionen Java 7 und Java 8 gab es doch einige Neuerungen, die die Aufwärtskompatibilität brechen; eine JVM der Version 7 kann also keine Programme mehr ausführen, die ein Java 8-Compiler übersetzt hat. Da einige Teile aus den Java 11-Bibliotheken entfernt wurden, ist auch dadurch die Abwärtskompatibilität eingeschränkt.

Feature-Release vs. zeitorientiertes Release

20 Jahre lang bestimmten Features die Freigabe von neuen Java-Versionen; die Entwickler setzten bestimmte Neuerungen auf die Wunschliste, und wenn alle Features realisiert und getestet waren, erfolgte die allgemeine Verfügbarkeit (eng. general availability, kurz GA). Hauptproblem dieses Feature-basierten Vorgehensmodells waren die Verzögerungen, die mit Problemen bei der Implementierung einhergingen. Vieldiskutiert war das Java 9-Release, weil es unbedingt ein Modulsystem enthalten sollte.

Die Antwort auf diese Probleme, und der Wusch der Java-Community nach häufigeren Releases, beantwortet Oracle mit der „JEP 322: Time-Based Release Versioning“[2]. Vier Releases sind im Jahr geplant:

• Im März und September erscheinen Haupt-Releases, wie Java 10, Java 11.
• Updates erscheinen einen Monat nach einem Haupt-Release und dann im Abstand von drei Monaten. Im April und Juli erscheinen folglich Updates 10.0.1 und 10.0.2. Für Java 11 sind das Oktober 2018 und Januar 2019.

Anders gesagt: Im Halbjahresrhythmus gibt es Updates, die es Oracle erlauben, in der schnelllebigen IT-Zeit die die Sprache und Bibliotheken weiter zu entwickeln und neue Spracheigenschaften zu integrieren. Kommt es zu Verzögerungen, hält das nicht gleich das ganze Release auf. Java 10 war im März 2018 das erste Release nach diesem Zeitplan, Java 11 folgte im September 2018.

Codenamen, Namensänderungen und Vendor-Versionsnummer

Die ersten Java-Versionen waren Java 1.0, Java 1.1, usw. Mit Java 5 entfiel das Präfix »1.« in der Versionskennung des Produkts, sodass es einfach nur Java 5, Java 6, etc. hieß; in den Entwicklerversionen blieb die Schreibweise mit der »1.« aber weiterhin bis Java 9 gültig.[3] In Java 10 kommt durch das „Time-Based Release Versioning“[4] eine Vendor-Kennung hinzu, sodass alternativ zu Java 11 auch von 18.9 die Sprache ist; gut lässt sich daran die Jahreszahl und der Monat vom Release ablesen.

[1] Die Seite http://tutego.de/go/migratingtojava5 zeigt auf, wie Walmart der Umstieg auf Java 5 gelang – relativ problemlos: »[…] the overall feeling is that a migration to Java 1.5 in a production environment can be a mostly painless exercise.«

[2]     http://openjdk.java.net/jeps/322

[3] Siehe dazu http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/relnotes/version-5.0.html.

[4] http://openjdk.java.net/jeps/322