Vorwort
»Alles, was einen Anfang hat, hat auch ein Ende, und meistens hat das, was ein Ende
hat, auch eine Fortsetzung.«
– Sprichwort
Willkommen im zweiten Teil der Insel. Während der erste Band in die Grundlagen von Java einführte und sich dabei insbesondere auf die objektorientierten Konzepte und die Syntax der Sprache Java konzentrierte, kümmert sich der zweite Band um die Bibliotheken aus der Java SE.
Organisation der Kapitel
Den Einsteig ins Buch bildet Kapitel 1, »Neues in Java 7«, mit einer kompakten Darstellung der Neuerungen. Die Änderungen in den Bibliotheken fließen dabei in die jeweiligen Kapitel ein; so konzentriert sich das kurze Kapitel eher auf die neuen Spracheigenschaften.
Kapitel 2 beschäftigt sich mit »Threads und nebenläufiger Programmierung«. Das Kapitel umfasst auch die Koordination mehrerer kooperierender oder konkurrierender Threads. Seit Java 5 ist ein neues java.util.concurrent-Paket hinzugekommen, das die Programmierung nebenläufiger Programme gegenüber Java 1.0 sehr vereinfacht – dieses neue Paket bildet die Grundlage des Kapitels.
Kapitel 3 beschäftigt sich mit den »Datenstrukturen und Algorithmen«, die die Standardbibliothek anbietet. Die wichtigsten Klassen wie Listen, Mengen, Stapel, Bitmengen und Assoziativspeicher werden vorgestellt, und dann werden unterschiedliche Aufgaben mit den jeweils passenden Datenstrukturen gelöst. Als Algorithmen kommen beispielsweise vorgefertigte Sortierverfahren zum Einsatz. Das Kapitel diskutiert ebenfalls für Nebenläufigkeit optimierte Datenstrukturen.
Zeitzonen und unterschiedliche Ausgabeformate für Datumswerte sind Thema in Kapitel 4, »Raum und Zeit«. Darunter fallen auch Datumsberechnungen auf der Grundlage des gregorianischen Kalenders. Interessant sind Java-Möglichkeiten zur Internationalisierung, was sich durchweg durch alle APIs zieht, die in irgendeiner Weise Nachrichten zum Benutzer geben.
Das Kapitel 5, »Dateien, Verzeichnisse und Dateizugriffe«, setzt den Fokus auf Dateiverarbeitung. Zuerst zeigen wir, wie sich Attribute von Dateien und Verzeichnissen auslesen lassen, und dann, wie sich wahlfreier Zugriff auf eine Datei realisieren lässt. Das in Java 7 eingeführte NIO.2-Paket nimmt dabei einen großen Raum ein, da es sehr leistungsfähig ist.
Nahtlos folgt in Kapitel 6, »Datenströme«, die Verarbeitung von Daten aus beliebigen Quellen und Senken. Während sich Kapitel 5 nur auf Dateien beschränkt, geht es in diesem Kapitel um allgemeinere Ein-/Ausgabe-Konzepte, die auch bei Datenströmen aus Netzwerken, Datenbanken oder Schnittstellen vorkommen. Die Datenströme können dabei durch Filter geschickt werden. Von Letzteren stellen wir einige vor, die zum Beispiel die Zeilennummer zählen, einen Datenstrom puffern oder ihn komprimieren. Eine elegante Möglichkeit ist das Serialisieren von Objekten. Dabei wird der Zustand eines Objekts ausgelesen und so in einen Datenstrom geschrieben, dass sich das Objekt später wiederherstellen lässt. Eine eigene Speicherroutine kann somit entfallen.
Ein neues Thema spannt Kapitel 7 mit »Die eXtensible Markup Language (XML)« auf. Java als plattformunabhängige Programmiersprache und XML als dokumentenunabhängige Beschreibungssprache sind ein ideales Paar, und die Kombination dieser beiden Technologien ist der Renner der letzten Jahre. Das Kapitel beginnt auf der höchsten Abstraktionsebene, beschreibt, wie XML-Daten auf Objekte übertragen werden, und geht dann weiter zur elementaren Verarbeitung der XML-Dokumente, wie sie zum Beispiel als Objekt-Baum aufgebaut und modifiziert werden.
Heutzutage ist die Speicherung in XML populär, und auch Office-Dokumente werden in diesem Stil gespeichert. Doch keiner würde auf die Idee kommen, die Dokumente im XML-Format auszulesen und dort die Absätze und Zeichen herauszuziehen. Das Gleiche gilt für Grafikdateien: Es ist zwar eine Byte-Datei, doch die wird nicht als Byte für Byte von uns eingelesen, sondern es gibt immer eine API, die sich darum kümmert, Zeichen oder Bytes in ein für uns komfortables Format zu bringen. Ein paar populäre Dateiformate stellt Kapitel Kapitel 8, »Dateiformate«, vor. Zu den beschriebenen Formaten zählen nicht nur Dokumentenformate, wie für Microsoft Office, sondern auch Formate für die Kompression.
Kapitel 9, »Grafische Oberflächen mit Swing«, stellt die Swing-Komponenten zur Interaktion vor, wie zum Beispiel Schaltflächen. Es geht auf die Behandlung von Ereignissen ein, die aus Benutzeraktionen resultieren, und beschreibt Container, die andere Komponenten aufnehmen und layouten.
Das anschließende Kapitel 10 deckt die zweite Aufgabe der grafischen Oberflächen ab, indem es auf die »Grafikprogrammierung« eingeht. Das AWT (Abstract Window Toolkit) ist die Java-Möglichkeit, grafische Oberflächen zu gestalten. Dabei gliedert es sich in zwei große Teile: zum einen in die direkte Ausgabe von Grafik-Primitiven wie Linien, und zum anderen in Komponenten für grafische Oberflächen. Das Kapitel behandelt die Themen Fenster, Zeichenketten und Zeichensätze, Farben und Bilder.
Kapitel 11, »Netzwerkprogrammierung«, stellt vor, welche Informationen eine URL hat und wie mit dieser URL Daten von Webservern bezogen werden können. Bei Webservern werden wir CGI-Programme ansprechen, um an gewünschte Inhalte zu kommen. Mithilfe von Sockets wollen wir eine eigene Client-Server-Kommunikation aufbauen. Außer auf die gesicherte Verbindung TCP gehen wir auch auf ungesicherte UDP-Verbindungen ein.
»Verteilte Programmierung mit RMI« in Kapitel 12 zeigt auf, wie ein Java-Programm einfach Objekte und Methoden nutzen kann, die auf einem anderen Rechner gespeichert beziehungsweise ausgeführt werden. Dabei wird der Aufruf einer Methode über das Netzwerk übertragen, und für das aufrufende Programm sieht es so aus, als ob es sich um einen normalen Methodenaufruf für ein lokales Objekt handelt.
Kapitel 13, »RESTful und SOAP Web-Services«, stellt mit REST einen neuen Trend in der Kommunikation zwischen Browser und Web-Server vor und mit SOAP einen Klassiker für den entfernten Methodenaufruf zwischen Systemen. SOAP ist Teil der Java SE, und für REST wird Jersey vorgestellt, die Referenzimplementierung der JAX-RS-API.
Mit Kapitel 14, »JavaServer Pages und Servlets«, geht es dann in die Welt der dynamischen Webseiten. Java ist zurzeit auf der Serverseite sehr populär, und dort besonders beim sogenannten Enterprise-Computing. Mit JavaServer Pages ist es besonders einfach, dynamische Webinhalte zu formulieren und auf die vom Client mitgeschickten Informationen sehr einfach zuzugreifen. JSPs verfügen zudem über die gesamten Java-Möglichkeiten, insbesondere die Fähigkeit zur Datenbankanbindung.
Grafische Oberflächen und Netzwerke verbinden das Kapitel 15 zum Thema »Applets«. Applets sind Java-Programme innerhalb eines Webbrowsers. Applets machten Java vor über 10 Jahren auf der Welt bekannt, und die ersten Java-Bücher erklärten alles im Zusammenhang mit Applets. Heutzutage spielen Applets keine große Rolle mehr – auch durch die Verbreitung von Flash – und sind schon fast zu einer Nischentechnologie geworden.
»Datenbankmanagement mit JDBC« ist das Thema von Kapitel 16. Als freie, quelloffene Beispieldatenbank wird HSQLDB vorgestellt, da sie sehr leicht zu installieren und zu betreiben ist und praktischerweise Beispieldaten mitbringt. Die Java-Beispiele bauen eine Verbindung zu HSQLDB auf, setzen SQL-Anweisungen ab, holen die Ergebnisse herein und visualisieren sie.
Viele der vorgestellen Technologien sind sehr speziell, doch Kapitel 17, »Technologien für die Infrastruktur«, geht auf den Aufbau großer Anwendungen ein und stellt Basistechnologien vor, die ein gutes Fundament für eigene Anwendungen bilden und in jeder Architektur zu finden sein dürften, ob es nun grafische Anwendungen sind oder reine Serveranwendungen.
Mit Kapitel 18 widmen wir uns einer Java-typischen Technik: »Reflection und Annotationen«. Java-Klassen liegen selbst wieder als Meta-Objekte, als Exemplare der speziellen Klasse Class, vor. Diese Class-Objekte geben Auskunft über die verfügbaren und definierten Variablen, Methoden und Konstruktoren. So lassen sich beispielsweise dynamisch bestimmte Methoden aufrufen oder die Werte von dynamisch ausgewählten Objektvariablen abfragen. Die Annotationen sind eine bedeutende Neuerung in Java 5.
Am Anfang war die JVM fest mit der Programmiersprache Java verbunden, doch das änderte sich im Laufe der Jahre. Heute gibt es unterschiedliche Programmiersprachen, die auf einer JVM laufen – von ganz entwickelten Skriptsprachen bis zu portierten. Kapitel 19, »Dynamische Übersetzung und Skriptsprachen«, stellt Skriptsprachen vor und auch die Möglichkeit, wie eigene Klassen mit der Compiler-API übersetzt werden.
Wie Java-Programme zu Testzwecken überwacht werden können, zeigt Kapitel 20, »Logging und Monitoring«. Mit der JMX-API lassen sich MBeans an einem MBean-Server anmelden, und das Dienstprogramm jconsole ermöglicht den Zugriff und die Steuerung der Komponenten.
Java kann nicht alles plattformunabhängig lösen. An einer bestimmen Stelle muss plattformabhängiger Programmcode eingebaut werden. Um von Java auf Nicht-Java-Code wie C(++) zuzugreifen, definiert Oracle das in Kapitel 21 vorgestellte »Java Native Interface (JNI)«.
Kapitel 22 zeigt kurz »Sicherheitskonzepte«, etwa das Sandkastenprinzip, und Sicherheitsmanager auf, zeigt aber auch, wie von Daten eine Prüfsumme gebildet werden kann und wie Daten mit DES oder RSA verschlüsselt werden.
In Kapitel 23, »Dienstprogramme für die Java-Umgebung«, geht es um die zum JDK gehörigen Programme und um einige Extratools, die für Ihre Arbeit nützlich sind. Im Mittelpunkt stehen Compiler, Interpreter und die Handhabung von Jar-Archiven. Dieses Archivformat ist vergleichbar mit den bekannten Zip-Archiven und fasst mehrere Dateien zusammen. Mit den eingebetteten Dokumentationskommentaren in Java kann aus einer Quellcodedatei ganz einfach eine komplette HTML-Dokumentation der Klassen, Schnittstellen, Vererbungsbeziehungen und Eigenschaften inklusive Verlinkung erstellt werden. Unter den Programmen, die zu keiner Standardinstallation gehören, sind etwa Tools, die Java-Programme in C-Programme übersetzen, sie neu einrücken und formatieren und Bytecode wieder in lesbaren Java-Quellcode umwandeln.
Vorwort zur 1. Auflage
Es ist unverkennbar, dass dieses Buch seinen Ursprung in »Java ist auch eine Insel« hat. Es enthält alle fortgeschrittenen Java-Konzepte der vorangegangenen Insel. Bei dieser Aufspaltung ist es natürlich nicht geblieben, denn sonst wäre das Buch ja auch nur 700 Seiten dick und nicht 1 400. Es gab also Änderungen und Neuerungen gegenüber diesen Kapiteln in der alten Insel.
Zu den Neuerungen: Natürlich ist das Buch auf der Höhe der Zeit und beschreibt die aktuellen Java 7-Features. Das erste Kapitel fasst die bescheidenen Sprachänderungen zusammen. Aufseiten der Bibliothek gibt es zwei größere Zuwächse: NIO.2 und das kleinere Fork-And-Join-Framework. Swing bietet eine neue Klasse namens JLayer und bekommt kleine Updates, etwa durch eine generische Typvariable etwa bei ListModel oder JComboBox.
Ein weiteres neues Kapitel behandelt dynamische Übersetzung mit dem Java-Compiler zur Laufzeit und Skriptsprachen, wobei es einige Beispiele zur beliebten JVM-Sprache Groovy gibt. Und da Web-Services nicht mehr nur durch SOAP realisiert werden, gibt es ein Unterkapitel zum REST-Prinzip und JAW-RS. Im Swing-Kapitel ist eine bildgeführte Anleitung zu finden, wie sich mit NetBeans einfach grafische Oberflächen entwickeln lassen. Am Ende des Swing-Kapitels befindet sich ein Ausblick auf die freie Komponentenbibliothek SwingX, mit der Entwickler die GUIs aufhübschen können. Das Datenbankkapitel hat einen Ausblick auf JPA bekommen, wobei die Beispiele hier auch wieder mit NetBeans realisiert werden.
Zu den Aktualisierungen: Auch ohne die Anpassungen aus Java 7 gibt es Verbesserungen und Aktualisierungen. Im Tooling-Bereich ist der Decompiler Jad durch JD ersetzt worden. Gleichzeitig gibt das gleiche Kapitel eine Einführung in Java-Bytecode und das Tool javap. Weiterhin im Bereich Datenbanktools ist eine kleine Änderung nötig geworden, da der Datenbankbrowser in die Eclipse Data Tools Platform (DTP) gewandert ist und sich auch die grafische Oberfläche veränderte. Im Bereich Java ME ist das Plugin zu Eclipse gewandert und trägt jetzt den neuen Namen Eclipse Mobile Tools for Java (MTJ).
Christian Ullenboom
Sonsbeck, im Oktober 2011
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