„Java (Programmiersprache)“ – Versionsunterschied

Java ist eine objektorientierte, plattformunabhängige Programmiersprache. Java-Programme laufen üblicherweise auf einer Java Virtual Machine, das heißt einer virtuellen Maschine, die die konkreten Details von Hardware und Betriebssystem für das Programm verbirgt.

Geschichte

Die Urversion von Java, auch Oak genannt, wurde in einem Zeitraum von 18 Monaten vom Frühjahr 1991 bis Sommer 1992 unter dem Projektnamen "The Green Project" von Patrick Naughton, Mike Sheridan und James Gosling sowie zehn weiteren Entwicklern im Auftrage des amerikanischen Computerherstellers Sun Microsystems entwickelt. Einer der Urväter und Hauptentwickler der Sprache war dabei James Gosling. Überbleibsel aus dem Green-Projekt ist der Duke von Joe Palrang, der zum bekannten Symbol bzw. Maskottchen geworden ist.

Das ursprüngliche Ziel bei der Entwicklung von Java war aber nicht lediglich die Entwicklung einer weiteren Programmiersprache, sondern die Entwicklung einer vollständigen Betriebssystemumgebung, inklusive virtueller CPU, für unterschiedlichste Einsatzzwecke.

Die Entwicklung fand in einem anonymen Bürogebäude in der Sand Hill Road in Menlo Park statt. Während dieser abgeschiedenen Entwicklungsphase kam es zu keinem Austausch mit Sun Microsystems. Im Sommer 1992 schließlich war die erste Oak-basierte Anwendung fertiggestellt – "an interactive, handheld home-entertainment device controller with an animated touchscreen user interface". Diese Technologiedemonstration einer Touchscreen-basierten Gerätesteuerung mit animierter Benutzeroberfläche (GUI) hatte den Namen *7 ("StarSeven"). Der Name Oak hat den Ursprung übrigens in einer Eiche, die vor dem Fenster des Entwicklers James Gosling stand (Oak, engl. für Eiche).

Nach der Vorführung von StarSeven, mit dem zahlreiche Geräte interaktiv gesteuert werden konnten, wurden Unternehmen aus der Kabelfernseh-Branche aufmerksam und aus dem Hinterzimmer-Projekt "The Green Project" entstand die Firma "FirstPerson". Aus dem Büro wurde ein Bürohaus in der 100 Hamilton Avenue in Palo Alto.

Da die Belegschaft inzwischen von 13 Entwicklern auf 70 Mitarbeiter wuchs und die Zeit für interaktive digitale Mehrwertdienste im Bereich des Kabelfernsehens noch nicht reif war, suchte sich die junge Firma neue Betätigungsfelder. Nach einem dreitägigen Gruppentreffen von John Gage, James Gosling, Bill Joy, Patrick Naughton, Wayne Rosing und Eric Schmidt in "The Inn at Squaw Creek" bei Lake Tahoe war schnell klar: das Internet war das neue Betätigungsfeld.

Auf Basis des Urvaters aller grafischen Webbrowser, Mosaic, wurde ein um Java erweiterter Browser geschaffen – der "WebRunner" (nach dem Film "The Blade Runner"). Später wurde aus "WebRunner" dann der offiziell bekannte HotJava-Browser.

Im März 1995 wurde die erste Alphaversion (1.0a2) des Java-Quellcodes für die Öffentlichkeit freigegeben und die Downloadzahlen explodierten. Wenig später, am 23. Mai 1995, wurde Java dann erstmals offiziell der Öffentlichkeit vorgestellt, in der "San Jose Mercury News".

Der Durchbruch für Java kam mit der Integration von Java in den Browser Netscape – besiegelt durch einen Handschlag zwischen Eric Schmidt und George Paolini von Sun Microsystems und Marc Andreessen, dem Erfinder und Begründer von Netscape. Ort und Zeit: 4 Uhr morgens in einem Hotelzimmer des Sheraton Palace Hotels in der Nähe des Convention Centers.

Heutzutage wird Java hingegen hauptsächlich zur Entwicklung von Webanwendungen eingesetzt, wohingegen Java-Applets eine untergeordnete Rolle spielen, was unter anderen daran liegt, dass die gebräuchlichen Browser mit veralteten Versionen der Laufzeitumgebung ausgeliefert werden. Die Firma SUN versucht diesen Umstand dadurch zu begegenen, dass sie eigene Plugins für die verbreitetsten Browser anbietet.

Der Name Java hat seinen Ursprung übrigens im Namen einer starken Kaffee-Sorte, die speziell für Espresso Verwendung findet (Java-Bohne) und von den Entwicklern bevorzugt getrunken wurde.

Versionen

Die 1996 erschienene Java-Version 1.0 enthielt noch eine überschaubare Menge von Standardpaketen, die in späteren Versionen schnell anwuchs:

• java.lang: elementare Klassen, z. B. Object und System
• java.io: Ein- und Ausgabe
• java.util: z. B. Datenstrukturen und eine Datumsklasse
• java.net: einfache TCP/IP-Klassen
• java.awt: grundlegene Klassen für grafische Benutzeroberflächen
• java.applet: eine Klasse für die bekannten Applets.

Eine Spracherweiterung wurde 1997 mit Java 1.1 vorgenommen, die Syntax wurde um das Konzept der inneren Klassen erweitert. Dies ging auch einher mit einem Umbau der Ereignisbehandlung hin zu einem Callback-System mit sogenannten Listenern.

Außerdem wurde die Standardbibliothek erweitert:

• Klassen für die Internationalisierung (so genannte "Ressourcenbündel")
• Java-Komponenten, die Java-Beans
• das Dateiformat JAR für die Paketierung ganzer Bibliotheken oder Anwendungen als Java-Archive
• Klassen für numerisches Rechnen (BigInteger und BigDecimal)
• ein Protokoll für verteilte Programme, die Remote Method Invocation (RMI)
• Objektserialisierung für die persistente (d.h. dauerhafte) Speicherung von Objekten, z. B. in Dateien
• JDBC für den Zugriff auf relationale Datenbanken
• Sicherheitsfunktionen, z. B. zum Signieren von JAR-Dateien und Applets

Java 2 (JDK 1.2) erschien im Jahr 1998. Mit Erscheinen dieser Version sprach von Sun von Java 2, dementsprechend heißen die Pakete Java 2 Platform, Standard Edition (J2SE) und statt Java Development Kit (JDK) heißt es Java 2 Software Development Kit (J2SDK).

In dieser Version wurden Just-In-Time-Compiler eingeführt, womit die Ausführung von Java-Programmen deutlich beschleunigt werden konnte.

Erneut wurde die Standardbibliothek erweitert:

• neue Schnittstellen und Implementierungen für Collections, also Datenstrukturen wie Listen, Mengen und Maps
• die Oberflächen-Bibliothek Swing
• neue Grafik-Funktionen (die Java 2D-API)
• Drag and Drop-Funktionalität
• verbesserte Audio-Funktionen
• eine CORBA-Schnittstelle
• weiche Referenzen

Im Jahr 1998 wurde auch der Java Community Process (JCP) eingeführt. Diese Organisation steuert seitdem Änderungen an der Spezifikation von Java. Für vorgeschlagene Änderungen wird ein Java Specification Request (JSR) erstellt, der verschiedene Phasen durchläuft, bevor die Änderungen in Java Einzug halten. (Homepage des Java Community Process)

2000 erschien J2SE 1.3 als nächster Evolutionsschritt, die API wurde erneut erweitert. Weiterhin wurde eine Engine mit Hotspot-Optimierung eingeführt. Das bedeutet, dass nicht mehr der gesamte Bytecode sofort kompiliert wird, sondern nur häufig benutzte Stellen (Hotspots). Codesegmente die sehr häufig ausgeführt werden, werden sogar weiter optimiert, so dass die häufig benutzten Stellen immer schneller ausgeführt werden.

Erst 2002 wurde mit Erscheinen von J2SE 1.4 wieder die Sprache selbst erweitert, was zuletzt bei Version 1.1. geschah. In dieser Version wurde eine Unterstützung für Assertions hinzugefügt. Natürlich wurde auch wieder die API erweitert.

Siehe auch: Servlet, Java Web Start, Java Server Pages, J2EE, J2ME, JavaDoc, Blackdown

Die nächsten Versionen der Sprache Java

Java 5.0 ist am 30. September 2004 als Nachfolger der Version 1.4 erschienen – ursprünglich sollte die Version 1.5.0 lauten. In dieser Version gibt es große Änderungen an der Sprache selbst und weitere API-Erweiterungen (Liste der Änderungen):

• Generische Typen (Generics)
• Vereinfachte Syntax für die Iteration über Collections, Maps und Arrays
• Autoboxing/-unboxing (d. h. implizite Umwandlung von primitiven Datentypen in Objekte und zurück)
• Metadaten für attributorientierte Programmierung
• Syntaktische Unterstützung für Aufzählungswerte ("Enumerations")
• Statischer Import von Klassen
• Erweiterte Look and Feels
• Erweiterungen im Bezug auf Nebenläufigkeit (java.util)

Das für Java 1.5 (jetzt 5.0) geplante JSR 203 wurde auf Java 1.6 verschoben.

Außerdem kann davon ausgegangen werden, dass sich Java im Laufe der Zeit zu einer aspektorientierten Programmiersprache wandeln wird.

Grundkonzepte der Sprache

Der Entwurf der Sprache verfolgte vier Hauptziele:

1. Objektorientierung
2. Plattformunabhängigkeit (d.h. Unabhängigkeit vom Betriebssystem und von Hardware)
3. Vernetzbarkeit
4. Sichere Ausführung auf fernen Computern

Objektorientierung

Die Sprache Java ist objektorientiert aufgebaut. Die Grundidee der objektorientierten Programmierung ist die softwaretechnische Abbildung in einer Art und Weise, wie wir Menschen auch Dinge der realen Welt erfahren. Die Absicht dahinter ist, große Softwareprojekte einfacher managen zu können, und sowohl die Qualität von Software zu erhöhen als auch Fehler zu minimieren. Ein weiteres Ziel der Objektorientierung ist ein hoher Grad der Wiederverwendung von Softwaremodulen.

Obwohl Java vollständige Objektorientierung unterstützt, gibt es einige wenige Grunddatentypen (int, boolean usw.), die keine Objekte sind (siehe auch Kapitel weiter unten), in der Praxis jedoch stets Verwendung finden.

Attributorientierung

Die Sprache Java ermöglicht auch Attributorientierte Programmierung. Grundlage dafür sind Hinweise im Quelltext, die nicht vom Compiler, sondern speziellen Verarbeitungswerkzeugen ausgewertet werden. Bislang wurden in Java dafür ausschließlich Javadoc-Kommentare mit speziellen JavaDoc-Tags verwendet, die von Doclets wie z. B. dem XDoclet ausgewertet wurden. Seit Java 5.0 existiert eine eigens dafür vorgesehene Syntax-Erweiterung namens Annotations.

Sinn der attributorientierten Programmierung ist die automatische Erzeugung von Code und anderen in der Software-Entwicklung wichtigen Dateien für wiederkehrende Muster anhand möglichst kurzer Hinweise im Quelltext.

Plattformunabhängigkeit

Java wird als plattformunabhängige Programmiersprache bzw. plattformunabhängiges System bezeichnet. Die Plattformunabhängigkeit erreicht Java durch die Definition einer eigenen Plattform, der Java Plattform, die auf den gewünschten Zielsystemen meist durch eine so genannte Java Virtual Machine (kurz: Java VM oder JVM) implementiert wird, dem sogenannten Java Runtime Environment (JRE).

Die Java Runtime Environment existiert für weit verbreitete Betriebssysteme wie Microsoft Windows, Linux, Solaris, Mac OS X, AIX und viele andere. Daneben gibt es eine JRE nicht nur für Server- und Desktopbetriebssysteme, sondern auch für viele Embedded Systeme wie Mobiltelefone, PDAs, sowie Smartcards und andere technische Platformen, wie Auto und TV. Die Plattformunabhängigkeit endet jedoch für solche Systeme, für die keine Java Virtual Machine existiert, zumeist ältere oder sehr exotische Systeme.

Java Programme werden im Normalfall in einen nicht direkt ausführbaren Bytecode übersetzt, den Maschinencode der Java Platform. Es existieren auch Compiler für Java, die Java Quelltexte oder Java Byte Code in normalen Maschinencode übersetzen können, sowie Prozessoren, die Java Byte Code als Maschinensprache verstehen und somit direkt ausführen können. Zudem benutzen viele Virtuelle Maschinen einen JIT-Compiler, der zur Laufzeit nativen Code erzeugt. Damit kann die Ausführungsgeschwindigkeit unter Umständen stark gesteigert werden.

Modulare Ausführung auf fernen Computern

Java bietet die Möglichkeit, Klassen zu schreiben, die in unbekannten Containern ablaufen. Beispielsweise lassen sich Applets in Web-Browsern, die Java unterstützen, ausführen. Das Sicherheitskonzept von Java kann dazu eingesetzt werden, dass unbekannte Klassen dabei keinen Schaden anrichten können, was vor allem bei Applets wichtig ist (siehe auch Sandbox). Beispiele für Java Container-Module sind:

• Applets
• Servlets
• Portlets
• Midlets
• Translets
• Doclets
• Enterprise JavaBeans

Merkmale der Sprache

Wichtigstes Merkmal von Java ist sein Sicherheitskonzept, das aus drei Schichten besteht:

• dem Code Verifier, der sicherstellt, dass die VM keinen ungültigen Bytecode ausführen kann.
• den Class Loadern, die die sichere Zuführung von Klasseninformationen zum Interpreter steuern.
• den Security Managern, die sicher stellen, dass nur Zugriff auf Programmobjekte erlaubt wird, für die entsprechende Rechte vorhanden sind.

Der Objektzugriff in Java ist über Referenzen genannte Zeiger implementiert, aus Sicherheitsgründen ist es deshalb nicht möglich, mit ihnen zu rechnen oder sie sogar zu modifizieren. So genannte Pointerarithmetik ist mit der Sprache also ausgeschlossen. Per Design können so häufig auftretende Fehler während des Entwicklungsprozesses von vorneherein vermieden werden.

Um große Projekte strukturieren zu können und saubere Schnittstellen zu Bibliotheken zu schaffen, können die Klassen zu Paketen (englisch packages) zusammengefasst werden. Die Zugriffe auf Klassen und Methoden eines fremden Packages können – ähnlich wie innerhalb einer Klasse unter anderem durch private und public – geregelt werden.

Weiter unterstützt die Sprache Threads (gleichzeitig ablaufende Programmteile) und Ausnahmen (englisch exception) und Java beinhaltet auch einen Garbage-Collector, der nicht (mehr) referenzierte Objektinstanzen aus dem Speicher entfernt.

Bemerkenswert ist auch die explizite Unterscheidung von Schnittstellen und Klassen. Eine Klasse kann beliebig viele Schnittstellen implementieren, ist aber stets die Spezialisierung genau einer Basisklasse. Alle Klassen sind – direkt oder indirekt – von der Wurzelklasse Object abgeleitet.

Zu Java gehört eine umfangreiche Klassenbibliothek. Dem Programmierer wird damit eine einheitliche, vom zugrunde liegenden Betriebssystem unabhängige, Schnittstelle (Application programming interface, API) angeboten.

Mit Java 1.1 wurden die Java Foundation Classes (JFC) eingeführt, die u. a. Swing, das zur Erzeugung plattformunabhängiger graphischer Benutzerschnittstellen (GUI) dient und auf AWT basiert, bereitstellen.

Syntax

Ein Beispielprogramm, das eine Meldung auf der Konsole ausgibt:

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hallo Welt!");
    }
}

Die Grammatik von Java ist in der Java Language Specification dokumentiert.

Grunddatentypen

Grunddatentypen, die auch als 'primitive' oder 'elementare' Datentypen bezeichnet werden, sind in Java die einzigen Datenstrukturen, die keine Objekte sind. Sie sind ebenfalls plattformunabhängig, weil sie stets im Big Endian-Format gespeichert werden. Um dennoch auch primitive Datentypen als echte Objekte behandeln zu können, existiert für jeden einzelnen eine entsprechende Wrapperklasse.

Datentyp	Größe	Wrapper-Klasse	Wertebereich	Beschreibung
boolean		java.lang.Boolean	true / false	Boolescher Wahrheitswert
char	16 bit	java.lang.Character	0 ... 65.535 (z. B. 'A')	Unicode-Zeichen (UTF-16)
byte	8 bit	java.lang.Byte	-128 ... 127	Zweierkomplement-Wert
short	16 bit	java.lang.Short	-32.768 ... 32.767	Zweierkomplement-Wert
int	32 bit	java.lang.Integer	-2.147.483.648 ... 2.157.583.647	Zweierkomplement-Wert
long	64 bit	java.lang.Long	-9.223.372.036.854.775.808 ... 9.223.372.036.854.775.807	Zweierkomplement-Wert
float	32 bit	java.lang.Float	+/-1,4E-45 ... +/-3,4E+38	Gleitkommazahl (IEEE 754)
double	64 bit	java.lang.Double	+/-4,9E-324 ... +/-1,7E+308	Gleitkommazahl doppelter Genauigkeit (IEEE 754)

Reservierte Wörter

const und goto sind zwar reserviert, aber ohne Funktion, also keine Schlüsselwörter im eigentlichen Sinn. Sie dienen lediglich dem Compiler zur Ausgabe sinnvoller Fehlermeldungen für Umsteiger von C++ oder C.

true, false und null sind Literale, jedoch ebenfalls eigentlich keine Schlüsselwörter im engeren Sinn.

Mit assert werden Assertions realisiert.

private, protected und public sind Zugriffsmodifizierer (access modifier):

	Die Klasse selbst	Paket-Klassen/ innere Klassen	Unterklassen	Sonstige Klassen
private	Ja	Nein	Nein	Nein
(ohne)	Ja	Ja	Nein	Nein
protected	Ja	Ja	Ja	Nein
public	Ja	Ja	Ja	Ja

Private Methoden sind von der Polymorphie ausgenommen, d.h. die Definition einer Methode derselben Signatur in einer Subklasse gilt nicht als Überschreiben.

abstract, final, static sind Polymorphie-Modifizierer. static kann vor allen Membern außer Konstruktoren stehen und bedeutet, dass der betreffende Member im Kontext der Klasse verwendbar ist und kein Objekt benötigt. abstract kann vor Klassen und Methoden stehen und bedeutet, dass dem betreffenden Member Implementierung fehlt. Unterklassen sind gezwungen, sich selbst als abstrakt zu deklarieren oder die fehlende Implementierung zu liefern. final kann vor allen Membern außer Konstruktoren stehen und bedeutet, dass der betreffende Member nicht mehr verändert werden darf. Finale Variablen sind ähnlich wie Konstanten, finale Methoden dürfen von Subklassen nicht überschrieben werden und von finalen Klassen darf man erst gar keine Subklassen bilden. Zugriffe auf finale Variablen, deren Wert dem Compiler bekannt ist, dürfen vom Compiler durch den Wert der Variable ersetzt werden. Aufrufe finaler Methoden dürfen vom Compiler durch eingebundenen Code (Inlining) ersetzt werden. Private Methoden sind automatisch final.

native kann nur vor Methoden stehen und bedeutet, dass die Implementierung der betreffenden Methode nicht in Java, sondern einer anderen Programmiersprache geschrieben wurde, und von der Virtuellen Maschine über eine Laufzeitbibliothek gelinkt werden muss.

strictfp kennzeichnet Klassen und Methoden, deren enthaltene Fließkommaoperationen streng nach IEEE ablaufen müssen.

package deklariert die Paket-Zugehörigkeit der nicht-geschachtelten Top-Level-Klassen einer Quelltextdatei.

import importiert Symbole (ab 5.0 auch statische Member, vorher nur Typen), so dass sie ohne voll qualifizierten Namen verwendet werden können.

boolean, char, byte, short, int, long, float, double und void sind Typen. void ist der Nichtstyp, notwendig, um Methoden ohne Rückgabewerte zu kennzeichnen. Für die primitiven Typen: siehe oben.

class, interface, enum (ab 5.0) und @interface (ab 5.0) dienen zur Deklaration eigener Typen: Klassen, Interfaces (Schnittstellen für Klassen), Enums (Aufzählungstyp für typsichere Aufzählung, engl. typesafe enumeration) und Annotations für Metadaten. enum und @interface sind mit Java 5.0 in die Sprache aufgenommen worden.

try, catch, finally, throw, throws beziehen sich auf die Ausnahmebehandlung (englisch exception handling). Mit throw wird eine Ausnahme ausgelöst. Alle eventuell ausgelösten Ausnahmen einer Methode, die nicht von RuntimeException oder Error abstammen, müssen mit throws in der Deklaration der Methode (Signatur) angegeben werden. Es handelt sich also um so genannte checked exceptions. Mit try umschließt man einen Block, in dem eventuell eine Ausnahme auftreten könnte. Mit catch fängt man nach einem try-Block die dort aufgetretene Ausnahme ab, mit finally hängt man an einen try- oder catch-Block einen Block für Aufräumarbeiten an (z. B. Schließen von Dateien).

extends und implements dienen der Vererbung: extends der genetischen Erweiterungsvererbung von Klasse zu Klasse oder Interface zu Interface und implements der Implementierungsvererbung von Interface zu Klasse. Außerdem wird extends bei Generics für Typerweiterung verwendet.

super und this beziehen sich im Objekt-Kontext auf das aktuelle Objekt in seinem tatsächlichen Morph (this) bzw. im Morph der Superklasse (super). this wird verwendet, um in Konstruktoren überladene Konstruktoren aufzurufen und um bei Membernamenskonflikten explizit auf die von weiter innen liegenden Membern verdeckten Member zu verweisen. super wird in Konstruktoren zum Aufruf des Superklassenkonstruktors und in überschreibenden Methoden zum Aufruf der überschriebenen Methode verwendet. Außerdem wird super bei Generics für Typeingrenzung verwendet.

new reserviert Speicher für neue Objekte (inklusive Arrays) auf dem Heap.

if, else, switch, case, default, while, do, for, break, continue dienen der Bedingungsprüfung und Schleifensteuerung und bedienen sich einer imperativen Syntax.

return liefert Werte aus einer Methode an die aufrufende Methode zurück.

volatile ist ein Modifizierer für nicht-lokale Variablen und verbietet dem JIT-Compiler Registeroptimierungen auf diese Variable, weil mehrere Threads sie gleichzeitig verwenden könnten (insbesondere im Kontext nativer Methoden).

synchronized verwendet ein Objekt als Semaphor mit Lock-Pool und sorgt so dafür, dass jeglicher mit synchronized an denselben Semaphor gebundener Code nur ein einziges Mal gleichzeitig ausgeführt werden kann. Alle anderen Threads, die solche Code-Blöcke ausführen möchten, werden solange blockiert, bis der Semaphor wieder frei ist. Des weiteren dient es auch der Synchronisation eventuell vorhandener lokaler Caches bei Multiprozessormaschinen.

transient kennzeichnet nicht-persistente Variablen, die nicht serialisiert werden dürfen.

instanceof ist ein Java-Operator, der prüft, ob ein Objekt Instanz eines Typs oder Subtyps ist.

Abgrenzung zu anderen Sprachen

JavaScript

Java ist nicht mit der Programmiersprache JavaScript zu verwechseln, die ebenfalls in Web-Browsern verwendet wird. Sie hat eine ähnliche Syntax, kennt aber keine Vererbung. Objekte werden in JavaScript prototypenbasiert definiert. JavaScript ist, wie der Name sagt, eine reine Skriptsprache. Es existieren Implementationen vor allem in Web-Browsern, aber auch alleinstehende Ausführungsumgebungen sind vorhanden.

C++

Im Gegensatz zu C++ fanden komplexe Konstrukte, wie Mehrfachvererbung oder die fehleranfällige Zeigerarithmetik keinen Einzug. Auch um die interne Speicherverwaltung braucht man sich als Java-Entwickler in der Regel keine Gedanken zu machen, dies erledigt der so genannte Garbage-Collector. Spätestens beim Einsatz von Java in Embedded Systems, z. B. über OSGi muss sich allerdings auch hier der Programmierer entsprechende Gedanken machen.

C#

C# (gesprochen: ßie-scharp oder auch ziss) kann als Kampfansage von Microsoft an Sun Microsystems zu Java gesehen werden. Mit der Spezifikation von C#, im Rahmen seiner .NET (gesprochen: dott-nett) Strategie, hat Microsoft versucht, den Spagat zu schaffen zwischen dem kompletten Neuanfang einer Sprache und der leichten Integration bisher bestehender Komponenten.

Die Syntax von C# entspricht in großen Teilen der Syntax von Java, konzeptionelle Unterschiede bestehen insbesondere in der Unterstützung von Delegierten (engl. delegates), ein Konzept, das am ehesten mit Funktionszeigern vergleichbar ist (so genannte Callbacks), hierbei kommt ein Beobachter-Entwurfsmuster zum Einsatz – Objekte können sich für Ereignisse registrieren bzw. diese delegieren. C# kennt ebenso wie Java eine Unterscheidung zwischen Werttypen (engl. value types; z. B. int, struct) und Referenztypen (engl. reference types, z. B. class), allerdings sind auch die elementaren Datentypen objektbasiert. Des weiteren unterstützt C# so genannte Attribute (attributes), die es erlauben, die Funktionalität der Sprache über Metadaten im Code zu erweitern (eine ähnliche Funktionalität gibt es seit Java 5.0). Um an C# möglichst viele Programmierer zu binden, enthält die Sprache auch Bestandteile der Sprachen VisualBasic (z. B. Eigenschaften bzw. properties) sowie C++ (z. B. enums).

Um auch systemnahe Programmierung zu ermöglichen, besteht in .NET die Möglichkeit, auch so genannten unsicheren unmanaged code zu verwenden. Somit können API-Aufrufe des Systems ausgeführt werden, aber der Programmierer ist für die Ressourcenverwaltung verantwortlich. Außerdem wird hierdurch die theoretische Plattformunabhängigkeit eingeschränkt bzw. unmöglich. Bislang werden außer Microsoft eigenen Betriebssystemen (ab Windows NT 4 SP 6) von Microsoft offiziell keine weiteren Betriebssysteme unterstützt. Die Projekte Mono (von Ximian-Technik-Guru Miguel de Icaza) und DotGNU versuchen seit längerem weitere Plattformen zu erreichen, wobei das Mono-Projekt mittlerweile in den wichtigsten Teilbereichen eine Unterstützung bietet (z. B. ASP.NET und die BCL).

APIs

Java stellt eine Reihe von Programmierschnittstellen (APIs) zur Realisierung von Softwareprojekten bereit.

• Core Java Technology
• Desktop Java Technology

Core Java Technology

• Security
  • Java Crytography Extension (JCE)
  • Java Authentication and Authorization Service (JAAS)
  • Java Secure Socket Extension (JSSE)
• Database Technology
  • Java Database Connectivity (JDBC)
• Debugging Technology
  • Java Platform Debugger Architecture (JPDA)
• Documentation Technology
  • JavaDoc
• Other Core J2SE Technologies
  • Internationalization
  • Java Remote Method Invocation (RMI)
  • Java Naming and Directory Interface (JNDI)
• Java Optional Packages and Related Technology
  • Java Management Extensions (JMX)
  • JMX Remote
  • Java Communications
  • Java Telephony

Desktop Java Technology

• Deployment Technologies
  • Java Runtime Environment (JRE)
    • Java Plug-in
    • Java Web Start
• Component Model Technologies
  • Java Beans
• GUI Toolkit
  • Java Foundation Classes (JFC/Swing)
    • Accessibility
    • Java 2D
    • Internationalization
• Sound
  • Java Sound
• Java Optional Packages and Related Technology
  • Java Media Framework (JMF)
  • Java 3D
  • Java Advanced Imaging (JAI)
  • Java Speech
  • Java Help System

Java Shared Data Toolkit (JSDT)

Entwicklungsumgebungen

Es gibt eine große Vielfalt von Entwicklungsumgebungen für Java, sowohl kommerzielle als auch freie (Open Source). Die meisten Entwicklungsumgebungen für Java sind selbst ebenfalls in Java geschrieben.

In Form von z. B. OSGi finden sich inzwischen auch eigenständige Entwicklungsframeworks, die verschiedene Konzepte von Java unabhängig hiervon weiterentwickeln - Eclipse basiert beispielsweise auf OSGi.

Die bekanntesten Open-Source-Umgebungen sind Eclipse, jEdit und NetBeans.

Unter den kommerziellen Entwicklungsumgebungen sind das auf Netbeans basierende Sun ONE Studio von Sun, IntelliJ IDEA von JetBrains und JBuilder von Borland am verbreitetsten, sowie JCreator. Außerdem gibt es noch eine, um einige hundert Plugins erweiterte, Version von Eclipse, die von IBM unter dem Namen WebSphere Studio Application Developer ("WSAD") vertrieben wird.

Wer lieber einen Texteditor verwendet findet in Emacs zusammen mit der JDEE (Java Development Environment for Emacs) ein mächtiges Werkzeug. Für andere Editoren wie Vim oder Jed gibt es ebenfalls entsprechende Modes.

Siehe auch: Cocoon, Jogl

Java-Compiler

Mit einem Java-Compiler ist es möglich Java-Sourcecode (*.java Dateiendung) in einen ausführbaren Code zu kompilieren. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Bytecode- und Nativecode-Compilern. Des weiteren verwenden einige Java-Laufzeitumgebungen einen JIT-Compiler um Bytecode häufig genutzter Programmteile in nativen Maschinencode zu übersetzten während das Programm läuft.

Java-Bytecode-Compiler

Java Programme werden im Normalfall in einen nicht direkt ausführbaren Bytecode (*.class Dateiendung) übersetzt, den Maschinencode der Java Plattform welcher mit der Java Runtime Environment (JRE) interpretiert wird.

• javac

Javac ist der wohl bekannteste Bytecode-Compiler von der Firma Sun Microsystems. Er ist ein Bestandteil des JDK.

• Jikes

Jikes ist die schnellere Alternative von IBM. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist das Jikes Open Source ist.

Java-Nativecode-Compiler

Es existieren auch Compiler für Java, die Java Quelltexte oder Java Bytecode in normalen plattformabhängigen Maschinencode übersetzen können, sogenannte Ahead-Of-Time-Compiler. Nativ kompilierte Programme haben den Vorteil keine JavaVM mehr zu benötigen aber auch den Nachteil nicht mehr Plattformunabhängig zu sein. Hier trifft die Bezeichnung "write once, run anywhere" nicht mehr zu.

• GCJ

GCJ (GNU Compiler for the Java Programming Language) ist ein Teil der GNU Compiler Collection. GCJ ist sowohl ein Bytecode-Compiler als auch ein Nativecode-Compiler. Er kann Java-Sourcecode zu Java-Bytecode und Java-Byte/Sourcecode zu nativen Maschinencode kompilieren. GCJ benutzt nicht die Klassenbibliotheken von SUN sondern die freien Klassenbibliotheken von GNU Classpath. Aufgrund dessen kann es bei manchen Java Programmen zu Problemen kommen. MinGW ist eine Portierung auf die Windows-Plattform mit der man Programme für Windows entwickeln kann.

• Excelsior JET

Excelsior JET ist ein kommerzieller Java to Nativecode Compiler. Voraussetzung für die Kompilierung ist eine installierte JDK in der Version 1.3/1.4. JET 3 unterstützt alle Java 2 SE-Pakete inklusive AWT/Swing, JNI und Invocation-API.

Literatur

• Guido Krüger: Handbuch der Java-Programmierung. Addison-Wesley, 2002 ISBN 3-8273-1949-8 (Freier Download)
• Christian Ullenboom: Java ist auch eine Insel. Galileo Computing, 2004, ISBN 3-89842-365-4 (Online Buch)
• Friedrich Esser: Java 2 – Designmuster und Zertifizierungswissen, Galileo Computing, 2001 ISBN 3-9343-5866-7 (Online Buch)
• Boris Schäling: Programmieren in Java (Online Buch)
• Bruce Eckel: Thinking in Java, Prentice-Hall, 2002 ISBN 0-1310-0287-2 (Online Buch, Englisch)
• Hans-Georg Schumann: Java für Kids, mitp, 2000 ISBN 3-8266-0574-8

Tutorial

• Bradley Kjells interaktives Java Tutorial (dt./engl.), einsteigerfreundliche Einführung in Java
• Das Java Tutorial von Sun The Java Tutorial (engl.)

Weblinks

• Java-Abteilung von Sun Microsystems (Englisch)
• Download Java (Englisch)
• Download Java – Automatisierter Download des JRE (deutsch)
• Kaffee & Kuchen Deutsche Java-Seite mit News & Workshops
• Entwicklung einer Java-VM für .NET

• Für Entwickler
  • The Java Language Specification Download (Englisch)
  • J2SE 1.4.2 API Beschreibung (Englisch)
  • J2SE 1.5 API Beschreibung (Englisch)
  • Jakarta Projekt

• Online Magazin
  • Java Magazin Aktuelle News und Artikel rund um Java

• Linksammlungen
  • Deutscher Eintrag bei Open Directory
  • Englischer Eintrag bei Open Directory

• Freie Java-Implentierungen
  • Kaffe freie JavaVM
  • Projekt GNU Classpath (freie Klassenbibliotheken)
  • Javali

• Byte/Nativ Code Compiler
  • javac
  • Jikes
  • GCJ
  • Excelsior JET