Kurs:Programmierung in Java/Einstieg

Zu Beginn dieser Einheit wollen wir uns eine Übersicht über die zum Entwickeln von Programmen benötigten Hilfsmittel verschaffen. Im Anschluss daran werden wir mit einem ersten Programm in die Programmierung einsteigen.

Vorbereitung

Das Schreiben von Computerprogrammen erfordert folgende Hilfsmittel:

Einen Editor zum Erstellen des Quelltextes
Einen Compiler, also ein Übersetzungsprogramm, das den Quelltext in die Maschinensprache oder ein Zwischenformat, den Byte-Code, übersetzt.
Der so erzeugte Byte-Code wird dann durch ein Programm namens „java“ ausgeführt. Dieses Programm wird auch als virtuelle Maschine oder Java-Laufzeitumgebung bezeichnet.

Sogenannte Integrated Development Environments, kurz IDEs, kombinieren diese Hilfsmittel. Zum besseren Verständnis werden wir in diesem Kurs jeweils beide Teile getrennt betrachten.

Editor

Einen Editor liefern fast alle Betriebssysteme in ihrer Grundausstattung mit. Allerdings unterscheiden sich diese Programme in ihren Merkmalen stark: Editoren wie das notepad von Windows bieten nur wenig Benutzerkomfort, während andere (z.B. GNU-Emacs) eine nahezu unerschöpfliche Fülle an Bedienungselementen liefern. Die Wahl des richtigen Editors ist eine Frage des persönlichen Geschmacks.

Compiler

Wir benutzen in diesem Kurs die Programmiersprache Java. Im Gegensatz zu sog. Skriptsprachen wird Java zunächst übersetzt. Dafür wird ein Compiler benötigt.

Ein solcher Compiler, genannt Javac (abgekürzt für Java-compiler), ist im Software Development Kit, kurz SDK enthalten. Dieses kann kostenfrei bei Oracle heruntergeladen werden.

Ein Detail, das für das Verständnis des Compiler nützlich sein kann, ist der Umstand, dass der Compiler nicht native Maschinensprachanweisungen schreibt, sondern einen sogenannte Bytecode erzeugt. Dieser Bytecode ist ein portabler 'Zwischenspeicher', welcher erst zur Ausführungzeit von der Java virtual machine (JVM) übersetzt wird. Dadurch wird Java portabel oder plattformunabhängig.

Javac ist für verschiedene Plattformen und Betriebssysteme verfügbar. Dieser Compiler kann nach der Installation in der Kommandozeile als javac.exe (Windows), bzw. javac (UNIX & Linux) aufgerufen werden.

Arbeitsverzeichnis

Bevor wir beginnen, legen Sie ein leeres Verzeichnis auf der Festplatte an. In diesem Verzeichnis werden wir die Programmieraufgaben und -beispiele sammeln. Es empfiehlt sich für verschiedene Programme immer auch verschiedene Verzeichnisse zu benutzen (bessere Übersichtlichkeit).

Integrierte Arbeitsumgebung

Für Java existieren Integrierte Arbeitsumgebungen (IDE), die die vorher genannten Punkte in einem Programm vereinen und nach kurzer Einarbeitungszeit das Programmieren erheblich vereinfachen. Für JAVA sind im Open Source Bereich Eclipse (mit deutscher Lokalisierung ) und NetBeans zu empfehlen. Allerdings wird für diesen Programmierkurs nicht vorausgesetzt, dass Sie eine solche IDE installiert haben. Sollten Sie dennoch Interesse haben, finden Sie unter Links Verweise zu kurzen Einführungen in die IDEs.

Das erste Programm

Erstellen Sie eine neue Datei mit dem obligaten Hallo-Welt-Programm:

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

Speichern Sie die Datei als "HelloWorld.java" (auf Groß-/Kleinschreibung achten) im eben erstellten Verzeichnis. Wechseln Sie zur Kommandozeile (unter Windows als Eingabeaufforderung bezeichnet, UNIX/Linux: Shell) und rufen Sie den Compiler auf, wobei Windowsbenutzer vorher eventuell noch auf das entsprechende Laufwerk (Buchstabe gefolgt vom Doppelpunkt) wechseln müssen:

Laufwerksbuchstabe:
cd VERZEICHNIS
javac HelloWorld.java

VERZEICHNIS bezeichnet das soeben erstellte Verzeichnis, worin sich die Java-Datei schon befindet. Überprüfen Sie den Inhalt des Verzeichnisses, es sollte nun zusätzlich eine Datei HelloWorld.class entstanden sein. Diese neue Datei enthält den übersetzten Quellcode (dieses ist in Wirklichkeit kein "richtiger" Maschinencode und kann daher nicht direkt ausgeführt werden, die Hintergründe dazu behandeln wir in einer späteren Einheit). Diesen können Sie nun wie folgt aufrufen:

java -cp . HelloWorld

oder auch

java -classpath . HelloWorld

Welche Variante des Aufrufs konkret funktioniert, sollte sich aus der Dokumentation der Javainstallation ergeben.

Achten Sie wieder auf die korrekte Groß-/Kleinschreibung. Es sollte nun Hallo Welt! auf dem Bildschirm ausgegeben werden.

Erklärung

Sie haben ein Programm erstellt, dessen einzige Aufgabe es ist, einen kurzen Satz auf dem Bildschirm auszugeben. Wir wollen uns zunächst anschauen, welche verschiedenen Sprachkonstrukte benutzt wurden und was sie bedeuten.

Mit public class HelloWorld haben wir zunächst erklärt, dass wir eine sog. Klasse mit dem Namen HelloWorld erzeugen möchten. Mit der nachfolgenden öffnenden geschweiften Klammer beginnt anschließend die sog. Klassendefinition (diesen und andere Fachbegriffe werden wir an geeigneter Stelle noch einmal erklären). Sie wird durch die letzte schließende geschweifte Klammer beendet.

Die Zeile public static void main(String[] args) beschreibt, dass die sog. Hauptfunktion (engl. main-function) nun definiert wird. Jedes ausführbare Programm benötigt eine solche Hauptfunktion, die zum Start des Programms aufgerufen wird. Die Bedeutung der einzelnen Wörter der Quelltextzeile werden wir ebenfalls erst später genauer erörtern. Ebenso wie die Klasse HelloWorld wird die Definition der Hauptfunktion in geschweifte Klammern eingefasst.

Mit System.out.println("Hallo Welt!"); wird die Ausgabe von Hallo Welt! auf dem Bildschirm angewiesen. Achten Sie unbedingt auf die doppelten Anführungszeichen und den abschließenden Semikolon (Strichpunkt)!

Zusammenfassung

Wenn Sie das vorgestellte Programm selbst ausgeführt haben, kennen Sie bereits den typischen Ablauf der Programmentwicklung. Ein Programm wird im Editor erstellt und anschließend mit dem Compiler übersetzt. Dieser Prozess wiederholt sich (bei Fehlern und Erweiterungen) immer wieder.

Des Weiteren haben Sie gesehen, wie eine Hauptfunktion aussieht, und wie Text auf dem Bildschirm ausgegeben werden kann.

Übung

Beachten Sie auch das erste Übungsblatt zum Einstieg.

Links

„Kurs:Programmierung in Java“

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