Ensimmäinen painos julkaistu nimellä Java-ohjelmointi Pro Training

Transkriptio

1 Talentum Helsinki 2015

2 9., uudistettu painos Ensimmäinen painos julkaistu nimellä Java-ohjelmointi Pro Training 2015 Talentum Media Oy ja tekijät Kansi: Outi Pallari Taitto: Sirpa Puntti ISBN ISBN (sähkökirja) ISBN (verkkokirja) BALTO print, Liettua 2015 Palaute kirjasta:

3 Sisällys Esipuhe 5 1 Johdanto Javaan Taustaa JavaScript ja Ajax Java ja C/C Javan ominaisuuksia pähkinänkuoressa Javan kehittyminen 23 2 Ohjelmoinnin historiasta Ohjelmointikielten historiasta Oliokielten historiasta 31 3 Ensimmäiset ohjelmat Ohjelman kirjoittaminen ja kääntäminen Ensimmäinen sovellus Ohjelmakoodin kirjoittaminen Koodin rakenne Välikielelle kääntäminen Sovelluksen ajaminen Työskentely Eclipsellä Eclipseen tutustuminen Ensimmäinen projekti Sovellus Eclipsellä Tehtäviä 47 4 Olioperustainen ohjelman kehittäminen Johdatus olioperustaiseen ohjelman kehittämiseen Esitutkimus Vaatimusanalyysi Käyttötapaukset Luokkien ja attribuuttien tunnistaminen Tietohakemisto 57 11

4 JAVA-OHJELMOINTI Assosiaatiot Luokkakaavio Järjestelmäsuunnittelu Arkkitehtuuri Suunnittelumallit Oliosuunnittelu Luokkien toimintojen määrittäminen Assosiaatioiden tarkastelu ja suunnittelu Luokkakaavion viimeistely Algoritmien suunnittelu Toteutuksen kautta ylläpitoon Toteutus ja testaus Käyttöönotto ja ylläpito Tehtäviä 79 5 Luokat ja oliot Olio-ohjelmoinnin peruskäsitteitä Luokkien määrittely Tunnukset ja Javan avainsanat Muuttujat ja attribuutit Muuttujien määrittely ja tietotyypit Muuttujien arvojen tulostaminen Muotoiltu tulostus Tyyppimuunnokset primitiivityyppien välillä Literaalit ja lukujärjestelmät Muunnokset lukujärjestelmien välillä Attribuuttien määrittely Operaattorit Käyttäjän kanssa keskusteleva ohjelma Metodit Metodien määrittely Metodien kutsuminen Metodien kuormittaminen Olioiden elinkaari Olioiden luonti Olion tilan alustaminen Olioihin viittaavat muuttujat Olion metodien kutsuminen Olioiden tuhoaminen Muistinhallinta JavaBeans Koodin muotoilusta Luokkakaavion luokan toteuttaminen Tehtäviä

5 SISÄLLYS 6 Kontrollirakenteet Logiikkaa ja ehtolausekkeita Yhtäsuuruusoperaattorit Vertailuoperaattorit Loogiset operaattorit Valintalauseet if-lauseet Ehto-operaattori switch-lause Toistolauseet while do while for Parannettu for-silmukka Yleisiä virheitä Hyppylauseet return-lause break-lause continue-lause Tehtäviä Merkit ja merkkijonot Merkit ja merkistöt Merkkijonot ja String-luokka Merkkien ja merkkijonojen käsittely Character-luokka StringBuilder StringTokenizer Merkkijonojen muuntaminen primitiivityypeiksi Säännölliset lausekkeet Merkkijoukot ja toisto Javan regexp API Rajahahmot ja tunnistajan ahneus Tehtäviä Taulukot Taulukkoon viittaavat muuttujat ja taulukon luonti Taulukon alkioon viittaaminen Taulukko metodin parametrina Taulukon sisällön kopiointi toiseen taulukkoon ulotteiset taulukot Vaihteleva määrä metodin parametreja Esimerkki: ajat järjestyksessä Tehtäviä

6 JAVA-OHJELMOINTI 9 Javan perusteet Luokkakohtaiset piirteet Vakioarvot ja vakiomuuttujat Tehdasmetodit ja ainokaiset Pakkaukset ja luokkien tuonti Luokkakohtaisten piirteiden tuonti Kääreluokat ja primitiivityyppien automaattinen käärintä Liittymät Periytyminen Abstraktit luokat Dynaaminen sidonta ja monimuotoisuus Rakentajien kutsuminen Luokan muiden rakentajien kutsuminen this ja super Object-luokan metodit Tyyppimuunnokset ja olion tyypin tutkiminen Geneeriset tyypit Geneeristen tyyppien määrittely Geneeristen tyyppien alityypitys ja jokerityyppi Uuden ja vanhan koodin yhteiskäyttö Sisäluokat Lueteltu tietotyyppi Rekursio Metaluokka Class Sivuhuomautukset Luokkien paketointi Tehtäviä Kokoelmat olioiden säilyttäjät Tiedon lajittelu Kuplalajittelu Valintalajittelu Lisäyslajittelu Lomituslajittelu Pikalajittelu Tiedon haku Algoritmien vaativuus Yleisiä tietorakenteita Kokoelmat ja olioiden vertailu Object.equals Object.hashCode Comparable Comparator Kokoelmakehys

7 SISÄLLYS 10.7 Yleinen kokoelma Collection Iteraattori Iterator Joukot HashSet ja TreeSet Javan listarakenteet ArrayList ja LinkedList Avainnetut kokoelmat HashMap ja TreeMap Yhteenveto kokoelmista Kokoelmakehyksen algoritmit Luokkakaavion viittausten toteuttaminen Ohjelman suorituskyvyn parantaminen Pullonkaulojen tunnistaminen Yleisiä ohjeita Turhien olioiden välttäminen Merkkijonojen käsittely Vältä muistin turhaa varaamista Välimuistit ja resurssivarannot Tehtäviä Funktionaalinen ohjelmointi Lambda-lausekkeet Metodeihin viittaaminen Javan funktionaaliset liittymät Stream API Virran luominen Liukuhihnan määrittely Päättävät operaatiot Kun jokin menee kuitenkin pieleen poikkeukset Erilaisia poikkeuksia Poikkeuksen aiheuttajan paikallistaminen Poikkeustilanteen käsittely try, catch ja finally Resurssit sulkeva try Käsiteltävät poikkeukset Omat poikkeukset ja poikkeuksen aiheuttaminen Ohjeita poikkeusten käyttämiseen Tehtäviä Testaus ja virheiden etsintä Käännösaikaiset virheet Ajonaikaiset ja loogiset virheet bugit Virheiden etsintää yksikkötestein Testien kattavuus Assert ja sopimuspohjainen suunnittelu Tehtäviä

8 JAVA-OHJELMOINTI 14 Mistä apua? JDK:n dokumentaatio Omien luokkien dokumentointi Tehtäviä Graafiset käyttöliittymät Tapahtumapohjainen ohjelmointi Ensimmäinen ohjelma Tapahtumien käsittely JavaFX-komponentit Käyttöliittymän ohjelmointi Eclipsellä Näytölle piirtäminen Tehtäviä Ohjelman kansainvälistäminen Kielen ja maan määrittely Merkkijonojen eristäminen Tulostuksen muotoilu Merkkijonojen vertailu Esimerkki: Lintubongari Tehtäviä Tehtävien samanaikainen suorittaminen säikeet Johdatus rinnakkaisuuteen Prosessit ja säikeet Säikeiden suorituksen hallinta Kommunikointi Toiminnan tahdistaminen Rinnakkaisuuden sudenkuopat Tehtävien rinnakkaistaminen ja ajastaminen Tehtäviä Tiedostot ja tietovirrat Tietovirtaan kirjoittaminen Tiedostosta lukeminen Muita tietovirtoja Olioiden tallentaminen ja lukeminen Tiedostojen käsittelyä Tehtäviä Tietoliikenne verkossa Johdatus tietoliikenteeseen Tietoliikenne HTTP-protokollaa käyttäen

9 SISÄLLYS 19.3 Asiakas ja palvelin Rupattelusovellus Tehtäviä Järjestelmäohjelmointi Sovelluksen parametrit System ja Runtime Tehtäviä Tietokantojen käyttö Johdatus tietokantoihin JDBC yhteys tietokantaan Javalla Johdatus SQL-kieleen Apache Derby Tietokantayhteyden muodostaminen Tietokannan tietojen muuttaminen Tietojen hakeminen kannasta Valmistellut kyselyt SQL ja sovelluksen tietoturva Tapahtumat Taulujen väliset liitokset Java Persistence API Sovelluksen arkkitehtuuri Entiteettiolioiden suhde tietokantaan Optimistinen lukitus Olioiden etsiminen kyselyin Suhteet Tehtäviä Web-sovellukset Johdatus HTTP-protokollaan Web-sovelluksen luominen Johdatus palvelinsovelmiin Ensimmäinen palvelinsovelma Pyynnön otsikon tiedot POST-viestin käsittely ja parametrit Evästeet Istunnot Pyynnön käsittelyn delegointi Tiedostojen vastaanottaminen Tietokannan käyttö palvelinsovelmassa JavaServer Faces Expression Language JSTL-tagikirjasto

10 JAVA-OHJELMOINTI JSF-esimerkki Tehtäviä Java Enterprise Edition Enterprise JavaBeans Session Beans Message Driven Beans Ajoympäristön palvelut Web Services Www-sovelluspalvelut Www-sovelluspalvelujen standardit Www-sovelluspalvelun toteuttaminen Www-sovelluspalvelun käyttäminen Työkalupakki Maven Versionhallinta Jenkins Koodin analysointi Avoimen lähdekoodin luokkakirjastot Scala & Groovy Viimeinen luku Javan juuret Javan tulevaisuus Loppulause