Ensimmäinen painos julkaistu nimellä Java-ohjelmointi Pro Training

Transkriptio

1 TALENTUM Helsinki 2008

2 7., uudistettu painos Ensimmäinen painos julkaistu nimellä Java-ohjelmointi Pro Training 2008 Talentum Media Oy ja tekijät Kansi: Outi Pallari Taitto: NotePad, ISBN Esa Print Oy 2008

3 Sisällys Johdanto 19 1 Johdanto Javaan Taustaa JavaScript ja Ajax Java ja C/C Javan ominaisuuksia pähkinänkuoressa Javan kehittyminen 25 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 48 4 Olioperustainen ohjelman kehittäminen Johdatus olioperustaiseen ohjelman kehittämiseen Esitutkimus Vaatimusanalyysi Käyttötapaukset Luokkien ja attribuuttien tunnistaminen Tietohakemisto Assosiaatiot Luokkakaavio 59

4 10 JAVA-OHJELMOINTI 4.4 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 78 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 Koodin muotoilusta Luokkakaavion luokan toteuttaminen Tehtäviä 136

5 SISÄLLYS 11 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 ja StringBuffer 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 211

6 12 JAVA-OHJELMOINTI ulotteiset taulukot Vaihteleva määrä metodin parametreja Esimerkki: ajat järjestyksessä Tehtäviä 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 Sisäkkäiset luokat Lueteltu tietotyyppi Rekursio Metapiirteet Sivuhuomautukset Tehtäviä Kokoelmat olioiden säilyttäjät Tiedon lajittelu Kuplalajittelu Valintalajittelu Lisäyslajittelu Lomituslajittelu Pikalajittelu Tiedon haku Algoritmien vaativuus 280

7 SISÄLLYS Yleisiä tietorakenteita Kokoelmat ja olioiden vertailu Object.equals Object.hashCode Comparable Comparator Kokoelmakehys 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 Kun jokin menee kuitenkin pieleen poikkeukset Erilaisia poikkeuksia Poikkeuksen aiheuttajan paikallistaminen Poikkeustilanteen käsittely try, catch ja finally Käsiteltävät poikkeukset Omat poikkeukset ja poikkeuksen aiheuttaminen Ohjeita poikkeusten käyttämiseen Tehtäviä Testaus ja virheiden etsintä Käännösaikaiset virheet Ajonaikaiset ja loogiset virheet bugit Virheiden etsintää testaamalla Ohjelman virheiden korjaaminen Assert ja sopimuspohjainen suunnittelu Tehtäviä 351

8 14 JAVA-OHJELMOINTI 13 Mistä apua? JDK:n dokumentaatio Omien luokkien dokumentointi Tehtäviä Graafiset käyttöliittymät Tapahtumapohjainen ohjelmointi Swingin komponentit Ensimmäinen ohjelma Tapahtumien käsittely Säiliöt ja asettelijat FlowLayout BorderLayout GridLayout GridBagLayout BoxLayout Muut komponentit Ikkuna Viestiruudut Tekstikomponentit Painikkeet ja napit Luettelo- ja yhdistelmäruutu Puukomponentti JTree Taulukkokomponentti JTable Valikot ja välinepalkki Valikkopalkki JMenuBar Ponnahdusvalikko JPopupMenu Välinepalkki JToolBar Komponenttien yhdistetyt toimet Näytölle piirtäminen Komponentin piirtämisen pelisäännöt Piirtämisen perusteet Java 2D API Tekstin piirtäminen Kuvien piirtäminen Animointi Tehtäviä 405

9 SISÄLLYS Käyttöliittymän ohjelmointi Eclipsellä Ohjelman perustukset Komponenttien lisäys käyttöliittymään Komponenttien ominaisuuksien muuttaminen Asettelijoiden muuttaminen Tapahtumien käsitteleminen Oma dialogi Tehtäviä Sovelmat JApplet-luokka Sovelman tekeminen Kuvat ja äänet Sovelma sovelluksena Luokkien paketointi Ohjelman kansainvälistäminen Kielen ja maan määrittely Merkkijonojen eristäminen Tulostuksen muotoilu Merkkijonojen vertailu Esimerkki: Lintubongari Tehtäviä JavaBeans Ominaisuudet Tapahtumat Pavun paketointi ja käyttö Eclipsessä Tehtäviä Tehtävien samanaikainen suorittaminen säikeet Johdatus rinnakkaisuuteen Prosessit ja säikeet Säikeiden suorituksen hallinta Tehtävien ajastaminen Kommunikointi Toiminnan tahdistaminen Rinnakkaisuuden sudenkuopat Swing ja säikeet Tehtäviä 467

10 16 JAVA-OHJELMOINTI 20 Tiedostot ja tietovirrat Tietovirtaan kirjoittaminen Tiedostosta lukeminen Muita tietovirtoja Olioiden tallentaminen ja lukeminen Tiedostojen käsittelyä Tehtäviä Tietoliikenne verkossa Johdatus tietoliikenteeseen Tietoliikenne HTTP-protokollaa käyttäen Asiakas ja palvelin Rupattelusovellus Tehtäviä Järjestelmäohjelmointi Sovelluksen parametrit Sovelman parametrit System ja Runtime Tehtäviä Tietokantojen käyttö Johdatus tietokantoihin JDBC yhteys tietokantaan Javalla Johdatus SQL-kieleen Java DB 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 540

11 SISÄLLYS Verkkopalvelut Johdatus HTTP-protokollaan Javan Web-sovelluksen rakenne Johdatus palvelinsovelmiin Ensimmäinen palvelinsovelma Pyynnön otsikon tiedot POST-viestin käsittely ja parametrit Evästeet Istunnot Tietokannan käyttö palvelinsovelmassa Johdatus JSP-teknologiaan Yksinkertainen JSP-sivu Sivua koskevat attribuutit Sivulla käytössä olevat oliot Sivujen sisällyttäminen Olioiden käyttäminen sivuilla Olioiden arvojen tulostus ja automaattinen asettaminen Virheiden käsittely JavaServer Faces 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 Viimeinen luku Javan juuret Java ja C# Javan tulevaisuus Loppulause 592

12 18 JAVA-OHJELMOINTI Liite 1: Oheisrompun käyttö 593 Liite 2: UML yhdellä sivulla 595 Liite 3: Yleisiä virheitä 596 Hakemisto 602