book

Der Weg zum Java-Profi, 5th Edition

by Michael Inden

November 2020

Intermediate to advanced

1414 pages

38h 52m

German

dpunkt

Read now

Unlock full access

1.1 Über dieses Buch1.1.1 Motivation1.1.2 Was leistet dieses Buch und was nicht?1.1.3 Wie und was soll mithilfe des Buchs gelernt werden?1.1.4 Wer sollte dieses Buch lesen?1.2 Aufbau des Buchs1.3 Konventionen und ausführbare Programme

2.1 Vorteile von IDEs am Beispiel von Eclipse2.2 Projektorganisation2.2.1 Projektstruktur in Eclipse2.2.2 Projektstruktur für Maven und Gradle2.3 Einsatz von Versionsverwaltungen2.3.1 Arbeiten mit zentralen Versionsverwaltungen2.3.2 Dezentrale Versionsverwaltungen2.3.3 VCS und DVCS im Vergleich2.4 Einsatz eines Unit-Test-Frameworks2.4.1 Das JUnit-Framework2.4.2 Parametrierte Tests mit JUnit 52.4.3 Vorteile von Unit Tests2.5 Debugging2.5.1 Fehlersuche mit einem Debugger2.5.2 Remote Debugging
2.6.1 Das JAR-Tool im Kurzüberblick2.6.2 JAR inspizieren und ändern, Inhalt extrahieren2.6.3 Metainformationen und das Manifest2.6.4 Inspizieren einer JAR-Datei2.7 Einsatz eines IDE-unabhängigen Build-Prozesses2.7.1 Maven im Überblick2.7.2 Builds mit Gradle2.7.3 Vorteile von Maven und Gradle2.8 Weiterführende Literatur
3.1 OO-Grundlagen3.1.1 Grundbegriffe3.1.2 Beispielentwurf: Ein Zähler3.1.3 Vom imperativen zum objektorientierten Entwurf3.1.4 Diskussion der OO-Grundgedanken3.1.5 Wissenswertes zum Objektzustand3.2 Grundlegende OO-Techniken
3.2.2 Basisklassen und abstrakte Basisklassen3.2.3 Interfaces und abstrakte Basisklassen3.3 Wissenswertes zu Vererbung3.3.1 Probleme durch Vererbung3.3.2 Delegation statt Vererbung3.4 Fortgeschrittenere OO-Techniken3.4.1 Read-only-Interface3.4.2 Immutable-Klasse3.4.3 Marker-Interface3.4.4 Konstantensammlungen und Aufzählungen3.4.5 Value Object (Data Transfer Object)
3.5.1 Geheimnisprinzip nach Parnas3.5.2 Law of Demeter3.5.3 SOLID-Prinzipien3.6 Formen der Varianz3.6.1 Grundlagen der Varianz3.6.2 Kovariante Rückgabewerte3.7 Generische Typen (Generics)3.7.1 Einführung3.7.2 Generics und Auswirkungen der Type Erasure3.8 Weiterführende Literatur
4.1 Einstieg in Lambdas4.1.1 Syntax von Lambdas4.1.2 Functional Interfaces und SAM-Typen4.1.3 Exceptions in Lambdas4.2 Syntaxerweiterungen in Interfaces4.2.1 Defaultmethoden4.2.2 Statische Methoden in Interfaces4.3 Methodenreferenzen4.4 Externe vs. interne Iteration4.5 Wichtige Functional Interfaces für Collections4.5.1 Das Interface Predicate<T>4.5.2 Das Interface UnaryOperator<T>4.6 Praxiswissen: Definition von Lambdas
5.1 Die Klasse Object5.1.1 Die Methode toString()5.1.2 Die Methode equals()5.2 Primitive Typen und Wrapper-Klassen5.2.1 Grundlagen5.2.2 Konvertierung von Werten5.2.3 Wissenswertes zu Auto-Boxing und Auto-Unboxing
5.3 Stringverarbeitung5.3.1 Die Klasse String5.3.2 Die Klassen StringBuffer und StringBuilder5.3.3 Ausgaben mit format() und printf()5.3.4 Die Methode split() und reguläre Ausdrücke5.3.5 Optimierung bei Strings in JDK 95.3.6 Neue Methoden in der Klasse String in JDK 115.4 Varianten innerer Klassen5.5 Ein- und Ausgabe (I/O)5.5.1 Dateibehandlung und die Klasse File5.5.2 Ein- und Ausgabestreams im Überblick5.5.3 Zeichencodierungen bei der Ein- und Ausgabe5.5.4 Speichern und Laden von Daten und Objekten
5.5.6 Neue Hilfsmethoden in der Klasse Files in JDK 115.6 Fehlerbehandlung5.6.1 Einstieg in die Fehlerbehandlung5.6.2 Checked Exceptions und Unchecked Exceptions5.6.3 Besonderheiten beim Exception Handling5.6.4 Exception Handling und Ressourcenfreigabe5.6.5 Assertions5.7 Weitere Neuerungen in JDK 9, 10 und 115.7.1 Erweiterung der @Deprecated-Annotation in JDK 95.7.2 Syntaxerweiterung var in JDK 10 und 115.7.3 Versionsverarbeitung mit JDK 9 und 105.8 Weiterführende Literatur
6.1 Datenstrukturen und Containerklassen6.1.1 Wahl einer geeigneten Datenstruktur6.1.2 Arrays6.1.3 Das Interface Collection6.1.4 Das Interface Iterator6.1.5 Listen und das Interface List6.1.6 Mengen und das Interface Set6.1.7 Grundlagen von hashbasierten Containern
6.1.9 Die Methoden equals(), hashCode() und compareTo() im Zusammenspiel6.1.10 Schlüssel-Wert-Abbildungen und das Interface Map6.1.11 Erweiterungen am Beispiel der Klasse HashMap6.1.12 Erweiterungen im Interface Map in JDK 86.1.13 Collection-Factory-Methoden in JDK 96.1.14 Unveränderliche Kopien von Collections mit Java 106.1.15 Entscheidungshilfe zur Wahl von Datenstrukturen6.2 Suchen und Sortieren
6.2.2 Sortieren von Arrays und Listen6.2.3 Sortieren mit Komparatoren6.2.4 Erweiterungen im Interface Comparator mit JDK 86.3 Utility-Klassen und Hilfsmethoden6.3.1 Nützliche Hilfsmethoden6.3.2 Dekorierer synchronized und unmodifiable6.3.3 Vordefinierte Algorithmen in der Klasse Collections
6.5 Die Klasse Optional<T>6.5.1 Grundlagen zur Klasse Optional6.5.2 Weiterführendes Beispiel und Diskussion6.5.3 Verkettete Methodenaufrufe6.5.4 Erweiterungen in der Klasse Optional<T> in JDK 96.5.5 Erweiterung in Optional<T> in JDK 10 und 116.6 Fallstricke im Collections-Framework6.6.1 Wissenswertes zu Arrays6.6.2 Wissenswertes zu Stack, Queue und Deque6.7 Weiterführende Literatur
7.1 Grundlagen zu Streams7.1.1 Streams erzeugen – Create Operations7.1.2 Intermediate und Terminal Operations im Überblick7.1.3 Zustandslose Intermediate Operations7.1.4 Zustandsbehaftete Intermediate Operations7.1.5 Terminal Operations7.1.6 Wissenswertes zur Parallelverarbeitung7.1.7 Neuerungen im Stream-API in JDK 97.1.8 Neuerungen im Stream-API in JDK 10
7.2.1 Herkömmliche Realisierung7.2.2 Filter-Map-Reduce mit JDK 87.3 Praxisbeispiele7.3.1 Aufbereiten von Gruppierungen und Histogrammen7.3.2 Maps nach Wert sortieren
8.1 Überblick über die neu eingeführten Typen8.1.1 Neue Aufzählungen, Klassen und Interfaces8.1.2 Die Aufzählungen DayOfWeek und Month8.1.3 Die Klassen MonthDay, YearMonth und Year8.1.4 Die Klasse Instant8.1.5 Die Klasse Duration8.1.6 Die Aufzählung ChronoUnit8.1.7 Die Klassen LocalDate, LocalTime und LocalDateTime8.1.8 Die Klasse Period8.1.9 Die Klasse ZonedDateTime8.1.10 Zeitzonen und die Klassen ZoneId und ZoneOffset8.1.11 Die Klasse Clock8.1.12 Formatierung und Parsing8.2 Datumsarithmetik8.2.1 Einstieg in die Datumsarithmetik8.2.2 Real-World-Example: Gehaltszahltag8.3 Interoperabilität mit Legacy-Code
9.1 Einsatz von Bibliotheken9.2 Google Guava im Kurzüberblick9.2.1 String-Aktionen9.2.2 Stringkonkatenation und -extraktion9.2.3 Erweiterungen für Collections9.2.4 Weitere Utility-Funktionalitäten9.3 Wertebereichs- und Parameterprüfungen9.4 Logging-Frameworks9.4.1 Apache log4j29.4.2 Tipps und Tricks zum Einsatz von Logging mit log4j2
9.5.1 Einlesen von Kommandozeilenparametern9.5.2 Verarbeitung von Properties9.5.3 Weitere Möglichkeiten zur Konfigurationsverwaltung
10.1 Threads und Runnables10.1.1 Definition der auszuführenden Aufgabe10.1.2 Start, Ausführung und Ende von Threads10.1.3 Lebenszyklus von Threads und Thread-Zustände10.1.4 Unterbrechungswünsche durch Aufruf von interrupt()10.2 Zusammenarbeit von Threads10.2.1 Konkurrierende Datenzugriffe10.2.2 Locks, Monitore und kritische Bereiche10.2.3 Deadlocks und Starvation10.2.4 Kritische Bereiche und das Interface Lock10.3 Kommunikation von Threads10.3.1 Kommunikation mit Synchronisation10.3.2 Kommunikation über die Methoden wait(), notify() und notifyAll()10.3.3 Abstimmung von Threads10.3.4 Unerwartete IllegalMonitorStateExceptions10.4 Das Java-Memory-Modell10.4.1 Sichtbarkeit10.4.2 Atomarität10.4.3 Reorderings10.5 Besonderheiten bei Threads10.5.1 Verschiedene Arten von Threads10.5.2 Exceptions in Threads10.5.3 Sicheres Beenden von Threads10.6 Weiterführende Literatur
11.1 Concurrent Collections11.1.1 Thread-Sicherheit und Parallelität mit »normalen« Collections11.1.2 Parallelität mit den Concurrent Collections11.1.3 Blockierende Warteschlangen und das Interface Blocking-Queue<E>11.2 Das Executor-Framework11.2.1 Einführung11.2.2 Definition von Aufgaben11.2.3 Parallele Abarbeitung im ExecutorService11.3 Das Fork-Join-Framework11.3.1 Einführendes Beispiel11.3.2 Real-World-Example: Merge Sort11.4 Die Klasse CompletableFuture<T>11.4.1 Einführung11.4.2 Beispiel: Parallele Verarbeitung von Dateiinhalten11.4.3 Erweiterungen in JDK 911.4.4 Beispiel: Von synchron zu mutlithreaded11.5 Reactive Streams und die Klasse Flow11.5.1 Schnelleinstieg Reactive Streams11.5.2 Reactive Streams im JDK11.5.3 Beispiel zur Klasse Flow11.5.4 Fazit11.6 Weiterführende Literatur
12.1 Crashkurs Reflection12.1.1 Grundlagen12.1.2 Zugriff auf Methoden und Attribute12.1.3 Spezialfälle12.1.4 Type Erasure und Typinformationen bei Generics12.1.5 Fazit12.2 Annotations12.2.1 Einführung in Annotations12.2.2 Standard-Annotations des JDKs12.2.3 Definition eigener Annotations12.2.4 Annotations zur Laufzeit auslesen12.3 Serialisierung12.3.1 Grundlagen der Serialisierung12.3.2 Die Serialisierung anpassen12.3.3 Versionsverwaltung der Serialisierung12.3.4 Optimierung der Serialisierung12.4 Garbage Collection12.4.1 Grundlagen zur Garbage Collection12.4.2 Der Garbage Collector »G1«12.5 Dynamic Proxies12.5.1 Statischer Proxy12.5.2 Dynamischer Proxy12.6 HTTP/2-API12.6.1 Einführung12.6.2 Real-World-Example: Wechselkurs mit REST12.6.3 Fazit12.7 Weiterführende Literatur
13.1 Internationalisierung im Überblick13.1.1 Grundlagen und Normen13.1.2 Die Klasse Locale13.1.3 Die Klasse PropertyResourceBundle13.1.4 Formatierte Ein- und Ausgabe13.1.5 Datumswerte und die Klasse DateFormat13.1.6 Zahlen und die Klasse NumberFormat13.1.7 Textmeldungen und die Klasse MessageFormat13.1.8 Stringvergleiche mit der Klasse Collator13.2 Programmbausteine zur Internationalisierung13.2.1 Unterstützung mehrerer Datumsformate13.2.2 Fazit und Ausblick
14.1 Syntaxneuerungen14.1.1 Text Blocks14.1.2 Switch Expressions14.1.3 Records (Preview)14.1.4 Pattern Matching bei instanceof (Preview)14.1.5 Sealed Types (Preview)14.1.6 Lokale Enums und Interfaces (Preview)14.2 API-Neuerungen14.2.1 Neue Methoden in der Klasse String14.2.2 Neue Hilfsmethode in der Utility-Klasse Files14.2.3 Der teeing()-Kollektor14.3 JVM-Neuerungen14.3.1 Verbesserung bei NullPointerExceptions14.3.2 Entfernung der JavaScript-Engine14.4 Microbenchmark Suite14.4.1 Eigene Microbenchmarks und Varianten davon14.4.2 Microbenchmarks mit JMH14.4.3 Fazit zu JMH14.5 Java 15 – notwendige Anpassungen für Build-Tools und IDEs14.5.1 Java 15 mit Gradle14.5.2 Java 15 mit Maven14.5.3 Java 15 mit Eclipse14.5.4 Java 15 mit IntelliJ14.5.5 Java 15 mit JShell oder der Kommandozeile14.6 Fazit
15.1 Grundlagen15.1.1 Begrifflichkeiten15.1.2 Ziele von Project Jigsaw15.2 Modularisierung im Überblick15.2.1 Grundlagen zu Project Jigsaw15.2.2 Beispiel mit zwei Modulen15.2.3 Packaging15.2.4 Abhängigkeiten und Modulgraphen15.2.5 Module des JDKs einbinden15.2.6 Arten von Modulen15.3 Sichtbarkeiten und Zugriffsschutz15.3.1 Sichtbarkeiten15.3.2 Zugriffsschutz und Reflection15.4 Empfehlenswertes Verzeichnislayout für Module15.5 Kompatibilität und Migration15.5.1 Kompatibilitätsmodus15.5.2 Migrationsszenarien15.5.3 Fallstrick bei der Bottom-up-Migration15.5.4 Beispiel: Migration mit Automatic Modules15.5.5 Beispiel: Automatic und Unnamed Module15.5.6 Beispiel: Abwandlung mit zwei Automatic Modules15.5.7 Fazit15.6 Zusammenfassung
16.1 Programmdesign16.1.1 Bad Smell: Verwenden von Magic Numbers16.1.2 Bad Smell: Konstanten in Interfaces definieren16.1.3 Bad Smell: Zusammengehörende Konstanten nicht als Typ definiert16.1.4 Bad Smell: Casts auf unbekannte Subtypen16.1.5 Bad Smell: Programmcode im Logging-Code16.1.6 Bad Smell: Dominanter Logging-Code16.1.7 Bad Smell: Unvollständige Änderungen nach Copy-Paste16.1.8 Bad Smell: Unvollständige Betrachtung aller Alternativen16.1.9 Bad Smell: Prä-/Postinkrement in komplexeren Statements16.1.10 Bad Smell: Mehrere aufeinanderfolgende Parameter gleichen Typs16.1.11 Bad Smell: Grundloser Einsatz von Reflection16.1.12 Bad Smell: System.exit() mitten im Programm16.1.13 Bad Smell: Variablendeklaration nicht im kleinstmöglichen Sichtbarkeitsbereich16.2 Klassendesign16.2.1 Bad Smell: Unnötigerweise veränderliche Attribute16.2.2 Bad Smell: Herausgabe von this im Konstruktor16.2.3 Bad Smell: Aufruf abstrakter Methoden im Konstruktor16.2.4 Bad Smell: Mix abstrakter und konkreter Basisklassen16.2.5 Bad Smell: Referenzierung von Subklassen in Basisklassen16.2.6 Bad Smell: Öffentlicher Defaultkonstruktor lediglich zum Zugriff auf Hilfsmethoden16.3 Fehlerbehandlung und Exception Handling16.3.1 Bad Smell: Unbehandelte Exception16.3.2 Bad Smell: Unpassender Exception-Typ16.3.3 Bad Smell: Fangen der allgemeinsten Exception16.3.4 Bad Smell: Exceptions zur Steuerung des Kontrollflusses16.3.5 Bad Smell: Unbedachte Rückgabe von null16.3.6 Bad Smell: Rückgabe von null statt Exception im Fehlerfall16.3.7 Bad Smell: Sonderbehandlung von Randfällen16.3.8 Bad Smell: Keine Gültigkeitsprüfung von Eingabeparametern16.3.9 Bad Smell: Fehlerhafte Fehlerbehandlung16.3.10 Bad Smell: I/O ohne finally oder ARM16.3.11 Bad Smell: Resource Leaks durch Exceptions im Konstruktor16.4 Häufige Fallstricke16.5 Weiterführende Literatur
17.1 Refactorings am Beispiel17.2 Das Standardvorgehen17.3 Kombination von Basis-Refactorings17.3.1 Refactoring-Beispiel: Ausgangslage und Ziel17.3.2 Auflösen der Abhängigkeiten17.3.3 Vereinfachungen17.3.4 Verlagern von Funktionalität17.4 Der Refactoring-Katalog17.4.1 Reduziere die Sichtbarkeit von Attributen17.4.2 Minimiere veränderliche Attribute17.4.3 Reduziere die Sichtbarkeit von Methoden17.4.4 Ersetze Mutator- durch Business-Methode17.4.5 Minimiere Zustandsänderungen17.4.6 Führe ein Interface ein17.4.7 Spalte ein Interface auf17.4.8 Führe ein Read-only-Interface ein17.4.9 Führe ein Read-Write-Interface ein17.4.10 Lagere Funktionalität in Hilfsmethoden aus17.4.11 Trenne Informationsbeschaffung und -verarbeitung17.4.12 Wandle Konstantensammlung in enum um17.4.13 Entferne Exceptions zur Steuerung des Kontrollflusses17.4.14 Wandle in Utility-Klasse mit statischen Hilfsmethoden um17.4.15 Löse if-else / instanceof durch Polymorphie auf17.5 Defensives Programmieren17.5.1 Führe eine Zustandsprüfung ein17.5.2 Überprüfe Eingabeparameter17.6 Fallstricke bei Refactorings17.7 Weiterführende Literatur
18.1 Erzeugungsmuster18.1.1 Erzeugungsmethode18.1.2 Fabrikmethode (Factory Method)18.1.3 Erbauer (Builder)18.1.4 Singleton18.1.5 Prototyp (Prototype)18.2 Strukturmuster18.2.1 Fassade (Façade)18.2.2 Adapter18.2.3 Dekorierer (Decorator)18.2.4 Kompositum (Composite)18.3 Verhaltensmuster18.3.1 Iterator18.3.2 Null-Objekt (Null Object)18.3.3 Schablonenmethode (Template Method)
18.3.5 Befehl (Command)18.3.6 Proxy18.3.7 Beobachter (Observer)18.3.8 MVC-Architektur18.4 Weiterführende Literatur
19.1 Grundregeln eines guten Programmierstils19.1.1 Keep It Human-Readable19.1.2 Keep It Simple And Short (KISS)19.1.3 Keep It Natural19.1.4 Keep It Clean19.2 Die Psychologie beim Sourcecode-Layout19.2.1 Gesetz der Ähnlichkeit19.2.2 Gesetz der Nähe19.3 Coding Conventions19.3.1 Grundlegende Namens- und Formatierungsregeln19.3.2 Namensgebung19.3.3 Dokumentation19.3.4 Programmdesign19.3.5 Klassendesign19.3.6 Parameterlisten19.3.7 Logik und Kontrollfluss19.4 Sourcecode-Prüfung mit Tools19.4.1 Metriken19.4.2 Sourcecode-Prüfung im Build-Prozess
20.1 Testen im Überblick20.1.1 Was versteht man unter Testen?20.1.2 Testarten im Überblick20.1.3 Zuständigkeiten beim Testen20.1.4 Testen und Qualität20.2 Wissenswertes zu Testfällen20.2.1 Testfälle mit JUnit definieren20.2.2 Problem der Kombinatorik beim Bestimmen von Testfällen20.3 Besondere Assertions und Annotations20.4 Parametrierte Tests mit JUnit 520.4.1 Einstieg
20.4.3 Praxisbeispiel: Berechnung in Testfall vereinfachen20.4.4 Praxis-Trickkiste20.5 Fortgeschrittene Unit-Test-Techniken20.5.1 Stellvertreterobjekte / Test-Doubles20.5.2 Vorarbeiten für das Testen mit Stubs und Mocks20.5.3 Die Technik EXTRACT AND OVERRIDE20.5.4 Einstieg in das Testen mit Mocks und Mockito
20.5.6 Unit Tests von privaten Methoden20.6 Test Smells20.6.1 Test Smell: Unangebrachtes assertTrue() und assert-False()20.6.2 Test Smell: Zu viele Asserts im Testfall20.6.3 Test Smell: Asserts ohne Hinweis20.6.4 Test Smell: Einsatz von toString() in assertEquals()20.6.5 Test Smell: Unit Tests zur Prüfung von Laufzeiten20.7 Nützliche Tools für Unit Tests20.7.1 Hamcrest20.7.2 AssertJ20.7.3 MoreUnit20.7.4 Infinitest20.7.5 JaCoCo20.7.6 EclEmma20.8 Umstieg von JUnit 4 auf JUnit 520.8.1 Erweiterung im Gradle-Build für JUnit-5-Tests20.8.2 Veränderungen in den Annotations20.8.3 Alternativen für JUnit Rules20.8.4 Veränderungen bei parametrierten Tests20.8.5 Alternative zur Hamcrest-Integration in JUnit 420.9 Fazit20.10 Weiterführende Literatur
21.1 Definition21.2 Probleme und Tipps zur Durchführung21.3 Vorteile von Codereviews21.4 Codereview-Checkliste
22.1 Grundlagen22.1.1 Optimierungsebenen und Einflussfaktoren22.1.2 Optimierungstechniken22.1.3 CPU-bound-Optimierungsebenen am Beispiel22.1.4 Messungen – Erkennen kritischer Bereiche22.1.5 Abschätzungen mit der O-Notation22.2 Einsatz geeigneter Datenstrukturen22.2.1 Einfluss von Arrays und Listen22.2.2 Optimierungen für Set und Map22.2.3 Design eines Zugriffsinterface22.3 Lazy Initialization22.3.1 Konsequenzen des Einsatzes der Lazy Initialization22.3.2 Lazy Initialization mithilfe des PROXY-Musters
22.5 I/O-bound-Optimierungen22.5.1 Technik – Wahl passender Strategien22.5.2 Technik – Caching und Pooling22.5.3 Technik – Vermeidung unnötiger Aktionen22.6 Memory-bound-Optimierungen22.6.1 Technik – Wahl passender Strategien22.6.2 Technik – Caching und Pooling22.6.3 Optimierungen der Stringverarbeitung22.6.4 Technik – Vermeidung unnötiger Aktionen22.7 CPU-bound-Optimierungen22.7.1 Technik – Wahl passender Strategien22.7.2 Technik – Caching und Pooling22.7.3 Technik – Vermeidung unnötiger Aktionen22.8 Weiterführende Literatur
A.1 Wissenswertes rund um die Java Virtual MachineA.1.1 Ausführung eines Java-ProgrammsA.1.2 Speicherverwaltung und Classloading

Overview

Dieses Buch bietet eine umfassende Einführung in die professionelle Java-Entwicklung und vermittelt Ihnen das notwendige Wissen, um stabile und erweiterbare Softwaresysteme auf Java-SE-Basis zu bauen. Praxisnahe Beispiele helfen dabei, das Gelernte rasch umzusetzen. Neben der Praxis wird viel Wert auf das Verständnis zugrunde liegender Konzepte gelegt. Dabei kommen dem Autor Michael Inden seine umfangreichen Schulungs- und Entwicklererfahrungen zugute – und Ihnen als Leser damit ebenso.

Die Neuauflage wurde durchgehend überarbeitet und im Hinblick auf die Javaversionen 9-15 aktualisiert.