Java. Przewodnik dla początkujących. Wydanie VII - ebook

Java jest jednym z kilku języków programowania, które niemal od początku istotnie wpływały na kształt programowania jako takiego. Już w początkowej fazie swojej historii, w 1995 r., Java spowodowała prawdziwą rewolucję w programowaniu. Stała się jedną z przyczyn skokowego rozwoju technologii internetowych i określiła nowe standardy projektowania języków programowania. Do dzisiaj zaliczana jest do awangardy, skupiając wokół siebie społeczność osób ciągle poszukujących innowacji. Oznacza to, że solidne podstawy programowania w Javie są znakomitą inwestycją dla każdego programisty, który swoją przyszłość wiąże z rozwojem najnowszych technologii informatycznych.

Ta książka jest kolejnym wydaniem wyjątkowego podręcznika, zaktualizowanym o informacje dotyczące Javy SE 9. Dzięki niej zdobędziesz solidne podstawy programowania w Javie, nawet jeśli nie masz żadnego przygotowania w tym kierunku. Poszczególne zagadnienia przedstawiono tu bardzo klarownie i przejrzyście, krok po kroku, uzupełniając je o liczne przykłady, testy sprawdzające i projekty do samodzielnej pracy. Najpierw zapoznasz się z podstawowymi informacjami, takimi jak kompilacja i uruchomienie programu w Javie. Następnie nauczysz się stosować słowa kluczowe i konstrukcje, które tworzą rdzeń tego języka. Stopniowo przejdziesz do zaawansowanych tematów, włączając w to programowanie wielowątkowe, typy sparametryzowane, wyrażenia lambda oraz moduły. Na końcu zapoznasz się z biblioteką Swing.

Najważniejsze zagadnienia:

• Historia Javy, jej cechy szczególne i przygotowanie środowiska pracy
• Podstawowe elementy kodu i zasady programowania obiektowego
• Dziedziczenie, pakiety i interfejsy
• Praca na plikach i operacje wejścia-wyjścia
• Moduły i usługi
• Technologia JavaFX

Java: zdobądź solidne podstawy i twórz kod mistrzów!

O autorze 13

O redaktorze technicznym 14

Wstęp 15

1. Podstawy Javy 21

• Pochodzenie Javy 22
• Java a języki C i C++ 22
• Wpływ Javy na Internet 23
  
  • Java uprościła programowanie aplikacji internetowych 23
  • Aplety Javy 24
  • Bezpieczeństwo 24
  • Przenośność 25
• Magiczny kod bajtowy 25
• Coś więcej niż aplety 26
• Terminologia Javy 27
• Programowanie obiektowe 27
  
  • Hermetyzacja 28
  • Polimorfizm 29
  • Dziedziczenie 29
• Java Development Kit 29
• Pierwszy prosty program 30
  
  • Wprowadzenie tekstu programu 31
  • Kompilowanie programu 31
  • Pierwszy program wiersz po wierszu 32
• Obsługa błędów składni 34
• Drugi prosty program 34
• Inne typy danych 36
• Dwie instrukcje sterujące 38
  
  • Instrukcja if 38
  • Pętla for 40
• Bloki kodu 41
• Średnik i pozycja kodu w wierszu 42
• Wcięcia 42
• Słowa kluczowe języka Java 44
• Identyfikatory 45
• Biblioteki klas 45
• Test sprawdzający 45

2. Typy danych i operatory 47

• Dlaczego typy danych są tak ważne 47
• Typy proste 48
  
  • Typy całkowite 48
  • Typy zmiennoprzecinkowe 49
  • Znaki 50
• Typ logiczny 51
• Literały 53
  
  • Literały szesnastkowe, ósemkowe i binarne 53
  • Specjalne sekwencje znaków 53
  • Literały łańcuchowe 54
• Zmienne 55
  
  • Inicjalizacja zmiennej 55
  • Dynamiczna inicjalizacja 55
• Zasięg deklaracji i czas istnienia zmiennych 56
• Operatory 58
• Operatory arytmetyczne 58
  
  • Inkrementacja i dekrementacja 59
• Operatory relacyjne i logiczne 60
• Warunkowe operatory logiczne 62
• Operator przypisania 63
• Skrótowe operatory przypisania 63
• Konwersje typów w instrukcjach przypisania 64
• Rzutowanie typów niezgodnych 65
• Priorytet operatorów 67
• Wyrażenia 68
  
  • Konwersja typów w wyrażeniach 68
  • Odstępy i nawiasy 70
• Test sprawdzający 70

3. Instrukcje sterujące 71

• Wprowadzanie znaków z klawiatury 71
• Instrukcja if 72
• Zagnieżdżanie instrukcji if 73
• Drabinka if-else-if 74
• Instrukcja switch 75
• Zagnieżdżanie instrukcji switch 78
• Pętla for 80
• Wariacje na temat pętli for 81
• Brakujące elementy 82
  
  • Pętla nieskończona 83
• Pętle bez ciała 83
• Deklaracja zmiennych sterujących wewnątrz pętli 84
• Rozszerzona pętla for 85
• Pętla while 85
• Pętla do-while 86
• Przerywanie pętli instrukcją break 90
• Zastosowanie break jako formy goto 91
• Zastosowanie instrukcji continue 95
• Pętle zagnieżdżone 99
• Test sprawdzający 99

4. Wprowadzenie do klas, obiektów i metod 101

• Podstawy klas 101
  
  • Ogólna postać klasy 102
  • Definiowanie klasy 102
• Jak powstają obiekty 105
• Referencje obiektów i operacje przypisania 105
• Metody 106
  
  • Dodajemy metodę do klasy Vehicle 106
• Powrót z metody 108
• Zwracanie wartości 109
• Stosowanie parametrów 110
  
  • Dodajemy sparametryzowaną metodę do klasy Vehicle 112
• Konstruktory 117
• Konstruktory z parametrami 118
• Dodajemy konstruktor do klasy Vehicle 119
• Operator new 120
• Odzyskiwanie pamięci 120
• Słowo kluczowe this 121
• Test sprawdzający 122

5. Więcej typów danych i operatorów 123

• Tablice 123
  
  • Tablice jednowymiarowe 124
• Tablice wielowymiarowe 128
  
  • Tablice dwuwymiarowe 128
• Tablice nieregularne 129
  
  • Tablice o trzech i więcej wymiarach 130
  • Inicjalizacja tablic wielowymiarowych 130
• Alternatywna składnia deklaracji tablic 131
• Przypisywanie referencji tablic 131
• Wykorzystanie składowej length 132
• Styl for-each pętli for 137
  
  • Iteracje w tablicach wielowymiarowych 139
  • Zastosowania rozszerzonej pętli for 140
• Łańcuchy znaków 141
  
  • Tworzenie łańcuchów 141
  • Operacje na łańcuchach 142
  • Tablice łańcuchów 144
  • Łańcuchy są niezmienne 144
  • Stosowanie łańcuchów do sterowania instrukcją switch 145
• Wykorzystanie argumentów wywołania programu 146
• Operatory bitowe 147
  
  • Operatory bitowe AND, OR, XOR i NOT 147
  • Operatory przesunięcia 151
  • Skrótowe bitowe operatory przypisania 153
• Operator ? 155
• Test sprawdzający 157

6. Więcej o metodach i klasach 159

• Kontrola dostępu do składowych klasy 159
  
  • Modyfikatory dostępu w Javie 160
• Przekazywanie obiektów do metod 164
  
  • Sposób przekazywania argumentów 165
• Zwracanie obiektów 167
• Przeciążanie metod 169
• Przeciążanie konstruktorów 173
• Rekurencja 177
• Słowo kluczowe static 178
  
  • Bloki static 181
• Klasy zagnieżdżone i klasy wewnętrzne 184
• Zmienne liczby argumentów 186
  
  • Metody o zmiennej liczbie argumentów 187
  • Przeciążanie metod o zmiennej liczbie argumentów 189
  • Zmienna liczba argumentów i niejednoznaczność 190
• Test sprawdzający 191

7. Dziedziczenie 193

• Podstawy dziedziczenia 193
• Dostęp do składowych a dziedziczenie 196
• Konstruktory i dziedziczenie 198
• Użycie słowa kluczowego super do wywołania konstruktora klasy bazowej 199
• Użycie słowa kluczowego super do dostępu do składowych klasy bazowej 203
• Wielopoziomowe hierarchie klas 206
• Kiedy wywoływane są konstruktory? 208
• Referencje klasy bazowej i obiekty klasy pochodnej 209
• Przesłanianie metod 213
• Przesłanianie metod i polimorfizm 215
• Po co przesłaniać metody? 216
  
  • Zastosowanie przesłaniania metod w klasie TwoDShape 217
• Klasy abstrakcyjne 220
• Słowo kluczowe final 223
  
  • final zapobiega przesłanianiu 223
  • final zapobiega dziedziczeniu 223
  • Użycie final dla zmiennych składowych 224
• Klasa Object 225
• Test sprawdzający 226

8. Pakiety i interfejsy 227

• Pakiety 227
  
  • Definiowanie pakietu 228
  • Wyszukiwanie pakietów i zmienna CLASSPATH 229
  • Prosty przykład pakietu 229
• Pakiety i dostęp do składowych 230
  
  • Przykład dostępu do pakietu 231
• Składowe chronione 232
• Import pakietów 234
• Biblioteka klas Java używa pakietów 235
• Interfejsy 235
• Implementacje interfejsów 237
• Referencje interfejsu 240
• Zmienne w interfejsach 245
• Interfejsy mogą dziedziczyć 246
• Domyślne metody interfejsów 247
  
  • Podstawowe informacje o metodach domyślnych 248
  • Praktyczny przykład metody domyślnej 249
  • Problemy wielokrotnego dziedziczenia 250
• Stosowanie metod statycznych w interfejsach 251
• Stosowanie metod prywatnych w interfejsach 252
• Ostatnie uwagi o pakietach i interfejsach 253
• Test sprawdzający 253

9. Obsługa wyjątków 255

• Hierarchia wyjątków 256
• Podstawy obsługi wyjątków 256
  
  • Słowa kluczowe try i catch 256
  • Prosty przykład wyjątku 257
• Konsekwencje nieprzechwycenia wyjątku 259
  
  • Wyjątki umożliwiają obsługę błędów 260
• Użycie wielu klauzul catch 261
• Przechwytywanie wyjątków klas pochodnych 261
• Zagnieżdżanie bloków try 263
• Generowanie wyjątku 264
  
  • Powtórne generowanie wyjątku 264
• Klasa Throwable 265
• Klauzula finally 267
• Użycie klauzuli throws 268
• Trzy dodatkowe możliwości wyjątków 269
• Wyjątki wbudowane w Javę 270
• Tworzenie klas pochodnych wyjątków 272
• Test sprawdzający 276

10. Obsługa wejścia i wyjścia 279

• Strumienie wejścia i wyjścia 280
• Strumienie bajtowe i strumienie znakowe 280
• Klasy strumieni bajtowych 280
• Klasy strumieni znakowych 280
• Strumienie predefiniowane 281
• Używanie strumieni bajtowych 282
  
  • Odczyt wejścia konsoli 282
  • Zapis do wyjścia konsoli 284
• Odczyt i zapis plików za pomocą strumieni bajtowych 285
  
  • Odczyt z pliku 285
  • Zapis w pliku 288
• Automatyczne zamykanie pliku 290
• Odczyt i zapis danych binarnych 292
• Pliki o dostępie swobodnym 296
• Strumienie znakowe 298
  
  • Odczyt konsoli za pomocą strumieni znakowych 298
  • Obsługa wyjścia konsoli za pomocą strumieni znakowych 301
• Obsługa plików za pomocą strumieni znakowych 302
  
  • Klasa FileWriter 302
  • Klasa FileReader 303
• Zastosowanie klas opakowujących do konwersji łańcuchów numerycznych 304
• Test sprawdzający 311

11. Programowanie wielowątkowe 313

• Podstawy wielowątkowości 313
• Klasa Thread i interfejs Runnable 314
• Tworzenie wątku 315
  
  • Usprawnienie i dwie modyfikacje 318
• Tworzenie wielu wątków 323
• Jak ustalić, kiedy wątek zakończył działanie? 326
• Priorytety wątków 328
• Synchronizacja 331
• Synchronizacja metod 331
• Synchronizacja instrukcji 334
• Komunikacja międzywątkowa 336
  
  • Przykład użycia metod wait() i notify() 337
• Wstrzymywanie, wznawianie i kończenie działania wątków 341
• Test sprawdzający 346

12. Typy wyliczeniowe, automatyczne opakowywanie, import składowych statycznych i adnotacje 347

• Wyliczenia 348
  
  • Podstawy wyliczeń 348
• Wyliczenia są klasami 350
• Metody values() i valueOf() 350
• Konstruktory, metody, zmienne instancji a wyliczenia 351
  
  • Dwa ważne ograniczenia 353
• Typy wyliczeniowe dziedziczą po klasie Enum 353
• Automatyczne opakowywanie 358
• Typy opakowujące 359
• Podstawy automatycznego opakowywania 360
• Automatyczne opakowywanie i metody 361
• Automatyczne opakowywanie i wyrażenia 362
  
  • Przestroga 364
• Import składowych statycznych 364
• Adnotacje (metadane) 366
• Test sprawdzający 369

13. Typy sparametryzowane 371

• Podstawy typów sparametryzowanych 372
• Prosty przykład typów sparametryzowanych 372
  
  • Parametryzacja dotyczy tylko typów obiektowych 375
  • Typy sparametryzowane różnią się dla różnych argumentów 375
  • Klasa sparametryzowana o dwóch parametrach 376
  • Ogólna postać klasy sparametryzowanej 377
• Ograniczanie typów 377
• Stosowanie argumentów wieloznacznych 380
• Ograniczanie argumentów wieloznacznych 382
• Metody sparametryzowane 384
• Konstruktory sparametryzowane 386
• Interfejsy sparametryzowane 386
• Typy surowe i tradycyjny kod 392
• Wnioskowanie typów i operator diamentowy 395
• Wymazywanie 396
• Błędy niejednoznaczności 396
• Ograniczenia związane z typami sparametryzowanymi 397
  
  • Zakaz tworzenia instancji parametru typu 397
  • Ograniczenia dla składowych statycznych 397
  • Ograniczenia tablic sparametryzowanych 398
  • Ograniczenia związane z wyjątkami 399
• Dalsze studiowanie typów sparametryzowanych 399
• Test sprawdzający 399

14. Wyrażenia lambda i referencje metod 401

• Przedstawienie wyrażeń lambda 402
  
  • Podstawowe informacje o wyrażeniach lambda 402
  • Interfejsy funkcyjne 403
  • Wyrażenia lambda w działaniu 405
  • Blokowe wyrażenia lambda 408
• Sparametryzowane interfejsy funkcyjne 409
• Wyrażenia lambda i przechwytywanie zmiennych 415
• Zgłaszanie wyjątków w wyrażeniach lambda 416
• Referencje metod 417
  
  • Referencje metod statycznych 417
  • Referencje metod instancyjnych 419
• Referencje konstruktorów 423
• Predefiniowane interfejsy funkcyjne 425
• Test sprawdzający 426

15. Moduły 429

• Podstawowe informacje o modułach 430
  
  • Przykład prostego modułu 431
  • Kompilowanie i uruchamianie przykładowej aplikacji 434
  • Dokładniejsze informacje o instrukcjach requires i exports 435
• java.base i moduły platformy 436
• Stary kod i moduł nienazwany 437
• Eksportowanie do konkretnego modułu 438
• Wymagania przechodnie 439
• Stosowanie usług 443
  
  • Podstawowe informacje o usługach i dostawcach usług 444
  • Słowa kluczowe związane z usługami 444
  • Przykład stosowania usług i modułów 445
• Dodatkowe cechy modułów 451
  
  • Moduły otwarte 451
  • Instrukcja opens 451
  • requires static 451
• Dalsze samodzielne poznawanie modułów 452
• Test sprawdzający 453

16. Wprowadzenie do Swing 455

• Pochodzenie i filozofia Swing 456
• Komponenty i kontenery 457
  
  • Komponenty 458
  • Kontenery 458
  • Panele kontenerów szczytowych 459
• Menedżery układu 459
• Pierwszy program wykorzystujący Swing 460
  
  • Pierwszy program Swing wiersz po wierszu 461
• Obsługa zdarzeń w Swing 464
  
  • Zdarzenia 464
  • Obiekty nasłuchujące 465
  • Klasy zdarzeń i interfejsy obiektów nasłuchujących 465
• Komponent JButton 465
• Komponent JTextField 468
• Komponent JCheckBox 471
• Komponent JList 474
• Wykorzystanie anonimowych klas wewnętrznych lub wyrażeń lambda do obsługi zdarzeń 481
• Test sprawdzający 482

17. Wprowadzenie do JavaFX 485

• Podstawowe pojęcia JavaFX 486
  
  • Pakiety JavaFX 486
  • Klasy Stage oraz Scene 486
  • Węzły i graf sceny 487
  • Układy 487
  • Klasa Application oraz metody cyklu życia 487
  • Uruchamianie aplikacji JavaFX 488
• Szkielet aplikacji JavaFX 488
• Kompilacja i uruchamianie programów JavaFX 491
• Wątek aplikacji 491
• Prosta kontrolka JavaFX: Label 491
• Stosowanie przycisków i zdarzeń 493
  
  • Podstawy obsługi zdarzeń 493
  • Przedstawienie kontrolki Button 494
  • Przedstawienie obsługi zdarzeń i stosowania przycisków 494
• Trzy kolejne kontrolki JavaFX 497
  
  • Pola wyboru 497
  • Listy 501
  • Pola tekstowe 505
• Przedstawienie efektów i transformacji 508
  
  • Efekty 508
  • Transformacje 509
  • Prezentacja zastosowania efektów i transformacji 511
• Co dalej? 513
• Test sprawdzający 514

A. Rozwiązania testów sprawdzających 515

• Rozdział 1. Podstawy Javy 515
• Rozdział 2. Typy danych i operatory 517
• Rozdział 3. Instrukcje sterujące 518
• Rozdział 4. Wprowadzenie do klas, obiektów i metod 520
• Rozdział 5. Więcej typów danych i operatorów 521
• Rozdział 6. Więcej o metodach i klasach 524
• Rozdział 7. Dziedziczenie 528
• Rozdział 8. Pakiety i interfejsy 529
• Rozdział 9. Obsługa wyjątków 531
• Rozdział 10. Obsługa wejścia i wyjścia 533
• Rozdział 11. Programowanie wielowątkowe 536
• Rozdział 12. Typy wyliczeniowe, automatyczne opakowywanie, import składowych statycznych i adnotacje 538
• Rozdział 13. Typy sparametryzowane 541
• Rozdział 14. Wyrażenia lambda i referencje metod 544
• Rozdział 15. Moduły 547
• Rozdział 16. Wprowadzenie do Swing 548
• Rozdział 17. Wprowadzenie do JavaFX 552

B. Komentarze dokumentacyjne 557

• Znaczniki javadoc 557
  
  • @author 558
  • {@code} 558
  • @deprecated 558
  • {@docRoot} 559
  • @exception 559
  • @hidden 559
  • {@index} 559
  • {@inheritDoc} 559
  • {@link} 559
  • {@linkplain} 560
  • {@literal} 560
  • @param 560
  • @provides 560
  • @return 560
  • @see 560
  • @since 560
  • @throws 561
  • @uses 561
  • {@value} 561
  • @version 561
• Ogólna postać komentarza dokumentacyjnego 561
• Wynik działania programu javadoc 561
• Przykład użycia komentarzy dokumentacyjnych 562

C. Przegląd technologii Java Web Start 563

• Czym jest Java Web Start? 563
• Cztery kluczowe aspekty Java Web Start 564
  
  • Aplikacje Java Web Start wymagają pliku JAR 564
  • Aplikacje Java Web Start są podpisywane cyfrowo 564
  • Java Web Start bazuje na JNLP 565
  • Tworzenie odnośnika do pliku JNLP 566
• Eksperymenty z Java Web Start z wykorzystaniem lokalnego systemu plików 567
  
  • Utworzenie pliku JAR aplikacji ButtonDemo 567
  • Utworzenie magazynu kluczy i podpisanie pliku ButtonDemo.jar 568
  • Utworzenie pliku JNLP dla aplikacji ButtonDemo 569
  • Utworzenie pliku HTML o nazwie StartBD.html 570
  • Dodanie pliku ButtonDemo.jnlp do listy wyjątków w aplikacji Java Control Panel 570
  • Wykonanie aplikacji ButtonDemo z poziomu przeglądarki 570
• Uruchamianie aplikacji Java Web Start przy użyciu programu javaws 571
• Stosowanie technologii Java Web Start z apletami 571

D. Wprowadzenie do JShell 573

• Podstawy JShell 573
• Wyświetlanie, edycja i ponowne wykonywanie kodu 575
• Dodanie metody 576
• Utworzenie klasy 577
• Stosowanie interfejsu 577
• Przetwarzanie wyrażeń i wbudowane zmienne 578
• Importowanie pakietów 579
• Wyjątki 579
• Inne polecenia JShell 580
• Dalsze poznawanie możliwości JShell 581

E. Więcej słów kluczowych języka Java 583

• Modyfikatory transient i volatile 583
• instanceof 584
• strictfp 584
• assert 584
• Metody rodzime 585
• Inna postać this 585

Skorowidz 587