Java (Programmiersprache)

Was ist Java?

Java ist eine objektorientierte, betriebssystemunabhängige Programmiersprache, die im Jahre 1995 von der Firma Sun Microsystems eingeführt wurde. Die Sprache wird ständig weiterentwickelt, seit September 2017 gibt es die Version 9. Zur Entwicklung einer Java-Anwendung können Sie das Java Development Kit (JDK) nutzen. Zur Ausführung einer Java-Anwendung wird auf dem Zielrechner eine Java-Laufzeitumgebung (Java Runtime Environment, JRE) benötigt. Beide Softwarepakete stehen auf der Website der Firma Oracle (www.oracle.com), die Sun Microsystems im Jahre 2010 übernommen hat, zum Download zur Verfügung.

Mithilfe von Java können unterschiedliche Anwendungen erstellt werden, unter anderem:

• Standard-Desktop-Anwendungen,
• Internet-Anwendungen
• Applets, also Anwendungen, die innerhalb eines Internetbrowsers laufen und
• Apps für Smartphones und Tablets, zum Beispiel Android-Apps.

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Wie arbeite ich mit Java?

Sie können Java-Anwendungen bereits mit einfachen Mitteln entwickeln. Das Java-Programm können Sie mithilfe eines einfachen Texteditors schreiben und in einer Datei mit der Endung java abspeichern. Mithilfe des Compilers aus der JDK erstellen Sie daraus Bytecode in einer Datei mit der Endung class. Diese kann dank der JRE auf dem Zielrechner ausgeführt werden.

Allerdings ist eine integrierte Entwicklungsumgebung (Integrated Development Environment, IDE) bei der Erstellung von Java-Anwendungen sehr hilfreich. Als Beispiele sollen hier NetBeans (netbeans.org) und Eclipse (eclipse.org) genannt werden. Beide Softwarepakete wurden auf Basis von Java entwickelt. Sie wurden in erster Linie zur Entwicklung von Java-Anwendungen gedacht. Sie können aber auch zur Software- Entwicklung in anderen Sprachen genutzt werden, zum Beispiel für C, C++ oder PHP.

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Was ist JavaFX?

Das JavaFX-Framework bietet die Möglichkeit, Java-Anwendungen mit grafischen Benutzeroberflächen zu entwickeln. Es wurde seit dem Jahre 2008 von Grund auf neu entwickelt und soll die älteren Programmbibliotheken AWT (Abstract Window Toolkit) und Swing ablösen. JavaFX kann auch zur Erstellung von zweidimensionalen Zeichnungen und Animationen (2D) sowie der 2D-Darstellung von dreidimensionalen Zeichnungen und Animationen (3D) dienen. Es kann direkt auf die entsprechenden Schnittstellen moderner Grafikkarten zugreifen.

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Ein Beispielprogramm

In diesem Abschnitt folgt ein Beispiel für eine einfache 2D-Animation mit JavaFX. Zunächst wird ein Objekt in der linken oberen Ecke des Bildschirms erzeugt: Ein gelbes Quadrat mit schwarzem Rand. Anschließend läuft ein "Film", in dessen Verlauf das Objekt nacheinander auf unterschiedliche Arten animiert wird, jeweils über zwei Sekunden hinweg:

• Das Objekt wird nach rechts verschoben (siehe Abbildung 1),
• anschließend nach links und
• wieder nach rechts,
• das Objekt wird nach unten verschoben (siehe Abbildung 2),
• die Füllfarbe des Objekts wird auf Grün geändert (siehe Abbildung 3),
• die Farbe des Rands des Objekts wird auf Rot geändert,
• das Objekt wird nach links oben verschoben und gleichzeitig um 45 Grad gedreht (siehe Abbildung 4) und
• das Objekt wird vollständig transparent, es verschwindet also.

Anschließend läuft der gesamte Ablauf wieder zurück bis zum Startzustand.

Falls Sie bereits Kenntnisse in einer anderen Programmiersprache besitzen, finden Sie im Code und den kurzen Kommentaren viele bekannte Elemente, aber auch viele Elemente, die für Java spezifisch sind. Natürlich ist dieses Demo-Beispiel noch nicht zum gründlichen Erlernen von Java geeignet. An dieser Stelle verweise ich auf mein Buch beim Rheinwerk-Verlag.

Abbildung 1: Objekt wird nach rechts bewegt

Abbildung 2: Objekt wird nach unten bewegt

Abbildung 3: Füllfarbe des Objekts wird geändert

Abbildung 4: Objekt wird nach links oben verschoben und gleichzeitig gedreht

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Der Code des Programms

Es folgt der Programmcode in der Datei "Fx2DAnimation.java":
// Zuordnung der Java-Klasse zu einem Package
package fx2danimation;

// Benötigte JavaFX-Bibliotheken
import javafx.application.*;
import javafx.stage.*;
import javafx.scene.*;

import javafx.scene.layout.*;
import javafx.scene.shape.*;
import javafx.scene.paint.*;

import javafx.animation.*;
import javafx.util.*;

// Klasse, erbt von JavaFX-Klasse
public class Fx2DAnimation extends Application
{
    // Hauptmethode der Java-Anwendung
    public static void main(String[] args)
    {
        // Start der Anwendung
        launch(args);
    }
    
    // Methode start() der JavaFX-Klasse Application muss überschrieben werden
    // Verweis auf Hauptfenster = Bühne wird geliefert
    @Override
    public void start(Stage hauptFenster)
    {
        // Layout-Element, das die Zeichnungselemente beinhaltet
        Pane pn = new Pane();
        
        // Rechteck-Objekt erzeugen, Lage X=2 / Y=2, Breite=50 / Höhe=50
        Rectangle re = new Rectangle(2, 2, 50, 50);
        // Füllfarbe, Liniendicke und -farbe
        re.setFill(Color.YELLOW);
        re.setStrokeWidth(5);
        re.setStroke(Color.BLACK);
        // Rechteck dem Layout-Element zuordnen
        pn.getChildren().add(re);
        
        // Animations-Objekt erzeugen, vom Typ "Verschiebung"
        // dauert zwei Sekunden, bezieht sich auf das Rechteck
        TranslateTransition tt1 =
            new TranslateTransition(Duration.millis(2000), re);
        // Animation verschiebt nach rechts, von X=2 auf X=100
        tt1.setToX(100);
        // Animation durchläuft drei Zyklen
        tt1.setCycleCount(3);
        // Animation läuft zurück zu X=2, zählt auch als Zyklus
        tt1.setAutoReverse(true);
        
        TranslateTransition tt2 =
            new TranslateTransition(Duration.millis(2000), re);
        // Animation verschiebt nach unten, von Y=2 auf Y=100
        tt2.setToY(100);
        
        // Animations-Objekt erzeugen, vom Typ "Ändern der Füllfarbe"
        FillTransition fi3 =
            new FillTransition(Duration.millis(2000), re);
        // Animation ändert Füllfarbe von Gelb zu Grün
        fi3.setToValue(Color.GREEN);

        // Animations-Objekt erzeugen, vom Typ "Ändern der Linienfarbe"
        StrokeTransition sr4 =
            new StrokeTransition(Duration.millis(2000), re);
        // Animation ändert Linienfarbe von Schwarz zu Rot
        sr4.setToValue(Color.RED);

        TranslateTransition tt5 =
            new TranslateTransition(Duration.millis(2000), re);
        // Animation ändert zwei Eigenschaften gleichzeitig
        tt5.setToX(50);
        tt5.setToY(50);

        // Animations-Objekt erzeugen, vom Typ "Drehung"
        RotateTransition rt6 =
            new RotateTransition(Duration.millis(2000), re);
        // Animation dreht von 0 Grad (=Standard) zu 45 Grad
        rt6.setToAngle(45);
        
        // Animations-Objekt erzeugen
        //    vom Typ "Sammlung für gleichzeitige Animationen"
        //    hat hier keine eigenen Eigenschaften
        ParallelTransition pt7 = new ParallelTransition();
        // Fasst mehrere Animationen zusammen
        pt7.getChildren().addAll(tt5, rt6);
        
        // Animations-Objekt erzeugen, vom Typ "Ändern der Transparenz"
        FadeTransition ft8 =
            new FadeTransition(Duration.millis(2000), re);
        // Verzögerung des Starts einstellen
        ft8.setDelay(Duration.millis(1000));
        // Animation ändert Transparenz
        // von 1 (=Standard, vollständig sichtbar) zu 0 (=vollständig unsichtbar)
        ft8.setToValue(0);
        
        // Animations-Objekt erzeugen
        //    vom Typ "Sammlung für Animationen nacheinander"
        //    ergibt eine Abfolge wie in einem Film
        SequentialTransition sq9 = new SequentialTransition();
        // Fasst mehrere Animationen in dieser Reihenfolge zusammen
        sq9.getChildren().addAll(tt1, tt2, fi3, sr4, pt7, ft8);
        // Der gesamte Ablauf läuft wieder zurück bis zum Startzustand
        sq9.setCycleCount(2);
        sq9.setAutoReverse(true);
        sq9.play();

        // Titel für Hauptfenster
        hauptFenster.setTitle("2D-Animationen");
        // Szene wird erzeugt, beinhaltet Layout-Element,
        // hat Breite und Höhe, wird in Hauptfenster eingebettet
        hauptFenster.setScene(new Scene(pn, 400, 200));
        // Hauptfenster wird angezeigt
        hauptFenster.show();
    }
}



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