Java lernen durch Ausprobieren!

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====== LernJ vs. Java: Unterschiede ======
Die Programmiersprache auf dieser Website ist eine Teilmenge von Java, die in folgenden kleinen Bereichen etwas vereinfacht wurde:
==== 1. System.out.print -> print ====
Statt ''System.out.print'' und ''System.out.println'' kann auch einfach ''print'' bzw. ''println'' geschrieben werden. Es ist zudem möglich, als zweiten Parameter eine Textfarbe anzugeben, z.B. ''println("Roter Text", Color.red)''.

==== 2. Hauptprogramm ====
In Java befindet sich das "Hauptprogramm" einer Anwendung (also die Anweisungen, die zu Beginn gestartet werden) in einer statischen main-Methode mit der Signatur ''public static void main(String[] args)''. Das kürzeste Hello-World-Programm sieht in Java also so aus:
<code java>
class Beispiel {

  public static void main(String[] args){
    // Hier beginnen die Anweisungen des Hauptprogramms:
    System.out.println("Hallo Welt!");
  }

}
</code>
In LearnJ ist dies ebenso möglich. Darüber hinaus fasst LearnJ auch alle Anweisungen, die außerhalb einer Klassendefinition stehen, als Hauptprogramm auf. Dadurch lassen sich auf sehr einfache Weise kurze Programmbeispiele schreiben. Das obige Hello-World-Programm sieht in LearnJ also so aus:
<HTML>

<div class="java-online" style="height: 150px; width: calc(100% - 20px)" data-java-online="{'withBottomPanel': false, 'id': 'HelloWorld13'}">

<script type="text/plain" title="Test1.java">
println("Hallo Welt!");
</script>

</div>

</HTML>
 \\ 
Seit Version 2.0 der Online-IDE ist es auch möglich, Methoden im Hauptprogramm zu deklarieren und zu verwenden:
<HTML>
<div class="java-online" style="height: 200px; width: calc(100% - 20px)" data-java-online="{'withBottomPanel': false, 'id': 'MethodenImHauptprogramm'}">

<script type="text/plain" title="Test1.java">
println(fakultät(8));

int fakultät(int n){
  if(n <= 1) return 1;
  return n * fakultät(n - 1);
}

</script>

</div>

</HTML>

<WRAP center round info 80%>
Im Hauptprogramm definierte lokale Variablen und Methoden sind nur im Hauptprogramm sichtbar, nicht innerhalb anderer Methoden/Klassen.
</WRAP>



==== 3. Vergleich zweier String-Werte ====
In Java bewirkt der Vergleichsoperator ''=='' bei Zeichenketten (Strings) den Vergleich der Objekte, nicht den Vergleich der Zeichenketten. Das folgende Programm etwa gibt "Die Strings sind ungleich!" aus, da ''s1'' und ''s2'' nicht auf das selbe Objekt zeigen:
<code java>
String s1 = "Test";
String s2 = "Tes";

s2 = s2 + "t";

if(s1 == s2){
   System.out.println("Die Strings sind gleich!");
} else {
   System.out.println("Die Strings sind ungleich!");
}
</code>
Will man in Java zwei Zeichenketten vergleichen, so muss man die ''equals''-Methode verwenden, also ''if(s1.equals(s2)){...''. \\ \\ 
Die Programmiersprache dieser Website unterscheidet sich von Java dahingehend, dass der Vergleichsoperator ''=='' bei Strings nicht die Gleichheit der Objekte prüft, sondern einen Zeichenkettenvergleich durchführt. Das obige Programm gibt also "Die Strings sind gleich!" aus. Natürlich gibt es in der Programmiersprache dieser Seite auch die Methode ''equals''. Sie liefert exakt das selbe Resultat wie der Vergleichsoperator ''==''.

==== 4. Keine Pflicht zur Erstellung eines Konstruktors ====
Erbt eine Klasse von einer anderen Klasse, die keinen parameterlosen Konstruktor besitzt, so muss sie gemäß Java Specification einen eigenen Konstruktor haben. In der Online-IDE gibt es diese Pflicht nicht, so dass folgendes geht:
<code java>
new MyRectangle(10, 10, 100, 100);     // direkter Zugriff auf den Konstruktor der Oberklasse Rectangle möglich

class MyRectangle extends Rectangle {
}
</code>

==== 5. Standard Library ====
Derzeit sind Nachbildungen folgender Klassen aus der Java Standard Library vorhanden:
  * die Klasse ''Math'',
  * die Klasse ''String'',
  * eine vereinfachte Version der Klasse ''Timer'' und des Interfaces ''Runnable'',
  * eine vereinfachte Version der Klasse ''System'',
  * die Klasse ''LocalDateTime'',
  * ein großer Teil des **Collection-Frameworks** von Java, insbesondere die Klassen und Interfaces
    * ''Iterable'' 
    * ''Collection''
    * ''Map'', ''HashMap''
    * ''List'', ''ArrayList'', ''LinkedList''
    * ''Set'', ''HashSet''
    * ''Stack''
  * die Klassen ''Boolean'', ''Integer'', ''Character'', ''Float'' und ''Double''

LearnJ besitzt über die Java Standard Library-Klassen hinaus aber viele weitere Klassen, z.B.
  * die Klasse ''Input'' zum Einlesen von Tastatur-Benutzereingaben,
  * die Klasse ''Sound'' zur Ausgabe von Tönen und Sound-Stücken,
  * die Klasse ''PApplet'', die die einen Großteil der [[https://processing.org|Processing-Library]] enthält,
  * die Klasse ''Vector2'' mit Methoden zur 2D-Vektorrechnung,
  * die Klassen ''WebSocket'' und ''WebSocketClient'' zur Programmierung von Chat-Programmen, Netzwerkspielen u.ä.
  * sowie eine eingebaute umfangreiche Grafikbibliothek, die die Programmierung einfacher Spiele möglich macht (Klassen ''World'', ''Circle'', ''Ellipse'', ''Rectangle'', ''Polygon'', ''Triangle'', ''Sprite'', ''Turtle'', ''Text'', ''Bitmap'', ''Group'', ''Gamepad'' usw.)
  * Klassen für [[api:documentation:grafik3d:start|3D-Grafik]]
  * Klassen zum Zugriff auf Datenbanken der [[https://sql-ide.de|SQL-IDE]]

**Links:**
  * [[https://www.online-ide.de/api_documentation.html|JavaDoc-ähnline Übersicht über alle Klassen von LearnJ]]
  * [[api:documentation:start|Dokumentation der Klassenbibliothek mit Erklärungen und vielen Beispielprogrammen]]
  * [[api:documentation:grafik:start|Dokumentation der Grafikklassen mit Erklärungen und vielen Beispielprogrammen]]
  * [[api:documentation:spiele:start|Dokumentation der Möglichkeiten zur Spieleprogrammierung mit vielen Beispielprogrammen]]

== Hier ein einfaches Beispiel zur Verwendung der Grafikklassen ==
<HTML>
<div class="java-online" style="height: 400px; width: 100%" data-java-online="{'withBottomPanel': false, 'id': 'Feuerwerk'}">
<script type="text/plain" title="Feuerwerk.java">
new Feuerwerk();

class Feuerwerk extends Actor {
   
   public void act() {
      if(Math.random() < 0.03) {
         
         int funkenzahl = Math.floor(Math.random() * 50 + 30);
         int farbe = Math.floor(Math.random() * 0xffffff);
         double x = Math.random() * 400 + 200;
         double y = Math.random() * 600;
         double lebensdauer = 60 + Math.random() * 60;
         for(int i = 0; i < funkenzahl; i++) {
            new Funke(x, y, farbe, lebensdauer);
         }
         Sound.playSound(Sound.cannon_boom);

      }
   }

}

class Funke extends Circle {
   double vx;
   double vy;
   double lebensdauer;           // lebensdauer in 1/30 s

   Funke(double x, double y, int farbe, double lebensdauer) {
      super(x, y, 4);
      double winkel = Math.random() * 2 * Math.PI;
      double v = Math.random() * 15 + 5;
      vx = v * Math.cos(winkel);
      vy = v * Math.sin(winkel);
      setFillColor(farbe);
      this.lebensdauer = lebensdauer;
   }

   public void act() {
      lebensdauer--;
      move(vx, vy);
      vy = vy + 0.2;
      if(lebensdauer < 30) {
         setAlpha(lebensdauer / 30);
      }
      if(isOutsideView() || lebensdauer < 0) {
         destroy();
      }
   }

}
</script>
</div>
</HTML>
 \\ 

====== LearnJ: Sprachumfang/Features ======
Hier eine grobe Übersicht über den vorhandenen Sprachumfang von LearnJ und die Features der Online-Entwicklungsumgebung:
==== Klassen ====
  * ''class'', ''enum'', ''interface''
  * ''extends'', ''implements'' 
  * abstrakte Klassen
  * ''static'' Attribute und Methoden
  * ''private'', ''public'', ''protected'' Attribute und Methoden
  * Überladen von Methoden, Überschreiben von Attributen und Methoden
  * Konstruktoren (auch ''private'' Konstruktoren bei ''enums'')
  * ''final'' Attribute
  * casten (implizit und explizit)
  * inner classes
  * anonymous classes

==== Strukturanweisungen ====
  * ''for(...;...;...)'', ''while()'', ''do'' ... ''while()'', ''break'', ''continue''
  * Vereinfachte ''for''-Schleife bei Iterables und Arrays (''for(var a: list){...}'')
  * ''if'' ... ''then'' ... ''else''
  * ''switch'' ... ''case'' ... ''default'' ... ''break'' mit ''char'', ''String'', ''int'' und ''enum''-Konstanten

==== Datentypen ====
  * primitive Datentypen ''int'', ''double'', ''char'', ''boolean'', ''float''
  * Sonderrolle von ''String'' als primitiver Datentyp und Klasse
  * ''array'' (auch mehrdimensional und als Array-Konstanten)
  * implicit casting und explicit casting (mit cast-operator)
  * lokale Variablen und Parameter können als ''final'' deklariert werden.
  * Generics, z.B. ''class Liste<K> { ... }''
  * Das Schlüsselwort ''var'' aus Java 11 ([[https://blog.codefx.org/java/java-10-var-type-inference/|local variable type inference]]) zur Deklarationen von initialisierten Variablen ohne explizite Typangabe, \\ z.B.: ''var i = 10;'' oder ''var liste = new ArrayList<Integer>();''
  * Instanzierung von Generics ohne Angabe der Typen in '<>', z.B. ''ArrayList<Integer> liste = new ArrayList<>();''
  * Wrapper-Klassen ''Character'', ''Boolean'', ''Integer'', ''Float'' und ''Double'' mit [[https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/data/autoboxing.html|Auto-Boxing/Unboxing]]

==== Exceptions ====
  * ''try'' ... ''catch'' ... ''finally''

==== Nebenläufige Programmierung ====
  * Klasse ''Thread'', Interface ''Runnable''
  * ''wait()'', ''notify'', ''notifyAll()'', ''sleep()''
  * ''synchronized''-Methoden und ''synchronized''-Blöcke
  * Klasse 'Semaphore''

==== JUnit ====
  * Annotation ''@Test''
  * integrierter Test-Runner
==== Operatoren ====
  * ''+'', ''-'', ''*'', ''/'', ''&&'', ''||'', ''!'', ''%'' 
  * [[https://de.wikipedia.org/wiki/Kurzschlussauswertung|short circuit evaluation]] bei ''&&'' und ''||''
  * [[https://en.wikipedia.org/wiki/Constant_folding|constant folding]]

==== Editor ====
  * Verwendet wird der Monaco-Editor von Visual Studio Code. Viele [[https://www.microsoft.com/de-de/techwiese/know-how/visual-studio-code-keyboard-shortcuts.aspx|der darin möglichen Editor-Kommandos und Shortcuts]] sind auch in den Editor-Bereichen dieser Webseite möglich.
  * Syntax-Highlighting
  * markiert alle Positionen, an denen die Variable/die Methode/der Typ vorkommt, auf der der Cursor steht
  * springt zur Definition eines Symbols (Strg + click)
  * Auto-Format während der Eingabe (immer nach Enter oder mit Alt + Shift + f)
  * Codeverfollständigung
  * Refactor-Rename (F2)
  * Laufendes Compilieren während der Eingabe mit Anzeige der Fehler
  * Parameter hints (Strg + Shift + Leertaste)
  * Show References (Shift + F12)

==== Debugger ====
  * Zeigt alle Variablen im aktuellen Scope
  * Auswertung von Termen (watch)
  * Zeigt den Variableninhalt beim Mouseover im Editor
  * Auswertung von Termen durch Markieren mit der Maus im Editor
  * Step into, Step over, Step out
  * Breakpoints

==== Console ====
  * Code completion (mit Strg + Leertaste)
  * Parameter hints (mit Strg + Shift + Leertaste)
  * Auswertung beliebiger Terme
  * Ausführen von Statements
  * Während des Debuggings: Zugriff auf die Variablen im aktuellen Scope des gerade ausgeführten Programms
  * Edit History (mit Pfeil nach oben/unten)