Einführung in Java

Entstehung und Ziel

Die Programmiersprache Java wurde 1995 von James Gosling bei Sun Microsystems entwickelt. Ursprünglich war sie für die Steuerung intelligenter Geräte wie Fernseher oder Kaffeemaschinen gedacht, also ein Konzept, das seiner Zeit voraus war. Stattdessen etablierte sich Java rasch als vielseitige Sprache für die Anwendungsentwicklung.

Seit der Übernahme von Sun Microsystems durch Oracle im Jahr 2009 liegt die Weiterentwicklung der Programmiersprache Java in den Händen von Oracle. Das Unternehmen veröffentlicht regelmäßig neue Versionen, erweitert die Sprachfunktionen und pflegt die umfangreiche Standardbibliothek.

Parallel dazu existiert mit dem OpenJDK (Open Java Development Kit) eine vollständig freie Referenzimplementierung der Java-Plattform. Sie wird nicht nur von Oracle, sondern auch von namhaften Technologieunternehmen wie Apple, IBM und SAP aktiv betreut. OpenJDK bildet die Grundlage für viele Java-Distributionen und ermöglicht Entwicklern den Einsatz einer offenen, lizenzkostenfreien Java-Variante – sowohl für private als auch für kommerzielle Projekte.

Java ist heute eine der weltweit beliebtesten Programmiersprachen und wird in zahlreichen Bereichen eingesetzt:

• Desktop-Anwendungen mit grafischer Oberfläche
• Mobile Apps unter Android
• Web-Anwendungen und Web-Services (z. B. Servlets)
• Big Data und Cluster Computing (z. B. Apache Spark)
• Wissenschaftliche Software (z. B. MATLAB)

Vorteile

Bei Java wurde bewusst auf eine einfach zu erlernende Sprache wert gelegt und orientiert sich syntaktisch stark an C und C++, vermeidet jedoch deren Komplexität:

• Keine expliziten Pointer
• Keine Mehrfachvererbung
• Automatische Speicherverwaltung durch einen Garbage Collector

💡Erklärung:

Pointer = ist in der Programmierung eine spezielle Variable, die nicht direkt einen Wert speichert, sondern die Speicheradresse eines anderen Wertes oder Objekts.

Garbage Collector = ist eine Komponente zur automatischen Speicherverwaltung.

Ein zentrales Merkmal ist die Plattformunabhängigkeit: Java-Code wird einmalig in Bytecode kompiliert und von der Java Virtual Machine (JVM) ausgeführt, ganz nach dem Prinzip Write once, run anywhere.

Prinzip der Kompilierung. Quelle: Technik-Kiste.de

💡Erklärung: Bytecode = stammt von Alan Kay, einem Pionier der Objektorientierung, der in den 1970ern am Xerox PARC das System Smalltalk entwickelte. Viele Konzepte daraus flossen in Java ein, trotz seiner C++‑ähnlichen Syntax. Der Bytecode ist ein plattformunabhängiger Zwischencode, der beim Kompilieren von Quellcode in Sprachen wie Java entsteht.

Statt den Quellcode direkt in den Maschinencode eines bestimmten Prozessors zu übersetzen, wandelt der Compiler ihn in Bytecode um. Dieser besteht aus kompakten, binär codierten Befehlen, die nicht direkt von der Hardware, sondern von einer virtuellen Maschine (bei Java: die Java Virtual Machine, JVM) ausgeführt werden.

Neben der Plattformunabhängigkeit bietet Java einen weiteren wichtigen Vorteil: Programme, die innerhalb der Java Virtual Machine (JVM) laufen, haben nur begrenzten Zugriff auf das zugrunde liegende System. Dadurch können Java‑Anwendungen beispielsweise nicht das gesamte Betriebssystem zum Absturz bringen. Dieses Sicherheitskonzept ist als Sandboxing bekannt.

Java ist zudem weit mehr als nur eine Programmiersprache – es ist eine vollständige Softwareplattform. Neben Compiler und JVM umfasst sie eine umfangreiche Klassenbibliothek (Java API), die Entwicklern hilft, wiederkehrende Aufgaben wie Dateiverarbeitung, Netzwerkkommunikation oder Benutzeroberflächen effizient zu lösen.

Java‑API in verschiedenen Editionen

Die umfangreiche Java‑Klassenbibliothek – das Application Programming Interface (API) – wird von Oracle in mehreren Varianten angeboten:

• Java Standard Edition (Java SE): Die Basisversion mit allen grundlegenden Funktionen, wie sie auch in unseren Beispielen verwendet wird.
• Java Enterprise Edition (Java EE): Baut auf Java SE auf und ergänzt zusätzliche Bibliotheken, die speziell die Entwicklung verteilter Anwendungen und Webanwendungen erleichtern.

Java-Umgebungen – JRE und JDK

Um Java‑Programme auszuführen, benötigt man das Java Runtime Environment (JRE). Es enthält die Java Virtual Machine (JVM) und das Programm java, das den kompilierten Bytecode (in .class‑Dateien) innerhalb der virtuellen Maschine startet.

Für die Entwicklung von Java‑Anwendungen wird das Java Development Kit (JDK) eingesetzt. Es umfasst die JRE sowie zusätzliche Werkzeuge:

Bestandteile des JDK:

• javac – Java‑Compiler, der Quellcode in Bytecode übersetzt
• javadoc – Kommandozeilen‑Tool zur automatischen Erstellung von Klassendokumentationen
• jdb – Kommandozeilen‑Debugger zum Auffinden und Beheben von Fehlern
• jar – Programm zum Packen und Entpacken von Java‑Archiven (JAR‑Dateien)
• Weitere Hilfsprogramme – z. B. für Profilerstellung, Monitoring und Build‑Prozesse

Stellt man also beide Java-Umgebungen gegenüber, ergibt sich folgendes:

Installation der JRE

Die Java Runtime Environment ist notwendig, um Java‑Programme auszuführen. Sie enthält die Java Virtual Machine (JVM) und die Standard‑Bibliotheken. Ohne JRE kann kein Java‑Programm gestartet werden.

Um die JRE zu installieren, musst du folgende Schritte durchführen:

1. Download – Lade die passende JRE‑Version für dein Betriebssystem von der offiziellen Java-Downloadseite (Externer Link) herunter.
2. Starten – Führe die heruntergeladene Installationsdatei aus.
3. Lizenz bestätigen – Akzeptiere die Lizenzvereinbarung.
4. Installation – Folge den Anweisungen des Installationsassistenten.
5. Prüfen – Öffne die Eingabeaufforderung oder das Terminal und gib java -version ein, um die Installation zu verifizieren.

Installation des JDK

Das Java Development Kit (JDK) ist die vollständige Entwicklungsumgebung für Java. Es enthält die Java Runtime Environment (JRE), die Java Virtual Machine (JVM) und wichtige Werkzeuge wie den Compiler javac. Ohne JDK kannst du keine Java‑Programme entwickeln oder kompilieren.

💡 Tipp: Für Entwickler lohnt es sich, gleich die aktuelle Long‑Term‑Support (LTS)‑Version zu installieren, um langfristige Updates zu erhalten.

1. Download

• Besuche die offizielle Oracle‑JDK‑Downloadseite (Externer Link)oder lade eine freie OpenJDK‑Variante herunter.
• Wähle die passende Version für dein Betriebssystem (Windows, macOS, Linux).

💡Tipp: Für Windows kannst du zwischen EXE‑Installer (benutzerfreundlich) und MSI‑Installer (für automatisierte Installationen) wählen.

2. Installation starten

• Windows: Doppelklicke auf die heruntergeladene Datei (.exe oder .msi).
• macOS: Öffne das .dmg‑Paket und folge den Anweisungen.
• Linux: Entpacke das Archiv oder installiere über den Paketmanager (apt, yum, dnf).

3. Installationsassistent ausführen

• Lizenzbedingungen akzeptieren.
• Installationspfad bestätigen (Standard Windows: C:\Program Files\Java\jdk-<Version>).
• Mit Weiter die Installation abschließen.

4. Umgebungsvariablen setzen (Windows)

• Öffne die Systemeigenschaften → Erweiterte Systemeinstellungen → Umgebungsvariablen.

Fenster „erweiterte Systemeinstellungen“ in Microsoft Windows 11. Quelle: Screenshot Microsoft Windows 11

• Ergänze in PATH den Pfad zu bin im JDK‑Verzeichnis, z. B.:

C:\Program Files\Java\jdk-25\bin

Hinzufügen der Umgebungsvariable für Java. Quelle: Screenshot Microsoft Windows 11

5. Installation prüfen

Zur Überprüfung kannst du ganz einfach das Terminal oder die Eingabeaufforderung öffnen und folgende Befehle eingeben:

java -version

javac -version

Wenn beide Befehle die installierte Version anzeigen, ist das JDK einsatzbereit. Du bist nun bereit um mit Java so richtig los zu legen!

Entwicklungsumgebung

Für den Anfang genügen einfache Programme wie Notepad++ oder andere Texteditoren. Im besten Fall unterstützen sie sogar die Syntax von Java.

Wer es professionell haben möchte, greift zu Lösungen wie Eclipse oder Visual Studio Code mit entsprechender Extension.