Lernpfad Java-Grundlagen - Online-Lernen mit Zertifikat

Java-Grundlagen

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Beginnen Sie eine umfassende Reise in das Reich der Java-Programmierung. Egal, ob Sie gerade erst anfangen oder bereits über einige Programmiererfahru…

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Was Sie lernen werden

Writing your first Java program

Implementing control structures

Creating and using Java classes

Understanding Java's basic syntax

Mastering loops for efficient iteration

Applying OOP principles in Java

Using primitive data types in Java

Working with arrays and strings

Exploring Java data structures

Learning track content

Entdecken Sie die besonderen Merkmale von Java und erfahren Sie, warum diese Programmiersprache empfohlen wird. Schreiben Sie Ihren ersten Java-Code und lernen Sie, wie Text auf die Konsole ausgegeben wird.

Backend-Entwicklung

Rolle von Java im Backend

Vorteile Von Java

Speichertypen in Java

Javas Syntax

Ihr Erstes Programm

Kommentare

Erlernen der Grundlagen der Programmierung, Einführung in primitive Datentypen und Untersuchung von Operationen mit diesen. Schreiben von Code zur Ausführung mathematischer Aufgaben und zur Auswertung von Bedingungen für eine reibungslose Ausführung.

Primitive Datentypen

Herausforderung: Primitive Typen

Mathematische Operationen in Java

Mathematische Operationen mit Char

If-Else-Anweisung

Switch-Case-Anweisung

Neue Aufgabenstruktur

Herausforderung: Wochentag-Switch

Untersuchung verschiedener Schleifen wie for, while und do-while, die in jeder Programmiersprache unverzichtbar sind. Schleifen ermöglichen eine effiziente Iteration über große Datensätze und sparen erheblich Zeit. Umfangreiche Anwendung bei Aufgaben wie Sortieren, Arbeiten mit Arrays, Collections und mehr.

Einführung in Schleifen

While-Schleife

Do-While-Schleife

Herausforderung: Aufbau Eines Server-Retry-Mechanismus

For-Schleife

Inkrement und Dekrement

Endlosschleife

Herausforderung: Filtern von Zahlen in einer Schleife

Erfahren Sie, wie Sie Arrays in der Java-Programmierung effektiv nutzen, indem Sie lernen, wie Daten in Arrays gruppiert werden und gängige Methoden sowie Eigenschaften für die Arbeit mit ihnen erkunden. Es werden außerdem Techniken zur Manipulation und Optimierung von Arrays in praxisnahen Anwendungen behandelt.

Was Ist Ein Array?

Schleifen Mit Arrays Verwenden

Index Außerhalb Des Gültigen Bereichs

Zweidimensionales Array

Iteration im Zweidimensionalen Array

For-Each-Schleife

Erfahren Sie mehr über String, einen wichtigen Datentyp in Java, und entdecken Sie die zahlreichen integrierten Methoden und Operationen. Erkunden Sie String und StringBuilder, verstehen Sie deren grundlegende Methoden und wie man Strings effektiv in Java verwendet.

Was ist String?

Grundlegende Methoden in String

Praktische Anwendungen von String-Methoden

Herausforderung: Fehlermeldungen Filtern

Nullzeiger-Ausnahme

StringBuilder

String-Pool, Methode Equals()

Zusammenfassung

Explore Java's built-in primitive data types, their properties, and how to use them effectively.

Overview of Primitive Types

Numeric Literals and Type Suffixes

Challenge: Integer Operations

Challenge: Floating Point Precision

Delve into Java's reference types, focusing on Strings and arrays, and how they differ from primitives.

Understanding Reference Types

Working with Strings

Challenge: String Manipulation

Challenge: Array Basics

Challenge: Null Reference Handling

Learn about type casting, automatic conversions, and the use of wrapper classes for primitives.

Type Casting and Promotion

Wrapper Classes and Autoboxing

Challenge: Safe Type Conversion

Challenge: Using Wrapper Classes

Challenge: Autoboxing in Collections

Introduce the concept of loops, their necessity, and the basic structure of for, while, and do-while loops in Java. This section lays the foundation for understanding how repetition works in programming.

What Are Loops?

for Loop in Java

while Loop in Java

Challenge: Even Number Collector

Dive deeper into different loop types, including do-while loops and nested loops, and learn how to control loop execution with break and continue.

do-while Loop in Java

Nested Loops

Loop Control

Challenge: Simulating Network Retries

Apply loop concepts to solve practical problems, including working with arrays and combining loops with conditionals.

Loops and Arrays

Combining Loops and Conditionals

Challenge: Array Sum Calculator

In den folgenden Lektionen lernen Sie die inneren Abläufe von Java kennen und entdecken optimierte Methoden für die Arbeit mit der Sprache. Dies beinhaltet die Untersuchung der Java-Operationen auf Computerebene sowie die Anwendung bewährter Praktiken zur effizienten Nutzung vertrauter Konzepte.

Wie Funktioniert der Compiler?

Datenübertragung in Java

Final-Schlüsselwort

Bibliotheken Importieren

Verwendung von Bibliotheken in Unserem Code

Ternärer Operator

Erweiterte Switch-Anweisung

Sie sind bereits auf Methoden gestoßen und werden nun endlich verstehen, was sie tatsächlich sind, wie Sie eigene Methoden erstellen und wie Sie mit ihnen arbeiten. Sie lernen, gewünschte Werte aus Methoden zurückzugeben und die Qualität sowie Logik Ihres Codes erheblich zu verbessern.

Was Ist Eine Methode?

Eigene Methoden Erstellen

Herausforderung: Namen, Die Mit Dem Buchstaben B Beginnen

Herausforderung: Maximum und Minimum im Array Finden

Bereiten Sie sich darauf vor, in die Welt von String einzutauchen und mehr über dessen Funktionsweise und Methoden zu erfahren. Wir werden die faszinierenden Eigenschaften von String erkunden, einschließlich der Möglichkeit, die "toString"-Methode anzupassen, Strings in Teilstrings zu unterteilen und Indizes für eine effiziente Datenabfrage zu nutzen. Lassen Sie uns gemeinsam unser Wissen über die String-Manipulation erweitern!

Tiefergehende Betrachtung von String

Methode Split()

Herausforderung: Großschreibung Gerader Wörter

Indexof()-Methode

Herausforderung: Das Längste Wort Finden

Trim()-Methode

Herausforderung: E-Mail-Validierung

In diesem Abschnitt lernen Sie, wie Sie eigene Klassen und deren Objekte erstellen. Sie werden in der Lage sein, Methoden einer Klasse in einer anderen zu verwenden und Beziehungen zwischen ihnen herzustellen. Bereiten Sie sich darauf vor, viele interessante Konzepte zu entdecken und tiefer in die OOP-Programmierung einzutauchen!

Was Ist Eine Klasse?

Main-Klasse und Methode

Zugriffsmodifikatoren

Klasserstellung

Herausforderung: Informationen Über Das Objekt Abrufen

Konstruktor

Herausforderung: Team-Konstruktor

Methode ToString()

Herausforderung: Anzeige von Papageieninformationen

In diesem Abschnitt setzen wir unser Studium der Klassen fort. Wir untersuchen fortgeschrittene Verwendungen von Klassenobjekten und vertiefen unser Wissen über Zugriffsmodifizierer sowie deren effektiven Einsatz. Zudem beschäftigen wir uns mit Gettern und Setzern, da diese als Best Practices in der Programmierung gelten.

Verwendung Komplexer Klassen

Herausforderung: Beziehung Zwischen Haustier und Besitzer

Private-Modifikator

Herausforderung: Anzeige von Tierinformationen

Getter und Setter

Herausforderung: Aktualisierung von Benutzerinformationen

Zusammenfassung

Explore the foundational principles that guide effective and maintainable Java code, including SOLID, DRY, KISS, and YAGNI.

Understanding SOLID Principles

Applying DRY

KISS in Practice

YAGNI

Master the essential clean code practices that lead to readable, maintainable, and high-quality Java code.

Readability in Java Code

The Refactoring Mindset

Naming Conventions and Best Practices

Maintainability and Technical Debt

Delve into core architectural and design principles that underpin robust Java applications.

Layered Architecture in Java

Separation of Concerns

Modular Design for Scalable Systems

Java installieren

Installation von IntelliJ IDEA auf macOS

Installation von IntelliJ IDEA unter Windows

Hauptfunktionen des Code-Editors

Debugger

Pakete

Wie Man Aufgaben Bearbeitet

Endlich können wir mit der objektorientierten Programmierung (OOP) in Java beginnen. Es wird anspruchsvoll, aber ich bin zuversichtlich, dass Sie erfolgreich sein werden! In diesem Abschnitt werden alle Prinzipien der OOP behandelt und die Bedeutung von OOP erläutert. Sie lernen, wie Klassen vererbt, Methoden überladen und überschrieben, Daten vor anderen Klassen gekapselt und mit Abstraktion gearbeitet wird. Darüber hinaus werden Sie all diese theoretischen Konzepte durch praktische Übungen festigen und Aufgaben in Ihrer IDE bearbeiten. Sie erwerben umfassende praktische und theoretische Kenntnisse – legen wir los!

Was ist OOP?

OOP-Prinzipien: Vererbung

Herausforderung: Vererbung

OOP-Prinzipien: Polymorphismus

Herausforderung: Polymorphismus

OOP-Prinzipien: Kapselung

OOP-Prinzipien: Abstraktion

Herausforderung: Abstraktion

Im vorherigen Abschnitt haben wir festgestellt, dass die gesamte objektorientierte Programmierung hauptsächlich auf Abstraktion basiert. Eine abstrakte Klasse hat jedoch eine wesentliche Einschränkung – es kann nur von einer abstrakten Klasse geerbt werden. Aber was, wenn wir mehr benötigen? Hier kommen Schnittstellen ins Spiel. In diesem Abschnitt erfahren Sie, was eine Schnittstelle ist, warum sie notwendig ist, wie sie korrekt verwendet wird, und Sie setzen die Praxis der objektorientierten Programmierung fort. Lassen Sie uns Sie zum Profi machen!

Was ist ein Interface?

Herausforderung: Schnittstelle

Abstrakte Klasse vs. Interface

Standardmethoden

Statische Methoden

Zusammenfassung

Erkunden Sie das Konzept von Listen und die am häufigsten verwendeten Typen in Java. Erfahren Sie, wie Listen effizient erstellt, modifiziert und verwaltet werden. Verstehen Sie deren interne Struktur und erkennen Sie, wann ArrayList im Vergleich zu LinkedList hinsichtlich der Leistung eingesetzt werden sollte. Implementieren Sie eine eigene einfach verkettete Liste und festigen Sie zentrale Konzepte durch praktische Programmieraufgaben.

Einführung in Datenstrukturen

List und ArrayList in Java

Herausforderung: Bibliotheksverwaltungssystem

CRUD-Operationen in Java

Verkettete Liste in Java

Implementierung von LinkedList in Java

Herausforderung: Implementierung der Methoden Size und Delete in LinkedList

Quiz: Grundlegende Datenstrukturen

Erfahren Sie mehr über weniger gebräuchliche, aber dennoch wertvolle Datenstrukturen. Datenstrukturen wie Set, Stack, Queue und Deque ermöglichen ein besseres Verständnis der Funktionsweise von Java und ihrer vielfältigen Anwendungen in Datenbanken.

Warteschlangen-Datenstruktur in Java

Deque-Datenstruktur in Java

Herausforderung: Implementierung eines Taskmanager-Dienstes

Stack-Datenstruktur in Java

Herausforderung: Implementierung von Browserhistory

Quiz: Fortgeschrittene Datenstrukturen

Erlernen der datenbankähnlichen Datenabfrage auf Basis von Schlüssel-Wert-Paaren. Einführung in Konzepte wie Hashcode und Untersuchung von Datenstrukturen wie HashMap und HashSet sind ebenfalls enthalten.

Was ist eine Map?

Arbeiten mit HashMap in Java

Hashmap-Übungen in Java

Map Mit Anderen Datenstrukturen

Quiz: Map Meistern

Verwendung von Enum zur Definition eines festen Satzes von Konstanten sowie Erkundung der Stream-API zur effizienten Verarbeitung, Filterung und Transformation von Daten.

Arbeiten mit Enum in Java

Herausforderung: Implementierung von Zeichenklassen

Stream-API in Java

Methodenreferenz in Java

Übungen mit der Stream-API

Quiz: Enum und Stream-API

Lassen Sie uns über Testarten sprechen und welche Testmethoden Entwickler verwenden. Sie werden die Phasen kennenlernen, die eine Anwendung durchläuft, bevor sie an den Kunden geliefert wird, und die spezifischen Tests, die Sie schreiben müssen.

Was Ist Testing und Warum Brauchen Wir Es

Abschnitt 1 Zusammenfassung

In diesem Abschnitt tauchen wir in das Thema Unittests ein — Sie erhalten einen Überblick über deren Struktur in Java und die Feinheiten, wie man sie richtig erstellt. Einrichten Ihrer IDE, Importieren der notwendigen Bibliotheken und viel praktische Übung.

Einrichtung

Testgetriebene Entwicklung

Erstellen von Unit-Tests

@VorJedem

Wie Man `Void`-Methoden Testet

Behauptungen

Assertionsübung

Abschnitt 2 Zusammenfassung

In diesem Abschnitt werden wir unsere Programmierfähigkeiten verbessern, indem wir uns mit Fehlern befassen, die auch in Unit-Tests abgefangen werden können. Beim Testen einer Anwendung können verschiedene Fehler auftreten, und manchmal sollten diese in Ausnahmen umgewandelt werden. Ich werde erklären, wie man Ausnahmen in Ihrem Code abfängt, testet und richtig behandelt.

Ausnahmen Werfen

Try-Catch-Struktur

Umgang mit Mehreren Exceptions

Umgang mit Ausnahmen Üben

Ausnahmen Erstellen

Ausnahmen Testen

Üben von Ausnahmetests

In diesem Abschnitt werden die grundlegenden Konzepte der Nebenläufigkeit in Java behandelt, mit Schwerpunkt auf der Erstellung und Verwaltung von Threads sowie dem Einsatz von Synchronisationstechniken zur Vermeidung von Konflikten. Zudem wird erläutert, wie wichtige Schlüsselwörter und Methoden genutzt werden, um eine genaue und zuverlässige Ausführung nebenläufiger Programme zu gewährleisten und ein solides Verständnis für den effektiven Umgang mit Nebenläufigkeit in Anwendungen zu vermitteln.

Was ist Multithreading

Unterschied Zwischen Multithreading und Single-Threading

Threads in Java

Thread-Synchronisation

Leistung und Herausforderungen

Atomarität

Multithreading-Aufgabe

Dieser Abschnitt behandelt synchronisierte Collections in Java, erläutert deren Zweck sowie die häufigsten Nebenläufigkeitsprobleme, die sie lösen sollen. Sie erhalten Einblicke in die Funktionsweise dieser Collections, deren Bedeutung in Multithread-Umgebungen und wie sie eine sichere und konsistente Datenverarbeitung bei gemeinsamem Ressourcenzugriff durch mehrere Threads gewährleisten.

Sammlungen mit Multithreading-Unterstützung

Parallel-Stream-API

Blockingqueue und Deren Implementierungen

Herausforderung: Blockingqueue

Concurrentmap und Seine Implementierungen

Herausforderung: Concurrentmap

Copy-On-Write-Sammlung

Beispiele Für Die Verwendung Von Collections-Methoden

Dieser Abschnitt behandelt hochrangige Synchronisationsmechanismen in Java, wie die Verwendung von Lock und Condition, Semaphoren, Barrieren, atomaren Variablen und Thread-Pooling mit Executors. Jedes Thema wird von praktischen Übungen begleitet, die das Verständnis festigen und die Anwendung des theoretischen Wissens auf reale Szenarien unterstützen.

Lock und Condition

Herausforderung: Lock und Condition

Semaphore und Barrier

Herausforderung: Semaphore

Atomare Variablen

Executoren und Thread-Pool

Herausforderung: Executor-Dienste

In diesem Abschnitt werden grundlegende Muster und Praktiken der nebenläufigen Programmierung wie Producer-Consumer, Fork/Join, ThreadLocal und asynchrone Programmierung mit CompletableFuture behandelt. Anhand von Beispielen werden die praktischen Ergebnisse dieser Ansätze veranschaulicht, wodurch praktische Erfahrungen vermittelt werden, die eine effektive Anwendung dieser Techniken in realen Anwendungen ermöglichen.

Produzent-Konsument

Fork-Join-Pool

Herausforderung: Forkjoinpool

Threadlocal

Grundlagen der Asynchronen Programmierung

Completablefuture

Herausforderung: CompletableFuture

Zusammenfassung Multithreading

Learn the fundamentals of lambda expressions, their syntax, and how they fit into Java's type system.

Introduction to Lambda Expressions

Functional Interfaces Explained

Lambda Syntax Variations

Scope and Variable Capture

Common Built-in Functional Interfaces

Challenge: Implement a Custom Predicate

Dive deeper into lambda expressions with method references, composition, and practical applications in collections.

Method References

Lambdas with Collections

Composing Lambdas

Lambdas and Exception Handling

Lambdas in Stream API

Challenge: Stream Data Processing

Learn how to write clean, efficient, and maintainable code with lambda expressions in real-world scenarios.

Readability and Maintainability

Performance Considerations

Lambdas in Event-Driven Programming

Testing Lambda Expressions

Lambdas in Real-World Applications

Challenge: Event Handler with Lambda

Erfahren Sie, wie die Stream-API die Datenverarbeitung in Java durch ihren ausdrucksstarken und funktionalen Ansatz revolutioniert. Untersuchen Sie ihre Architektur, Prinzipien und zentrale funktionale Merkmale, um prägnanten und effizienten Code zu schreiben.

Architektur

Prinzipien

Was ist ein Funktionales Interface?

Prädikat: Datenfilterung

Herausforderung: Filtern von Geschäftlichen E-Mail-Adressen

Funktion: Datenumwandlung

Herausforderung: Einkommensteuerberechnung

Comparable: Natürliche Reihenfolge von Daten

Comparator: Benutzerdefinierter Datenvergleich

Herausforderung: Sortierung von Mitarbeitern

Consumer: Datenverarbeitung

Supplier: Datengenerierung

Bi-Versionen Funktionaler Schnittstellen

Herausforderung: Filtern von Benutzern nach Zwei Kriterien

Binaryoperator: Kombinieren von Zwei Werten

Erfahren Sie mehr über verschiedene Intermediate-Operationen im Stream-API, die es ermöglichen, Daten auf funktionale Weise zu manipulieren und zu verarbeiten. Diese Operationen, wie Filtern, Transformieren und Sortieren, ermöglichen eine effiziente Arbeit mit Collections und das Ausführen von Aufgaben wie dem Entfernen von Duplikaten, dem Begrenzen von Ergebnissen oder dem Umgang mit verschachtelten Strukturen. Jede Operation kann kombiniert werden, um leistungsstarke Datenpipelines zu erstellen, wodurch Ihr Code prägnanter und besser lesbar wird.

Transformation von Elementen mit der Map()-Methode

Filtern von Elementen mit der Filter()-Methode

Herausforderung: Filtern Von Fabrikprodukten

Arbeiten mit Verschachtelten Strukturen mit der flatMap()-Methode

Anordnung von Elementen in Reihenfolge mit der Methode Sorted()

Herausforderung: Auswahl der Besten Autos auf der Produktionslinie

Duplikate mit der distinct()-Methode Entfernen

Herausforderung: Qualitätskontrolle in der Fabrik

Einschränkung und Überspringen von Elementen mit den Methoden Limit() und Skip()

Herausforderung: Die Drei Fleißigsten Mitarbeitenden Ermitteln

Zwischenverarbeitung mit der Peek()-Methode

Erfahren Sie mehr über verschiedene Terminaloperationen in der Stream-API, die eine effiziente Verarbeitung und Abfrage von Daten ermöglichen. Diese Operationen, wie Sammeln, Reduzieren und Zählen, erlauben das Aggregieren von Ergebnissen, das Finden bestimmter Elemente oder das Ausführen von Nebeneffekten wie dem Drucken oder Schreiben in eine Datei. Das Verständnis dieser Operationen unterstützt eine effiziente Datenverarbeitung und sorgt für einen prägnanten und ausdrucksstarken Code.

Collect() Sammeln von Stream-Elementen in Einer Collection

Herausforderung: Entwicklung eines Benutzerdefinierten Collectors zur Kategoriezählung

Collectors-Hilfsklasse Für Die Stream-API

Verarbeitung von Elementen mit der ForEach()-Methode

Umgang mit Werten mit der Optional-Klasse

Aggregieren von Elementen mit der Reduce()-Methode

Herausforderung: Gesamtkostenberechnung mit Rabatten und Steuern

Berechnung von Stream-Statistiken mit Count(), Max() und Min()

Abrufen von Stream-Zusammenfassungsmetriken mit der SummaryStatistics()-Methode

Abrufen von Elementen aus einem Stream mit FindFirst() und FindAny()

Herausforderung: Zufällige Produktauswahl Innerhalb Einer Kategorie

Überprüfung von Stream-Elementen Anhand Einer Bedingung Mit allMatch()

Herausforderung: Sicherstellung Schneller Lieferung Für Teure Produkte

Erfahren Sie, wie die Stream-API in realen Szenarien angewendet wird, um die Lesbarkeit und Effizienz des Codes zu verbessern. Lernen Sie, bestehenden Code zu refaktorisieren, Leistungseinbußen zu analysieren und Ausnahmen korrekt zu behandeln. Hilft dabei, saubereren und besser wartbaren Java-Code mit der Stream-API zu schreiben.

Praxisbeispiele für die Verwendung der Stream-API

Leistung in Stream-API

Ausnahmebehandlung in der Stream-API

Zusammenfassung

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Features:

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