1.7 Das erste Programm compilieren und testen

Nachdem wir die groben Konzepte von Java besprochen haben, wollen wir ganz dem Zitat von Dennis M. Ritchie folgen, der sagt: »Eine neue Programmiersprache lernt man nur, wenn man in ihr Programme schreibt.« Das Unterkapitel nutzt den Java-Compiler und Interpreter von der Kommandozeile. Wer gleich eine ordentliche Entwicklungsumgebung wünscht, kann problemlos den Teil überspringen und bei den IDEs fortfahren.

1.7.1 Ein Quadratzahlen-Programm

Das erste Programm zeigt einen Algorithmus, der die Quadrate der Zahlen von 1 bis 4 ausgibt. Die ganze Programmlogik sitzt in einer Klasse Quadrat, die drei Methoden enthält. Alle Methoden in einer objektorientierten Programmiersprache wie Java müssen in Klassen platziert werden. Die erste Funktion quadrat() bekommt als Übergabeparameter eine ganze Zahl und berechnet daraus die Quadratzahl, die sie anschließend zurückgibt. Eine weitere Funktion übernimmt die Ausgabe der Quadratzahlen bis zu einer vorgegebenen Grenze. Die Funktion bedient sich dabei der Funktion quadrat(). Zum Schluss muss es noch ein besonderes Unterprogramm main() geben, das für den Java-Interpreter den Einstiegspunkt bietet. Die Funktion main() ruft dann die Funktion ausgabe() auf.

Listing 1.1 Quadrat.java

/** 
 * @version 1.01    6 Dez 1998 
 * @author Christian Ullenboom 
 */ 
public class Quadrat 
{ 
  static int quadrat( int n ) 
  { 
    return n * n; 
  } 
  static void ausgabe( int n ) 
  { 
    String s; 
    int    i; 
    for ( i = 1; i <= n; i=i+1 ) 
    { 
      s = "Quadrat(" 
          + i 
          + ") = " 
          + quadrat(i); 
      System.out.println( s ); 
    } 
  } 
  public static void main( String[] args ) 
  { 
    ausgabe( 4 ); 
  } 
}

Der Quellcode (engl. source code) für Quadrat.java soll exemplarisch im Verzeichnis C:\projekte\ gespeichert werden. Dazu kann ein einfacher Editor wie Notepad (Start • Programme • Zubehör • Editor) unter Windows verwendet werden. Beim Abspeichern mit Notepad unter Datei • Speichern unter… muss bei Dateiname Quadrat.java stehen und beim Dateityp Alle Dateien ausgewählt sein, damit der Editor nicht automatisch die Dateiendung .txt vergibt.

1.7.2 Der Compilerlauf

Der Quellcode eines Java-Programms lässt sich so allein nicht ausführen. Ein spezielles Programm, der Compiler (auch Übersetzer genannt), transformiert das geschriebene Programm in eine andere Repräsentation. Im Fall von Java erzeugt der Compiler Bytecode.

Wir wechseln auf die Eingabeaufforderung (Konsole) und in das Verzeichnis mit dem Quellcode. Damit sich Programme übersetzen und ausführen lassen, müssen wir die Programme javac und java aus dem bin-Verzeichnis der JDK-Installation aufrufen.

Liegt die Quellcodedatei vor, übersetzt sie der Compiler javac in Bytecode.

C:\projekte>javac Quadrat.java

Alle Java-Klassen übersetzt javac *.java. Wenn die Dienstprogramme javac und java nicht im Suchpfad stehen, müssen wir einen kompletten Pfadnamen angeben – wie C:\Programme\ Java\jdk1.6.0\bin\javac*.java.

Die zu übersetzende Datei muss – ohne Dateiendung – so heißen wie die in ihr definierte öffentliche Klasse. Die Beachtung der Groß- und Kleinschreibung ist wichtig. Eine andere Endung, wie etwa ».txt« oder ».jav«, ist nicht erlaubt und mündet in eine Fehlermeldung:

C:\projekte>javac Quadrat.txt 
Quadrat.txt is an invalid option or argument. 
Usage: javac <options> <source files>

Der Compiler legt – vorausgesetzt, das Programm war fehlerfrei – die Datei Quadrat.class an. Diese enthält den Bytecode.

Findet der Compiler in einer Zeile einen Fehler, so meldet er diesen unter der Angabe der Datei und der Zeilennummer. Nehmen wir noch einmal unser Quadratzahlen-Programm, und bauen wir in der quadrat()-Funktion einen Fehler ein (das Semikolon fällt der Löschtaste zum Opfer). Der Compilerdurchlauf meldet:

Quadrat.java:10: ; expected. 
    return n * n 
               ^ 
1 error

Den Suchpfad setzen

Da es unpraktisch ist, bei jedem Aufruf immer den kompletten Pfad zur JDK-Installation anzugeben, lässt sich der Suchpfad erweitern, in dem die Shell nach ausführbaren Programmen sucht. Um die Pfade dauerhaft zu setzen, müssen wir die Umgebungsvariable PATH modifizieren. Für eine Sitzung reicht es, den bin-Pfad vom JDK hinzuzunehmen. Wir setzen dazu in der Kommandozeile von Windows den Pfad jdk1.6.0\bin an den Anfang der Suchliste, damit im Fall von Altinstallationen immer das neue Java-SDK verwendet wird:

set PATH=C:\Programme\Java\jdk1.6.0\bin;%PATH%

Die Anweisung modifiziert die Pfad-Variable und legt einen zusätzlichen Verweis auf das bin-Verzeichnis von Java an.

Damit die Pfadangabe auch nach einem Neustart des Rechners noch verfügbar ist, müssen wir abhängig vom System unterschiedliche Einstellungen vornehmen. Unter Windows XP aktivieren wir den Dialog Systemeigenschaften unter Start • Einstellungen • Systemsteuerung • System. Unter dem Reiter Erweitert wählen wir die Schaltfläche Umgebungsvariablen, wo wir anschließend bei Systemvariablen die Variable Path auswählen und mit Bearbeiten verändern – natürlich können statt der Systemvariablen auch die lokalen Benutzereinstellungen modifiziert werden; da gibt es Path noch einmal. Hinter einem Semikolon tragen wir den Pfad zum bin-Verzeichnis ein. Dann können wir den Dialog mit OK, OK, OK verlassen. War eine Eingabeaufforderung offen, bekommt sie von der Änderung nichts mit; ein neues Eingabeaufforderungsfenster muss geöffnet werden. Weitere Hilfen gibt die Datei http://tutego.com/go/installwindows.

1.7.3 Die Laufzeitumgebung

Der vom Compiler erzeugte Bytecode ist kein üblicher Maschinencode für einen speziellen Prozessor, da Java als plattformunabhängig Programmiersprache entworfen wurde, die sich also nicht an einen physikalischen Prozessor klammert – Prozessoren wie Intel-, AMD- oder PowerPC-CPUs können mit diesem Bytecode nichts anfangen. Hier hilft eine Laufzeitumgebung weiter. Diese liest aus der Bytecode-Datei Anweisung für Anweisung aus und führt sie auf dem konkreten Mikroprozessor aus.

Der Interpreter java bringt das Programm zur Ausführung:

C:\projekte>java Quadrat 
Quadrat(1) = 1 
Quadrat(2) = 4 
Quadrat(3) = 9 
Quadrat(4) = 16

Als Argument bekommt die Laufzeitumgebung java den Namen der Klasse, die eine main()-Funktion enthält und somit als ausführbar gilt. Der Dateiname ist nicht mit der Endung ».class« zu versehen, da es keine Klasse mit dem Namen Quadrat.class gibt.

1.7.4 Häufige Compiler- und Interpreterprobleme

Arbeiten wir auf der Kommandozeilenebene (Shell) ohne integrierte Entwicklungsumgebung, können verschiedene Probleme auftreten. Ist der Pfad zum Compiler nicht richtig gesetzt, gibt der Kommandozeileninterpreter eine Fehlermeldung der Form

C:\>javac Quadrat.java 
Der Befehl ist entweder falsch geschrieben oder konnte nicht gefunden werden. 
Bitte überprüfen Sie die Schreibweise und die Umgebungsvariable ’PATH’.

aus. Unter Unix lautet die Meldung gewohnt kurz:

javac: Command not found

War der Compilerdurchlauf erfolgreich, können wir den Interpreter mit dem Programm java aufrufen. Verschreiben wir uns bei dem Namen der Klasse oder fügen wir unserem Klassennamen das Suffix ».class« hinzu, so meckert der Interpreter. Beim Versuch, die nicht existente Klasse Q zum Leben zu erwecken, schreibt der Interpreter auf den Fehlerkanal:

$ java Q.class 
Exception in thread "main"   java.lang.NoClassDefFoundError:Q/class

Ist der Name der Klassendatei korrekt, doch hat die Hauptfunktion keine Signatur public static void main(String[]), so kann der Java-Interpreter keine Funktion finden, bei der er mit der Ausführung beginnen soll. Verschreiben wir uns bei der main()-Funktion in Quadrat, folgt die Fehlermeldung:

In class Quadrat: void main(String argv[]) is not defined

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