Java. Najlepsze rozwiązania zadań programistycznych. Receptury Koziegłowy

Java jest jednym z najpopularniejszych języków programowania. Równocześnie należy do najbardziej innowacyjnych technologii informatycznych; zawsze stanowiła awangardę. Programiści cenią Javę za dojrzałość, bezpieczeństwo i wszechstronność. Jednak nawet tak znakomity język niekiedy przysparza problemów podczas pracy. Mogą się one okazać całkiem proste do rozwiązania, jeśli tylko wiadomo, jak się do tego zabrać. Oto zbiór aktualnych i kompletnych receptur instruktażowych, z których każda pomaga w rozwiązaniu konkretnego problemu. Wszystkie zostały starannie przetestowane i wielokrotnie udowodniły swoją przydatność. Każdą poprzedzono krótkim wprowadzeniem i omówieniem zastosowanych mechanizmów działania. Ta książka nie jest klasycznym podręcznikiem programowania, jednak z pewnością przyśpieszy praktyczne wykorzystanie możliwości Javy. Wśród receptur znalazł się szeroki zakres zagadnień, od podstawowych operacji na ciągach znaków, poprzez programowanie funkcyjne, po komunikację sieciową, rozwiązania big data i współdziałanie z kodem napisanym w innych językach. W tym wydaniu uwzględniono zmiany wprowadzone w wersjach Javy 12, 13 i 14. W książce między innymi: kompilacja kodu, uruchamianie i debugowanie oraz pakowanie klas Javy praca z tekstem, wyrażenia regularne i wzorce programowanie obiektowe i funkcyjne oraz programowanie sieciowe format JSON i wymiana danych wielowątkowość i współbieżność big data i Java Java: najlepsze rozwiązania najważniejszych zadań! Spis treści: Wstęp 13 1. Rozpoczynanie pracy: kompilacja i uruchamianie 27 1.0. Wprowadzenie 27 1.1. Kompilacja i uruchamianie programów napisanych w Javie - JDK 28 1.2. Kompilacja i uruchamianie: stosowanie GraalVM dla lepszej wydajności 30 1.3. Kompilacja, uruchamianie i testowanie programów przy użyciu IDE 32 1.4. Poznawanie Javy przy wykorzystaniu JShell 36 1.5. Efektywne wykorzystanie zmiennej środowiskowej CLASSPATH 39 1.6. Pobieranie przykładów dołączonych do tej książki i korzystanie z nich 41 1.7. Automatyzacja zależności, kompilacji, testowania i wdrażania przy użyciu programu Apache Maven 49 1.8. Automatyzacja zależności, kompilacji, testowania i wdrażania przy użyciu programu Gradle 53 1.9. Komunikaty o odrzuconych metodach 55 1.10. Zapewnianie poprawności kodu za pomocą testów jednostkowych: JUnit 57 1.11. Zarządzanie kodem z wykorzystaniem ciągłej integracji 60 1.12. Uzyskiwanie czytelnych komunikatów o wyjątkach 65 1.13. Poszukiwanie przykładowych kodów źródłowych 66 1.14. Poszukiwanie gotowych bibliotek Javy 67 2. Interakcja ze środowiskiem 71 2.0. Wprowadzenie 71 2.1. Pobieranie wartości zmiennych środowiskowych 71 2.2. Pobieranie informacji z właściwości systemowych 72 2.3. Stosowanie kodu zależnego od używanej wersji JDK lub systemu operacyjnego 74 2.4. Stosowanie rozszerzających interfejsów programistycznych lub innych API 79 2.5. Stosowanie systemu modułów Javy 80 3. Łańcuchy znaków i przetwarzanie tekstów 85 3.0. Wprowadzenie 85 3.1. Odczytywanie fragmentów łańcucha 88 3.2. Łączenie łańcuchów znaków przy użyciu klasy StringBuilder 93 3.3. Przetwarzanie łańcucha znaków po jednej literze 95 3.4. Wyrównywanie łańcuchów znaków 97 3.5. Konwersja pomiędzy znakami Unicode a łańcuchami znaków 100 3.6. Odwracanie kolejności słów lub znaków w łańcuchu 103 3.7. Rozwijanie i kompresja znaków tabulacji 104 3.8. Kontrola wielkości liter 108 3.9. Wprowadzanie znaków niedrukowalnych 109 3.10. Usuwanie odstępów z końca łańcucha 111 3.11. Tworzenie komunikatów z użyciem zasobów wielojęzycznych 113 3.12. Stosowanie konkretnych ustawień lokalnych 116 3.13. Tworzenie wiązki zasobów 117 3.14. Program - proste narzędzie do formatowania tekstów 118 3.15. Program - fonetyczne porównywanie nazwisk 121 4. Dopasowywanie wzorców przy użyciu wyrażeń regularnych 125 4.0. Wprowadzenie 125 4.1. Składnia wyrażeń regularnych 127 4.2. Wykorzystanie wyrażeń regularnych w języku Java - sprawdzanie występowania wzorca 134 4.3. Odnajdywanie tekstu pasującego do wzorca 138 4.4. Zastępowanie określonego tekstu 140 4.5. Wyświetlanie wszystkich wystąpień wzorca 143 4.6. Wyświetlanie wierszy zawierających fragment pasujący do wzorca 145 4.7. Kontrola wielkości znaków w metodach match() i subst() 147 4.8. Dopasowywanie znaków z akcentami lub znaków złożonych 148 4.9. Odnajdywanie znaków nowego wiersza 149 4.10. Program - analiza dziennika serwera Apache 151 4.11. Program - pełna wersja programu grep 153 5. Liczby 159 5.0. Wprowadzenie 159 5.1. Sprawdzanie, czy łańcuch znaków stanowi poprawną liczbę 162 5.2. Konwertowanie liczb na obiekty i na odwrót 163 5.3. Pobieranie ułamka z liczby całkowitej bez konwertowania go na postać zmiennoprzecinkową 164 5.4. Stosowanie liczb zmiennoprzecinkowych 166 5.5. Formatowanie liczb 170 5.6. Konwersje pomiędzy różnymi systemami liczbowymi - dwójkowym, ósemkowym, dziesiętnym i szesnastkowym 174 5.7. Operacje na grupie liczb całkowitych 175 5.8. Formatowanie z zachowaniem odpowiedniej postaci liczby mnogiej 177 5.9. Generowanie liczb losowych 179 5.10. Mnożenie macierzy 182 5.11. Operacje na liczbach zespolonych 184 5.12. Obsługa liczb o bardzo dużych wartościach 187 5.13. Program TempConverter 189 5.14. Program - generowanie liczbowych palindromów 191 6. Daty i godziny 195 6.0. Wprowadzenie 195 6.1. Określanie bieżącej daty 198 6.2. Wyświetlanie daty i czasu w zadanym formacie 200 6.3. Konwersja liczb określających datę i czas oraz liczbę sekund 202 6.4. Analiza łańcuchów znaków i ich zamiana na daty 203 6.5. Obliczanie różnicy pomiędzy dwiema datami 204 6.6. Dodawanie i odejmowanie dat 206 6.7. Obsługa zdarzeń cyklicznych 207 6.8. Obliczanie dat z uwzględnieniem stref czasowych 209 6.9. Stosowanie starych klas Date i Calendar 210 7. Strukturalizacja danych w języku Java 213 7.0. Wprowadzenie 213 7.1. Strukturalizacja danych przy użyciu tablic 214 7.2. Modyfikacja wielkości tablic 216 7.3. Framework kolekcji 217 7.4. Klasa podobna do tablicy, lecz bardziej dynamiczna 219 7.5. Stosowanie typów ogólnych we własnych klasach 222 7.6. Jak przeglądać zawartość kolekcji? Wyliczenie dostępnych sposobów 226 7.7. Unikanie powtórzeń dzięki zastosowaniu zbioru 229 7.8. Strukturalizacja danych z wykorzystaniem list połączonych 230 7.9. Odwzorowywanie z wykorzystaniem klas Hashtable oraz HashMap 235 7.10. Zapisywanie łańcuchów znaków w obiektach Properties i Preferences 237 7.11. Sortowanie kolekcji 242 7.12. Unikanie konieczności sortowania danych 246 7.13. Odnajdywanie obiektu w kolekcji 248 7.14. Zamiana kolekcji na tablicę 251 7.15. Zapewnianie możliwości przeglądania danych przy użyciu iteratora 252 7.16. Używanie stosu obiektów 254 7.17. Struktury wielowymiarowe 257 7.18. Upraszczanie obiektów danych przy wykorzystaniu bibliotek Lombok lub Record 259 7.19. Program - porównanie szybkości działania 262 8. Techniki obiektowe 265 8.0. Wprowadzenie 265 8.1. Metody klasy Object - formatowanie obiektów przy użyciu metody toString() i porównywanie ich metodą equals() 268 8.2. Wykorzystanie klas wewnętrznych 275 8.3. Tworzenie metod zwrotnych z wykorzystaniem interfejsów 278 8.4. Polimorfizm i metody abstrakcyjne 282 8.5. Wartości wyliczeniowe bezpieczne dla typów 283 8.6. Unikanie wyjątków NPE z użyciem klasy Optional 287 8.7. Wymuszanie użycia wzorca Singleton 289 8.8. Zgłaszanie własnych wyjątków 291 8.9. Wstrzykiwanie zależności 293 8.10. Program Plotter 296 9. Techniki programowania funkcyjnego: interfejsy funkcyjne, strumienie i kolekcje równoległe 301 9.0. Wprowadzenie 301 9.1. Stosowanie wyrażeń lambda lub domknięć zamiast klas wewnętrznych 304 9.2. Stosowanie predefiniowanych interfejsów lambda zamiast własnych 307 9.3. Upraszczanie przetwarzania z wykorzystaniem interfejsu Stream 311 9.4. Upraszczanie strumieni przy użyciu kolektorów 312 9.5. Poprawianie przepustowości dzięki wykorzystaniu strumieni i kolekcji równoległych 315 9.6. Używanie istniejącego kodu w sposób funkcyjny dzięki wykorzystaniu odwołań do metod 317 9.7. Wstawianie istniejącego kodu metod 321 10. Wejście i wyjście: odczyt, zapis i sztuczki z katalogami 323 10.0. Wprowadzenie 323 10.1. Klasy InputStream/OutputStream oraz Reader/Writer 325 10.2. Odczytywanie pliku tekstowego 327 10.3. Odczytywanie informacji ze standardowego strumienia wejściowego bądź z konsoli/terminala 329 10.4. Wyświetlanie tekstów przy użyciu klasy Formatter i metody printf 334 10.5. Analiza zawartości pliku przy użyciu klasy StringTokenizer 338 10.6. Analiza danych wejściowych przy użyciu klasy Scanner 342 10.7. Analiza danych wejściowych o strukturze gramatycznej 345 10.8. Kopiowanie pliku 349 10.9. Zmiana skojarzeń standardowych strumieni 350 10.10. Powielanie strumienia podczas realizacji operacji zapisu; zmiana skojarzeń standardowych strumieni 351 10.11. Odczyt i zapis danych zakodowanych w innym zbiorze znaków 354 10.12. Te kłopotliwe znaki końca wiersza 356 10.13. Kod operujący na plikach w sposób zależny od systemu operacyjnego 356 10.14. Odczytywanie i zapisywanie danych binarnych 358 10.15. Odczytywanie i zapisywanie danych w archiwach JAR oraz ZIP 358 10.16. Odnajdywanie plików w sposób niezależny od systemu operacyjnego przy użyciu metod getResource() i getResourceAsStream() 362 10.17. Pobieranie informacji o pliku 364 10.18. Tworzenie nowego pliku lub katalogu 371 10.19. Zmiana nazwy pliku lub jego atrybutów 372 10.20. Usuwanie plików 375 10.21. Tworzenie plików tymczasowych 377 10.22. Tworzenie listy zawartości katalogu 379 10.23. Pobieranie katalogów głównych 380 10.24. Stosowanie usługi WatchService do uzyskiwania informacji o zmianach pliku 382 10.25. Zapisywanie danych użytkownika na dysku 384 10.26. Program Find - poruszanie się po drzewie katalogów 388 11. Nauka o danych i język R 393 11.1. Uczenie maszynowe z użyciem Javy 394 11.2. Stosowanie danych w Apache Spark 395 11.3. Interaktywne stosowanie R 398 11.4. Porównanie i wybór implementacji R 400 11.5. Używanie R w aplikacjach Javy: Renjin 401 11.6. Stosowanie kodu Javy w sesji R 403 11.7. Stosowanie FastR - implementacji R korzystającej z GraalVM 405 11.8. Stosowanie R w aplikacjach internetowych 406 12. Klienty sieciowe 409 12.0. Wprowadzenie 409 12.1. Internetowy klient HTTP/REST 412 12.2. Nawiązywanie połączenia z serwerem z użyciem gniazd 414 12.3. Odnajdywanie adresów sieciowych i zwracanie informacji o nich 415 12.4. Obsługa błędów sieciowych 417 12.5. Odczyt i zapis danych tekstowych 418 12.6. Odczyt i zapis danych binarnych 420 12.7. Datagramy UDP 423 12.8. URI, URL czy może URN? 426 12.9. Program - klient TFTP wykorzystujący protokół UDP 427 12.10. Program - klient pogawędek internetowych używający gniazd 432 12.11. Program - sprawdzanie odnośników HTTP 436 13. Programy Javy działające na serwerze 439 13.0. Wprowadzenie 439 13.1. Tworzenie serwera 440 13.2. Znajdowanie interfejsów sieciowych 443 13.3. Zwracanie odpowiedzi (łańcucha znaków bądź danych binarnych) 444 13.4. Zwracanie informacji o obiektach przez połączenie sieciowe 448 13.5. Obsługa wielu klientów 449 13.6. Serwer obsługujący protokół HTTP 454 13.7. Zabezpieczanie serwera WWW przy użyciu SSL i JSSE 456 13.8. Tworzenie usługi typu RESTful z użyciem JAX-RS 459 13.9. Rejestracja operacji sieciowych 462 13.10. Konfiguracja i stosowanie SLF4J 463 13.11. Rejestracja przez sieć przy użyciu Log4j 466 13.12. Rejestracja przez sieć przy użyciu pakietu java.util.logging 471 14. Przetwarzanie danych w formacie JSON 475 14.0. Wprowadzenie 475 14.1. Bezpośrednie generowanie danych w formacie JSON 477 14.2. Analiza i zapisywanie danych JSON przy użyciu pakietu Jackson 478 14.3. Analiza i zapis danych w formacie JSON przy użyciu pakietu org.json 480 14.4. Analiza i zapis danych w formacie JSON przy użyciu biblioteki JSON-B 481 14.5. Znajdowanie elementów danych w formacie JSON przy użyciu wskaźników 483 15. Pakiety i ich tworzenie 487 15.0. Wprowadzenie 487 15.1. Tworzenie pakietu 488 15.2. Tworzenie dokumentacji klas przy użyciu programu Javadoc 490 15.3. Więcej niż Javadoc - adnotacje i metadane 494 15.4. Tworzenie klasy w taki sposób, by była komponentem JavaBeans 496 15.5. Umieszczanie pakietów w plikach JAR 500 15.6. Wykonywanie programu spakowanego w pliku JAR 501 15.7. Pakowanie komponentów warstwy internetowej do pliku WAR 503 15.8. Tworzenie mniejszego pakietu dystrybucyjnego przy użyciu programu jlink 504 15.9. Stosowanie JPMS do tworzenia modułów 506 16. Stosowanie wątków w Javie 509 16.0. Wprowadzenie 509 16.1. Uruchamianie kodu w innym wątku 511 16.2. Animacja - wyświetlanie poruszających się obrazów 515 16.3. Zatrzymywanie działania wątku 519 16.4. Spotkania i ograniczenia czasowe 522 16.5. Synchronizacja wątków przy użyciu słowa kluczowego synchronized 523 16.6. Upraszczanie synchronizacji przy użyciu blokad 529 16.7. Upraszczanie programu producent-konsument przy użyciu interfejsu Queue 533 16.8. Optymalizacja działania równoległego przy użyciu Fork/Join 535 16.9. Planowanie zadań: operacje w przyszłości, zapis danych w tle w programach edycyjnych 539 17. Introspekcja lub "klasa o nazwie Class" 543 17.0. Wprowadzenie 543 17.1. Pobieranie deskryptora klasy 544 17.2. Określanie oraz stosowanie metod i pól 545 17.3. Uzyskiwanie dostępu do prywatnych pól i metod za pomocą introspekcji 549 17.4. Dynamiczne ładowanie i instalowanie klas 550 17.5. Tworzenie nowej klasy od podstaw przy użyciu obiektu ClassLoader 552 17.6. Tworzenie nowej klasy od podstaw z użyciem kompilatora Javy 554 17.7. Określanie efektywności działania 557 17.8. Wyświetlanie informacji o klasie 561 17.9. Wyświetlanie klas należących do pakietu 563 17.10. Stosowanie i definiowanie adnotacji 565 17.11. Zastosowanie adnotacji do odnajdywania klas pełniących rolę wtyczek 570 17.12. Program CrossRef 573 18. Wykorzystywanie Javy wraz z innymi językami programowania 577 18.0. Wprowadzenie 577 18.1. Uruchamianie zewnętrznego programu 578 18.2. Wykonywanie programu i przechwytywanie jego wyników 582 18.3. Wywoływanie kodu napisanego w innych językach przy użyciu javax.script 586 18.4. Łączenie różnych języków z użyciem GraalVM 588 18.5. Łączenie języków Java i Perl 590 18.6. Dołączanie kodu rodzimego 593 18.7. Wywoływanie kodu Javy z kodu rodzimego 599 Posłowie 603 A. Java kiedyś i obecnie 605 O autorze: Ian F. Darwin pracuje w branży komputerowej od trzech dziesięcioleci. Oprócz pisania programów i świadczenia usług consultingowych, Ian pracuje w firmie Learning Tree International, jednej z wiodących na świecie firm prowadzących kursy techniczne, gdzie naucza wykorzystania systemu Unix oraz programowania w językach C oraz Java. Jest także autorem książki Checking C Programs with Lint (O’Reilly) oraz ponad 70 artykułów poświęconych systemowi Unix.