Moderne Java Programmierung: Schulung zu Java 21 und 25

Modernes Java im Überblick

• Fortgeschrittenes Java: Sprachkern, Standardbibliothek und JVM im Zusammenspiel
• Neuerungen seit Java 8: var, Text Blocks, Records, Pattern Matching, Virtual Threads
• Release-Takt alle sechs Monate, LTS-Versionen Java 21 und Java 25 und deren Supportzeiträume
• JDK-Distribution wählen: Eclipse Temurin, Amazon Corretto, Oracle JDK oder Microsoft Build of OpenJDK
• Kleine Programme ohne Build starten: java Main.java, kompakte Quelldateien und jshell
• Preview-Features mit --enable-preview ausprobieren und für Produktionscode richtig einordnen

Records, sealed Typen und Pattern Matching

• Records als unveränderliche Datenträger: kompakte Konstruktoren und Validierung
• Sealed Classes und Interfaces für abgeschlossene Typhierarchien
• Pattern Matching mit instanceof, switch-Ausdrücken und Record-Patterns
• Vollständigkeitsprüfung des Compilers bei switch über sealed Typen nutzen
• Unbenannte Variablen und Muster mit _ für bewusst ignorierte Werte
• Text Blocks für SQL, JSON und mehrzeilige Zeichenketten

Generics in Java

• Typparameter in Klassen und Interfaces: Typsicherheit statt Casts
• Type Erasure und ihre Folgen: kein new T(), keine generischen Arrays
• Generische Methoden, Typinferenz und Diamond-Operator <>
• Begrenzte Typparameter, z. B. <T extends Comparable<? super T>>
• Liskov-Substitutionsprinzip: warum List<Integer> kein List<Number> ist
• Wildcards ? extends und ? super nach der PECS-Regel einsetzen

Fortgeschrittene Datenstrukturen und Collections

• Collections Framework: List, Set, Map und Deque passend zum Zugriffsmuster wählen
• Unveränderliche Sammlungen mit List.of, Map.of und Stream.toList()
• Sequenced Collections: getFirst, getLast und reversed seit Java 21
• LinkedList im Vergleich zu ArrayList und ArrayDeque: Laufzeit und Speicherbedarf
• Datenpaare in HashMap speichern: Rolle von equals und hashCode, Kollisionen
• Map-Methoden computeIfAbsent, merge und getOrDefault statt Prüfen-und-Einfügen
• LinkedHashMap für Einfügereihenfolge und als LRU-Cache mit removeEldestEntry
• TreeMap und SequencedMap für sortierte Schlüssel und Bereichsabfragen

Funktionale Programmierung in Java

• Funktionale Interfaces aus java.util.function und eigene mit @FunctionalInterface
• Lambdas implementieren: effektiv finale Variablen und Gültigkeitsbereich
• Methodenreferenzen: statisch, gebunden, ungebunden und Konstruktorreferenzen
• Stream-Pipelines verstehen: Quelle, Zwischen- und Terminaloperation, Lazy Evaluation
• Optional als Rückgabetyp statt null – und wo es nicht hingehört
• Gruppieren und Aggregieren mit Collectors.groupingBy, partitioningBy und teeing
• Stream Gatherers für eigene Zwischenoperationen wie gleitende Fenster
• Parallele Streams: Voraussetzungen, Messung und typische Fehlannahmen

Nebenläufigkeit in Java

• Grundbegriffe: Threads, gemeinsamer Zustand, Race Conditions und Sichtbarkeit
• Die Klasse Thread: Lebenszyklus, start, join und Unterbrechung
• Runnable und Callable als Aufgaben, Ergebnisse über Future abholen
• ExecutorService erzeugen, Aufgaben einreichen und per try-with-resources beenden
• CompletableFuture für verkettete asynchrone Abläufe und Fehlerbehandlung
• Virtual Threads mit Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor() für I/O-lastige Aufgaben
• Synchronisierte Methoden und Blöcke, Monitore und Deadlocks erkennen
• ReentrantLock, atomare Klassen und ConcurrentHashMap als Alternativen zu synchronized
• Structured Concurrency und Scoped Values: Konzept und aktueller Reifegrad

Eingabe und Ausgabe in Java

• Byte- und Zeichenströme, Zeichensätze und UTF-8 als Standard seit Java 18
• Aus System.in lesen mit einem Scanner: Zeilen, Zahlen und Eingabefehler
• Einfache Konsolenein- und -ausgabe mit der Klasse IO in kompakten Quelldateien
• Dateien zeilenweise lesen mit BufferedReader und Files.newBufferedReader
• Files.readString, Files.readAllLines und Files.lines für kleine und große Dateien
• try-with-resources bei Ein- und Ausgabe: mehrere Ressourcen, unterdrückte Ausnahmen

Dateien und Verzeichnisse mit NIO.2

• Mit Dateien arbeiten über Path und Files statt java.io.File: Pfade bilden und prüfen
• Neue Datei erstellen mit Files.createFile, Files.writeString und OpenOption
• Temporäre Dateien und Verzeichnisse sicher erzeugen und aufräumen
• Verzeichnisse anlegen, auflisten und durchlaufen mit Files.list und Files.walk
• Dateien suchen mit Files.find und Glob-Mustern über PathMatcher
• Dateien kopieren und verschieben mit Files.copy, Files.move und StandardCopyOption
• Verzeichnisbäume rekursiv kopieren mit Files.walkFileTree und FileVisitor

Build, Tests und statische Analyse

• Builds mit Maven oder Gradle und dem jeweiligen Wrapper reproduzierbar machen
• Unit-Tests mit JUnit Jupiter und AssertJ für Generics, Streams und Records
• Compiler-Warnungen mit -Xlint:all auswerten und Error Prone als zusätzliche Prüfung

Java-Code mit Coding-Agenten modernisieren

• Zielversion über --release 21 festlegen, damit der Agent keine APIs neuerer JDKs vorschlägt
• Bestandscode vom Agenten auf Records, switch-Muster und List.of umstellen – Tests vorher grün
• Maven-Lauf ./mvnw verify mit -Werror als Abnahmekriterium für jeden Agenten-Commit
• Veraltete Muster in Vorschlägen erkennen: Vector, Hashtable, java.io.File, anonyme Klassen
• Nebenläufigkeitsänderungen des Agenten mit Thread-Dumps aus jcmd und Lasttests gegenprüfen

Praxisprojekt: Auswertung und Archivierung von Logverzeichnissen

• Verzeichnisbaum nach Logdateien durchsuchen und nach Alter und Größe filtern
• Logzeilen mit Virtual Threads parallel einlesen und mit Streams nach Fehlerklassen aggregieren
• Ergebnisse als Records und sealed Typen modellieren, Bericht als CSV schreiben
• Ältere Dateien in ein Archivverzeichnis kopieren und das Werkzeug mit JUnit-Tests absichern