Generics: Generics auf Klassenebene

Zuletzt war das Thema, wozu man Generics zum Beispiel brauchen kann. In dem Beispiel gab es eine Methode, die einen generischen Typen verwendet hat, damit der Parameter mit dem tatsächlichen Typen zurückgegeben werden kann.
Methoden sind aber nur ein Ort, wo man Generics verwenden kann. Der zweite sind ganze Klassen. Dazu mache ich kein eigenes Beispiel, sondern verwende ein bestehendes: ArrayList. Beim Lernen von Collections tauchen vielleicht solche Sachen auf:

ArrayList l = new ArrayList();
l.add("a");
l.add("bb");
Iterator it = l.iterator();
while(it.hasNext()) {
	System.out.println(((String) it.next()).length());
}

Die Liste enthält nur Strings, und soll auch nur Strings enthalten, aber der Compiler weiß es nicht. Das riecht schwer nach dem Einsatzgebiet für Generics!

ArrayList<String> l = new ArrayList<String>();
l.add("a");
l.add("bb");
Iterator<String> it = l.iterator();
while(it.hasNext()) {
	System.out.println(it.next().length());
}

Der Klassenkopf von ArrayList sieht so aus:

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
		implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

Der Klassenkopf enthält die Typenvariable E dreimal: einmal hinter dem Klassenname, zweimal im extends/implements. Der Wert der Typenvariable wird beim Konstruktoraufruf festgelegt: new ArrayList<String>(); Dieser generische Typ verleiht dem ganzen eine gewisse Typensicherheit:

ArrayList<String> l;
l = new ArrayList<Date>(); //funktioniert nicht
l = new ArrayList<String>(); //funktioniert

//Der rückgabetyp von ArrayList<E>.iterator() ist vom Typ Iterator<E> (also hier Iterator<String>)
Iterator<Date> it = l.iterator(); //funktioniert nicht
Iterator<String> it = l.iterator(); //funktioniert

while(it.hasNext()) {
	//Ebenso liefert Iterator<E>.next() ein E (hier einen String) zurück
	Date d = it.next(); //funktioniert nicht
	String s = it.next(); //funktioniert
}

ArrayList<Object> l2 = l; //funktioniert auch nicht!
List<String> l2 = l; //funktioniert schon

Alle diese Fehler werden schon vom Compiler erkannt! Im letzten Punkt steckt eine Rafinesse. Warum ist ArrayList mit List, aber nicht String mit Object kompatibel? Die Antwort gibts nächstes mal!

Generics: Erste Schritte

Wenn man Gerüchte über Generics hört, dann heißt es meistens, dass es eine ganz komplizierte Angelegenheit ist. Ich weiß gar nicht, wer auf die Idee gekommen ist.
Bei Generics geht es darum, Einen Klassennamen durch eine Variable zu ersetzen. Wer sich darunter schon etwas vorstellen kann, gut. Ansonsten macht es auch nichts.
Stell dir folgende Situation vor: Du willst die Objekte speichern, die im Laufe deines Programms erzeugt werden:

package post09;


import java.util.Date;


public class ObjectList {
	private Object[] objects = new Object[10];
	private int      size    = 0;
	
	public void addObject(Object o) {
		if(objects.length == size) {
			Object[] objects = new Object[this.objects.length];
			System.arraycopy(this.objects, 0, objects, 0, size);
			this.objects = objects;
		}
		
		//size++ wird hier als Ausdruck und nicht als Anweisung benutzt.
		//Der Wert des Ausdrucks ist der alte Wert
		//Auf ähnliche Weise ist ++size der Wert nach der Erhöhung
		objects[size++] = o;
	}
	
	//hier gleich ein Kleiner Test
	//Die Objekte werden danach noch verwendet, deswegen werden sie in Variablen gespeichert
	public static void main(String[] args) {
		ObjectList l = new ObjectList();
		
		String s = "hallo";
		l.addObject(s);
		System.out.println(s.length());
		
		Date d = new Date();
		l.addObject(d);
		System.out.println(d.getTime());
	}
}

Vielleicht findest du die Main-Methode genau so mühsam wie ich. Netto will ich ja von beiden Objekten nur eine Sache: einmal die Länge, und einmal die Millisekunden. Dazu würde auch "hallo".length() oder new Date().getTime() genügen. Eine lokale Variable wäre unnötig.
Und was kann man dafür tun? Zum Beispiel den Parameter in der gleichen Methode wieder zurückgeben:

package post09;


import java.util.Date;


public class ObjectList {
	private Object[] objects = new Object[10];
	private int      size    = 0;
	
	public Object addObject(Object o) {
		if(objects.length == size) {
			Object[] objects = new Object[this.objects.length];
			System.arraycopy(this.objects, 0, objects, 0, size);
			this.objects = objects;
		}
		
		objects[size++] = o;
		return o;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		ObjectList l = new ObjectList();
		
		System.out.println(((String) l.addObject("hallo")).length());
		System.out.println(((Date) l.addObject(new Date())).getTime());
	}
}

Das ist ehrlich gesagt auch nicht meines. Ich weiß ja eigentlich ganz genau, was raus kommt, nur der Compiler weiß es nicht.
Wie bringt man es dem Compiler bei? Da gibt es natürlich den hässlichen Weg: Die Methode für die relevanten Typen überladen...

package post09;


import java.util.Date;


public class ObjectList {
	private Object[] objects = new Object[10];
	private int      size    = 0;
	
	public Object addObject(Object o) {
		if(objects.length == size) {
			Object[] objects = new Object[this.objects.length];
			System.arraycopy(this.objects, 0, objects, 0, size);
			this.objects = objects;
		}
		
		objects[size++] = o;
		return o;
	}
	
	public String addObject(String s) {
		return (String) addObject((Object) s);
	}
	
	public Date addObject(Date d) {
		return (Date) addObject((Object) d);
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		ObjectList l = new ObjectList();
		
		System.out.println(l.addObject("hallo").length());
		System.out.println(l.addObject(new Date()).getTime());
	}
}

Was ein relevanter Typ ist, kann sich ja ändern. Und deshalb gibt es, angefangen mit Java 5, dieses schöne neue Feature Namens Generics.
Wenn man Generics benutzt, wird der Typ sozusagen nicht in der Methodendeklaration sondern beim Aufruf deklariert. (Dabei meine ich allerdings nicht, während das Programm läuft, sondern wenn der Aufruf kompiliert wird. Die Feinheiten gibts vielleicht in einem späteren Post!)
Hier erst einmal der schöne Code:

package post09;


import java.util.Date;


public class ObjectList {
	private Object[] objects = new Object[10];
	private int      size    = 0;
	
	public <T> T addObject(T o) {
		if(objects.length == size) {
			Object[] objects = new Object[this.objects.length];
			System.arraycopy(this.objects, 0, objects, 0, size);
			this.objects = objects;
		}
		
		objects[size++] = o;
		return o;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		ObjectList l = new ObjectList();
		
		System.out.println(l.addObject("hallo").length());
		System.out.println(l.addObject(new Date()).getTime());
	}
}

T ist hierbei eine Typenvariable und wird in spitzen Klammern deklariert. Der "Wert" der Variable kommt beim Aufruf zustande, indem der Typ des Parameters genommen wird. In weiterer Folge hat T in der ganzen Methode den gleichen Wert und kann ohne Casts verwendet werden.
Das heißt, wenn addObject mit einem String als Parameter aufgerufen wird, liefert es auch einen String zurück.

File-I/O: RandomAccessFile

Ein Einfacher Weg, um ein File zu öffnen, um darin Werte zu lesen oder zu schreiben, ist ein RandomAccessFile.
die Klasse ist eigentlich selbsterklärend. Zusammengefasst tut sie folgendes:

Je nach dem, in welchem Modus eine Datei geöffnet wurde, kann man entweder Lese-, Schreibmethoden oder beides aufrufen. Für diese Operationen wird ein "filePointer" benutzt, der sozusagen als Schreib-/Lesekopf fungiert: Jede Operation führt den filePointer vorwärts an den bytes der Datei vorbei, und entweder werden die passierten bytes gelesen oder überschrieben.

Für die normalen Datentypen von Java ist das eine einfache Sache. Z.B. ist ein int eine 32-bit Zahl. readInt() und writeInt() bewegen also den filePointer jeweils um 4 bytes weiter. Bei Strings, und das ist der einzige andere Typ, den man mit RandomAccessFile bearbeiten kann, ist die Sache komplizierter. Strings haben keine fixe Länge, und für sie gibt es auch mehr Methoden:
readUTF()
writeUTF(String)
Diese Methoden sind ein echtes Paar: etwas, das man mit writeUTF geschrieben hat, kann man mit readUTF wieder eins zu eins auslesen. Aber:
readLine()
writeBytes(String)
writeChars(String)
Hier wird es ein Bisschen unübersichtlich. writeChars passt eigentlich gar nicht rein, weil Zeichen damit mit 2 bytes gespeichert werden, writeBytes (klarerweise) und auch readLine benutzen ein byte.
Die beiden Schreibmethoden können dabei beliebig viele Zeilen schreiben, weil ein String ja Zeilenumbrüche enthalten kann. außerdem wird das Geschriebene nicht mit einem Zeilenumbruch aufhören, wenn man nicht dafür sorgt. readLine dagegen wird auf leden Fall genau eine ganze Zeile lesen.
Insgesamt gesehen ist writeChars eigentlich fast nicht zu gebrauchen. writeBytes und readLine sollte man nur verwenden, wenn die Datei nur Text enthält. Ansonsten macht man sich damit nur Probleme.

Multithreading: Selbst Threads starten

Wenn man Gerüchte über Generics hört, dann heißt es meistens, dass es eine ganz komplizierte Angelegenheit ist. Ich weiß gar nicht, wer auf die Idee gekommen ist.
Bei Generics geht es darum, Einen Klassennamen durch eine Variable zu ersetzen. Wer sich darunter schon etwas vorstellen kann, gut. Ansonsten macht es auch nichts.
Stell dir folgende Situation vor: Du willst die Objekte speichern, die im Laufe deines Programms erzeugt werden:

package post09;


import java.util.Date;


public class ObjectList {
	private Object[] objects = new Object[10];
	private int      size    = 0;
	
	public void addObject(Object o) {
		if(objects.length == size) {
			Object[] objects = new Object[this.objects.length];
			System.arraycopy(this.objects, 0, objects, 0, size);
			this.objects = objects;
		}
		
		//size++ wird hier als Ausdruck und nicht als Anweisung benutzt.
		//Der Wert des Ausdrucks ist der alte Wert
		//Auf ähnliche Weise ist ++size der Wert nach der Erhöhung
		objects[size++] = o;
	}
	
	//hier gleich ein Kleiner Test
	//Die Objekte werden danach noch verwendet, deswegen werden sie in Variablen gespeichert
	public static void main(String[] args) {
		ObjectList l = new ObjectList();
		
		String s = "hallo";
		l.addObject(s);
		System.out.println(s.length());
		
		Date d = new Date();
		l.addObject(d);
		System.out.println(d.getTime());
	}
}

Vielleicht findest du die Main-Methode genau so mühsam wie ich. Netto will ich ja von beiden Objekten nur eine Sache: einmal die Länge, und einmal die Millisekunden. Dazu würde auch "hallo".length() oder new Date().getTime() genügen. Eine lokale Variable wäre unnötig.
Und was kann man dafür tun? Zum Beispiel den Parameter in der gleichen Methode wieder zurückgeben:

package post09;


import java.util.Date;


public class ObjectList {
	private Object[] objects = new Object[10];
	private int      size    = 0;
	
	public Object addObject(Object o) {
		if(objects.length == size) {
			Object[] objects = new Object[this.objects.length];
			System.arraycopy(this.objects, 0, objects, 0, size);
			this.objects = objects;
		}
		
		objects[size++] = o;
		return o;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		ObjectList l = new ObjectList();
		
		System.out.println(((String) l.addObject("hallo")).length());
		System.out.println(((Date) l.addObject(new Date())).getTime());
	}
}

Das ist Ehrlich gesagt auch nicht meines. Ich weiß ja eigentlich ganz genau, was raus kommt, nur der Compiler weiß es nicht.
Wie bringt man es dem Compiler bei? Da gibt es natürlich den hässlichen Weg: Die Methode für die Relevanten Typen überladen...

package post09;


import java.util.Date;


public class ObjectList {
	private Object[] objects = new Object[10];
	private int      size    = 0;
	
	public Object addObject(Object o) {
		if(objects.length == size) {
			Object[] objects = new Object[this.objects.length];
			System.arraycopy(this.objects, 0, objects, 0, size);
			this.objects = objects;
		}
		
		objects[size++] = o;
		return o;
	}
	
	public String addObject(String s) {
		return (String) addObject((Object) s);
	}
	
	public Date addObject(Date d) {
		return (Date) addObject((Object) d);
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		ObjectList l = new ObjectList();
		
		System.out.println(l.addObject("hallo").length());
		System.out.println(l.addObject(new Date()).getTime());
	}
}

Was ein relevanter Typ ist, kann sich ja ändern. Und deshalb gibt es, angefangen mit Java 5, dieses schöne neue Feature Namens Generics.
Wenn man Generics benutzt, wird der Typ sozusagen nicht in der Methodendeklaration sondern beim Aufruf deklariert. (Dabei meine ich allerdings nicht, während das Programm läuft, sondern wenn der Aufruf kompiliert wird. Die Feinheiten gibts vielleicht in einem späteren Post!)
Hier erst einmal der schöne Code:

package post09;


import java.util.Date;


public class ObjectList {
	private Object[] objects = new Object[10];
	private int      size    = 0;
	
	public  T addObject(T o) {
		if(objects.length == size) {
			Object[] objects = new Object[this.objects.length];
			System.arraycopy(this.objects, 0, objects, 0, size);
			this.objects = objects;
		}
		
		objects[size++] = o;
		return o;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		ObjectList l = new ObjectList();
		
		System.out.println(l.addObject("hallo").length());
		System.out.println(l.addObject(new Date()).getTime());
	}
}

T ist hierbei eine Typenvariable und wird in spitzen Klammern deklariert. Der "Wert" der Variable kommt beim Aufruf zustande, indem der Typ des Parameters genommen wird. In weiterer Folge hat T in der ganzen Methode den gleichen Wert und kann ohne Casts verwendet werden.
Das heißt, wenn addObject mit einem String als Parameter aufgerufen wird, liefert es auch einen String zurück.

File-I/O: Die File-Klasse

Wenn man ein Programm schreibt, kommt man oft in die Situation, dass man Daten oder Einstellungen speichern möchte, damit sie beim nächsten Programmstart wieder verfügbar sind. Der einfachste Weg ist, diese Daten in einer Datei zu speichern.

Dazu sollte man aber wissen, wie in Java Pfadangaben funktionieren, also testen wir das kurz (ich arbeite auf Linux, also schauen meine Ausgaben anders aus als unter Windows):

package post07;


import java.io.File;
import java.io.IOException;


public class FileTest {
	public static void main(String[] args) {
		//Eine relative Pfadangabe. Unter Linux ist das eine Angabe, die nicht mit "/" beginnt.
		//Dieser Pfad ist relativ zum Projektverzeichnis
		File f1 = new File("relativ");
		//Hier kommt "relativ" zurück, also der Pfad, den man oben angegeben hat
		System.out.println(f1.getPath());
		//Hier kommt der absolute Pfad zurück. In meinem Fall ist das
		//"/home/clemens/workspaces/SE/ProggersDiary/relativ"
		//Unter Windows würde das mit dem Laufwerksbuchstaben beginnen, und die einzelnen Ordner würden mit "\"
		//getrennt.
		System.out.println(f1.getAbsolutePath());
		
		//Der erste Teil ist der Ordner, zu dem die zweite angabe relativ sein soll
		//System.getProperty("user.home") liefert dabei das Home-Directory ("/home/clemens" bei mir)
		File f2 = new File(System.getProperty("user.home"), "relativ");
		//Der Pfad und der absolute Pfad sind in diesem Fall gleich, weil die erste Angabe absolut war
		System.out.println(f2.getPath());
		System.out.println(f2.getAbsolutePath());
		
		//Hier benutze ich ".." um mich in den Ordner "/home" zu bewegen
		File f3 = new File(System.getProperty("user.home"), "../relativ");
		//Hier bemerkt man das aber noch nicht. beide Pfade sind "/home/clemens/../relativ"
		System.out.println(f3.getPath());
		System.out.println(f3.getAbsolutePath());
		try {
			//Im canonical path wird das dann eliminiert, außerdem werden symlinks azfgelöst. Da diese Operation
			//Zugriff auf das Filesystem benötigt, braucht man hier einen try-catch-block
			//das ergebnis ist "/home/relativ"
			System.out.println(f3.getCanonicalPath());
		} catch(IOException ex) {}
	}
}

Das heißt also:

• Relative Angaben sind normalerweise relativ zum Projektverzeichnis (Wenn das Programm in ein jar-File gepackt ist, ist das wieder nicht möglich, also ist diese Variante stark von der Laufzeitumgebung abhängig!)
• Alternativ kann man einen Pfad Angeben, auf der die relative angabe basiert. Diese Angabe kann sowohl ein String (wie im Beispielcode) als auch ein File-Objekt sein
• Natürlich sind auch direkt absolute Angaben möglich

Was man jetzt hier nicht direkt gesehen hat ist, dass ei File-Objekt nicht unbedingt einer Datei oder einem Ordner im Dateisystem entsprechen muss. Um das herauszufinden, benötigt man
exists()
isFile()
isDirectory()

Wenn ein File nicht existiert, kann es erzeugt werden (wobei natürlich eine Exception auftreten kann):
createNewFile()
mkdir()
mkdirs()

Eine Entsprechung von mkdirs für files gibt es nicht, aber sie kann einfach erzeugt werden:

try {
	//Woher auch immer das File kommt...
	File f = ...;
	//Der Ordner, der die Datei enthalten soll, wird mit mkdirs erzeugt
	f.getParentFile().mkdirs();
	//Jetzt existiert der Ordner garantiert, also kann man createNewFile benutzen
	f.createNewFile();
} catch(IOException ex) {
	//Falls irgendwo was schief gegangen ist, sieht man es hier
	ex.printStackTrace();
}

So, das nächste mal werden wir wirklich in Dateien schreiben ;)

Multithreading: Threads in grafischen Oberflächen

Sehen wir uns einmal kurz ein Programm an, das du ganz am Anfang in Java geschrieben haben könntest: Mit der Konsole eine Grundrechenoperation auf zwei positive ganze Zahlen anwenden.

package post06;


import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;


public class Grundrechnung {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		System.out.print("Gib eine Rechnung ein: ");
		//Liest eine einzeilige Eingabe von der Konsole
		String s = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)).readLine();
		//Der reguläre Ausdruck [*+/-] entspricht dem einmaligen Auftauchen eines der
		//in eckigen Klammern aufgelisteten Zeichen. Das Bedeutet, dass split die beiden
		//Zahlen, aber nicht den Operator zurückgibt. Wegen "-" sind negative Zahlen
		//nicht möglich.
		String[] parts = s.split("[*+/-]");
		if(parts.length != 2) {
			System.err.println("Rechnung falsch");
			return;
		}
		//Den Operator erhält man, in dem man das Zeichen direkt nach der ersten Zahl nimmt.
		char operator = s.charAt(parts[0].length());
		
		int zahl1 = Integer.parseInt(parts[0]);
		int zahl2 = Integer.parseInt(parts[1]);
		
		switch(operator) {
			case '+':
				System.out.println("Das Ergebnis: " + (zahl1 + zahl2));
			break;
			case '-':
				System.out.println("Das Ergebnis: " + (zahl1 - zahl2));
			break;
			case '*':
				System.out.println("Das Ergebnis: " + (zahl1 * zahl2));
			break;
			case '/':
				if(zahl2 == 0) System.err.println("Division durch 0!");
				else System.out.println("Das Ergebnis: " + (zahl1 / zahl2));
			break;
			default:
				System.err.println("Unzulässiger Operator");
			break;
		}
	}
}

Der Ablauf ist hier ganz klar, in der Reihenfolge, in der die Anweisungen im Sourcecode auftauchen. Jetzt nehmen wir das GUI-Beispiel vom letzten mal.
Übersichtlich ist es auch: Wenn man auf den Button drückt, wird das Element hinzugefügt. Allerdings ist aus dem von uns geschriebenen Code nicht ersichtlich, wie dieses wenn zustande kommt.

Sicherlich hast du auch schon eine Fehlermeldung in so einem Programm gesehen:

Exception in thread "AWT-EventQueue-0" java.lang.NullPointerException
at post06.EditListener.actionPerformed(EditListener.java:25)
at javax.swing.JTextField.fireActionPerformed(JTextField.java:492)
at javax.swing.JTextField.postActionEvent(JTextField.java:705)
at javax.swing.JTextField$NotifyAction.actionPerformed(JTextField.java:820)
at javax.swing.SwingUtilities.notifyAction(SwingUtilities.java:1636)
at javax.swing.JComponent.processKeyBinding(JComponent.java:2849)
at javax.swing.JComponent.processKeyBindings(JComponent.java:2884)
at javax.swing.JComponent.processKeyEvent(JComponent.java:2812)
at java.awt.Component.processEvent(Component.java:5993)
at java.awt.Container.processEvent(Container.java:2041)
at java.awt.Component.dispatchEventImpl(Component.java:4583)
at java.awt.Container.dispatchEventImpl(Container.java:2099)
at java.awt.Component.dispatchEvent(Component.java:4413)
at java.awt.KeyboardFocusManager.redispatchEvent(KeyboardFocusManager.java:1848)
at java.awt.DefaultKeyboardFocusManager.dispatchKeyEvent(DefaultKeyboardFocusManager.java:704)
at java.awt.DefaultKeyboardFocusManager.preDispatchKeyEvent(DefaultKeyboardFocusManager.java:969)
at java.awt.DefaultKeyboardFocusManager.typeAheadAssertions(DefaultKeyboardFocusManager.java:841)
at java.awt.DefaultKeyboardFocusManager.dispatchEvent(DefaultKeyboardFocusManager.java:668)
at java.awt.Component.dispatchEventImpl(Component.java:4455)
at java.awt.Container.dispatchEventImpl(Container.java:2099)
at java.awt.Window.dispatchEventImpl(Window.java:2475)
at java.awt.Component.dispatchEvent(Component.java:4413)
at java.awt.EventQueue.dispatchEvent(EventQueue.java:599)
at java.awt.EventDispatchThread.pumpOneEventForFilters(EventDispatchThread.java:269)
at java.awt.EventDispatchThread.pumpEventsForFilter(EventDispatchThread.java:184)
at java.awt.EventDispatchThread.pumpEventsForHierarchy(EventDispatchThread.java:174)
at java.awt.EventDispatchThread.pumpEvents(EventDispatchThread.java:169)
at java.awt.EventDispatchThread.pumpEvents(EventDispatchThread.java:161)
at java.awt.EventDispatchThread.run(EventDispatchThread.java:122)

Das ist die sogenannte "Stack Trace" der Exception: Die genaue Abfolge von Methodenaufrufen, die dazu geführt hat, dass die Exception aufgetreten ist.
Ganz oben steht in diesem Fall unsere Methode:

at post06.EditListener.actionPerformed(EditListener.java:25)

Das ist die Methode die die Exception geworfen hat. Direkt darunter steht die Methode, die unsere aufgerufen hat usw.

Im Gegensatz dazu einfach eine falsche Eingabe in dem neuen Beispiel ("a+1"):

Exception in thread "main" java.lang.NumberFormatException: For input string: "a"
at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:48)
at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:447)
at java.lang.Integer.parseInt(Integer.java:497)
at post06.Grundrechnung.main(Grundrechnung.java:27)

Ich nehme mal an, dass ihr gesehen habt, worum es geht: Im oberen Fall ist der thread "AWT-EventQueue-0", im unteren "main". main bezieht sich einleuchtenderweise auf unsere main-Methode, die das Programm startet. Das sieht man auch in der Stack Trace: Die unterste Methode, die Methode, die alle anderen aufgerufen hat, ist die main-Methode.

alle anderen Methoden werden in main aufgerufen. Erst, wenn die Methode fertig ist, wird die nächste aufgerufen. Die Reihenfolge ist fix.

Aber was ist mit der anderen Stack Trace?

   at java.awt.EventDispatchThread.run(EventDispatchThread.java:122)

Die unterste Methode ist nicht die main-Methode! Das bedeutet, dass unsere GUI einen eigenen, unabhängigen Programmablauf hat:

Auch in unserer GUI-Anwendung gibt es eine main-Methode, aber alles, was in der GUI passiert (z.B. die actionPerformed-Methode unseres Listeners), passiert in einem separaten Thread: Diese Dinge können gleichzeitig und unabhängig zum main-Thread passieren.

Das war eine ziemlich lange Einführung für das Thema. Was ich zeigen wollte ist:

• Mit mehreren Threads können mehrere Aufgaben gleichzeitig ablaufen
• Auch, wenn du es nicht gewusst hast, hast du sicher schon lange mit Threads gearbeitet
• Swing (mit AWT zusammen) verwendet einen eigenen Thread dafür, dass die Benutzereingaben zu deinem Programm gelangen
• Das ist notwendig, weil Benutzereingaben großteils warten bedeutet: Warten, bis eine Taste oder ein Button gedrückt wurde. Und warten braucht Zeit.
• Ohne eigenen Thread könntest du in deinem Programm keine Sachen im Hintergrund machen, während die GUI angezeigt wird.

Das gilt aber auch in die andere Richtung: wenn deine actionPerformed-Methode eine Aufgabe ausführt, die sehr lange benötigt (Suche im Dateisystem, Netzwerkarbeit, Grafikoperationen, ...), dann blockiert die Methode den Swing-Thread.
Innerhalb des Threads gibt es, genau so wie im main-Thread, eine fixe Reihenfolge der Methodenaufrufe. Solange deine actionPerformed-Methode nicht abläuft, kann Swing keine Events bearbeiten. Das sieht dann so aus, dass deine Anwendung nicht reagiert.

Für heute war das lang genug, ein paar Praxisbeispiele machen wir später ;)

GUIs in Java: Event Handling

Die Oberflächen, die wir bis jetzt gemacht haben, haben vielleicht nett ausgesehen, aber überhaupt nichts gemacht. Deswegen schauen wir jetzt weiter. Am Anfang haben wir diese Oberfläche entworfen.

Jetzt geben wir ihr Funktionalität: Mit einem Klick auf Add soll der ComboBox der eingegebene Text als Eintrag hinzugefügt werden.
Zum Glück funktioniert auch Swing nach dem MVC-Prinzip. Denn ansonsten müsste man eine Subklasse von JButton machen, um dort die Aktion einzuprogrammieren. Stattdessen ist JButton dafür nicht verantwortlich. Du musst JButton nur sagen, wo er bescheid sagen muss, sobald er gedrückt wurde.

Was heißt bescheid sagen? Eine bestimmte Methode aufzurufen. zu diesem Zweck gibt es das interface ActionListener. Die einzige Methode, die ActionListener definiert, ist actionPerformed, und diese wird vom Button (oder anderem Component, mit dem der Listener registriert ist) aufgerufen, wenn die Action passiert ist.
Das Herzstück unserer Änderung ist also die Aktion, die durch den ActionListener durchgeführt werden soll. Um die Aktion durchzuführen, benötigt der Listener zwei Dinge: das Textfeld und die ComboBox. Das einzige, das der Listener vom Button benötigt, ist der Methodenaufruf zur richtigen Zeit. Informationen über den Button benötigt er nicht.

package post05;


import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

import javax.swing.JComboBox;
import javax.swing.JTextField;


public class EditListener implements ActionListener {
	private JTextField tf;
	private JComboBox  cb;
	
	public EditListener(JTextField tf, JComboBox cb) {
		this.tf = tf;
		this.cb = cb;
	}
	
	//@Override zeigt dem Compiler, dass die Methode in der Superklasse oder einem Interface
	//definiert ist. dadurck können Tippfehler o.Ä. vermieden werden.
	@Override
	public void actionPerformed(ActionEvent e) {
		cb.addItem(tf.getText());
	}
}

Der nächste Schritt ist, dem Button zu sagen, dass bei einem Klick die Aktion ausgeführt werden soll. dazu ist nur eine Änderung in unserer GUI-Klasse vorzunehmen.

package post05;


import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.event.ActionListener;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JComboBox;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JTextField;


public class Example extends JPanel {
	//Die "Signatur" einer main-Methode muss immer genau so aussehen
	//public static void main(String[] args)
	
	public static void main(String[] args) {
		//Der frame ist ein object vom Typ JFrame
		JFrame jf = new JFrame();
		//Das ist nötig, damit das Programm sauber beendet wird, wenn man das Fenster schließt.
		//Der Grund ist aber für diesen Post etwas zu viel
		jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		
		//Wie bei jedem Component hat ein JFrame ein Jayout, und es können Components hinzugefügt
		//werden. Das Standard-Layout für Frames ist BorderLayout. diese Zeile fügt unser panel also
		//im Center Bereich ein, wo es das Gesamte Fenster ausfüllt.
		jf.add(new Example());
		
		//Standardmäßig hat ein frame die minimale Größe, die vom Betriebssystem vorausgesetzt ist.
		//pack() berechnet die benötigte Größe, um den Inhalt darzustellen, und vergrößert das Fenster.
		jf.pack();
		jf.setVisible(true);
	}
	
	//Jetzt brauchen wir sie zwar noch nicht permanent, aber für später speichere ich die
	//Komponenten in Attributen.
	private JTextField tf;
	private JButton    b;
	private JComboBox  cb;
	
	public Example() {
		//super() ruft explizit den Konstruktor der Superklasse (JPanel in this case) auf.
		//Ich benutze es, um das Objekt mit einem BorderLayout zu bestücken. Ich könnte aber
		//auch später setLayout(new BorderLayout()); benutzen.
		super(new BorderLayout());
		
		//Der Parameter von JTextField gibt die Breite, in Textzeichen, an.
		//Die Java API doc ist eine perfekte Quelle für solche Informationen.
		tf = new JTextField(5);
		cb = new JComboBox();
		b = new JButton("Add");
		ActionListener l = new EditListener(tf, cb);
		b.addActionListener(l);
		
		//Das ist das Panel, das gleich Textfeld und Button enthalten wird.
		JPanel north = new JPanel(new BorderLayout());
		
		//Hier wird das Panel im North-Bereich hinzugefügt. Der zweite Parameter
		//Gibt den Ort des panels an. BorderLayout hat für alle 5 Bereiche Konstanten.
		add(north, BorderLayout.NORTH);
		
		//Ohne zweiten Parameter, benutzt BorderLayout den Center-Bereich
		north.add(tf);
		north.add(b, BorderLayout.EAST);
		add(cb, BorderLayout.SOUTH);
	}
}

Aber ein kleines Makel gibt es immer noch. Wenn man das Programm laufen lässt, fallen drei Dinge auf:

• Das Textfeld wird nicht geleert, wenn der Text hinzugefügt wird
• Man muss das Textfeld erst markieren, bevor man wieder etwas eingeben kann
• Die Enter-Taste bewirkt nach der Eingabe nichts

Der dritte Punkt ist eine Art, die Aktion auszulösen, es kommt deshalb in die GUI. Die ersten beiden sind Teil der Aktion, sind also Teil des Listeners.
Der Listener:

package post05;


import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

import javax.swing.JComboBox;
import javax.swing.JTextField;


public class EditListener implements ActionListener {
	private JTextField tf;
	private JComboBox  cb;
	
	public EditListener(JTextField tf, JComboBox cb) {
		this.tf = tf;
		this.cb = cb;
	}
	
	//@Override zeigt dem Compiler, dass die Methode in der Superklasse oder einem Interface
	//definiert ist. dadurck können Tippfehler o.Ä. vermieden werden.
	@Override
	public void actionPerformed(ActionEvent e) {
		cb.addItem(tf.getText());
		tf.setText("");
		tf.requestFocusInWindow();
	}
}

...und die GUI:

package post05;


import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.event.ActionListener;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JComboBox;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JTextField;

import post05.EditListener;


public class Example extends JPanel {
//Die "Signatur" einer main-Methode muss immer genau so aussehen
//public static void main(String[] args)
	
	public static void main(String[] args) {
		//Der frame ist ein object vom Typ JFrame
		JFrame jf = new JFrame();
		//Das ist nötig, damit das Programm sauber beendet wird, wenn man das Fenster schließt.
		//Der Grund ist aber für diesen Post etwas zu viel
		jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		
		//Wie bei jedem Component hat ein JFrame ein Jayout, und es können Components hinzugefügt
		//werden. Das Standard-Layout für Frames ist BorderLayout. diese Zeile fügt unser panel also
		//im Center Bereich ein, wo es das Gesamte Fenster ausfüllt.
		jf.add(new Example());
		
		//Standardmäßig hat ein frame die minimale Größe, die vom Betriebssystem vorausgesetzt ist.
		//pack() berechnet die benötigte Größe, um den Inhalt darzustellen, und vergrößert das Fenster.
		jf.pack();
		jf.setVisible(true);
	}
	
	//Jetzt brauchen wir sie zwar noch nicht permanent, aber für später speichere ich die
	//Komponenten in Attributen.
	private JTextField tf;
	private JButton    b;
	private JComboBox  cb;
	
	public Example() {
		//super() ruft explizit den Konstruktor der Superklasse (JPanel in this case) auf.
		//Ich benutze es, um das Objekt mit einem BorderLayout zu bestücken. Ich könnte aber
		//auch später setLayout(new BorderLayout()); benutzen.
		super(new BorderLayout());
		
		//Der Parameter von JTextField gibt die Breite, in Textzeichen, an.
		//Die Java API doc ist eine perfekte Quelle für solche Informationen.
		tf = new JTextField(5);
		cb = new JComboBox();
		b = new JButton("Add");
		ActionListener l = new EditListener(tf, cb);
		b.addActionListener(l);
		tf.addActionListener(l);
		
		//Das ist das Panel, das gleich Textfeld und Button enthalten wird.
		JPanel north = new JPanel(new BorderLayout());
		
		//Hier wird das Panel im North-Bereich hinzugefügt. Der zweite Parameter
		//Gibt den Ort des panels an. BorderLayout hat für alle 5 Bereiche Konstanten.
		add(north, BorderLayout.NORTH);
		
		//Ohne zweiten Parameter, benutzt BorderLayout den Center-Bereich
		north.add(tf);
		north.add(b, BorderLayout.EAST);
		add(cb, BorderLayout.SOUTH);
	}
}

Auch ein Textfeld kann einen ActionListener haben. Hier sieht man wieder, wie die Teile unabhängig sind und trotzdem zusammenarbeiten: Bei einem Textfeld wird ein ActionEvent durch die Enter-Taste ausgelöst, bei einem Button durch einen Klick. Trotzdem können beide den gleichen Code benutzen, um die Aktion umzusetzen.

Reguläre Ausdrücke: Grundlagen

Reguläre Ausdrücke (auf englisch Regular Expressions, oder kurz RegEx) sind ein ziemliches mächtiges Werkzeug, um mit Strings zu arbeiten. Allzuviele Grundlagen möchte ich jetzt allerdings nicht bringen, weil die verschiedenen Features in Pattern schon sehr übersichtlich aufgelistet sind. Ich erläutere es hier nur an einem Beispiel: Zahlen. Zahlen können in verschiedenen Formen vorhanden sein:
12
+12
12.0
Wir könnten natürlich noch 1.2E1 dazunehmen, aber das ist jetzt nicht, worauf es ankommt.
Zweck von RegEx ist es, von einem String herauszufinden, ob er eine bestimmte Form hat, oder wie ein Bestimmter Teil des Strings aussieht. Wie könnte man als RegEx darstellen, ob eine angegebene Zeichenkette eine Zahl darstellt?
Zuerst einmal das Vorzeichen: Das Vorzeichen kann + oder - sein, oder ganz fehlen:
[+-]?
Die eckigen Klammern geben an, dass eines der enthaltenen Zeichen folgt. Das Fragezeichen danach gibt an, dass der vorhergehende Ausdruck optional ist (genau ein- oder nullmal vorkommen kann).
Danach die Vorkommastellen:
\d+
\d ist die Menge aller Ziffern, das Pluszeichen gibt an, dass der vorige Ausdruck beliebig oft, aber mindestens einmal vorkommen kann. Vorher ist das Pluszeichen in einer Menge vorgekommen, dort verliert es seine Bedeutung
Die Nachkommastellen: Nachkommastellen müssen nicht vorhanden sein, aber wenn, es welche gibt, muss dem Dezimalpunkt mindestens eine Ziffer folgen:
(\.\d+)?
Die Klammern gruppieren den Punkt und die Nachkommastellen, denn es muss entweder beides oder keines geben. Der Backslash nimmt dem Punkt hier seine Bedeutung, denn normalerweise steht der Punkt für ein beliebiges Zeichen.

Der gesamte Ausdruck lautet also:
[+-]?\d+(\.\d+)?

Aber Achtung: um diesen Ausdruck in Java einzugeben, benötigt man

"[+-]?\\d+(\\.\\d+)?"

Der Backslash ist in Java nämlich, genau wie in RegEx, ein Escape-Zeichen. \n in einem Java-String steht für einen Zeilenumbruch, \\ steht für einen Backslash. Um also \. einzugeben, benötigt man \\.
Um in RegEx einen Backslash darzustellen, muss man \\ schreiben. aber um in Java \\ darzustellen, muss man \\\\ schreiben! Gefährlicher Stolperstein!

Um jetzt einfach nur festzustellen, ob ein String diesem RegEx entspricht, genügt die matches()-Methode der Klasse String. Außerdem Stellt String selbst noch weitere Methoden zur Verfügung, die mit regulären ausdrücken arbeiten:
replaceAll(String, String)
replaceFirst(String, String)
split(String)
split(String, int)

Die gleichen und noch viele weitere Möglichkeiten stehen mit Pattern und Matcher zur Verfügung. Aber das kommt erst nächstes Mal ;)

Programmier-Patterns: MVC

MVC ist die Abkürzung für Model-View-Controller. Ich mache es am Beispiel eines Schachspiels.

Das Konzept beim MVC-Pattern ist es, eine Aufgabe in 3 abgetrennte Teile zu packen:

Das Model ist der Hauptteil des Programms. Das Model ist für die Funktionalität zuständig. Beim Beispiel Schach wären das:

• die Figuren mit ihren Positionen und Zugmöglichkeiten.
• das Spiel mit allen Figuren. Das Spiel hätte auch die Aufgabe, festzustellen, ob jemand gewonnen hat.

Bei einem Programm, das sauber nach MVC entworfen ist, wäre das Modell alleine schon genug, um ein Schachspiel zu "spielen", also den Verlauf von Anfang bis Ende nachstellen zu können.

Ein echtes Spiel ist damit aber noch nicht möglich, weil Ein- und Ausgabe, egal in welcher Weise, strikt aus dem Modell herausgehalten werden. Das ist Sache der View. Es gibt ein Paar Beispiele wie eine View aussehen könnte:

• Kommandozeile: Die primitivste Form für eine View wäre Ein- und Ausgabe über die Eingabezeile. Obwohl das nicht grafisch ist, ist es immer noch die View, weil das Modell an sich keine Benutzerinteraktion enthält, auch wenn es nur über Text ist.
• Webinterface: Natürlich gibt es auch die Möglichkeit, dass das Modell auf einem Server läuft, und der User seine Züge über eine Website angibt und auch das Ergebnis sieht.
• GUI: Hier gibt es natürlich die verschiedensten Möglichkeiten: Eine Draufsicht auf ein Schachbrett sollte mit Swing nicht sehr schwer sein, ein 3D-Spielbrett erfordert dagegen natürlich mehr Aufwand.

Der dritte Teil, der Controller, ist am lockersten definiert. Der Controller ist die Verbindung, der Übersetzer, zwischen Model und View. Bei einem Webinterface wäre zum Beispiel der Controller dafür zuständig, die Requests des Clients in passender Form an das Model weiterzuleiten, und den Status des Models der View zu übergeben, in einer Form, die die View dann zu einer Seite verarbeiten kann.

GUIs in Java: Andere Layouts

Letztes mal haben wir ein bisschen mit Layouts gespielt, und dabei zwei BorderLayouts verwendet.

BorderLayout ist aber bei weitem nicht das letzte und mächtigste, das Java zu bieten hat:

FlowLayout:
FlowLayout kann man wirklich nicht als mächtig bezeichnen. Wichtig ist es allerdings, weil es das Standardlayout für Panels und Applets ist. Wenn in deinem Applet der Inhalt nur sehr klein erscheint, könnte es sein, dass du vergessen hast ein BorderLayout einzustellen. Denn das FlowLayout streckt den Inhalt nicht über den gesamten Component.
Alle Komponenten, die mit einem FlowLayout verwaltet werden (vergiss dabei nicht, dass das Layout immer auf einen Component angewendet wird, und diesem dann die Child-Components hinzugefügt werden), werden hintereinander in einer Zeile dargestellt. Ist die erste Zeile voll, wird in der nächsten weitergemacht.

Hier sieht man auch, wie die Zeilenhöhe zustandekommt: der höchste Component jeder Zeile bestimmt die Höhe der Zeile.

GridLayout:
GridLayout geht schon eher in die Richtung mächtig. GridLayout ermöglicht es, beliebig viele Komponenten in eine rechteckigen Gitter anzuordnen. Jeder Component erhält dabei genau gleich viel Platz.

Für dieses GridLayout wurden als Parameter als Zeilen- und Spaltenzahl 3 angegeben. Es hätte aber eine Angabe genügt (dafür nimmt man als den zweiten Parameter 0). Gibt man nur die Spaltenzahl an, wird die Zeilenzahl durch die Anzahl der Kind-Components bestimmt und andersherum.

BoxLayout:
BoxLayout hat Gemeinsamkeiten mit FlowLayout, ist aber um einiges nützlicher: In einem BoxLayout kann man die Komponenten in einer Zeile oder einer Spalte ausrichten.
In einem Spaltenorientierten BoxLayout hat jeder Component seine preferred height, und die breite wird (soweit möglich) an den breitesten component angepasst. In ähnlicher Art gilt das eben für zeilenorientierte BoxLayouts.

hier habe ich ein bisschen nachgeholfen. Das BoxLayout verwendet 3 Einstellungsmöglichkeiten eines Component: minimum size, maximum size und preferred size. Die maximum size eines Buttons ist standardmäßig genau so groß wie die preferred size. Damit diese Buttons auf gleiche Länge gestreckt werden, musste ich die maximum size manuell vergrößern.

CardLayout:
CardLayout ist ein spezielles Layout, das von allen hinzugefügten Components immer nur einen darstellt. Es könnte einmal eine Situation geben, wo du es brauchst, aber wahrscheinlich ist dann eine JTabbedPane sowieso die bessere Wahl. JTabbedPane stelln nämlich gleich die Registerkarten bereit, um zwischen den Tabs zu wechseln.


Darüber hinaus gibt es noch mehr, mächtigere Layouts, zum Beispiel:
GridBagLayout
GroupLayout
SpringLayout
Diese sind aber recht kompliziert zu verwenden und hauptsächlich für grafische Editoren gedacht.


Ein einzelnes Layout führt allerdings selten zum Ziel. Meistens wird man Panels mit verschiedenen Layouts Schachteln, um zum erwünschten Ergebnis zu kommen. Als Beispiel hier ein Formular, in das beliebig viele Eingabefelder eingefügt werden können:

Hier werden 3 Ebenen verwendet: Ganz oben ein BorderLayout. Der Button ist im South-Bereich, in der Mitte ist ein Panel für den Rest. Dieses Panel benutzt ein BoxLayout, in dem die Komponenten untereinander ausgerichtet ist.
Jede Zeile im BoxLayout stellt eine Eingabe dar. Weil ein BoxLayout beliebig viele Components enthalten kann, ist diese Struktur sehr flexibel.
Jede Eingabe ist wieder ein Panel mit BorderLayout. Das Label braucht nicht größer zu werden, deshalb ist es im West-Bereich. Das Eingabefeld soll den restlichen Platz verbrauchen und ist im Center-Bereich.

Solche komliziertere Layouts könnte man auch mit einem der oberen Layouts (GridBag, Group, Spring) realisieren, aber ohne einen Code-Editor sind verschachtelte Layouts ziemlich sicher schneller, kürzer und übersichtlicher, als eines dieser Layouts zu benutzen.

Für das letzte Beispiel gibts hier nochmal den Code:

package post02;


import java.awt.BorderLayout;

import javax.swing.BoxLayout;
import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JTextField;


public class Form extends JPanel {
	public static void main(String[] args) {
		JFrame jf = new JFrame();
		jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		
		//Ein Array kann man bei der Deklaration der Variable so initialisieren:
		//String[] s = {...};
		//Wenn man nicht gerade eine Variable deklariert kann man aber auch
		//new String[] {...}
		//benutzen.
		jf.add(new Form(new String[] {"Vorname:", "Nachname:", "Adresse:"}));
		
		jf.pack();
		jf.setVisible(true);
	}
	
	private String[]     labels;
	private JTextField[] textFields;
	private JButton      ok;
	
	public Form(String[] labels) {
		super(new BorderLayout());
		
		this.labels = labels;
		textFields = new JTextField[labels.length];
		
		JPanel form = new JPanel();
		//Der Konstruktor von BoxLayout nimmt (im Gegensatz zu den anderen üblichen Layouts) auch den Component,
		//mit dem es verwendet werden soll. Deshalb kann man das BoxLayout auch noch nicht im Konstruktor von
		//JPanel angeben
		form.setLayout(new BoxLayout(form, BoxLayout.Y_AXIS));
		for(int i = 0; i < labels.length; i++) {
			JLabel l = new JLabel(labels[i]);
			textFields[i] = new JTextField(5);
			
			JPanel p = new JPanel(new BorderLayout());
			p.add(l, BorderLayout.WEST);
			p.add(textFields[i]);
			form.add(p);
		}
		
		add(form);
		//hier wird gleichzeitig eine Zuweisung gemacht und die Variable abgefragt. Das ist also das gleiche wie
		//ok = new JButton("OK");
		//odd(ok, ...);
		add(ok = new JButton("OK"), BorderLayout.SOUTH);
	}
}

GUIs in Java: Layout

Grafische Oberflächen stellen klarerweise einen großen Teil eines Programmes dar. Nur wenige Programme, die für den Endnutzer gedacht sind, kommen ohne eine GUI aus.

Es gibt 3 grundsätzliche Wege, in Java eine GUI zu erstellen

• Zum Beispiel könntest du einen grafischen Editor für Benutzeroberflächen haben. Das trifft zum Beispiel bei der NetBeans IDE zu.
• Außerdem gibt es das AWT Framework...
• ...und das Swing/JFC framework

Ein grafischer Editor ist möglicherweise schneller und vergleichsweise einfacher. Andererseits fehlt mit so einem Editor die volle Kontrolle über das Resultat - Das Ergebnis könnte anders aussehen oder sich anders verhalten als erwünscht. Außer aus der Kompatibilität mit alten Java-Versionen (und zwar SEEHR alten Versionen) gibt es eigentlich keinen Grund für AWT.
Die klare Wahl ist deshalb Swing. Das Swing-Framework baut auf AWT auf, hat aber viele Vorteile. Die meisten spürt man allerdings erst, wenn man komplexere Aufgaben bewältigen will, deswegen verschiebe ich die Erklärung auf später.

Das war die Theorie zu GUI in Java - Zeit für ein bisschen Praxis. Für den Anfang genügt ein einfaches Layout-Beispiel:

Hier siehst du ein Textfeld, einen Button und eine Dropdown-Liste (Combo Box). Das Fenster ist übrigens von Ubuntu.
Hier sieht man zwar die Anordnung, aber das ist nicht genug, um das Layout festzustellen. Was wir benötigen ist das Verhalten bei einer Größenänderung:

Die Höhe unserer Komponenten ist gleichgeblieben, allerdings hat sich die Breite geändert. Nur der Button ist gleich geblieben. Das Textfeld hat den übrigen Platz konsumiert, und unten ist die Combo Box breiter geworden.

Was wird hier also für ein Layout verwendet? Es ist nicht einfach ein BorderLayout... es sind zwei! Ein BorderLayout hat 5 Bereiche:

Die North- und South-Bereiche haben ihre preferred height, werden aber von links bis rechts gestreckt. Die West- und East-Bereiche haben im Gegensatz dazu ihre preferred width und sind von oben bis unten gestreckt. Der Center-Bereich bekommt den restlichen Platz, ohne Rücksicht auf die preferred size.

Jeder der Bereiche kann nur einen Component enthalten. Wie du dir aber sicher schon gedacht hast, kann dieser eine Component wieder mehrere Components enthalten:

Die Frage, die sich jetzt noch stellt, ist: Welcher unserer Komponenten muss in welchen Bereich? Die Combo Box bietet sich eindeutig für South an. Im North-Bereich gibt es sowohl Textfeld als auch Button. Der Button Behält immer seine Breite und ist rechts, ist also im North-East-Bereich. Das Textfeld wird breiter, ist also im North-Center-Bereich. Obwohl das Textfeld im Center so viel Platz bekommt, wie da ist, bleibt die Höhe konstant. Das liegt daran, wie die Layouts zusammenarbeiten. Das zweite BorderLayout ist im North-Bereich untergebracht und bekommt deshalb nur so viel Höhe, wie unbedingt nötig.

Jetzt wo das Layout klar ist, musst du das ganze nur noch in Code umsetzen. Zuerst brauchen wir eine Klasse für unseren Code. Um es für spätere Erweiterungen einfacher zu machen, wird diese Klasse eine Subklasse von JPanel. JPanel ist ein Component, der eigentlich nur dafür gut ist, andere Komponenten zu enthalten.

package post01;


import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.event.ActionListener;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JComboBox;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JTextField;


public class Example extends JPanel {
	//Jetzt brauchen wir sie zwar noch nicht permanent, aber für später speichere ich die
	//Komponenten in Attributen.
	private JTextField tf;
	private JButton    b;
	private JComboBox  cb;
	
	public Example() {
		//super() ruft explizit den Konstruktor der Superklasse (JPanel in this case) auf.
		//Ich benutze es, um das Objekt mit einem BorderLayout zu bestücken. Ich könnte aber
		//auch später setLayout(new BorderLayout()); benutzen.
		super(new BorderLayout());
		
		//Der Parameter von JTextField gibt die Breite, in Textzeichen, an.
		//Die Java API doc ist eine perfekte Quelle für solche Informationen.
		tf = new JTextField(5);
		cb = new JComboBox();
		b = new JButton("Add");
		
		//Das ist das Panel, das gleich Textfeld und Button enthalten wird.
		JPanel north = new JPanel(new BorderLayout());
		
		//Hier wird das Panel im North-Bereich hinzugefügt. Der zweite Parameter
		//Gibt den Ort des panels an. BorderLayout hat für alle 5 Bereiche Konstanten.
		add(north, BorderLayout.NORTH);
		
		//Ohne zweiten Parameter, benutzt BorderLayout den Center-Bereich
		north.add(tf);
		north.add(b, BorderLayout.EAST);
		add(cb, BorderLayout.SOUTH);
	}
}

Hier kannst du sehen dass die Reihenfolge, in der die Komponenten hinzugefügt werden, unwichtig ist. obwohl das north-Panel schon hinzugefügt wird, bevor es Textfeld und Button enthält, sind sie trotzdem sichtbar.

...also eigentlich wird es sichtbar sein. Denn zum Anzeigen fehlen noch 2 Dinge: Eine main-Methode und ein frame

Die main-Methode ist der Startpunkt jeder richtigen Java-Applikation. In BlueJ werden (normalerweise) keine main-Methoden benutzt: Es werden direkt Konstruktoren und Methoden aufgerufen. Was entsteht ist aber auch keine echte Java-Applikation, weil ja der Programmierer selbst die Objekte erzeugt.
Die main-Methode kann man sich vorstellen als ein "Skript", das die Aufgabe, die notwendigen Objekte zu erzeugen, übernimmt.
Ein frame ist ein spezieller Component mit der Besonderheit, dass er auf dem Bildschirm sichtbar gemacht werden kann. Es gibt allerdings ein paar Dinge zu beachten. Du siehst sie in der main-Methode:

//Die "Signatur" einer main-Methode muss immer genau so aussehen
//public static void main(String[] args)

public static void main(String[] args) {
	//Der frame ist ein object vom Typ JFrame
	JFrame jf = new JFrame();
	//Das ist nötig, damit das Programm sauber beendet wird, wenn man das Fenster schließt.
	//Der Grund ist aber für diesen Post etwas zu viel
	jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
	
	//Wie bei jedem Component hat ein JFrame ein Jayout, und es können Components hinzugefügt
	//werden. Das Standard-Layout für Frames ist BorderLayout. diese Zeile fügt unser panel also
	//im Center Bereich ein, wo es das Gesamte Fenster ausfüllt.
	jf.add(new Example());
	
	//Standardmäßig hat ein frame die minimale Größe, die vom Betriebssystem vorausgesetzt ist.
	//pack() berechnet die benötigte Größe, um den Inhalt darzustellen, und vergrößert das Fenster.
	jf.pack();
	jf.setVisible(true);
}

Das ist also die vollständigen Main-Methode. Hier ist nochmal die vollständige Klasse:

package post01;


import java.awt.BorderLayout;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JComboBox;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JTextField;


public class Example extends JPanel {
//Die "Signatur" einer main-Methode muss immer genau so aussehen
//public static void main(String[] args)
	
	public static void main(String[] args) {
		//Der frame ist ein object vom Typ JFrame
		JFrame jf = new JFrame();
		//Das ist nötig, damit das Programm sauber beendet wird, wenn man das Fenster schließt.
		//Der Grund ist aber für diesen Post etwas zu viel
		jf.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		
		//Wie bei jedem Component hat ein JFrame ein Jayout, und es können Components hinzugefügt
		//werden. Das Standard-Layout für Frames ist BorderLayout. diese Zeile fügt unser panel also
		//im Center Bereich ein, wo es das Gesamte Fenster ausfüllt.
		jf.add(new Example());
		
		//Standardmäßig hat ein frame die minimale Größe, die vom Betriebssystem vorausgesetzt ist.
		//pack() berechnet die benötigte Größe, um den Inhalt darzustellen, und vergrößert das Fenster.
		jf.pack();
		jf.setVisible(true);
	}
	
	//Jetzt brauchen wir sie zwar noch nicht permanent, aber für später speichere ich die
	//Komponenten in Attributen.
	private JTextField tf;
	private JButton    b;
	private JComboBox  cb;
	
	public Example() {
		//super() ruft explizit den Konstruktor der Superklasse (JPanel in this case) auf.
		//Ich benutze es, um das Objekt mit einem BorderLayout zu bestücken. Ich könnte aber
		//auch später setLayout(new BorderLayout()); benutzen.
		super(new BorderLayout());
		
		//Der Parameter von JTextField gibt die Breite, in Textzeichen, an.
		//Die Java API doc ist eine perfekte Quelle für solche Informationen.
		tf = new JTextField(5);
		cb = new JComboBox();
		b = new JButton("Add");
		
		//Das ist das Panel, das gleich Textfeld und Button enthalten wird.
		JPanel north = new JPanel(new BorderLayout());
		
		//Hier wird das Panel im North-Bereich hinzugefügt. Der zweite Parameter
		//Gibt den Ort des panels an. BorderLayout hat für alle 5 Bereiche Konstanten.
		add(north, BorderLayout.NORTH);
		
		//Ohne zweiten Parameter, benutzt BorderLayout den Center-Bereich
		north.add(tf);
		north.add(b, BorderLayout.EAST);
		add(cb, BorderLayout.SOUTH);
	}
}

Das war's für heute! Fragen und Kommentare sind stark erwünscht ;)