Lektionen

Wie man Größe reduziert und die Serialisierung von Objekten in Java beschleunigt: überflüssige Felder mit transient ausschließen, volle Kontrolle über Externalizable übernehmen, Stream‑Komprimierung einsetzen ( GZIPOutputStream, ZipOutputStream), I/O durch Pufferung beschleunigen ( BufferedOutputStream, BufferedInputStream) und schnelles Kopieren über FileChannel. transferTo. Zur Leistungsbewertung verwenden wir sowohl schnelle Messungen mit System. nanoTime() als auch robuste Microbenchmarks mit JMH. Wir schließen mit einem Mini‑Experiment und der Analyse typischer Fehler.

Kurze und moderne Einführung in das Datenaustauschformat JSON: was es ist und warum es zum De-facto-Standard für REST API geworden ist; grundlegende Strukturen – Objekte { } und Arrays [ ], zulässige Typen (Strings "...", Zahlen, boolesche Werte true/ false, null), Verschachtelung, Vergleich mit XML, Entsprechungen JSON ↔ Java (Kollektionen Map<K, V>, HashMap<K, V>). Wir analysieren praktische Beispiele und typische Fehler: einfache Anführungszeichen, überflüssige Kommata, undefined, Zahlen mit führenden Nullen.

Jackson — der De-facto-Standard für die Arbeit mit JSON in Java: von einfachen Serialisierungs- und Deserialisierungsoperationen über ObjectMapper bis zur Feinsteuerung mit den Annotationen @JsonProperty, @JsonIgnore, @JsonInclude, @JsonFormat. In der Vorlesung behandeln wir die Einbindung ( jackson-databind), das Lesen und Schreiben von Objekten und Collections, Pretty-Printing, den Umgang mit Datums- und Zeitwerten sowie typische Fehler, einschließlich Generics mit TypeReference und Anforderungen an POJOs (parameterloser Konstruktor, Getter/Setter).

In dieser Vorlesung behandeln wir die Google-Bibliothek Gson: schneller Einstieg mit den Methoden toJson/ fromJson, Deserialisierung von Collections über TypeToken<>, flexible Konfiguration mit GsonBuilder ( setPrettyPrinting, serializeNulls, setDateFormat). Wir besprechen die Annotationen @SerializedName, @Expose, die Versionierung mit @Since/ @Until, eigene Adapter über TypeAdapter und registerTypeAdapter und vergleichen anschließend mit Jackson sowie typische Fehler.

Wenn die JSON-Struktur im Voraus unbekannt ist oder sich häufig ändert, ist es bequemer, nicht mit starren Java-Klassen zu arbeiten, sondern mit universellen Containern: Map, List und JSON-Bäumen. In der Vorlesung besprechen wir, wie man mit ObjectMapper Daten in Map<String, Object> und List einliest, wie man den Baum sicher über JsonNode und seine Methoden get/ path/ asText() traversiert, sowie eine Alternative mit Gson mit JsonElement, JsonObject, JsonArray. Wir schließen mit einer Praxis zum Extrahieren von Konfigurationen und der Besprechung typischer Fehler.

Warum und wie Eingabedaten im Format JSON vor der Deserialisierung geprüft werden: Wir betrachten den Datenvertrag über JSON Schema (Schlüssel type, properties, required, format), validieren in Java mit der Bibliothek everit-org/json-schema (Schema in Schema laden, Aufruf von validate), behandeln ValidationException korrekt und formulieren verständliche Fehlermeldungen für Benutzer und APIs.

Eine kurze und praxisnahe Einführung in XML: die Grundstruktur (Elemente, Attribute, Textknoten, Kommentare, CDATA), der Aufbau des Prologs, und vor allem – wozu Namensräume benötigt werden und wie man sie über die Attribute xmlns und xmlns:prefix deklariert und anwendet. Wir besprechen Präfixe, den Standard-Namensraum ( xmlns= "URI"), das Mischen verschiedener „Vokabulare“ in einem Dokument und typische Parsing-Fehler.

In dieser Lektion betrachten wir zwei klassische Ansätze zur Verarbeitung von XML: den baumbasierten DOM und den ereignisbasierten SAX. Sie lernen, Dokumente über den Baum zu lesen und zu ändern ( Document, Element, NodeList) und große Dateien streambasiert mit Ereignishandlern zu verarbeiten ( SAXParser, DefaultHandler, startElement/ characters/ endElement). Wir zeigen Vor- und Nachteile jedes Ansatzes, praktische Beispiele und besprechen typische Fehler (Speicher, Zerlegung von Text in characters, Versuche, XML in SAX zu modifizieren).

Wir besprechen das Streaming-Parsing von XML mit StAX: worin sich das Pull-Modell vom SAX-Push-Ansatz unterscheidet, wie man einen Parser über XMLInputFactory erstellt und Ereignisse aus XMLStreamReader in einer Schleife mit Aufrufen von reader. next() liest, welche Ereignistypen es gibt ( START_ELEMENT, CHARACTERS, END_ELEMENT, END_DOCUMENT) und wann StAX DOM/ SAX vorzuziehen ist. Plus: eine Vergleichstabelle der Ansätze, ein Mermaid-Diagramm und die Analyse typischer Fehler (Lecks bei Streams, Verschachtelung von Elementen, Exceptions XMLStreamException, IOException).

Wie man mit JAXB (Jakarta XML Binding) Java-Objekte in XML und zurück verwandelt: die Schlüsselannotationnen @XmlRootElement, @XmlElement, @XmlAttribute, @XmlType, @XmlTransient; Basisklassen JAXBContext, Marshaller, Unmarshaller; Formatierung über die Eigenschaft Marshaller.JAXB_FORMATTED_OUTPUT. Wir betrachten Maven-Abhängigkeiten für Java 11+ ( jakarta.xml.bind-api, jaxb-runtime), die Arbeit mit Collections und verschachtelten Objekten, die Steuerung der Elementreihenfolge ( propOrder), das Ausschließen von Feldern und typische Fehler.

Wie man JAXB beibringt, „nicht standardmäßige“ Typen zu serialisieren und Daten im gewünschten Format darzustellen: Wir verwenden die Annotation @XmlJavaTypeAdapter und schreiben eigene Adapter auf Basis von XmlAdapter<ValueType, BoundType>. Wir behandeln die Formatierung von Datumsangaben ( LocalDate → "dd.MM.yyyy"), Zahlen ( BigDecimal), den Umgang mit Collections, das Verschieben von Werten in Attribute mittels @XmlAttribute, Elemente mittels @XmlElement und das Ausschließen von Feldern mit @XmlTransient. Wir üben das Serialisieren/Deserialisieren mit Marshaller/ Unmarshaller und besprechen typische Fehler.

Wir frischen Lambda-Ausdrücke in Java auf und vertiefen sie: Syntax (Parameter, Pfeil ->, Rumpf), Kurzformen ohne Klammern und return, Verbindung zu funktionalen Interfaces ( Comparator, Runnable, Consumer), Alltagsbeispiele mit Listen, Threads und Stream API. Wir beleuchten den Geltungsbereich und die Regel „effektiv final“, den Unterschied von this bei Lambdas und anonymen Klassen sowie typische Fehler und wie man sie vermeidet.