Du kommst nicht weiter? Die größten Hürden beim Erlernen von Java und wie du sie überwindest

Wie du weißt, empfehlen wir Programmiereinsteigern, als erste Programmiersprache Java zu lernen. CodeGym bietet dir alles, was du brauchst, um Java erfolgreich, leicht verständlich und unterhaltsam zu meistern. Aber so sehr Gamification-Elemente, eine lockere Geschichte und witzige Charaktere den Lernprozess auch erleichtern, das Erlernen der Java-Grundlagen hält für die meisten Einsteiger dennoch einige Hürden bereit. Heute werfen wir einen Blick auf einige der schwierigsten Bereiche in den Grundlagen der Java-Programmierung und versuchen zu verstehen, warum viele Menschen sie als schwierig empfinden und ob es etwas gibt, was du dagegen tun kannst.

1. Generics

Generics in Java sind Typen, die einen Parameter haben. Wenn du einen generischen Typ erstellst, gibst du nicht nur einen Typ an, sondern auch den Datentyp, mit dem er arbeiten soll. Generics werden von Java-Lernenden oft als einer der schwierigsten Teile von Java genannt. „Mein Hauptproblem ist immer noch der Umgang mit Generics. Es ist viel einfacher, wenn du Methoden mit Parametern hast, denen du folgen kannst, aber es wird verwirrend, wenn du deine eigenen schreiben musst“, so ein anonymer Java-Lernender.

Tipps und Empfehlungen

Hier nun eine Meinung über Generics in Java von Ravi Reddy, einem erfahrenen Programmierer und Universitätsprofessor: „Java Generics tun etwas, was Templates in C++ nicht tun – sie implementieren Typsicherheit. Die Implementierung von C++-Templates ist ein einfacher Präprozessor-Trick und gewährleistet keine Typsicherheit. Generics in Java sind wie C++-Templates, aber mit zusätzlicher Typsicherheit. Meiner Meinung nach ist die Typensicherheit ein wesentliches Merkmal jeder guten Entwicklungsumgebung. Und ja! Sie können verwirrend sein, weil wir gedanklich zwischen den Parametern und den Typen hin und her wechseln. Aber ich glaube, dass es sich lohnt, Zeit zu investieren, um sie zu meistern. Denn ich konnte viel besser in Java ‚denken‘, nachdem ich Interfaces und Generics verstanden hatte.“

2. Multithreading

Multithreading in Java ist ein Prozess, bei dem zwei oder mehr Threads gleichzeitig ausgeführt werden, um eine maximale Auslastung der CPU durch die Anwendung zu erreichen. Multithreading löst sehr wichtige Aufgaben und kann unsere Programme schneller machen. Oft um ein Vielfaches schneller. Aber es gilt als eines der Themen, bei denen viele neue Java-Lernende nicht so recht weiterkommen. Und all das nur, weil Multithreading auch Probleme schaffen kann, anstatt sie zu lösen. Es gibt zwei spezifische Probleme, die durch Multithreading entstehen können: Deadlock und Race Conditions. Ein Deadlock ist eine Situation, in der mehrere Threads auf Ressourcen warten, die von den anderen verwendet werden, und keiner von ihnen weiter ausgeführt werden kann. Eine Race Condition (Wettlaufsituation) ist ein Designfehler in einem Multithreading-System oder einer Anwendung, bei dem der Betrieb des Systems oder der Anwendung von der Reihenfolge abhängt, in der die Teile des Codes ausgeführt werden.

Tipps und Empfehlungen

Hier ist eine gute Empfehlung für den Umgang mit Multithreading von S. Lott, einem Softwarearchitekten und aktiven Nutzer von StackExchange, einem beliebten Forum für Programmierer aller Art: „Multithreading ist einfach. Eine Anwendung für Multithreading zu programmieren ist sehr, sehr einfach. Es gibt einen einfachen Trick: Verwende eine gut gestaltete Nachrichtenwarteschlange (keine eigene), um Daten zwischen Threads zu übertragen. Der schwierige Teil ist, dass mehrere Threads ein gemeinsames Objekt auf magische Weise aktualisieren müssen. Das ist der Punkt, an dem es fehleranfällig wird, weil die Leute nicht auf die Race Conditions achten, die es gibt. Viele Leute verwenden keine Nachrichtenwarteschlangen und versuchen, gemeinsam genutzte Objekte zu aktualisieren und schaffen sich damit selbst Probleme. Schwierig ist es, einen Algorithmus zu entwickeln, der gut funktioniert, wenn Daten zwischen mehreren Warteschlangen ausgetauscht werden. Das ist schwierig. Aber die Mechanik der koexistierenden Threads (über gemeinsame Warteschlangen) ist einfach.“

3. Probleme mit dem Klassenpfad

Klassenpfadfehler gehören zu den am häufigsten beklagten Problemen, mit denen Java-Entwickler bei ihrer täglichen Arbeit konfrontiert sind. „Probleme mit dem Klassenpfad können zeitaufwändig zu debuggen sein und neigen dazu, zu den denkbar ungünstigsten Zeiten und an den ärgerlichsten Orten aufzutreten: vor der Veröffentlichung und oft in Umgebungen, auf die das Entwicklungsteam wenig oder gar keinen Zugriff hat. Sie können auch auf der IDE-Ebene auftreten und zu einer Quelle verminderter Produktivität werden“, sagt Vasco Ferreira, ein erfahrener Java/Javascript-Entwickler und Autor von Programmiertutorials.

Tipps und Empfehlungen

„Klassenpfad-Probleme sind nicht so kompliziert, wie es auf den ersten Blick scheinen mag. Es geht darum, ob Zip-Dateien (Jars) in bestimmten Verzeichnissen vorhanden sind oder nicht, wie man diese Verzeichnisse findet und wie man den Klassenpfad in Umgebungen mit eingeschränktem Zugriff debuggt. Durch die Kenntnis einer begrenzten Anzahl von Konzepten wie Class Loader, Class Loader Chain und Parent First / Parent Last können diese Probleme effektiv angegangen werden“, erklärt der Experte.

4. Polymorphismus und seine richtige Anwendung

Wenn es um die Prinzipien der OOP geht, sagen viele Leute, dass sie Schwierigkeiten haben, Polymorphismus zu verstehen. Polymorphismus ist die Fähigkeit eines Programms, Objekte mit der gleichen Schnittstelle auf die gleiche Weise zu behandeln, ohne Informationen über den spezifischen Typ des Objekts. Obwohl Polymorphismus ein recht grundlegendes Thema ist, ist es ziemlich umfangreich und bildet einen großen Teil der Java-Grundlagen. Für viele Lernende ist die Polymorphie eine erste Herausforderung beim Erlernen von Java. Das liegt daran, dass es verschiedene Formen von Polymorphismus gibt, die in unterschiedlichen Kontexten verwendet werden, was natürlich verwirrend sein kann.

Tipps und Empfehlungen

Es gibt keine andere Möglichkeit, mit Polymorphismus umzugehen, als ihn praktisch zu lernen. Torben Mogensen, der an der Universität von Kopenhagen Programmieren lehrt, erklärt dieses Konzept folgendermaßen: „Einfaches Überladen: + kann sowohl Ganzzahladdition, Gleitkommazahladdition und (in einigen Sprachen) Stringverkettung bedeuten. Subtyp-Polymorphismus: Wenn B ein Subtyp von A ist (von ihm erbt), kann jeder Wert vom Typ B in einem Kontext verwendet werden, der einen Wert vom Typ A erwartet. Parametrischer Polymorphismus: Ein Typ kann mit Typparametern parametrisiert werden, so dass du in verschiedenen Kontexten verschiedene Typargumente bereitstellen und den parametrisierten Typ zu verschiedenen konkreten Typen instanziieren kannst. Dies wird auch als ‚Templates‘ oder ‚Generics‘ bezeichnet und in OO-Sprachen üblicherweise mit spitzen Klammern angegeben (z. B. T<A>). Interface-Polymorphismus. Dabei handelt es sich im Grunde um einen Mechanismus, bei dem du den Subtyp-Polymorphismus auf Subtypen beschränkst, die ein bestimmtes Interface implementieren, oder den parametrischen Polymorphismus auf Typparameter, die ein bestimmtes Interface implementieren.“

5. Reflexion

Reflexion ist ein Mechanismus, mit dem Daten über ein Programm untersucht werden, während es läuft. Mit Reflexion kannst du Informationen über Felder, Methoden und Klassenkonstruktoren untersuchen. Außerdem kannst du mit Typen arbeiten, die zur Kompilierzeit nicht vorhanden waren, sondern erst zur Laufzeit verfügbar wurden. Reflexion und ein logisch konsistentes Modell für die Ausgabe von Fehlerinformationen machen es möglich, korrekten dynamischen Code zu erstellen. Aber für viele Menschen ist es nicht so einfach herauszufinden, wie sie Reflexion nutzen können.

Tipps und Empfehlungen

„Im Fall von Reflexion und Java ermöglicht Reflexion, dass Java, das für statische Typisierung ausgelegt ist, dynamisch typisiert wird. Dynamische Typisierung ist nicht per se schlecht. Ja, es erlaubt dem Programmierer, bestimmte OOP-Prinzipien zu brechen, aber gleichzeitig ermöglicht es viele leistungsstarke Funktionen wie Laufzeit-Proxying und Dependency Injection. Ja, mit Java kannst du dir mit Reflexion selbst in den Fuß schießen. Allerdings musst du die Waffe ganz explizit auf deinen Fuß richten, sie entsichern und den Abzug betätigen“, erklärt Jayesh Lalwani, ein erfahrener Java-Programmierer und Anwendungsarchitekt.

6. Eingabe-/Ausgabe-Streams

Mit Streams kannst du mit jeder Datenquelle arbeiten: dem Internet, dem Dateisystem deines Computers oder etwas anderem. Streams sind ein universelles Werkzeug. Sie ermöglichen es einem Programm, Daten von überall her zu empfangen (Eingabe-Streams) und sie überall hin zu senden (Ausgabe-Streams). Ihre Aufgabe ist dieselbe: Daten von einem Ort entgegenzunehmen und sie an einen anderen zu senden. Es gibt zwei Arten von Streams: Eingabe-Streams (für den Empfang von Daten) und Ausgabe-Streams (für das Senden von Daten). Was es für viele Menschen schwierig macht, die Verwendung von Streams zu verstehen, ist die Tatsache, dass Java mehrere E/A-Stream-Klassen hat.

Tipps und Empfehlungen

„Java hat so viele E/A-Stream-Klassen, was vor allem auf zwei Faktoren zurückzuführen ist. Der erste ist das Erbe. Einige Klassen sind aus historischen Gründen noch vorhanden und werden nicht als veraltet markiert, da sie nicht als schädlich angesehen werden. Zweitens: Flexibilität. Verschiedene Anwendungen haben unterschiedliche Anforderungen und daher hast du je nach deinen Anforderungen mehrere Möglichkeiten. Nützliche Abstraktionen bringen Klarheit, wenn man sie liest, und mit wenigen Zeilen Code kann man viel erreichen“, sagt Jonas Mellin, ein Java-Experte aus Schweden. Welche Aspekte von Java waren für dich am schwierigsten zu verstehen? Bist du auch eine Zeit lang nicht weitergekommen? Teile deine Erfahrungen in den Kommentaren.