Funktionale Programmierung in Java und Kotlin
Eine umfassende Einführung
2nd Edition
Published on 29. July 2025
484 pages
978-3-98890-259-7 (ISBN)
Available for download
Description
Ihr Weg vom objektorientierten zum funktionalen Java
- Techniken, Muster und Best Practices für den praktischen Einsatz
- Mit vielen Codebeispielen zum kostenlosen Download
- Neu in der 2. Auflage: moderne Programmierung mit Kotlin
Mit Lambda-Ausdrücken hat die funktionale Programmierung in Java Einzug gehalten und mit Kotlin steht eine moderne Sprache für die Java-Welt zur Verfügung, die für eine funktionale Programmierung konzipiert wurde. Um die Vorteile dieses neuen Sprachfeatures effektiv nutzen zu können, ist jedoch ein grundlegendes Verständnis des funktionalen Programmierparadigmas notwendig, denn funktionale Programmierung unterscheidet sich stark von unserer gewohnten Welt der imperativen und objektorientierten Programmierung.
Dieses Buch bietet eine tiefgehende Einführung in die grundlegenden Möglichkeiten und Prinzipien der funktionalen Programmierung in Java und Kotlin. Anhand einer Vielzahl von Codebeispielen mit detaillierten Erläuterungen lernen Sie schrittweise die Welt dieses Programmierparadigmas kennen. Neu in dieser 2. Auflage ist ein eigener, umfassender Teil zur funktionalen Programmierung in Kotlin.
Das Buch erläutert die wichtigsten Konzepte wie:
- Lambda-Ausdrücke und funktionale Interfaces
- Programmieren ohne Seiteneffekte
- Funktionale Datenstrukturen
- Arbeiten mit Funktionsparametern und höheren Funktionen
- Funktionsketten und Funktionskomposition mit Monaden
- Streams
- Parallele Verarbeitung mit Streams
- Reaktive Streams im System RxJava
- Asynchrone Funktionsketten
- Kotlin-Erweiterungsfunktionen für die Java-Collections
- Lambda-Ausdrücke und Lambda-Ausdrücke mit Empfänger in Kotlin
- Gestaltung von domänenspezifischen Sprachen
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Book
07/2025
2nd Edition
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Person
Herbert Prähofer ist Professor für Informatik an der Johannes Kepler Universität Linz, Österreich. Seine Forschungsschwerpunkte liegen im Bereich der Methoden der Softwareentwicklung und des Software Engineerings, mit aktuellen Schwerpunkten im Bereich statischer und dynamischer Programmanalyse. Er ist Autor und Ko-Autor von über 100 Publikationen in wissenschaftlichen Zeitschriften, Konferenzbänden und Büchern. Seit 2007 ist er im Studium Informatik für die Ausbildung in funktionaler Programmierung zuständig und hält dort und an der Fachhochschule Hagenberg Lehrveranstaltungen zur funktionalen Programmierung in Java, Kotlin und Scala.
Content
- Cover
- Hinweise zur Benutzung
- Titel
- Impressum
- Inhalt
- Vorwort
- 1 Einleitung
- 1.1 Elementare Konzepte und Begriffe
- 1.2 Funktionale Programmierung in Java
- 1.3 Kotlin als Sprache für eine funktionale Programmierung
- Teil I Grundlagen der funktionalen Programmierung in Java
- 2 Sprachliche Grundlagen von Java
- 2.1 Generics
- 2.1.1 Typparameter
- 2.1.2 Typconstraints
- 2.1.3 Ko- und Kontravarianz
- 2.1.4 Typinferenz bei Generics
- 2.1.5 Schwachstellen der Generics in Java
- 2.2 Default-Methoden
- 2.3 Lambda-Ausdrücke
- 2.3.1 Funktionale Interfaces
- 2.3.2 Methodenreferenzen
- 2.4 Record-Klassen
- 2.5 Switch-Ausdrücke
- 2.6 Zusammenfassung
- 3 Programmieren ohne Seiteneffekte
- 3.1 Reine Funktionen
- 3.1.1 Iteration vs. Rekursion
- 3.1.2 Referenzielle Transparenz und Ersetzungsprinzip
- 3.2 Funktionale Ausnahmebehandlung mit Optional
- 3.3 Zusammenfassung
- 4 Funktionale Datenstrukturen
- 4.1 Algebraische Datentypen
- 4.2 Pattern Matching
- 4.3 Paare und Tupel
- 4.4 Funktionale Listen
- 4.5 Persistente Collections
- 4.6 Zusammenfassung
- Teil II Gestaltungsprinzipien und Entwurfsmuster
- 5 Programmieren mit Funktionsparametern
- 5.1 Höhere Funktionen für Collections
- 5.1.1 Höhere Funktionen bei persistenten Collections
- 5.2 Flexible Programmschnittstellen
- 5.3 Algorithmen
- 5.3.1 Tiefensuche
- 5.3.2 Verallgemeinerung der Suche
- 5.4 Entwurfsmuster
- 5.4.1 Strategie
- 5.4.2 Kommando
- 5.5 Eingebettete und bedingte Ausführung
- 5.5.1 Eingebetteter Code
- 5.5.2 Bedingte Ausführung
- 5.6 Auswertung nach Bedarf
- 5.6.1 Faule Iteratoren
- 5.6.2 Unendliche Folgen
- 5.6.3 Faule Iteration über die Knoten eines Graphen
- 5.7 Zusammenfassung
- 6 Reduktion mit Monoiden
- 6.1 Monoide
- 6.2 Reduktion
- 6.3 Monoide in Java
- 6.4 Reduzierbare Strukturen
- 6.4.1 Reducible
- 6.4.2 Abgeleitete Operationen
- 6.5 Heben von Monoiden auf Container-Strukturen
- 6.5.1 Reduktion von Optional-Werten
- 6.5.2 Reduktion von Map-Einträgen
- 6.6 Parallele Reduktion
- 6.7 Zusammenfassung
- 7 Funktionsketten mit Monaden
- 7.1 Flüssige Schnittstellen
- 7.2 Funktoren
- 7.2.1 Funktor Optional
- 7.2.2 Gesetze und Eigenschaften
- 7.3 Monaden
- 7.3.1 Monade Optional
- 7.3.2 Gesetze
- 7.3.3 Bedeutung von Monaden
- 7.3.4 MonadPlus: Monade mit monoider Kombination
- 7.4 Zusammenfassung
- 8 Funktionskomposition
- 8.1 Funktionskomposition bei funktionalen Interfaces
- 8.1.1 Funktionskomposition mit Function
- 8.1.2 Logische Verknüpfungen bei Predicate
- 8.1.3 Bilden von Vergleichsketten mit Comparator
- 8.2 Generatoren für Zufallswerte
- 8.2.1 Monade Gen&A&
- 8.2.2 Erzeugen von Generatoren mit map
- 8.2.3 Generatoren für Listen und Wörter
- 8.2.4 Unendliche Iteratoren für Zufallswerte
- 8.3 Kombinator-Parser
- 8.3.1 Parser und Parser-Ergebnisse
- 8.3.2 Monade Parser
- 8.3.3 Kombinationsoperatoren
- 8.3.4 Parser für arithmetische Ausdrücke
- 8.4 Zusammenfassung
- Teil III Funktionale Systeme und Bibliotheken
- 9 Streams
- 9.1 Grundlagen von Streams
- 9.1.1 Ein erstes Beispiel
- 9.1.2 Externe vs. interne Iteration
- 9.1.3 Bedarfsauswertung
- 9.2 Klassen von Streams
- 9.3 Stream-Operationen
- 9.3.1 Erzeugeroperationen
- 9.3.2 Zwischenoperationen
- 9.3.3 Terminaloperationen
- 9.4 Collectors
- 9.4.1 Interface Collector
- 9.4.2 Vordefinierte Collectors
- 9.4.3 Downstream Collectors
- 9.4.4 Eine eigene Collector-Implementierung
- 9.5 Anwendungsbeispiele
- 9.5.1 Ergebnisauswertung mit Streams
- 9.5.2 Wortindex zu einem Text
- 9.6 Hinweise
- 9.6.1 Einmal-Iteration
- 9.6.2 Begrenzung von unendlichen Streams
- 9.6.3 Zustandslose und zustandsbehaftete Operationen
- 9.6.4 Reihenfolge von Operationen
- 9.6.5 Kombinationen von Operationen
- 9.7 Interne Implementierung
- 9.7.1 Beispiel
- 9.8 Zusammenfassung
- 10 Parallele Streams
- 10.1 Erzeugen von parallelen Streams
- 10.2 Parallele Ausführung
- 10.2.1 Spliterators
- 10.2.2 Ausführung mit Fork/Join-Framework
- 10.3 Bedingungen bei paralleler Ausführung
- 10.3.1 Parallele Ausführung und Seiteneffekte
- 10.3.2 Eigenschaften der Parameter von reduce
- 10.3.3 Paralleles Sammeln
- 10.4 Laufzeit
- 10.5 Zusammenfassung
- 11 Asynchrone Funktionsketten
- 11.1 Asynchrone Lösung mit Futures
- 11.2 CompletableFuture
- 11.3 Kombination von CompletableFutures
- 11.4 Beispiel Flugsuche
- 11.5 Zusammenfassung
- 12 Reaktive Streams
- 12.1 Grundlagen
- 12.1.1 Kontrakt von Observable
- 12.1.2 Erzeugen von Observables
- 12.1.3 Anmelden und Abmelden von Observer
- 12.2 Varianten
- 12.2.1 Single
- 12.2.2 Completable
- 12.2.3 Maybe
- 12.3 Hot und Cold Observables
- 12.3.1 ConnectableObservable
- 12.3.2 Beispiel Echtzeitdaten
- 12.4 Operationen
- 12.4.1 Abbildungen
- 12.4.2 Filtern und Teilmengen
- 12.4.3 Reduktion und Suche
- 12.4.4 Sammeln
- 12.4.5 Operationen mit Zeit
- 12.4.6 Kombinationen
- 12.4.7 Konvertierungen
- 12.4.8 Seiteneffekte
- 12.5 Asynchrone Ausführung
- 12.5.1 Serialisierung von nebenläufigen Ereignissen
- 12.5.2 subscribeOn und Scheduler
- 12.5.3 observeOn
- 12.6 Fehlerbehandlung
- 12.6.1 Fehlerereignisse auslösen
- 12.6.2 Auf Fehler reagieren
- 12.7 Rückstau und Flusskontrolle
- 12.7.1 Reduktion der Menge der Ereignisse
- 12.7.2 Flowables
- 12.8 Testen reaktiver Streams
- 12.9 Zusammenfassung
- 13 Testen mit und von Funktionen
- 13.1 Funktionsparameter bei JUnit 5
- 13.2 AssertJ: Eine DSL für Unit-Tests
- 13.3 Eigenschaftsbasiertes Testen nach QuickCheck
- 13.3.1 Tests
- 13.3.2 Shrinken der Werte
- 13.4 Zusammenfassung
- Teil IV Funktionale Programmierung in Kotlin
- 14 Einführung in die Sprache Kotlin
- 14.1 Dateien, Packages und Deklarationen
- 14.2 Basisdatentypen und Arrays
- 14.3 Funktionen
- 14.4 Variablen, Ausdrücke und Kontrollstrukturen
- 14.4.1 Variablen
- 14.4.2 Kontrollstrukturen
- 14.5 Klassen, Interfaces und Objekte
- 14.5.1 Klassen
- 14.5.2 Interfaces
- 14.5.3 Objekte
- 14.5.4 Companion-Objekte
- 14.5.5 Spezielle Arten von Klassen
- 14.6 Das Typsystem von Kotlin
- 14.6.1 Verband der Typen und Typinferenz
- 14.6.2 Nullable- und Non-Nullable-Typen
- 14.6.3 Typtest und Typecasts
- 14.7 Generics
- 14.7.1 Typparameter
- 14.7.2 Typconstraints
- 14.7.3 Ko- und Kontravarianz
- 14.7.4 Star-Projektion
- 14.7.5 Reifizierte Typparameter
- 14.8 Erweiterungsfunktionen und Erweiterungsproperties
- 14.9 Delegates
- 14.9.1 Property-Delegates
- 14.9.2 Klassen-Delegates
- 14.10 Zusammenfassung
- 15 Funktionale Datenstrukturen in Kotlin
- 15.1 Datenklassen
- 15.2 Paare und Tripel
- 15.3 Algebraische Datentypen mit Datenklassen
- 15.4 Pattern Matching
- 15.5 Funktionale Liste in Kotlin
- 15.6 Collections in Kotlin
- 15.7 Zusammenfassung
- 16 Lambda-Ausdrücke und höhere Funktionen
- 16.1 Formen von Lambda-Ausdrücken
- 16.2 Funktionsreferenzen und anonyme Funktionen
- 16.3 Closures
- 16.4 Inlining Lambda-Ausdrücke
- 16.5 Java-Interoperabilität und SAM-Interfaces
- 16.6 Höhere Funktionen für FList
- 16.7 Zusammenfassung
- 17 Höhere Funktionen für Collections
- 17.1 Einführung
- 17.2 Abbilden, Filtern, Sortieren, Teilmengen
- 17.3 Reduktion
- 17.4 Suche und Quantoren
- 17.5 Bilden von Maps
- 17.6 Gruppieren und Aufteilen
- 17.7 Weitere Operationen
- 17.8 Sequences
- 17.9 Zusammenfassung
- 18 Lambda-Ausdrücke mit Empfänger
- 18.1 Grundlagen
- 18.2 Varianten und Kombinationen
- 18.3 Scope-Funktionen
- 18.4 Hierarchische Builder
- 18.4.1 Ein Builder für Trees
- 18.4.2 Ein Builder für hierarchische Dokumente
- 18.5 Zusammenfassung
- 19 Domänenspezifische Sprachen
- 19.1 Fallbeispiel physikalische Einheiten
- 19.2 Fallbeispiel Parser-DSL
- 19.2.1 Parser und Result
- 19.2.2 Funktionen und Kombinationsoperatoren
- 19.2.3 DSL für Parser-Spezifikationen
- 19.3 Fallbeispiel Zustandsmaschinen
- 19.4 Zusammenfassung
- 20 Gestaltung von Systemen und Frameworks
- 20.1 Koroutinen
- 20.1.1 Suspend-Funktionen und Koroutinen
- 20.1.2 Strukturierte Nebenläufigkeit
- 20.2 Flows
- 20.3 Jetpack Compose
- 20.4 Ktor
- 20.5 Zusammenfassung
- A Bibliografie
- B Laufzeitexperimente Parallele Streams
- B.1 Experimentelle Anordnungen
- B.2 Experimente
- Fußnoten
- Index
- Über den Autor
