Funktionale Programmierung in Java

Seminarziel

Am Ende des Seminars sind die Teilnehmenden in der Lage, die Konzepte der funktionalen Programmierung in Java effektiv zu nutzen, um zuverlässige und skalierbare Anwendungen zu entwickeln. Sie lernen, wie sie Lambdas, Streams und funktionale Schnittstellen verwenden, um ihren Code sauberer und wartbarer zu gestalten.

Inhalt

• Einführung in die funktionale Programmierung
  • Überblick und Geschichte: Was ist funktionale Programmierung und warum ist sie wichtig? Historische Entwicklung und Hauptmerkmale.
  • Vergleich mit anderen Programmierparadigmen: Unterschiede zwischen funktionaler, objektorientierter und prozeduraler Programmierung.
• Grundlegende Konzepte der funktionalen Programmierung
  • Unveränderlichkeit: Prinzip der Unveränderlichkeit und dessen Vorteile.
  • Pure Functions: Definition und Vorteile reiner Funktionen.
  • First-Class Functions: Funktionen als erstklassige Bürger und deren Bedeutung.
• Funktionale Programmierung in Java
  • Java 8 und funktionale Programmierung: Überblick über die Neuerungen in Java 8, die funktionale Programmierung unterstützen.
  • Lambdas: Einführung in Lambda-Ausdrücke, Syntax und Anwendungsbeispiele.
  • Functional Interfaces: Nutzung und Implementierung funktionaler Schnittstellen.
• Streams API
  • Einführung in Streams: Grundlagen des Streams API in Java.
  • Verarbeitung von Datenströmen: Nutzung von Streams zur Datenverarbeitung und -transformation.
  • Methoden der Streams API: Filter, Map, Reduce und andere wichtige Stream-Operationen.
• Praktische Übung 1: Einführung in funktionale Programmierung mit Java
  • Problemstellung: Implementierung einfacher funktionaler Programme unter Verwendung von Lambdas und Streams.
  • Lösung: Nutzung von Lambda-Ausdrücken und Streams zur Lösung von Programmierproblemen.
  • Ergebnis: Ein besseres Verständnis der grundlegenden Konzepte und deren Anwendung in Java.
• Fortgeschrittene Konzepte der funktionalen Programmierung
  • Higher-Order Functions: Funktionen, die andere Funktionen als Argumente verwenden oder zurückgeben.
  • Currying und Partial Application: Einführung in Currying und Partial Application und deren Anwendung.
  • Rekursion: Nutzung der Rekursion zur Lösung von Problemen in der funktionalen Programmierung.
• Optionals und funktionale Programmierung
  • Einführung in Optional: Nutzen und Vorteile der Klasse Optional in Java.
  • Verwendung von Optional: Anwendung von Optional zur Vermeidung von NullPointerExceptions.
• Nebenläufigkeit und Parallelität
  • Parallel Streams: Nutzung von parallelen Streams zur Optimierung der Performance.
  • CompletableFuture: Einführung und Anwendung von CompletableFuture zur nebenläufigen Programmierung.
• Best Practices und Performance-Tuning
  • Best Practices: Empfehlungen und Best Practices für die funktionale Programmierung in Java.
  • Performance-Tuning: Techniken zur Optimierung der Performance funktionaler Programme.
• Praktische Übung 2: Entwicklung eines komplexen funktionalen Programms
  • Problemstellung: Entwicklung einer Anwendung unter Nutzung fortgeschrittener Konzepte der funktionalen Programmierung.
  • Lösung: Implementierung des Programms unter Verwendung von Higher-Order Functions, Currying und Parallel Streams.
  • Ergebnis: Ein umfassendes Verständnis der fortgeschrittenen Konzepte und deren Anwendung in realen Projekten.