Bug: Synchronized Methoden verschoben

# Conflicts:
#	src/main/java/schule/ngb/zm/media/Sound.java

CHANGELOG.md

@@ -7,12 +7,15 @@ und diese Projekt folgt [Semantic Versioning](https://semver.org/spec/v2.0.0.htm
 ## [Unreleased]
 
 ### Added
-- System für EventListener erstellt
+- System für EventListener.
   - `AudioListener` und `AnimationListener` als erste Anwendungsfälle.
-- Pakete für Animationen und Maschinelles-Lernen hinzugefügt
+- Pakete für Animationen und Maschinelles-Lernen.
+- Farbverläufe als Füllung.
 
 ### Changed
 - `update(double)` und `draw()` werden nun in einem eigenen Thread aufgerufen. 
+- Die Standardwerte in `Constants` wurden mit dem Prefix `DEFAULT_` benannt (vorher `STD_`).
+- Die Standardwerte sind nun nicht mehr `final` und können vom Nutzer manuell gesetzt werden.
 
 ## Version 0.0.22
 
@@ -24,7 +27,7 @@ und diese Projekt folgt [Semantic Versioning](https://semver.org/spec/v2.0.0.htm
 ### Changed
 - Neue Package-Struktur:
   - `schule.ngb.zm.media` für Audio-Klassen (und ggf. zukünftig Video).
-  - `schule.ngb.zm.tasks` für alles Rund um Parallelität.
+  - `schule.ngb.zm.util.tasks` für alles Rund um Parallelität.
 - `Zeichenthread` und `TaskRunner` setzen die Namen der Threads für besseres Debugging.
 
 ### Removed

build.gradle

@@ -28,8 +28,13 @@ dependencies {
 	runtimeOnly 'com.googlecode.soundlibs:tritonus-share:0.3.7.4'
 	runtimeOnly 'com.googlecode.soundlibs:mp3spi:1.9.5.4'
 
+	compileOnlyApi 'colt:colt:1.2.0'
+	//api 'colt:colt:1.2.0'
+	//api 'net.sourceforge.parallelcolt:parallelcolt:0.10.1'
+
     testImplementation 'org.junit.jupiter:junit-jupiter-api:5.8.1'
-    testRuntimeOnly 'org.junit.jupiter:junit-jupiter-engine:5.8.1'
+	testImplementation 'org.junit.jupiter:junit-jupiter-params:5.8.1'
+	testRuntimeOnly 'org.junit.jupiter:junit-jupiter-engine:5.8.1'
 }
 
 test {

src/main/java/schule/ngb/zm/Color.java

@@ -1,5 +1,10 @@
 package schule.ngb.zm;
 
+import java.awt.*;
+import java.awt.geom.AffineTransform;
+import java.awt.geom.Rectangle2D;
+import java.awt.image.ColorModel;
+
 /**
  * Repräsentiert eine Farbe in der Zeichenmaschine.
  * <p>
@@ -9,7 +14,7 @@ package schule.ngb.zm;
  * Eine Farbe hat außerdem einen Transparenzwert zwischen 0 (unsichtbar) und 255
  * (deckend).
  */
-public class Color {
+public class Color implements Paint {
 
 
 	//@formatter:off
@@ -146,7 +151,7 @@ public class Color {
 	 * @param alpha Transparentwert zwischen 0 und 255.
 	 */
 	public Color( int red, int green, int blue, int alpha ) {
-		rgba = ((alpha&0xFF) << 24) | ((red&0xFF) << 16) | ((green&0xFF) << 8) | ((blue&0xFF) << 0);
+		rgba = ((alpha & 0xFF) << 24) | ((red & 0xFF) << 16) | ((green & 0xFF) << 8) | ((blue & 0xFF) << 0);
 	}
 
 	/**
@@ -462,6 +467,23 @@ public class Color {
 		return new java.awt.Color(rgba, true);
 	}
 
+	@Override
+	public PaintContext createContext( ColorModel cm, Rectangle deviceBounds, Rectangle2D userBounds, AffineTransform xform, RenderingHints hints ) {
+		return getJavaColor().createContext(cm, deviceBounds, userBounds, xform, hints);
+	}
+
+	@Override
+	public int getTransparency() {
+		int alpha = getAlpha();
+		if( alpha == 0xff ) {
+			return Transparency.OPAQUE;
+		} else if( alpha == 0 ) {
+			return Transparency.BITMASK;
+		} else {
+			return Transparency.TRANSLUCENT;
+		}
+	}
+
 	@Override
 	/**
 	 * Prüft, ob ein anderes Objekt zu diesem gleich ist.
@@ -473,7 +495,9 @@ public class Color {
 	 * @return {@code true}, wenn die Objekte gleich sind, sonst {@code false}.
 	 */
 	public boolean equals( Object obj ) {
-		if( obj == null ) { return false; }
+		if( obj == null ) {
+			return false;
+		}
 		if( obj instanceof Color ) {
 			return ((Color) obj).getRGBA() == this.rgba;
 		} else if( obj instanceof java.awt.Color ) {

src/main/java/schule/ngb/zm/ColorLayer.java

@@ -1,55 +0,0 @@
-package schule.ngb.zm;
-
-public class ColorLayer extends Layer {
-
-	private Color background;
-
-	public ColorLayer( Color color ) {
-		this.background = color;
-		clear();
-	}
-
-	public ColorLayer( int width, int height, Color color ) {
-		super(width, height);
-		this.background = color;
-		clear();
-	}
-
-	@Override
-	public void setSize( int width, int height ) {
-		super.setSize(width, height);
-		clear();
-	}
-
-	public Color getColor() {
-		return background;
-	}
-
-	public void setColor( Color color ) {
-		background = color;
-		clear();
-	}
-
-	public void setColor( int gray ) {
-		setColor(gray, gray, gray, 255);
-	}
-
-	public void setColor( int gray, int alpha ) {
-		setColor(gray, gray, gray, alpha);
-	}
-
-	public void setColor( int red, int green, int blue ) {
-		setColor(red, green, blue, 255);
-	}
-
-	public void setColor( int red, int green, int blue, int alpha ) {
-		setColor(new Color(red, green, blue, alpha));
-	}
-
-	@Override
-	public void clear() {
-		drawing.setColor(background.getJavaColor());
-		drawing.fillRect(0, 0, getWidth(), getHeight());
-	}
-
-}

src/main/java/schule/ngb/zm/Constants.java

@@ -1,7 +1,7 @@
 package schule.ngb.zm;
 
 import schule.ngb.zm.anim.Easing;
-import schule.ngb.zm.util.ImageLoader;
+import schule.ngb.zm.util.io.ImageLoader;
 import schule.ngb.zm.util.Noise;
 
 import java.awt.Cursor;
@@ -75,42 +75,42 @@ public class Constants {
 	/**
 	 * Standardbreite eines Zeichenfensters.
 	 */
-	public static final int STD_WIDTH = 400;
+	public static final int DEFAULT_WIDTH = 400;
 
 	/**
 	 * Standardhöhe eines Zeichenfensters.
 	 */
-	public static final int STD_HEIGHT = 400;
+	public static final int DEFAULT_HEIGHT = 400;
 
 	/**
 	 * Standardwert für die Frames pro Sekunde einer Zeichenmaschine.
 	 */
-	public static final int STD_FPS = 60;
+	public static final int DEFAULT_FPS = 60;
 
 	/**
 	 * Standardfarbe der Füllungen.
 	 */
-	public static final Color STD_FILLCOLOR = Color.WHITE;
+	public static Color DEFAULT_FILLCOLOR = Color.WHITE;
 
 	/**
 	 * Standardfarbe der Konturen.
 	 */
-	public static final Color STD_STROKECOLOR = Color.BLACK;
+	public static Color DEFAULT_STROKECOLOR = Color.BLACK;
 
 	/**
 	 * Standardwert für die Dicke der Konturen.
 	 */
-	public static final double STD_STROKEWEIGHT = 1.0;
+	public static double DEFAULT_STROKEWEIGHT = 1.0;
 
 	/**
 	 * Standardwert für die Schriftgröße.
 	 */
-	public static final int STD_FONTSIZE = 14;
+	public static int DEFAULT_FONTSIZE = 14;
 
 	/**
 	 * Standardwert für den Abstand von Formen.
 	 */
-	public static final int STD_BUFFER = 10;
+	public static int DEFAULT_BUFFER = 10;
 
 	public static int DEFAULT_ANIM_RUNTIME = 1000;
 
@@ -410,11 +410,12 @@ public class Constants {
 	 * wirken sich auf die aktuelle Zeichenmaschine aus und sollten nur von der
 	 * Zeichenmaschine selbst vorgenommen werden.
 	 */
+	// TODO: (ngb) volatile ?
 
 	/**
 	 * Aktuell dargestellte Bilder pro Sekunde.
 	 */
-	public static int framesPerSecond = STD_FPS;
+	public static int framesPerSecond = DEFAULT_FPS;
 
 	/**
 	 * Anzahl der Ticks (Frames), die das Programm bisher läuft.
@@ -1269,7 +1270,8 @@ public class Constants {
 	}
 
 	/**
-	 * Erzeugt eine Pseudozufallszahl nach einer Gaussverteilung.
+	 * Erzeugt eine Pseudozufallszahl zwischen -1 und 1 nach einer
+	 * Normalverteilung mit Mittelwert 0 und Standardabweichung 1.
 	 *
 	 * @return Eine Zufallszahl.
 	 * @see Random#nextGaussian()

src/main/java/schule/ngb/zm/Drawable.java

@@ -3,14 +3,29 @@ package schule.ngb.zm;
 import java.awt.*;
 
 /**
- * Zeichenbare Objekte können auf eine Zeichenfläche gezeichnet werden.
- * In der Regel werden sie einmal pro Frame gezeichnet.
+ * {@code Drawable} Objekte können auf eine Zeichenfläche gezeichnet werden. In
+ * der Regel werden sie einmal pro Frame gezeichnet.
  */
 public interface Drawable {
 
 	/**
 	 * Gibt an, ob das Objekt derzeit sichtbar ist (also gezeichnet werden
 	 * muss).
+	 * <p>
+	 * Wie mit dieser Information umgegangen wird, ist nicht weiter festgelegt.
+	 * In der Regel sollte eine aufrufende Instanz zunächst prüfen, ob das
+	 * Objekt aktiv ist, und nur dann{@link #draw(Graphics2D)} aufrufen. Für
+	 * implementierende Klassen ist es aber gegebenenfalls auch sinnvoll, bei
+	 * Inaktivität den Aufruf von {@code draw(Graphics2D)} schnell abzubrechen:
+	 * <pre><code>
+	 * void draw( Graphics2D graphics ) {
+	 *     if( !isVisible() ) {
+	 *         return;
+	 *     }
+	 *
+	 *     // Objekt zeichnen..
+	 * }
+	 * </code></pre>
 	 *
 	 * @return {@code true}, wenn das Objekt sichtbar ist.
 	 */
@@ -18,7 +33,7 @@ public interface Drawable {
 
 	/**
 	 * Wird aufgerufen, um das Objekt auf die Zeichenfläche <var>graphics</var>
-	 * zu draw.
+	 * zu zeichnen.
 	 * <p>
 	 * Das Objekt muss dafür Sorge tragen, dass der Zustand der Zeichenfläche
 	 * (Transformationsmatrix, Farbe, ...) erhalten bleibt. Das Objekt sollte

src/main/java/schule/ngb/zm/GraphicsLayer.java

@@ -1,11 +0,0 @@
-package schule.ngb.zm;
-
-import java.awt.Graphics2D;
-
-public class GraphicsLayer extends Layer {
-
-	public Graphics2D getGraphics() {
-		return drawing;
-	}
-
-}

src/main/java/schule/ngb/zm/Layer.java

@@ -6,19 +6,45 @@ import java.awt.Graphics2D;
 import java.awt.RenderingHints;
 import java.awt.image.BufferedImage;
 
+/**
+ * Basisklasse für Ebenen der {@link Zeichenleinwand}.
+ * <p>
+ * Die {@code Zeichenleinwand} besteht aus einer Reihe von Ebenen, die
+ * übereinandergelegt und von "unten" nach "oben" gezeichnet werden. Die Inhalte
+ * der oberen Ebenen können also Inhalte der darunterliegenden verdecken.
+ *
+ * Ebenen sind ein zentraler Bestandteil bei der Implementierung einer {@link Zeichenmaschine}.
+ * Es werden
+ * Sie erben von {@code Constants}, damit sie beim
+ */
 public abstract class Layer extends Constants implements Drawable, Updatable {
 
+	/**
+	 * Interner Puffer für die Ebene, der einmal pro Frame auf die
+	 * Zeichenleinwand übertragen wird.
+	 */
 	protected BufferedImage buffer;
 
+	/**
+	 * Der Grafikkontext der Ebene, der zum Zeichnen der Inhalte verwendet
+	 * wird.
+	 */
 	protected Graphics2D drawing;
 
+	/**
+	 * Ob die Ebene derzeit sichtbar ist.
+	 */
 	protected boolean visible = true;
 
+	/**
+	 * Ob die Ebene aktiv ist, also {@link #update(double) Updates} empfangen
+	 * soll.
+	 */
 	protected boolean active = true;
 
 
 	public Layer() {
-		this(STD_WIDTH, STD_HEIGHT);
+		this(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);
 	}
 
 	public Layer( int width, int height ) {
@@ -33,6 +59,12 @@ public abstract class Layer extends Constants implements Drawable, Updatable {
 		return buffer.getHeight();
 	}
 
+	/**
+	 * Ändert die Größe der Ebene auf die angegebene Größe.
+	 *
+	 * @param width Die neue Breite.
+	 * @param height Die neue Höhe.
+	 */
 	public void setSize( int width, int height ) {
 		if( buffer != null ) {
 			if( buffer.getWidth() != width || buffer.getHeight() != height ) {
@@ -44,8 +76,13 @@ public abstract class Layer extends Constants implements Drawable, Updatable {
 
 	}
 
+	/**
+	 * Gibt die Resourcen der Ebene frei.
+	 */
 	public void dispose() {
 		drawing.dispose();
+		drawing = null;
+		buffer = null;
 	}
 
 	/**

src/main/java/schule/ngb/zm/Options.java

@@ -41,7 +41,9 @@ public final class Options {
 		PAUSED,
 		STOPPED,
 		TERMINATED,
-		IDLE
+		IDLE,
+		DELAYED,
+		DISPATCHING
 	}
 
 	/**

src/main/java/schule/ngb/zm/Spielemaschine.java

@@ -1,18 +1,24 @@
 package schule.ngb.zm;
 
-import java.awt.Graphics;
-import java.util.LinkedList;
+import schule.ngb.zm.layers.DrawableLayer;
 
+import java.awt.Graphics2D;
+import java.util.Collections;
+import java.util.Iterator;
+import java.util.LinkedList;
+import java.util.List;
+
+@SuppressWarnings( "unused" )
 public class Spielemaschine extends Zeichenmaschine {
 
 	private LinkedList<Drawable> drawables;
 
 	private LinkedList<Updatable> updatables;
 
-	private GraphicsLayer mainLayer;
+	private GameLayer mainLayer;
 
 	public Spielemaschine( String title ) {
-		this(STD_WIDTH, STD_HEIGHT, title);
+		this(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT, title);
 	}
 
 
@@ -22,7 +28,7 @@ public class Spielemaschine extends Zeichenmaschine {
 		drawables = new LinkedList<>();
 		updatables = new LinkedList<>();
 
-		mainLayer = new GraphicsLayer();
+		mainLayer = new GameLayer();
 		canvas.addLayer(mainLayer);
 	}
 
@@ -79,9 +85,10 @@ public class Spielemaschine extends Zeichenmaschine {
 	@Override
 	public final void update( double delta ) {
 		synchronized( updatables ) {
-			for( Updatable updatable : updatables ) {
-				if( updatable.isActive() ) {
-					updatable.update(delta);
+			List<Updatable> it = List.copyOf(updatables);
+			for( Updatable u: it ) {
+				if( u.isActive() ) {
+					u.update(delta);
 				}
 			}
 		}
@@ -91,14 +98,27 @@ public class Spielemaschine extends Zeichenmaschine {
 
 	@Override
 	public final void draw() {
-		mainLayer.clear();
-		synchronized( drawables ) {
-			for( Drawable drawable : drawables ) {
-				if( drawable.isVisible() ) {
-					drawable.draw(mainLayer.getGraphics());
+
+	}
+
+	private class GameLayer extends Layer {
+
+		public Graphics2D getGraphics() {
+			return drawing;
+		}
+
+		@Override
+		public void draw( Graphics2D pGraphics ) {
+			clear();
+			List<Drawable> it = List.copyOf(drawables);
+			for( Drawable d: it ) {
+				if( d.isVisible() ) {
+					d.draw(drawing);
 				}
 			}
+			super.draw(pGraphics);
 		}
+
 	}
 
 }

src/main/java/schule/ngb/zm/Updatable.java

@@ -1,21 +1,42 @@
 package schule.ngb.zm;
 
 /**
- * Aktualisierbare Objekte können in regelmäßigen Intervallen (meist einmal
- * pro Frame) ihren Zustand update. Diese Änderung kann abhängig vom
+ * {@code Updatable} Objekte können in regelmäßigen Intervallen (meist einmal
+ * pro Frame) ihren Zustand aktualisieren. Diese Änderung kann abhängig vom
  * Zeitintervall (in Sekunden) zum letzten Aufruf passieren.
  */
 public interface Updatable {
 
 	/**
 	 * Gibt an, ob das Objekt gerade auf Aktualisierungen reagiert.
-	 * @return {@code true}, wenn das Objekt aktiv ist.
+	 * <p>
+	 * Wie mit dieser Information umgegangen wird, ist nicht weiter festgelegt.
+	 * In der Regel sollte eine aufrufende Instanz zunächst prüfen, ob das
+	 * Objekt aktiv ist, und nur dann{@link #update(double)} aufrufen. Für
+	 * implementierende Klassen ist es aber gegebenenfalls auch sinnvoll, bei
+	 * Inaktivität den Aufruf von {@code update(double)} schnell abzubrechen:
+	 * <pre><code>
+	 * void update( double delta ) {
+	 *     if( !isActive() ) {
+	 *         return;
+	 *     }
+	 *
+	 *     // Aktualisierung ausführen..
+	 * }
+	 * </code></pre>
+	 *
+	 * @return {@code true}, wenn das Objekt aktiv ist, {@code false}
+	 * 	andernfalls.
 	 */
 	public boolean isActive();
 
 	/**
 	 * Änderung des Zustandes des Objekts abhängig vom Zeitintervall
-	 * <var>delta</var> in Sekunden.
+	 * {@code delta} in Sekunden.
+	 * <p>
+	 * Die kann, muss aber nicht, die Rückgabe von {@link #isActive()}
+	 * berücksichtigen.
+	 *
 	 * @param delta Zeitintervall seit dem letzten Aufruf (in Sekunden).
 	 */
 	public void update( double delta );

src/main/java/schule/ngb/zm/Zeichenfenster.java

@@ -1,6 +1,239 @@
 package schule.ngb.zm;
 
-// TODO: Auslagern des Frames in diese Klasse (Trennung Swing-GUI/Canvas, Zeichenmaschine und Drawing-Thread)
-public class Zeichenfenster {
+import schule.ngb.zm.util.Log;
+import schule.ngb.zm.util.Validator;
+
+import javax.imageio.ImageIO;
+import javax.swing.*;
+import java.awt.*;
+import java.awt.event.KeyAdapter;
+import java.awt.event.KeyEvent;
+import java.awt.event.KeyListener;
+import java.io.File;
+import java.io.IOException;
+import java.net.URL;
+import java.util.ArrayList;
+
+/**
+ * Ein Zeichenfenster ist das Programmfenster für die Zeichenmaschine.
+ * <p>
+ * Das Zeichenfenster implementiert hilfreiche Funktionen, um ein
+ * Programmfenster mit einer Zeichenleinwand als zentrales Element zu erstellen.
+ * Ein Zeichenfenster kann auch ohne eine Zeichenmaschine verwendet werden, um
+ * eigene Programmabläufe zu implementieren.
+ */
+public class Zeichenfenster extends JFrame {
+
+	public static final void setLookAndFeel() {
+		try {
+			UIManager.setLookAndFeel(UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());
+		} catch( Exception ex ) {
+			LOG.error(ex, "Couldn't set the look and feel: %s", ex.getMessage());
+		}
+	}
+
+	public static final GraphicsDevice getGraphicsDevice() {
+		// Wir suchen den Bildschirm, der derzeit den Mauszeiger enthält, um
+		// das Zeichenfenster dort zu zentrieren.
+		// TODO: (ngb) Wenn wir in BlueJ sind, sollte das Fenster neben dem Editor öffnen.
+		java.awt.Point mouseLoc = MouseInfo.getPointerInfo().getLocation();
+		GraphicsEnvironment environment = GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment();
+		GraphicsDevice[] devices = environment.getScreenDevices();
+		GraphicsDevice displayDevice = null;
+		for( GraphicsDevice gd : devices ) {
+			if( gd.getDefaultConfiguration().getBounds().contains(mouseLoc) ) {
+				displayDevice = gd;
+				break;
+			}
+		}
+		// Keinen passenden Bildschirm gefunden. Wir nutzen den Standard.
+		if( displayDevice == null ) {
+			displayDevice = environment.getDefaultScreenDevice();
+		}
+		return displayDevice;
+	}
+
+	/**
+	 * Das Anzeigefenster, auf dem die ZM gestartet wurde (muss nicht gleich dem
+	 * Aktuellen sein, wenn das Fenster verschoben wurde).
+	 */
+	private GraphicsDevice displayDevice;
+
+	/**
+	 * Bevorzugte Abmessungen der Zeichenleinwand. Für das Zeichenfenster hat
+	 * es Priorität die Leinwand auf dieser Größe zu halten. Gegebenenfalls unter
+	 * Missachtung anderer Größenvorgaben. Allerdings kann das Fenster keine
+	 * Garantie für die Größe der Leinwand übernehmen.
+	 */
+	private int canvasPreferredWidth, canvasPreferredHeight;
+
+	/**
+	 * Speichert, ob die Zeichenmaschine mit {@link #setFullscreen(boolean)} in
+	 * den Vollbildmodus versetzt wurde.
+	 */
+	private boolean fullscreen = false;
+
+	/**
+	 * {@code KeyListener}, um den Vollbild-Modus mit der Escape-Taste zu
+	 * verlassen. Wird von {@link #setFullscreen(boolean)} automatisch
+	 * hinzugefügt und entfernt.
+	 */
+	private KeyListener fullscreenExitListener = new KeyAdapter() {
+		@Override
+		public void keyPressed( KeyEvent e ) {
+			if( e.getKeyCode() == KeyEvent.VK_ESCAPE ) {
+				// canvas.removeKeyListener(this);
+				setFullscreen(false);
+			}
+		}
+	};
+
+	private Zeichenleinwand canvas;
+
+	public Zeichenfenster( int width, int height, String title ) {
+		this(new Zeichenleinwand(width, height), title, getGraphicsDevice());
+	}
+
+	public Zeichenfenster( int width, int height, String title, GraphicsDevice displayDevice ) {
+		this(new Zeichenleinwand(width, height), title, displayDevice);
+	}
+
+	public Zeichenfenster( Zeichenleinwand canvas, String title ) {
+		this(canvas, title, getGraphicsDevice());
+	}
+
+	public Zeichenfenster( Zeichenleinwand canvas, String title, GraphicsDevice displayDevice ) {
+		super(Validator.requireNotNull(displayDevice).getDefaultConfiguration());
+		this.displayDevice = displayDevice;
+
+		Validator.requireNotNull(canvas, "Every Zeichenfenster needs a Zeichenleinwand, but got <null>.");
+
+		this.canvasPreferredWidth = canvas.getWidth();
+		this.canvasPreferredHeight = canvas.getHeight();
+		//this.add(canvas, BorderLayout.CENTER);
+		this.add(canvas);
+		this.canvas = canvas;
+
+		// Konfiguration des Frames
+		this.setTitle(title == null ? "Zeichenfenster " + Constants.APP_VERSION: title);
+		// Kann vom Aufrufenden überschrieben werden
+		this.setDefaultCloseOperation(WindowConstants.DO_NOTHING_ON_CLOSE);
+
+		// Das Icon des Fensters ändern
+		try {
+			if( Zeichenmaschine.MACOS ) {
+				URL iconUrl = Zeichenmaschine.class.getResource("icon_512.png");
+				Image icon = ImageIO.read(iconUrl);
+				// Dock Icon in macOS setzen
+				Taskbar taskbar = Taskbar.getTaskbar();
+				taskbar.setIconImage(icon);
+			} else {
+				ArrayList<Image> icons = new ArrayList<>(4);
+				for( int size = 32; size <= 512; size *= size ) {
+					icons.add(ImageIO.read(new File("icon_" + size + ".png")));
+				}
+
+				this.setIconImages(icons);
+			}
+		} catch( IllegalArgumentException | IOException e ) {
+			LOG.warn("Could not load image icons: %s", e.getMessage());
+		} catch( SecurityException | UnsupportedOperationException macex ) {
+			// Dock Icon in macOS konnte nicht gesetzt werden :(
+			LOG.warn("Could not set dock icon: %s", macex.getMessage());
+		}
+		// Fenster zusammenbauen, auf dem Bildschirm positionieren ...
+		this.pack();
+		this.setResizable(false);
+		this.setLocationByPlatform(true);
+		// this.centerFrame();
+	}
+
+	public GraphicsDevice getDisplayDevice() {
+		return displayDevice;
+	}
+
+	public Rectangle getScreenBounds() {
+		return displayDevice.getDefaultConfiguration().getBounds();
+	}
+
+	public Zeichenleinwand getCanvas() {
+		return canvas;
+	}
+
+	public Rectangle getCanvasBounds() {
+		return canvas.getBounds();
+	}
+	/**
+	 * Zentriert das Zeichenfenster auf dem aktuellen Bildschirm.
+	 */
+	public final void centerFrame() {
+		java.awt.Rectangle screenBounds = getScreenBounds();
+		java.awt.Rectangle frameBounds = getBounds();
+		this.setLocation(
+			(int) (screenBounds.x + (screenBounds.width - frameBounds.width) / 2.0),
+			(int) (screenBounds.y + (screenBounds.height - frameBounds.height) / 2.0)
+		);
+	}
+
+	public void setCanvasSize( int newWidth, int newHeight ) {
+		// TODO: (ngb) Put constains on max/min frame/canvas size
+		if( fullscreen ) {
+			canvasPreferredWidth = newWidth;
+			canvasPreferredHeight = newHeight;
+			setFullscreen(false);
+		} else {
+			canvas.setSize(newWidth, newHeight);
+			canvasPreferredWidth = canvas.getWidth();
+			canvasPreferredHeight = canvas.getHeight();
+			this.pack();
+		}
+	}
+
+	/**
+	 * Aktiviert oder deaktiviert den Vollbildmodus für die Zeichenmaschine.
+	 * <p>
+	 * Der Vollbildmodus wird abhängig von {@code pEnable} entweder aktiviert
+	 * oder deaktiviert. Wird die Zeichenmaschine in den Vollbildmodus versetzt,
+	 * dann wird automatisch ein {@link KeyListener} aktiviert, der bei
+	 * Betätigung der ESCAPE-Taste den Vollbildmodus verlässt. Wird der
+	 * Vollbildmodus verlassen, wird die zuletzt gesetzte Fenstergröße
+	 * wiederhergestellt.
+	 *
+	 * @param pEnable Wenn {@code true}, wird der Vollbildmodus aktiviert,
+	 * 	ansonsten deaktiviert.
+	 */
+	public final void setFullscreen( boolean pEnable ) {
+		// See https://docs.oracle.com/javase/tutorial/extra/fullscreen/index.html
+		if( displayDevice.isFullScreenSupported() ) {
+			if( pEnable && !fullscreen ) {
+				// frame.setUndecorated(true);
+				this.setResizable(false); // Should be set anyway
+				displayDevice.setFullScreenWindow(this);
+
+				java.awt.Rectangle bounds = getScreenBounds();
+				// TODO: (ngb) We need to switch layouts to allow the LayoutManger to maximize the canvas
+				canvas.setSize(bounds.width, bounds.height);
+				// Register ESC to exit fullscreen
+				canvas.addKeyListener(fullscreenExitListener);
+
+				fullscreen = true;
+			} else if( !pEnable && fullscreen ) {
+				fullscreen = false;
+
+				canvas.removeKeyListener(fullscreenExitListener);
+				displayDevice.setFullScreenWindow(null);
+				canvas.setSize(canvasPreferredWidth, canvasPreferredHeight);
+				this.pack();
+				// frame.setUndecorated(false);
+			}
+		}
+	}
+
+	public boolean isFullscreen() {
+		Window win = displayDevice.getFullScreenWindow();
+		return fullscreen && win.equals(this);
+	}
+
+	private static final Log LOG = Log.getLogger(Zeichenfenster.class);
 
 }

src/main/java/schule/ngb/zm/Zeichenleinwand.java

@@ -1,12 +1,16 @@
 package schule.ngb.zm;
 
-import java.awt.Canvas;
-import java.awt.Graphics;
-import java.awt.Graphics2D;
-import java.awt.Toolkit;
+import schule.ngb.zm.layers.ColorLayer;
+import schule.ngb.zm.layers.ShapesLayer;
+import schule.ngb.zm.util.Log;
+
+import java.awt.*;
 import java.awt.image.BufferStrategy;
 import java.util.ArrayList;
 import java.util.LinkedList;
+import java.util.List;
+import java.util.concurrent.BlockingQueue;
+import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
 
 /**
  * Eine Leinwand ist die Hauptkomponente einer Zeichenmaschine. Sie besteht aus
@@ -33,8 +37,8 @@ public class Zeichenleinwand extends Canvas {
 	 */
 	public Zeichenleinwand( int width, int height ) {
 		super.setSize(width, height);
-		this.setPreferredSize(this.getSize());
-		this.setMinimumSize(this.getSize());
+		this.setPreferredSize(getSize());
+		this.setMinimumSize(getSize());
 		this.setBackground(Constants.DEFAULT_BACKGROUND.getJavaColor());
 
 		// Liste der Ebenen initialisieren und die Standardebenen einfügen
@@ -56,8 +60,8 @@ public class Zeichenleinwand extends Canvas {
 	@Override
 	public void setSize( int width, int height ) {
 		super.setSize(width, height);
-		this.setPreferredSize(this.getSize());
-		this.setMinimumSize(this.getSize());
+		this.setPreferredSize(getSize());
+		this.setMinimumSize(getSize());
 
 		synchronized( layers ) {
 			for( Layer layer : layers ) {
@@ -195,7 +199,8 @@ public class Zeichenleinwand extends Canvas {
 
 	public void updateLayers( double delta ) {
 		synchronized( layers ) {
-			for( Layer layer : layers ) {
+			List<Layer> it = List.copyOf(layers);
+			for( Layer layer : it ) {
 				layer.update(delta);
 			}
 		}
@@ -232,7 +237,8 @@ public class Zeichenleinwand extends Canvas {
 	public void draw( Graphics graphics ) {
 		Graphics2D g2d = (Graphics2D) graphics.create();
 		synchronized( layers ) {
-			for( Layer layer : layers ) {
+			List<Layer> it = List.copyOf(layers);
+			for( Layer layer : it ) {
 				layer.draw(g2d);
 			}
 		}
@@ -256,7 +262,8 @@ public class Zeichenleinwand extends Canvas {
 						g2d.clearRect(0, 0, getWidth(), getHeight());
 
 						synchronized( layers ) {
-							for( Layer layer : layers ) {
+							List<Layer> it = List.copyOf(layers);
+							for( Layer layer : it ) {
 								layer.draw(g2d);
 							}
 						}
@@ -277,4 +284,6 @@ public class Zeichenleinwand extends Canvas {
 		}
 	}
 
+	private static final Log LOG = Log.getLogger(Zeichenleinwand.class);
+
 }

src/main/java/schule/ngb/zm/Zeichenmaschine.java

@@ -1,12 +1,14 @@
 package schule.ngb.zm;
 
 import schule.ngb.zm.anim.Animation;
-import schule.ngb.zm.shapes.ShapesLayer;
-import schule.ngb.zm.tasks.TaskRunner;
-import schule.ngb.zm.util.ImageLoader;
+import schule.ngb.zm.layers.ColorLayer;
+import schule.ngb.zm.layers.DrawingLayer;
+import schule.ngb.zm.layers.ImageLayer;
+import schule.ngb.zm.layers.ShapesLayer;
+import schule.ngb.zm.util.io.ImageLoader;
 import schule.ngb.zm.util.Log;
+import schule.ngb.zm.util.tasks.TaskRunner;
 
-import javax.imageio.ImageIO;
 import javax.swing.*;
 import javax.swing.event.MouseInputListener;
 import java.awt.*;
@@ -15,7 +17,6 @@ import java.awt.image.BufferedImage;
 import java.io.File;
 import java.io.IOException;
 import java.util.concurrent.*;
-import java.util.logging.Level;
 
 /**
  * Hauptklasse der Zeichenmaschine.
@@ -24,7 +25,7 @@ import java.util.logging.Level;
  * Die Klasse übernimmt die Initialisierung eines Programmfensters und der
  * nötigen Komponenten.
  */
-// TODO: Refactorings (besonders in Bezug auf Nebenläufigkeit)
+@SuppressWarnings( "unused" )
 public class Zeichenmaschine extends Constants {
 
 	/**
@@ -110,47 +111,7 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	/**
 	 * Das Zeichenfenster der Zeichenmaschine
 	 */
-	private JFrame frame;
-
-	/**
-	 * Die Graphics-Umgebung für das aktuelle Fenster.
-	 */
-	private GraphicsEnvironment environment;
-
-	/**
-	 * Das Anzeigefenster, auf dem die ZM gestartet wurde (muss nicht gleich
-	 * dem Aktuellen sein, wenn das Fenster verschoben wurde).
-	 */
-	private GraphicsDevice displayDevice;
-
-	/**
-	 * Speichert, ob die Zeichenmaschine mit {@link #setFullscreen(boolean)}
-	 * in den Vollbildmodus versetzt wurde.
-	 */
-	private boolean fullscreen = false;
-
-	/**
-	 * Höhe und Breite der Zeichenmaschine, bevor sie mit
-	 * {@link #setFullscreen(boolean)} in den Vollbild-Modus versetzt wurde.
-	 * Wird verwendet, um die Fenstergröße wiederherzustellen, sobald der
-	 * Vollbild-Modus verlassen wird.
-	 */
-	private int initialWidth, initialHeight;
-
-	/**
-	 * {@code KeyListener}, um den Vollbild-Modus mit der Escape-Taste zu
-	 * verlassen. Wird von {@link #setFullscreen(boolean)} automatisch
-	 * hinzugefügt und entfernt.
-	 */
-	private KeyListener fullscreenExitListener = new KeyAdapter() {
-		@Override
-		public void keyPressed( KeyEvent e ) {
-			if( e.getKeyCode() == KeyEvent.VK_ESCAPE ) {
-				// canvas.removeKeyListener(this);
-				setFullscreen(false);
-			}
-		}
-	};
+	private Zeichenfenster frame;
 
 	// Aktueller Zustand der Zeichenmaschine.
 
@@ -169,6 +130,8 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	 */
 	private boolean running = false;
 
+	private boolean terminateImediately = false;
+
 	/**
 	 * Ob die ZM nach dem nächsten Frame pausiert werden soll.
 	 */
@@ -204,7 +167,7 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	 * Gibt an, ob nach Ende des Hauptthreads das Programm beendet werden soll,
 	 * oder das Zeichenfenster weiter geöffnet bleibt.
 	 */
-	private boolean quitAfterTeardown = false;
+	private boolean quitAfterShutdown = false;
 
 	// Mauszeiger
 	/**
@@ -255,7 +218,7 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	 * @param title Der Titel, der oben im Fenster steht.
 	 */
 	public Zeichenmaschine( String title ) {
-		this(STD_WIDTH, STD_HEIGHT, title, true);
+		this(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT, title, true);
 	}
 
 	/**
@@ -270,7 +233,7 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	 * 	Aufruf von {@code draw()}.
 	 */
 	public Zeichenmaschine( String title, boolean run_once ) {
-		this(STD_WIDTH, STD_HEIGHT, title, run_once);
+		this(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT, title, run_once);
 	}
 
 	/**
@@ -314,75 +277,32 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	public Zeichenmaschine( int width, int height, String title, boolean run_once ) {
 		LOG.info("Starting " + APP_NAME + " " + APP_VERSION);
 
-		// Setzen des "Look&Feel"
-		try {
-			UIManager.setLookAndFeel(UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());
-		} catch( Exception ex ) {
-			LOG.log(Level.SEVERE, "Error setting the look and feel: " + ex.getMessage(), ex);
-		}
-
-		// Wir suchen den Bildschirm, der derzeit den Mauszeiger enthält, um
-		// das Zeichenfenster dort zu zentrieren.
-		java.awt.Point mouseLoc = MouseInfo.getPointerInfo().getLocation();
-		environment = GraphicsEnvironment.getLocalGraphicsEnvironment();
-		GraphicsDevice[] devices = environment.getScreenDevices();
-		for( GraphicsDevice gd : devices ) {
-			if( gd.getDefaultConfiguration().getBounds().contains(mouseLoc) ) {
-				displayDevice = gd;
-				break;
-			}
-		}
-		// Keinen passenden Bildschirm gefunden. Wir nutzen den Standard.
-		if( displayDevice == null ) {
-			displayDevice = environment.getDefaultScreenDevice();
-		}
-
-		// Wir kennen nun den Bildschirm und können die Breite / Höhe abrufen.
-		this.canvasWidth = width;
-		this.canvasHeight = height;
-		java.awt.Rectangle displayBounds = displayDevice.getDefaultConfiguration().getBounds();
-		this.screenWidth = (int) displayBounds.getWidth();
-		this.screenHeight = (int) displayBounds.getHeight();
-
-		// Erstellen des Zeichenfensters
-		frame = new JFrame(displayDevice.getDefaultConfiguration());
-		frame.setTitle(title);
-		frame.setDefaultCloseOperation(WindowConstants.DO_NOTHING_ON_CLOSE);
-
-		// Das Icon des Fensters ändern
-
-		try {
-			// TODO: Add image sizes
-			ImageIcon icon = new ImageIcon(ImageIO.read(new File("res/icon_64.png")));
-
-			if( MACOS ) {
-				// Dock Icon in macOS setzen
-				Taskbar taskbar = Taskbar.getTaskbar();
-				taskbar.setIconImage(icon.getImage());
-			} else {
-				// Kleines Icon des Frames setzen
-				frame.setIconImage(icon.getImage());
-			}
-		} catch( IOException e ) {
-		}
-
-
 		// Erstellen der Leinwand
 		canvas = new Zeichenleinwand(width, height);
-		frame.add(canvas);
 
-		// Die drei Standardebenen merken, für den einfachen Zugriff aus unterklassen.
+		// Erstellen des Zeichenfensters
+		frame = createFrame(canvas, title);
+
+		// Wir kennen nun den Bildschirm und können die Breite / Höhe abrufen.
+		java.awt.Rectangle canvasBounds = frame.getCanvasBounds();
+		this.canvasWidth = canvasBounds.width;
+		this.canvasHeight = canvasBounds.height;
+		java.awt.Rectangle displayBounds = frame.getScreenBounds();
+		this.screenWidth = displayBounds.width;
+		this.screenHeight = displayBounds.height;
+
+		// Die drei Standardebenen merken, für den einfachen Zugriff aus Unterklassen.
 		background = getBackgroundLayer();
 		drawing = getDrawingLayer();
 		shapes = getShapesLayer();
 
 		// FPS setzen
-		framesPerSecondInternal = STD_FPS;
+		framesPerSecondInternal = DEFAULT_FPS;
 		this.run_once = run_once;
 
 		// Settings der Unterklasse aufrufen, falls das Fenster vor dem Öffnen
 		// verändert werden soll.
-		// TODO: When to call settings?
+		// TODO: (ngb) Wann sollte settings() aufgerufen werden?
 		settings();
 
 		// Listener hinzufügen, um auf Maus- und Tastatureingaben zu hören.
@@ -393,30 +313,20 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 		canvas.addKeyListener(inputListener);
 
 		// Programm beenden, wenn Fenster geschlossen wird
+		// TODO: (ngb) Der Listener hat zu viel FUnktionalität -> nach quit() / exit() auslagern
 		frame.addWindowListener(new WindowAdapter() {
 			@Override
 			public void windowClosing( WindowEvent e ) {
-				if( running ) {
-					running = false;
-					teardown();
-					cleanup();
-				}
-				// Give the app a minimum amount of time to shut down
-				// then kill it.
-				try {
-					Thread.sleep(5);
-				} catch( InterruptedException ex ) {
-				} finally {
+				if( isTerminated() ) {
 					quit(true);
+				} else {
+					exitNow();
 				}
 			}
 		});
 
-		// Fenster zusammenbauen, auf dem Bildschirm zentrieren ...
-		frame.pack();
-		frame.setResizable(false);
-		centerFrame();
-		// ... und anzeigen!
+		// Fenster anzeigen
+		frame.centerFrame();
 		frame.setVisible(true);
 
 		// Nach dem Anzeigen kann die Pufferstrategie erstellt werden.
@@ -440,25 +350,30 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	 *
 	 * @param title
 	 */
-	// TODO: Implement in conjunction with Zeichenfenster
-	private final Zeichenfenster createFrame( String title ) {
-		return null;
+	private final Zeichenfenster createFrame( Zeichenleinwand c, String title ) {
+		while( frame == null ) {
+			try {
+				TaskRunner.invokeLater(new Runnable() {
+					@Override
+					public void run() {
+						Zeichenfenster.setLookAndFeel();
+						frame = new Zeichenfenster(canvas, title);
+					}
+				}).get();
+			} catch( InterruptedException e ) {
+			} catch( ExecutionException e ) {
+				LOG.error(e, "Error initializing application frame: %s", e.getMessage());
+				throw new RuntimeException(e);
+			}
+		}
+		return frame;
 	}
 
 	/**
 	 * Zentriert das Zeichenfenster auf dem aktuellen Bildschirm.
 	 */
 	public final void centerFrame() {
-		// TODO: Center on current display (not main display by default)
-		// TODO: Position at current BlueJ windows if IN_BLUEJ
-		//frame.setLocationRelativeTo(null);
-		//frame.setLocationRelativeTo(displayDevice.getFullScreenWindow());
-
-		java.awt.Rectangle bounds = displayDevice.getDefaultConfiguration().getBounds();
-		frame.setLocation(
-			(int) (bounds.x + (screenWidth - frame.getWidth()) / 2.0),
-			(int) (bounds.y + (screenHeight - frame.getHeight()) / 2.0)
-		);
+		frame.centerFrame();
 	}
 
 	/**
@@ -475,37 +390,25 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	 * 	ansonsten deaktiviert.
 	 */
 	public final void setFullscreen( boolean pEnable ) {
-		// See https://docs.oracle.com/javase/tutorial/extra/fullscreen/index.html
-		if( displayDevice.isFullScreenSupported() ) {
-			if( pEnable && !fullscreen ) {
-				// frame.setUndecorated(true);
-				frame.setResizable(false); // Should be set anyway
-				displayDevice.setFullScreenWindow(frame);
-				// Update width / height
-				initialWidth = canvasWidth;
-				initialHeight = canvasHeight;
-				changeSize(screenWidth, screenHeight);
-				// Register ESC as exit fullscreen
-				canvas.addKeyListener(fullscreenExitListener);
-
-				fullscreen = true;
+		if( pEnable && !frame.isFullscreen() ) {
+			frame.setFullscreen(true);
+			if( frame.isFullscreen() )
 				fullscreenChanged();
-			} else if( !pEnable && fullscreen ) {
-				fullscreen = false;
-
-				canvas.removeKeyListener(fullscreenExitListener);
-				displayDevice.setFullScreenWindow(null);
-				changeSize(initialWidth, initialHeight);
-				frame.pack();
-				// frame.setUndecorated(false);
+		} else if( !pEnable && frame.isFullscreen() ) {
+			frame.setFullscreen(false);
+			if( !frame.isFullscreen() )
 				fullscreenChanged();
-			}
 		}
 	}
 
+	/**
+	 * Prüft, ob das Zeichenfenster im Vollbild läuft.
+	 *
+	 * @return {@code true}, wenn sich das Fesnter im Vollbildmodus befindet,
+	 *    {@code false} sonst.
+	 */
 	public boolean isFullscreen() {
-		Window win = displayDevice.getFullScreenWindow();
-		return fullscreen && win != null;
+		return frame.isFullscreen();
 	}
 
 	/**
@@ -583,14 +486,26 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 		return state == Options.AppState.PAUSED;
 	}
 
+	public final boolean isTerminated() {
+		return state == Options.AppState.TERMINATED;
+	}
+
+	public final boolean isTerminating() {
+		return state == Options.AppState.STOPPED || state == Options.AppState.TERMINATED;
+	}
+
 	/**
 	 * Stoppt die Zeichenmaschine.
 	 * <p>
 	 * Nachdem der aktuelle Frame gezeichnet wurde wechselt die Zeichenmaschine
 	 * in den Zustand {@link Options.AppState#STOPPED} und ruft
-	 * {@link #teardown()} auf. Nachdem {@code teardown()} ausgeführt wurde
+	 * {@link #shutdown()} auf. Nachdem {@code teardown()} ausgeführt wurde
 	 * wechselt der Zustand zu {@link Options.AppState#TERMINATED}. Das
 	 * Zeichenfenster bleibt weiter geöffnet.
+	 * <p>
+	 * Die Zeichenmaschine reagiert in diesem Zustand weiter auf Eingaben,
+	 * allerdings muss die Zeichnung nun manuell mit {@link #redraw()}
+	 * aktualisiert werden.
 	 */
 	public final void stop() {
 		running = false;
@@ -601,7 +516,7 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	 * <p>
 	 * Wird nach dem {@link #stop() Stopp} der Zeichenmaschine aufgerufen und
 	 * verbleibende Threads, Tasks, etc. zu stoppen und aufzuräumen. Die
-	 * Äquivalente Methode für Unterklassen ist {@link #teardown()}, die direkt
+	 * Äquivalente Methode für Unterklassen ist {@link #shutdown()}, die direkt
 	 * vor {@code cleanup()} aufgerufen wird.
 	 */
 	private void cleanup() {
@@ -624,7 +539,18 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	public final void exit() {
 		if( running ) {
 			running = false;
-			this.quitAfterTeardown = true;
+			quitAfterShutdown = true;
+		} else {
+			quit(true);
+		}
+	}
+
+	public final void exitNow() {
+		if( running ) {
+			running = false;
+			terminateImediately = true;
+			quitAfterShutdown = true;
+			mainThread.interrupt();
 		} else {
 			quit(true);
 		}
@@ -632,6 +558,10 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 
 	/**
 	 * Beendet das Programm vollständig.
+	 * <p>
+	 * Enspricht dem Aufruf {@code quit(true)}.
+	 *
+	 * @see #quit(boolean)
 	 */
 	public final void quit() {
 		//quit(!IN_BLUEJ);
@@ -641,6 +571,14 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	/**
 	 * Beendet das Programm. Falls {@code exit} gleich {@code true} ist, wird
 	 * die komplette VM beendet.
+	 * <p>
+	 * Die Methode sorgt nicht für ein ordnungsgemäßes herunterfahren und
+	 * freigeben aller Ressourcen, da die Zeichenmaschine gegebenenfalls
+	 * geöffnet bleiben und weitere Aufgaben erfüllen soll. Aufrufende Methoden
+	 * sollten dies berücksichtigen.
+	 * <p>
+	 * Soll das Programm vollständig beendet werden, ist es ratsamer
+	 * {@link #exit()} zu verwenden.
 	 *
 	 * @param exit Ob die VM beendet werden soll.
 	 * @see System#exit(int)
@@ -655,28 +593,6 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 		}
 	}
 
-	/**
-	 * Interne Methode um die Größe der Zeichenfläche zu ändern.
-	 * <p>
-	 * Die Methode berücksichtigt nicht den Zustand des Fensters (z.B.
-	 * Vollbildmodus) und geht davon aus, dass die aufrufende Methode
-	 * sichergestellt hat, dass eine Änderung der Größe der Zeichenfläche
-	 * zulässig und sinnvoll ist.
-	 *
-	 * @param newWidth Neue Breite der Zeichenleinwand.
-	 * @param newHeight Neue Höhe der Zeichenleinwand.
-	 * @see #setSize(int, int)
-	 * @see #setFullscreen(boolean)
-	 */
-	private void changeSize( int newWidth, int newHeight ) {
-		canvasWidth = Math.min(Math.max(newWidth, 100), screenWidth);
-		canvasHeight = Math.min(Math.max(newHeight, 100), screenHeight);
-
-		if( canvas != null ) {
-			canvas.setSize(canvasWidth, canvasHeight);
-		}
-	}
-
 	/**
 	 * Ändert die Größe der {@link Zeichenleinwand}.
 	 *
@@ -685,16 +601,11 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	 * @see Zeichenleinwand#setSize(int, int)
 	 */
 	public final void setSize( int width, int height ) {
-		if( fullscreen ) {
-			initialWidth = Math.min(Math.max(width, 100), screenWidth);
-			initialHeight = Math.min(Math.max(height, 100), screenHeight);
-			setFullscreen(false);
-		} else {
-			changeSize(width, height);
+		frame.setSize(width, height);
 
-			//frame.setSize(width, height);
-			frame.pack();
-		}
+		java.awt.Rectangle canvasBounds = frame.getCanvasBounds();
+		canvasWidth = (int) canvasBounds.getWidth();
+		canvasHeight = (int) canvasBounds.getHeight();
 	}
 
 	/**
@@ -952,13 +863,15 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 			return;
 		}
 
-		if( state != Options.AppState.RUNNING ) {
+		if( state == Options.AppState.INITIALIZING ||
+			state == Options.AppState.INITIALIZED ) {
 			LOG.warn("Don't use delay(int) from within settings() or setup().");
 			return;
 		}
 
 		long timer = 0L;
-		if( updateState == Options.AppState.DRAWING ) {
+		if( /*updateState == Options.AppState.DRAWING*/
+			isTerminating() ) {
 			// Falls gerade draw() ausgeführt wird, zeigen wir den aktuellen
 			// Stand der Zeichnung auf der Leinwand an. Die Zeit für das
 			// Rendern wird gemessen und von der Wartezeit abgezogen.
@@ -967,6 +880,7 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 			timer = System.nanoTime() - timer;
 		}
 
+		Options.AppState oldState = updateState;
 		try {
 			int sub = (int) Math.ceil(timer / 1000000.0);
 
@@ -974,9 +888,12 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 				return;
 			}
 
+			updateState = Options.AppState.DELAYED;
 			Thread.sleep(ms - sub, (int) (timer % 1000000L));
-		} catch( InterruptedException ex ) {
+		} catch( InterruptedException ignored ) {
 			// Nothing
+		} finally {
+			updateState = oldState;
 		}
 	}
 
@@ -1140,7 +1057,7 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	 * Spiels oder der Abspann einer Animation angezeigt werden, oder mit
 	 * {@link #saveImage()} die erstellte Zeichnung abgespeichert werden.
 	 */
-	public void teardown() {
+	public void shutdown() {
 		// Intentionally left blank
 	}
 
@@ -1175,39 +1092,41 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	}
 
 	/*
-	 * Mouse handling
+	 * Input handling
 	 */
 	private void enqueueEvent( InputEvent evt ) {
-		eventQueue.add(evt);
+		if( updateState != Options.AppState.DELAYED ) {
+			eventQueue.add(evt);
+		}
 
-		if( isPaused() ) {
+		if( isPaused() || isTerminated() ) {
 			dispatchEvents();
 		}
 	}
 
 	private void dispatchEvents() {
-		synchronized( eventQueue ) {
-			while( !eventQueue.isEmpty() ) {
-				InputEvent evt = eventQueue.poll();
+		//synchronized( eventQueue ) {
+		while( !eventQueue.isEmpty() ) {
+			InputEvent evt = eventQueue.poll();
 
-				switch( evt.getID() ) {
-					case KeyEvent.KEY_TYPED:
-					case KeyEvent.KEY_PRESSED:
-					case KeyEvent.KEY_RELEASED:
-						handleKeyEvent((KeyEvent) evt);
-						break;
+			switch( evt.getID() ) {
+				case KeyEvent.KEY_TYPED:
+				case KeyEvent.KEY_PRESSED:
+				case KeyEvent.KEY_RELEASED:
+					handleKeyEvent((KeyEvent) evt);
+					break;
 
-					case MouseEvent.MOUSE_CLICKED:
-					case MouseEvent.MOUSE_PRESSED:
-					case MouseEvent.MOUSE_RELEASED:
-					case MouseEvent.MOUSE_MOVED:
-					case MouseEvent.MOUSE_DRAGGED:
-					case MouseEvent.MOUSE_WHEEL:
-						handleMouseEvent((MouseEvent) evt);
-						break;
-				}
+				case MouseEvent.MOUSE_CLICKED:
+				case MouseEvent.MOUSE_PRESSED:
+				case MouseEvent.MOUSE_RELEASED:
+				case MouseEvent.MOUSE_MOVED:
+				case MouseEvent.MOUSE_DRAGGED:
+				case MouseEvent.MOUSE_WHEEL:
+					handleMouseEvent((MouseEvent) evt);
+					break;
 			}
 		}
+		//}
 	}
 
 	private void handleKeyEvent( KeyEvent evt ) {
@@ -1245,7 +1164,7 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 			case MouseEvent.MOUSE_RELEASED:
 				mousePressed = false;
 				mouseButton = NOMOUSE;
-				mousePressed(evt);
+				mouseReleased(evt);
 				break;
 			case MouseEvent.MOUSE_DRAGGED:
 				//saveMousePosition(evt);
@@ -1376,9 +1295,9 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 	 * // Next frame has started
 	 * </code></pre>
 	 * <p>
-	 * Die {@link schule.ngb.zm.tasks.FrameSynchronizedTask} implementiert eine
-	 * {@link schule.ngb.zm.tasks.Task}, die sich automatisch auf diese Wiese
-	 * mit dem Zeichenthread synchronisiert.
+	 * Die {@link schule.ngb.zm.util.tasks.FrameSynchronizedTask} implementiert
+	 * eine {@link schule.ngb.zm.util.tasks.Task}, die sich automatisch auf
+	 * diese Wiese mit dem Zeichenthread synchronisiert.
 	 */
 	public static final Object globalSyncLock = new Object[0];
 
@@ -1393,48 +1312,51 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 		public final void run() {
 			// Wait for full initialization before start
 			while( state != Options.AppState.INITIALIZED ) {
-				delay(1);
+				Thread.yield();
 			}
 
 			// ThreadExecutor for the update/draw Thread
 			final UpdateThreadExecutor updateThreadExecutor = new UpdateThreadExecutor();
 
-			// start of thread in ms
+			// Start des Thread in ms
 			final long start = System.currentTimeMillis();
-			// current time in ns
-			long beforeTime = System.nanoTime();
+			// Aktuelle Zeit in ns
+			long beforeTime;
 			long updateBeforeTime = System.nanoTime();
-			// store for deltas
+			// Speicher für Änderung
 			long overslept = 0L;
-			// internal counters for tick and runtime
+			// Interne Zähler für tick und runtime
 			int _tick = 0;
 			long _runtime = 0;
-			// public counters for access by subclasses
+			// Öffentliche Zähler für Unterklassen
 			tick = 0;
 			runtime = 0;
 
-			// call setup of subclass and wait
+			// setup() der Unterklasse aufrufen
 			setup();
 
+			// Alles startklar ...
 			state = Options.AppState.RUNNING;
 			while( running ) {
-				// delta in seconds
+				// Aktuelle Zeit in ns merken
 				beforeTime = System.nanoTime();
 
+				// Mausposition einmal pro Frame merken
 				saveMousePosition(mouseEvent);
 
 				if( state != Options.AppState.PAUSED ) {
-					//handleUpdate(delta);
-					//handleDraw();
-
-					// Update and draw are executed in a new thread,
-					// but we wait for them to finish unless the user
-					// did call any blocking method, that would also block
-					// rendering of new frames.
+					// update() und draw() der Unterklasse werden in einem
+					// eigenen Thread ausgeführt, aber der Zeichenthread
+					// wartet, bis der Thread fertig ist. Außer die Unterklasse
+					// ruft delay() auf und lässt den Thread eine länger Zeit
+					// schlafen. Dann wird der nächst Frame vorzeitig gerendert,
+					// bis der update-Thread wieder bereit ist. Dadurch können
+					// nebenläufige Aufgaben (z.B. Animationen) weiterlaufen.
 					if( !updateThreadExecutor.isRunning() ) {
 						delta = (System.nanoTime() - updateBeforeTime) / 1000000000.0;
 						updateBeforeTime = System.nanoTime();
 
+						// uddate()/draw() ausführen
 						updateThreadExecutor.execute(() -> {
 							if( state == Options.AppState.RUNNING
 								&& updateState == Options.AppState.IDLE ) {
@@ -1446,10 +1368,11 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 								// Call to draw()
 								updateState = Options.AppState.DRAWING;
 								Zeichenmaschine.this.draw();
-								updateState = Options.AppState.IDLE;
+								updateState = Options.AppState.DISPATCHING;
 								// Send latest input events after finishing draw
 								// since these may also block
 								dispatchEvents();
+								updateState = Options.AppState.IDLE;
 							}
 						});
 					}
@@ -1458,6 +1381,12 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 					while( updateThreadExecutor.isRunning()
 						&& !updateThreadExecutor.isWaiting() ) {
 						Thread.yield();
+
+						if( Thread.interrupted() ) {
+							running = false;
+							terminateImediately = true;
+							break;
+						}
 					}
 
 					// Display the current buffer content
@@ -1467,7 +1396,6 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 						// frame.repaint();
 					}
 
-
 					// dispatchEvents();
 				}
 
@@ -1510,37 +1438,23 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 					pause_pending = false;
 				}
 			}
-			// Shutdown the updateThreads
-			updateThreadExecutor.shutdownNow();
 			state = Options.AppState.STOPPED;
+			// Shutdown the updateThread
+			while( !terminateImediately && updateThreadExecutor.isRunning() ) {
+				Thread.yield();
+			}
+			updateThreadExecutor.shutdownNow();
 
 			// Cleanup
-			teardown();
+			shutdown();
 			cleanup();
 			state = Options.AppState.TERMINATED;
 
-			if( quitAfterTeardown ) {
+			if( quitAfterShutdown ) {
 				quit();
 			}
 		}
 
-		public void handleUpdate( double delta ) {
-			if( state == Options.AppState.RUNNING ) {
-				state = Options.AppState.UPDATING;
-				update(delta);
-				canvas.updateLayers(delta);
-				state = Options.AppState.RUNNING;
-			}
-		}
-
-		public void handleDraw() {
-			if( state == Options.AppState.RUNNING ) {
-				state = Options.AppState.DRAWING;
-				draw();
-				state = Options.AppState.RUNNING;
-			}
-		}
-
 	}
 
 	// TODO: Remove
@@ -1637,7 +1551,7 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 
 		private Thread updateThread;
 
-		private boolean running = false, waiting = false;
+		private boolean running = false;
 
 		public UpdateThreadExecutor() {
 			super(1, 1, 0L,
@@ -1645,13 +1559,18 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 			updateState = Options.AppState.IDLE;
 		}
 
+		@Override
+		public void execute( Runnable command ) {
+			running = true;
+			super.execute(command);
+		}
+
 		@Override
 		protected void beforeExecute( Thread t, Runnable r ) {
-			// We store the one Thread this Executor holds
+			// We store the one Thread this Executor holds,
 			// but it might change if a new Thread needed to be spawned
 			// due to en error.
 			updateThread = t;
-			running = true;
 		}
 
 		@Override
@@ -1682,7 +1601,9 @@ public class Zeichenmaschine extends Constants {
 		 * @return
 		 */
 		public boolean isWaiting() {
-			return running && updateThread.getState() == Thread.State.TIMED_WAITING;
+			//return running && updateThread.getState() == Thread.State.TIMED_WAITING;
+			//return running && updateThread != null && updateThread.getState() == Thread.State.TIMED_WAITING;
+			return running && updateThread != null && updateState == Options.AppState.DELAYED;
 		}
 
 	}

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/Animation.java

@@ -2,17 +2,16 @@ package schule.ngb.zm.anim;
 
 import schule.ngb.zm.Constants;
 import schule.ngb.zm.Updatable;
-import schule.ngb.zm.events.EventDispatcher;
-import schule.ngb.zm.tasks.FrameSynchronizedTask;
-import schule.ngb.zm.tasks.TaskRunner;
+import schule.ngb.zm.util.Validator;
+import schule.ngb.zm.util.events.EventDispatcher;
 
 import java.util.function.DoubleUnaryOperator;
 
-public abstract class Animation<T> implements Updatable {
+public abstract class Animation<T> extends Constants implements Updatable {
 
 	protected int runtime;
 
-	protected int elapsed_time = 0;
+	protected int elapsedTime = 0;
 
 	protected boolean running = false, finished = false;
 
@@ -25,7 +24,7 @@ public abstract class Animation<T> implements Updatable {
 
 	public Animation( DoubleUnaryOperator easing ) {
 		this.runtime = Constants.DEFAULT_ANIM_RUNTIME;
-		this.easing = easing;
+		this.easing = Validator.requireNotNull(easing);
 	}
 
 	public Animation( int runtime ) {
@@ -35,7 +34,7 @@ public abstract class Animation<T> implements Updatable {
 
 	public Animation( int runtime, DoubleUnaryOperator easing ) {
 		this.runtime = runtime;
-		this.easing = easing;
+		this.easing = Validator.requireNotNull(easing);
 	}
 
 	public int getRuntime() {
@@ -58,17 +57,17 @@ public abstract class Animation<T> implements Updatable {
 
 	public final void start() {
 		this.initialize();
-		elapsed_time = 0;
+		elapsedTime = 0;
 		running = true;
 		finished = false;
-		interpolate(easing.applyAsDouble(0.0));
+		animate(easing.applyAsDouble(0.0));
 		initializeEventDispatcher().dispatchEvent("start", this);
 	}
 
 	public final void stop() {
 		running = false;
 		// Make sure the last animation frame was interpolated correctly
-		interpolate(easing.applyAsDouble((double) elapsed_time / (double) runtime));
+		animate(easing.applyAsDouble((double) elapsedTime / (double) runtime));
 		this.finish();
 		finished = true;
 		initializeEventDispatcher().dispatchEvent("stop", this);
@@ -84,11 +83,7 @@ public abstract class Animation<T> implements Updatable {
 
 	public final void await() {
 		while( !finished ) {
-			try {
-				Thread.sleep(1);
-			} catch( InterruptedException ex ) {
-				// Keep waiting
-			}
+			Thread.yield();
 		}
 	}
 
@@ -99,16 +94,16 @@ public abstract class Animation<T> implements Updatable {
 
 	@Override
 	public void update( double delta ) {
-		elapsed_time += (int) (delta * 1000);
-		if( elapsed_time > runtime )
-			elapsed_time = runtime;
+		elapsedTime += (int) (delta * 1000);
+		if( elapsedTime > runtime )
+			elapsedTime = runtime;
 
-		double t = (double) elapsed_time / (double) runtime;
+		double t = (double) elapsedTime / (double) runtime;
 		if( t >= 1.0 ) {
 			running = false;
 			stop();
 		} else {
-			interpolate(easing.applyAsDouble(t));
+			animate(easing.applyAsDouble(t));
 		}
 	}
 
@@ -123,9 +118,10 @@ public abstract class Animation<T> implements Updatable {
 	 * e = Constants.limit(e, 0, 1);
 	 * </code></pre>
 	 *
-	 * @param e
+	 * @param e Fortschritt der Animation nachdem die Easingfunktion angewandt
+	 * 	wurde.
 	 */
-	public abstract void interpolate( double e );
+	public abstract void animate( double e );
 
 	EventDispatcher<Animation, AnimationListener> eventDispatcher;
 

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/AnimationFacade.java

@@ -19,8 +19,8 @@ public class AnimationFacade<S> extends Animation<S> {
 	}
 
 	@Override
-	public void interpolate( double e ) {
-		anim.interpolate(e);
+	public void animate( double e ) {
+		anim.animate(e);
 	}
 
 	@Override

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/AnimationGroup.java

@@ -1,76 +1,116 @@
 package schule.ngb.zm.anim;
 
-import schule.ngb.zm.shapes.Shape;
-
-import java.util.Arrays;
+import java.util.Collection;
+import java.util.List;
 import java.util.function.DoubleUnaryOperator;
 
-public class AnimationGroup extends Animation<Shape> {
+@SuppressWarnings( "unused" )
+public class AnimationGroup<T> extends Animation<T> {
 
-	Animation<? extends Shape>[] anims;
-
-	private boolean overrideRuntime = false;
+	List<Animation<T>> anims;
 
 
-	public AnimationGroup( DoubleUnaryOperator easing, Animation<? extends Shape>... anims ) {
-		super(easing);
-		this.anims = anims;
+	private boolean overrideEasing = false;
 
-		int maxRuntime = Arrays.stream(this.anims).mapToInt((a) -> a.getRuntime()).reduce(0, Integer::max);
-		setRuntime(maxRuntime);
+	private int overrideRuntime = -1;
+
+	private int lag = 0;
+
+	private int active = 0;
+
+	public AnimationGroup( Collection<Animation<T>> anims ) {
+		this(0, -1, null, anims);
 	}
 
-	public AnimationGroup( int runtime, DoubleUnaryOperator easing, Animation<? extends Shape>... anims ) {
-		super(runtime, easing);
-		this.anims = anims;
-		overrideRuntime = true;
+	public AnimationGroup( int lag, Collection<Animation<T>> anims ) {
+		this(lag, -1, null, anims);
+	}
+
+	public AnimationGroup( DoubleUnaryOperator easing, Collection<Animation<T>> anims ) {
+		this(0, -1, easing, anims);
+	}
+
+	public AnimationGroup( int lag, DoubleUnaryOperator easing, Collection<Animation<T>> anims ) {
+		this(lag, -1, easing, anims);
+	}
+
+	public AnimationGroup( int lag, int runtime, DoubleUnaryOperator easing, Collection<Animation<T>> anims ) {
+		super();
+
+		this.anims = List.copyOf(anims);
+		this.lag = lag;
+
+		if( easing != null ) {
+			this.easing = easing;
+			overrideEasing = true;
+		}
+
+		if( runtime > 0 ) {
+			this.runtime = anims.size() * lag + runtime;
+			this.overrideRuntime = runtime;
+		} else {
+			this.runtime = 0;
+			for( int i = 0; i < this.anims.size(); i++ ) {
+				if( i * lag + this.anims.get(i).getRuntime() > this.runtime ) {
+					this.runtime = i * lag + this.anims.get(i).getRuntime();
+				}
+			}
+		}
 	}
 
 	@Override
-	public Shape getAnimationTarget() {
-		return null;
+	public T getAnimationTarget() {
+		for( Animation<T> anim : anims ) {
+			if( anim.isActive() ) {
+				return anim.getAnimationTarget();
+			}
+		}
+		return anims.get(anims.size() - 1).getAnimationTarget();
 	}
 
 	@Override
 	public void update( double delta ) {
-		if( overrideRuntime ) {
-			synchronized( anims ) {
-				for( Animation<? extends Shape> anim: anims ) {
-					if( anim.isActive() ) {
-						anim.update(delta);
-					}
+		elapsedTime += (int) (delta * 1000);
+		// Animation is done. Stop all Animations.
+		if( elapsedTime > runtime ) {
+			for( int i = 0; i < anims.size(); i++ ) {
+				if( anims.get(i).isActive() ) {
+					anims.get(i).elapsedTime = anims.get(i).runtime;
+					anims.get(i).stop();
 				}
 			}
-		} else {
-			super.update(delta);
+			running = false;
+			this.stop();
 		}
-	}
 
-	@Override
-	public void interpolate( double e ) {
-		synchronized( anims ) {
-			for( Animation<? extends Shape> anim: anims ) {
-				anim.interpolate(e);
+		while( active < anims.size() && elapsedTime >= active * lag ) {
+			anims.get(active).start();
+			active += 1;
+		}
+
+		for( int i = 0; i < active; i++ ) {
+			double t = 0.0;
+			if( overrideRuntime > 0 ) {
+				t = (double) (elapsedTime - i*lag) / (double) overrideRuntime;
+			} else {
+				t = (double) (elapsedTime - i*lag) / (double) anims.get(i).getRuntime();
+			}
+
+			if( t >= 1.0 ) {
+				anims.get(i).elapsedTime = anims.get(i).runtime;
+				anims.get(i).stop();
+			} else {
+				double e = overrideEasing ?
+					easing.applyAsDouble(t) :
+					anims.get(i).easing.applyAsDouble(t);
+
+				anims.get(i).animate(e);
 			}
 		}
 	}
 
 	@Override
-	public void initialize() {
-		synchronized( anims ) {
-			for( Animation<? extends Shape> anim: anims ) {
-				anim.initialize();
-			}
-		}
-	}
-
-	@Override
-	public void finish() {
-		synchronized( anims ) {
-			for( Animation<? extends Shape> anim: anims ) {
-				anim.finish();
-			}
-		}
+	public void animate( double e ) {
 	}
 
 }

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/AnimationListener.java

@@ -1,6 +1,6 @@
 package schule.ngb.zm.anim;
 
-import schule.ngb.zm.events.Listener;
+import schule.ngb.zm.util.events.Listener;
 
 public interface AnimationListener extends Listener<Animation> {
 

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/Animations.java

@@ -3,9 +3,8 @@ package schule.ngb.zm.anim;
 import schule.ngb.zm.Color;
 import schule.ngb.zm.Constants;
 import schule.ngb.zm.Vector;
-import schule.ngb.zm.tasks.FrameSynchronizedTask;
-import schule.ngb.zm.tasks.FramerateLimitedTask;
-import schule.ngb.zm.tasks.TaskRunner;
+import schule.ngb.zm.util.tasks.FramerateLimitedTask;
+import schule.ngb.zm.util.tasks.TaskRunner;
 import schule.ngb.zm.util.Log;
 import schule.ngb.zm.util.Validator;
 
@@ -15,6 +14,7 @@ import java.util.concurrent.ExecutionException;
 import java.util.concurrent.Future;
 import java.util.function.*;
 
+@SuppressWarnings( "unused" )
 public class Animations {
 
 	public static final <T> Future<T> animateProperty( String propName, T target, double to, int runtime, DoubleUnaryOperator easing ) {
@@ -92,27 +92,28 @@ public class Animations {
 		});
 	}
 
-	private static final <T, R> R callGetter( T target, String propName, Class<R> propType ) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
+	@SuppressWarnings( "unchecked" )
+	private static <T, R> R callGetter( T target, String propName, Class<R> propType ) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
 		String getterName = makeMethodName("get", propName);
 		Method getter = target.getClass().getMethod(getterName);
-		if( getter != null && getter.getReturnType().equals(propType) ) {
+		if( getter.getReturnType().equals(propType) ) {
 			return (R) getter.invoke(target);
 		} else {
 			throw new NoSuchMethodException(String.format("No getter for property <%s> found.", propName));
 		}
 	}
 
-	private static final <T, R> Method findSetter( T target, String propName, Class<R> propType ) throws NoSuchMethodException {
+	private static <T, R> Method findSetter( T target, String propName, Class<R> propType ) throws NoSuchMethodException {
 		String setterName = makeMethodName("set", propName);
 		Method setter = target.getClass().getMethod(setterName, propType);
-		if( setter != null && setter.getReturnType().equals(void.class) && setter.getParameterCount() == 1 ) {
+		if( setter.getReturnType().equals(void.class) && setter.getParameterCount() == 1 ) {
 			return setter;
 		} else {
 			throw new NoSuchMethodException(String.format("No setter for property <%s> found.", propName));
 		}
 	}
 
-	private static final String makeMethodName( String prefix, String propName ) {
+	private static String makeMethodName( String prefix, String propName ) {
 		String firstChar = propName.substring(0, 1).toUpperCase();
 		String tail = "";
 		if( propName.length() > 1 ) {
@@ -124,31 +125,33 @@ public class Animations {
 	public static final <T> Future<T> animateProperty( T target, final double from, final double to, int runtime, DoubleUnaryOperator easing, DoubleConsumer propSetter ) {
 		Validator.requireNotNull(target);
 		Validator.requireNotNull(propSetter);
-		return animate(target, runtime, easing, ( e ) -> propSetter.accept(Constants.interpolate(from, to, e)));
+		return play(target, runtime, easing, ( e ) -> propSetter.accept(Constants.interpolate(from, to, e)));
 	}
 
 	public static final <T> Future<T> animateProperty( T target, final Color from, final Color to, int runtime, DoubleUnaryOperator easing, Consumer<Color> propSetter ) {
-		return animate(target, runtime, easing, ( e ) -> propSetter.accept(Color.interpolate(from, to, e)));
+		return play(target, runtime, easing, ( e ) -> propSetter.accept(Color.interpolate(from, to, e)));
 	}
 
 
 	public static final <T> Future<T> animateProperty( T target, final Vector from, final Vector to, int runtime, DoubleUnaryOperator easing, Consumer<Vector> propSetter ) {
-		return animate(target, runtime, easing, ( e ) -> propSetter.accept(Vector.interpolate(from, to, e)));
+		return play(target, runtime, easing, ( e ) -> propSetter.accept(Vector.interpolate(from, to, e)));
 	}
 
 	public static final <T, R> Future<T> animateProperty( T target, R from, R to, int runtime, DoubleUnaryOperator easing, DoubleFunction<R> interpolator, Consumer<R> propSetter ) {
-		return animate(target, runtime, easing, interpolator, ( t, r ) -> propSetter.accept(r));
+		return play(target, runtime, easing, interpolator, ( t, r ) -> propSetter.accept(r));
 	}
 
 
-	public static final <T, R> Future<T> animate( T target, int runtime, DoubleUnaryOperator easing, DoubleFunction<R> interpolator, BiConsumer<T, R> applicator ) {
-		return animate(target, runtime, easing, ( e ) -> applicator.accept(target, interpolator.apply(e)));
+	public static final <T, R> Future<T> play( T target, int runtime, DoubleUnaryOperator easing, DoubleFunction<R> interpolator, BiConsumer<T, R> applicator ) {
+		return play(target, runtime, easing, ( e ) -> applicator.accept(target, interpolator.apply(e)));
 	}
 
-	public static final <T> Future<T> animate( T target, int runtime, DoubleUnaryOperator easing, DoubleConsumer stepper ) {
+	public static final <T> Future<T> play( T target, int runtime, DoubleUnaryOperator easing, DoubleConsumer stepper ) {
 		return TaskRunner.run(new FramerateLimitedTask() {
 			double t = 0.0;
+
 			final long starttime = System.currentTimeMillis();
+
 			@Override
 			public void update( double delta ) {
 				// One animation step for t in [0,1]
@@ -164,8 +167,8 @@ public class Animations {
 		}, target);
 	}
 
-	public static final <T> T animateAndWait( T target, int runtime, DoubleUnaryOperator easing, DoubleConsumer stepper ) {
-		Future<T> future = animate(target, runtime, easing, stepper);
+	public static final <T> T playAndWait( T target, int runtime, DoubleUnaryOperator easing, DoubleConsumer stepper ) {
+		Future<T> future = play(target, runtime, easing, stepper);
 		while( !future.isDone() ) {
 			try {
 				return future.get();
@@ -179,16 +182,17 @@ public class Animations {
 		return target;
 	}
 
-	public static final <T, R> Future<T> animate( T target, int runtime, Animator<T, R> animator ) {
+	/*public static final <T, R> Future<T> animate( T target, int runtime, Animator<T, R> animator ) {
 		return animate(
 			target, runtime,
 			animator::easing,
 			animator::interpolator,
 			animator::applicator
 		);
-	}
+	}*/
 
-	public static <T> Future<Animation<T>> animate( Animation<T> animation ) {
+	public static <T> Future<Animation<T>> play( Animation<T> animation ) {
+		// TODO: (ngb) Don't start when running
 		return TaskRunner.run(new FramerateLimitedTask() {
 			@Override
 			protected void initialize() {
@@ -203,13 +207,13 @@ public class Animations {
 		}, animation);
 	}
 
-	public static <T> Animation<T> animateAndWait( Animation<T> animation ) {
-		Future<Animation<T>> future = animate(animation);
+	public static <T> Animation<T> playAndWait( Animation<T> animation ) {
+		Future<Animation<T>> future = play(animation);
 		animation.await();
 		return animation;
 	}
 
-	public static <T> Future<Animation<T>> animate( Animation<T> animation, DoubleUnaryOperator easing ) {
+	public static <T> Future<Animation<T>> play( Animation<T> animation, DoubleUnaryOperator easing ) {
 		final AnimationFacade<T> facade = new AnimationFacade<>(animation, animation.getRuntime(), easing);
 		return TaskRunner.run(new FramerateLimitedTask() {
 			@Override

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/Animator.java

@@ -1,11 +0,0 @@
-package schule.ngb.zm.anim;
-
-public interface Animator<T, R> {
-
-	double easing(double t);
-
-	R interpolator(double e);
-
-	void applicator(T target, R value);
-
-}

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/CircleAnimation.java

@@ -0,0 +1,39 @@
+package schule.ngb.zm.anim;
+
+
+import schule.ngb.zm.Constants;
+import schule.ngb.zm.Vector;
+import schule.ngb.zm.shapes.Shape;
+
+import java.util.function.DoubleUnaryOperator;
+
+public class CircleAnimation extends Animation<Shape> {
+
+	private Shape object;
+
+	private double centerx, centery, radius, startangle;
+
+	public CircleAnimation( Shape target, double cx, double cy, int runtime, DoubleUnaryOperator easing ) {
+		super(runtime, easing);
+		object = target;
+		centerx = cx;
+		centery = cy;
+		Vector vec = new Vector(target.getX(), target.getY()).sub(cx, cy);
+		startangle = vec.heading();
+		radius = vec.length();
+	}
+
+	@Override
+	public Shape getAnimationTarget() {
+		return object;
+	}
+
+	@Override
+	public void animate( double e ) {
+		double angle = startangle + Constants.radians(Constants.interpolate(0, 360, e));
+		double x = centerx + radius * Constants.cos(angle);
+		double y = centery + radius * Constants.sin(angle);
+		object.moveTo(x, y);
+	}
+
+}

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/ContinousAnimation.java

@@ -0,0 +1,74 @@
+package schule.ngb.zm.anim;
+
+@SuppressWarnings( "unused" )
+public class ContinousAnimation<T> extends Animation<T> {
+
+	private final Animation<T> baseAnimation;
+
+	private int lag = 0;
+
+	/**
+	 * Speichert eine Approximation der aktuellen Steigung der Easing-Funktion,
+	 * um im Fall {@code easeInOnly == true} nach dem ersten Durchlauf die
+	 * passende Geschwindigkeit beizubehalten.
+	 */
+	private double m = 1.0, lastEase = 0.0;
+
+	private boolean easeInOnly = false;
+
+	public ContinousAnimation( Animation<T> baseAnimation ) {
+		this(baseAnimation, 0, false);
+	}
+
+	public ContinousAnimation( Animation<T> baseAnimation, int lag ) {
+		this(baseAnimation, lag, false);
+	}
+
+	public ContinousAnimation( Animation<T> baseAnimation, boolean easeInOnly ) {
+		this(baseAnimation, 0, easeInOnly);
+	}
+
+	private ContinousAnimation( Animation<T> baseAnimation, int lag, boolean easeInOnly ) {
+		super(baseAnimation.getRuntime(), baseAnimation.getEasing());
+		this.baseAnimation = baseAnimation;
+		this.lag = lag;
+		this.easeInOnly = easeInOnly;
+	}
+
+	@Override
+	public T getAnimationTarget() {
+		return baseAnimation.getAnimationTarget();
+	}
+
+	@Override
+	public void update( double delta ) {
+		elapsedTime += (int) (delta * 1000);
+		if( elapsedTime >= runtime + lag ) {
+			elapsedTime %= (runtime + lag);
+
+			if( easeInOnly && easing != null ) {
+				easing = null;
+				// runtime = (int)((1.0/m)*(runtime + lag));
+			}
+		}
+
+		double t = (double) elapsedTime / (double) runtime;
+		if( t >= 1.0 ) {
+			t = 1.0;
+		}
+		if( easing != null ) {
+			double e = easing.applyAsDouble(t);
+			animate(e);
+			m = (e-lastEase)/(delta*1000/(asDouble(runtime)));
+			lastEase = e;
+		} else {
+			animate(t);
+		}
+	}
+
+	@Override
+	public void animate( double e ) {
+		baseAnimation.animate(e);
+	}
+
+}

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/FadeAnimation.java

@@ -36,7 +36,7 @@ public class FadeAnimation extends Animation<Shape> {
 	}
 
 	@Override
-	public void interpolate( double e ) {
+	public void animate( double e ) {
 		object.setFillColor(new Color(fill, (int) Constants.interpolate(fillAlpha, tAlpha, e)));
 		object.setStrokeColor(new Color(stroke, (int) Constants.interpolate(strokeAlpha, tAlpha, e)));
 	}

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/FillAnimation.java

@@ -26,7 +26,7 @@ public class FillAnimation extends Animation<Shape> {
 	}
 
 	@Override
-	public void interpolate( double e ) {
+	public void animate( double e ) {
 		object.setFillColor(Color.interpolate(oFill, tFill, e));
 	}
 

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/MorphAnimation.java

@@ -27,7 +27,7 @@ public class MorphAnimation extends Animation<Shape> {
 	}
 
 	@Override
-	public void interpolate( double e ) {
+	public void animate( double e ) {
 		object.setX(Constants.interpolate(original.getX(), target.getX(), e));
 		object.setY(Constants.interpolate(original.getY(), target.getY(), e));
 		object.setFillColor(Color.interpolate(original.getFillColor(), target.getFillColor(), e));

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/MoveAnimation.java

@@ -31,7 +31,7 @@ public class MoveAnimation extends Animation<Shape> {
 	}
 
 	@Override
-	public void interpolate( double e ) {
+	public void animate( double e ) {
 		object.setX(Constants.interpolate(oX, tX, e));
 		object.setY(Constants.interpolate(oY, tY, e));
 	}

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/RotateAnimation.java

@@ -25,7 +25,7 @@ public class RotateAnimation extends Animation<Shape> {
 	}
 
 	@Override
-	public void interpolate( double e ) {
+	public void animate( double e ) {
 		object.rotateTo(Constants.interpolate(oA, tA, e));
 	}
 

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/StrokeAnimation.java

@@ -25,7 +25,7 @@ public class StrokeAnimation extends Animation<Shape> {
 	}
 
 	@Override
-	public void interpolate( double e ) {
+	public void animate( double e ) {
 		object.setStrokeColor(Color.interpolate(oFill, tFill, e));
 	}
 

src/main/java/schule/ngb/zm/anim/WaveAnimation.java

@@ -0,0 +1,37 @@
+package schule.ngb.zm.anim;
+
+import schule.ngb.zm.Constants;
+import schule.ngb.zm.Options;
+import schule.ngb.zm.shapes.Shape;
+
+import java.util.function.DoubleUnaryOperator;
+
+public class WaveAnimation extends Animation<Shape> {
+
+	private Shape object;
+
+	private double strength, sinOffset, previousDelta = 0.0;
+
+	private Options.Direction dir;
+
+	public WaveAnimation( Shape target, double strength, Options.Direction dir, double sinOffset, int runtime, DoubleUnaryOperator easing ) {
+		super(runtime, easing);
+		this.object = target;
+		this.dir = dir;
+		this.strength = strength;
+		this.sinOffset = sinOffset;
+	}
+
+	@Override
+	public Shape getAnimationTarget() {
+		return object;
+	}
+
+	@Override
+	public void animate( double e ) {
+		double delta = this.strength * Constants.sin(Constants.interpolate(0.0, Constants.TWO_PI, e) + sinOffset);
+		object.move((delta - previousDelta) * dir.x, (delta - previousDelta) * dir.y);
+		previousDelta = delta;
+	}
+
+}

src/main/java/schule/ngb/zm/layers/ColorLayer.java

@@ -0,0 +1,143 @@
+package schule.ngb.zm.layers;
+
+import schule.ngb.zm.Color;
+import schule.ngb.zm.Layer;
+import schule.ngb.zm.Options;
+
+import java.awt.GradientPaint;
+import java.awt.Paint;
+import java.awt.RadialGradientPaint;
+
+/**
+ * Eine Ebene, die nur aus einer Farbe (oder einem Farbverlauf) besteht.
+ * <p>
+ * Die Farbe der Ebene kann beliebig gesetzt werden und kann gut als
+ * Hintergundfarbe für eine Szene dienen, oder als halbtransparente "Abdeckung",
+ * wenn ein {@code ColorLayer} über den anderen Ebenen eingefügt wird.
+ */
+@SuppressWarnings( "unused" )
+public class ColorLayer extends Layer {
+
+	/**
+	 * Farbe der Ebene.
+	 */
+	private Color color;
+
+	/**
+	 * Verlauf der Ebene, falls verwendet.
+	 */
+	private Paint background;
+
+	/**
+	 * Erstellt eine neue Farbebene mit der angegebenen Farbe.
+	 *
+	 * @param color Die Hintergrundfarbe.
+	 */
+	public ColorLayer( Color color ) {
+		this.color = color;
+		this.background = color.getJavaColor();
+		clear();
+	}
+
+	/**
+	 * Erstellt eine neue Farbebene mit der angegebenen Größe und Farbe.
+	 *
+	 * @param width Breite der Ebene.
+	 * @param height Höhe der Ebene.
+	 * @param color Die Hintergrundfarbe.
+	 */
+	public ColorLayer( int width, int height, Color color ) {
+		super(width, height);
+		this.color = color;
+		this.background = color.getJavaColor();
+		clear();
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public void setSize( int width, int height ) {
+		super.setSize(width, height);
+		clear();
+	}
+
+	/**
+	 * Gibt die Hintergrundfarbe der Ebene zurück.
+	 *
+	 * @return Die aktuelle Hintergrundfarbe.
+	 */
+	public Color getColor() {
+		return color;
+	}
+
+	/**
+	 * Setzt die Farbe der Ebene neu.
+	 *
+	 * @param color Die neue Hintergrundfarbe.
+	 */
+	public void setColor( Color color ) {
+		this.color = color;
+		this.background = color.getJavaColor();
+		clear();
+	}
+
+	public void setColor( int gray ) {
+		setColor(gray, gray, gray, 255);
+	}
+
+	public void setColor( int gray, int alpha ) {
+		setColor(gray, gray, gray, alpha);
+	}
+
+	public void setColor( int red, int green, int blue ) {
+		setColor(red, green, blue, 255);
+	}
+
+	public void setColor( int red, int green, int blue, int alpha ) {
+		setColor(new Color(red, green, blue, alpha));
+	}
+
+	public void setGradient( Color from, Color to, Options.Direction dir ) {
+		double halfW = getWidth() * .5;
+		double halfH = getHeight() * .5;
+
+		Options.Direction inv = dir.inverse();
+		int fromX = (int) (halfW + inv.x * halfW);
+		int fromY = (int) (halfH + inv.y * halfH);
+
+		int toX = (int) (halfW + dir.x * halfW);
+		int toY = (int) (halfH + dir.y * halfH);
+
+		setGradient(fromX, fromY, from, toX, toY, to);
+	}
+
+	public void setGradient( double fromX, double fromY, Color from, double toX, double toY, Color to ) {
+		this.color = from;
+		background = new GradientPaint(
+			(float) fromX, (float) fromY, from.getJavaColor(),
+			(float) toX, (float) toY, to.getJavaColor()
+		);
+		clear();
+	}
+
+	public void setGradient( Color from, Color to ) {
+		setGradient(getWidth() * .5, getHeight() * .5, Math.min(getWidth() * .5, getHeight() * .5), from, to);
+	}
+
+	public void setGradient( double centerX, double centerY, double radius, Color from, Color to ) {
+		this.color = from;
+		background = new RadialGradientPaint(
+			(float) centerX, (float) centerY, (float) radius,
+			new float[]{0f, 1f},
+			new java.awt.Color[]{from.getJavaColor(), to.getJavaColor()});
+		clear();
+	}
+
+	@Override
+	public void clear() {
+		drawing.setPaint(background);
+		drawing.fillRect(0, 0, getWidth(), getHeight());
+	}
+
+}

src/main/java/schule/ngb/zm/layers/DrawableLayer.java

@@ -1,11 +1,16 @@
-package schule.ngb.zm;
+package schule.ngb.zm.layers;
 
-import java.awt.*;
+import schule.ngb.zm.Drawable;
+import schule.ngb.zm.Layer;
+
+import java.awt.Graphics2D;
+import java.util.Collections;
 import java.util.LinkedList;
+import java.util.List;
 
 public class DrawableLayer extends Layer {
 
-	protected LinkedList<Drawable> drawables = new LinkedList<>();
+	protected List<Drawable> drawables = new LinkedList<>();
 
 	protected boolean clearBeforeDraw = true;
 
@@ -43,7 +48,8 @@ public class DrawableLayer extends Layer {
 		}
 
 		synchronized( drawables ) {
-			for( Drawable d : drawables ) {
+			List<Drawable> it = List.copyOf(drawables);
+			for( Drawable d : it ) {
 				if( d.isVisible() ) {
 					d.draw(drawing);
 				}

src/main/java/schule/ngb/zm/layers/DrawingLayer.java

@@ -1,6 +1,8 @@
-package schule.ngb.zm;
+package schule.ngb.zm.layers;
 
-import schule.ngb.zm.util.ImageLoader;
+import schule.ngb.zm.Layer;
+import schule.ngb.zm.Options;
+import schule.ngb.zm.util.io.ImageLoader;
 
 import java.awt.*;
 import java.awt.geom.*;
@@ -8,11 +10,11 @@ import java.util.Stack;
 
 public class DrawingLayer extends Layer {
 
-	protected Color fillColor = STD_FILLCOLOR;
+	protected schule.ngb.zm.Color fillColor = DEFAULT_FILLCOLOR;
 
-	protected Color strokeColor = STD_STROKECOLOR;
+	protected schule.ngb.zm.Color strokeColor = DEFAULT_STROKECOLOR;
 
-	protected double strokeWeight = STD_STROKEWEIGHT;
+	protected double strokeWeight = DEFAULT_STROKEWEIGHT;
 
 	protected Options.StrokeType strokeType = SOLID;
 
@@ -43,7 +45,7 @@ public class DrawingLayer extends Layer {
 		fontMetrics = drawing.getFontMetrics();
 	}
 
-	public Color getColor() {
+	public schule.ngb.zm.Color getColor() {
 		return fillColor;
 	}
 
@@ -51,7 +53,7 @@ public class DrawingLayer extends Layer {
 		setFillColor(gray, gray, gray, 255);
 	}
 
-	public void setFillColor( Color color ) {
+	public void setFillColor( schule.ngb.zm.Color color ) {
 		fillColor = color;
 		drawing.setColor(color.getJavaColor());
 	}
@@ -69,10 +71,10 @@ public class DrawingLayer extends Layer {
 	}
 
 	public void setFillColor( int red, int green, int blue, int alpha ) {
-		setFillColor(new Color(red, green, blue, alpha));
+		setFillColor(new schule.ngb.zm.Color(red, green, blue, alpha));
 	}
 
-	public Color getStrokeColor() {
+	public schule.ngb.zm.Color getStrokeColor() {
 		return strokeColor;
 	}
 
@@ -80,7 +82,7 @@ public class DrawingLayer extends Layer {
 		setStrokeColor(gray, gray, gray, 255);
 	}
 
-	public void setStrokeColor( Color color ) {
+	public void setStrokeColor( schule.ngb.zm.Color color ) {
 		strokeColor = color;
 		drawing.setColor(color.getJavaColor());
 	}
@@ -98,7 +100,7 @@ public class DrawingLayer extends Layer {
 	}
 
 	public void setStrokeColor( int red, int green, int blue, int alpha ) {
-		setStrokeColor(new Color(red, green, blue, alpha));
+		setStrokeColor(new schule.ngb.zm.Color(red, green, blue, alpha));
 	}
 
 	public void setStrokeWeight( double pWeight ) {
@@ -147,8 +149,8 @@ public class DrawingLayer extends Layer {
 	}
 
 	public void resetStroke() {
-		setStrokeColor(STD_STROKECOLOR);
-		setStrokeWeight(STD_STROKEWEIGHT);
+		setStrokeColor(DEFAULT_STROKECOLOR);
+		setStrokeWeight(DEFAULT_STROKEWEIGHT);
 		setStrokeType(SOLID);
 	}
 
@@ -169,10 +171,10 @@ public class DrawingLayer extends Layer {
 	}
 
 	public void clear( int red, int green, int blue, int alpha ) {
-		clear(new Color(red, green, blue, alpha));
+		clear(new schule.ngb.zm.Color(red, green, blue, alpha));
 	}
 
-	public void clear( Color pColor ) {
+	public void clear( schule.ngb.zm.Color pColor ) {
         /*graphics.setBackground(pColor);
         graphics.clearRect(0, 0, canvas.getWidth(), canvas.getHeight());*/
 		java.awt.Color currentColor = drawing.getColor();

src/main/java/schule/ngb/zm/layers/ImageLayer.java

@@ -1,9 +1,10 @@
-package schule.ngb.zm;
+package schule.ngb.zm.layers;
 
 import java.awt.Graphics2D;
 import java.awt.Image;
 
-import schule.ngb.zm.util.ImageLoader;
+import schule.ngb.zm.Layer;
+import schule.ngb.zm.util.io.ImageLoader;
 
 public class ImageLayer extends Layer {
 

src/main/java/schule/ngb/zm/layers/Shape2DLayer.java

@@ -1,15 +1,19 @@
-package schule.ngb.zm;
+package schule.ngb.zm.layers;
+
+import schule.ngb.zm.Color;
+import schule.ngb.zm.Layer;
+import schule.ngb.zm.Options;
 
 import java.awt.*;
 import java.util.LinkedList;
 
 public final class Shape2DLayer extends Layer {
 
-	protected Color strokeColor = STD_STROKECOLOR;
+	protected schule.ngb.zm.Color strokeColor = DEFAULT_STROKECOLOR;
 
-	protected Color fillColor = STD_FILLCOLOR;
+	protected schule.ngb.zm.Color fillColor = DEFAULT_FILLCOLOR;
 
-	protected double strokeWeight = STD_STROKEWEIGHT;
+	protected double strokeWeight = DEFAULT_STROKEWEIGHT;
 
 	protected Options.StrokeType strokeType = SOLID;
 
@@ -39,7 +43,7 @@ public final class Shape2DLayer extends Layer {
 		this.instantDraw = instantDraw;
 	}
 
-	public Color getFillColor() {
+	public schule.ngb.zm.Color getFillColor() {
 		return fillColor;
 	}
 
@@ -47,7 +51,7 @@ public final class Shape2DLayer extends Layer {
 		setFillColor(gray, gray, gray, 255);
 	}
 
-	public void setFillColor( Color pColor ) {
+	public void setFillColor( schule.ngb.zm.Color pColor ) {
 		fillColor = pColor;
 		drawing.setColor(pColor.getJavaColor());
 	}
@@ -65,10 +69,10 @@ public final class Shape2DLayer extends Layer {
 	}
 
 	public void setFillColor( int red, int green, int blue, int alpha ) {
-		setFillColor(new Color(red, green, blue, alpha));
+		setFillColor(new schule.ngb.zm.Color(red, green, blue, alpha));
 	}
 
-	public Color getStrokeColor() {
+	public schule.ngb.zm.Color getStrokeColor() {
 		return strokeColor;
 	}
 
@@ -76,7 +80,7 @@ public final class Shape2DLayer extends Layer {
 		setStrokeColor(gray, gray, gray, 255);
 	}
 
-	public void setStrokeColor( Color pColor ) {
+	public void setStrokeColor( schule.ngb.zm.Color pColor ) {
 		strokeColor = pColor;
 		drawing.setColor(pColor.getJavaColor());
 	}

src/main/java/schule/ngb/zm/layers/ShapesLayer.java

@@ -1,15 +1,13 @@
-package schule.ngb.zm.shapes;
+package schule.ngb.zm.layers;
 
 import schule.ngb.zm.Layer;
 import schule.ngb.zm.anim.Animation;
 import schule.ngb.zm.anim.AnimationFacade;
 import schule.ngb.zm.anim.Easing;
+import schule.ngb.zm.shapes.Shape;
 
 import java.awt.Graphics2D;
-import java.util.Collection;
-import java.util.Iterator;
-import java.util.LinkedList;
-import java.util.List;
+import java.util.*;
 import java.util.function.DoubleUnaryOperator;
 
 public class ShapesLayer extends Layer {
@@ -45,12 +43,12 @@ public class ShapesLayer extends Layer {
 		return null;
 	}
 
-	public java.util.List<Shape> getShapes() {
+	public List<Shape> getShapes() {
 		return shapes;
 	}
 
-	public <ST extends Shape> java.util.List<ST> getShapes( Class<ST> shapeClass ) {
-		java.util.List<ST> result = new LinkedList<>();
+	public <ST extends Shape> List<ST> getShapes( Class<ST> shapeClass ) {
+		List<ST> result = new LinkedList<>();
 		for( Shape s : shapes ) {
 			if( shapeClass.isInstance(s) ) {
 				result.add((ST) s);
@@ -60,7 +58,7 @@ public class ShapesLayer extends Layer {
 	}
 
 	public void add( Shape... shapes ) {
-		synchronized( shapes ) {
+		synchronized( this.shapes ) {
 			for( Shape s : shapes ) {
 				this.shapes.add(s);
 			}
@@ -68,7 +66,7 @@ public class ShapesLayer extends Layer {
 	}
 
 	public void add( Collection<Shape> shapes ) {
-		synchronized( shapes ) {
+		synchronized( this.shapes ) {
 			for( Shape s : shapes ) {
 				this.shapes.add(s);
 			}
@@ -76,16 +74,16 @@ public class ShapesLayer extends Layer {
 	}
 
 	public void remove( Shape... shapes ) {
-		synchronized( shapes ) {
-			for( Shape s: shapes ) {
+		synchronized( this.shapes ) {
+			for( Shape s : shapes ) {
 				this.shapes.remove(s);
 			}
 		}
 	}
 
 	public void remove( Collection<Shape> shapes ) {
-		synchronized( shapes ) {
-			for( Shape s: shapes ) {
+		synchronized( this.shapes ) {
+			for( Shape s : shapes ) {
 				this.shapes.remove(s);
 			}
 		}
@@ -99,16 +97,16 @@ public class ShapesLayer extends Layer {
 
 	public void showAll() {
 		synchronized( shapes ) {
-			for( Shape pShape : shapes ) {
-				pShape.show();
+			for( Shape s : shapes ) {
+				s.show();
 			}
 		}
 	}
 
 	public void hideAll() {
 		synchronized( shapes ) {
-			for( Shape pShape : shapes ) {
-				pShape.hide();
+			for( Shape s : shapes ) {
+				s.hide();
 			}
 		}
 	}
@@ -118,6 +116,14 @@ public class ShapesLayer extends Layer {
 		anim.start();
 	}
 
+
+	public void play( Animation<? extends Shape>... anims ) {
+		for( Animation<? extends Shape> anim: anims ) {
+			this.animations.add(anim);
+			anim.start();
+		}
+	}
+
 	public <S extends Shape> void play( Animation<S> anim, int runtime ) {
 		play(anim, runtime, Easing.DEFAULT_EASING);
 	}
@@ -147,9 +153,10 @@ public class ShapesLayer extends Layer {
 		}
 
 		synchronized( shapes ) {
-			for( Shape pShape : shapes ) {
-				if( pShape.isVisible() ) {
-					pShape.draw(drawing);
+			List<Shape> it = List.copyOf(shapes);
+			for( Shape s : it ) {
+				if( s.isVisible() ) {
+					s.draw(drawing);
 				}
 			}
 		}

src/main/java/schule/ngb/zm/layers/TurtleLayer.java

@@ -1,4 +1,4 @@
-package schule.ngb.zm.turtle;
+package schule.ngb.zm.layers;
 
 import schule.ngb.zm.Color;
 import schule.ngb.zm.Layer;
@@ -336,7 +336,7 @@ public class TurtleLayer extends Layer {
 			if( strokeColor != null ) {
 				graphics.setColor(strokeColor.getJavaColor());
 			} else {
-				graphics.setColor(STD_STROKECOLOR.getJavaColor());
+				graphics.setColor(DEFAULT_STROKECOLOR.getJavaColor());
 			}
 			graphics.fill(shape);
 			graphics.setColor(Color.BLACK.getJavaColor());

src/main/java/schule/ngb/zm/media/AudioListener.java

@@ -1,6 +1,6 @@
 package schule.ngb.zm.media;
 
-import schule.ngb.zm.events.Listener;
+import schule.ngb.zm.util.events.Listener;
 
 public interface AudioListener extends Listener<Audio> {
 

src/main/java/schule/ngb/zm/media/Mixer.java

@@ -1,7 +1,7 @@
 package schule.ngb.zm.media;
 
 import schule.ngb.zm.Constants;
-import schule.ngb.zm.tasks.TaskRunner;
+import schule.ngb.zm.util.tasks.TaskRunner;
 
 import java.util.ArrayList;
 import java.util.List;

src/main/java/schule/ngb/zm/media/Music.java

@@ -1,11 +1,9 @@
 package schule.ngb.zm.media;
 
-import schule.ngb.zm.anim.Animation;
-import schule.ngb.zm.anim.AnimationListener;
-import schule.ngb.zm.events.EventDispatcher;
-import schule.ngb.zm.tasks.TaskRunner;
+import schule.ngb.zm.util.events.EventDispatcher;
+import schule.ngb.zm.util.tasks.TaskRunner;
 import schule.ngb.zm.util.Log;
-import schule.ngb.zm.util.ResourceStreamProvider;
+import schule.ngb.zm.util.io.ResourceStreamProvider;
 import schule.ngb.zm.util.Validator;
 
 import javax.sound.sampled.*;
@@ -168,7 +166,7 @@ public class Music implements Audio {
 	 * {@inheritDoc}
 	 */
 	@Override
-	public void dispose() {
+	public synchronized void dispose() {
 		if( audioLine != null ) {
 			if( audioLine.isRunning() ) {
 				playing = false;
@@ -177,7 +175,6 @@ public class Music implements Audio {
 			if( audioLine.isOpen() ) {
 				audioLine.drain();
 				audioLine.close();
-
 			}
 		}
 		try {
@@ -191,7 +188,7 @@ public class Music implements Audio {
 		audioStream = null;
 	}
 
-	private void stream() {
+	private synchronized void stream() {
 		audioLine.start();
 		playing = true;
 		if( eventDispatcher != null ) {

src/main/java/schule/ngb/zm/media/Sound.java

@@ -1,12 +1,11 @@
 package schule.ngb.zm.media;
 
 import schule.ngb.zm.util.Log;
-import schule.ngb.zm.util.ResourceStreamProvider;
 import schule.ngb.zm.util.Validator;
+import schule.ngb.zm.util.io.ResourceStreamProvider;
 
 import javax.sound.sampled.*;
 import java.io.IOException;
-import java.io.InputStream;
 import java.net.URL;
 
 /**
@@ -206,8 +205,9 @@ public class Sound implements Audio {
 	}
 
 	/**
-	 * Wiederholt den Sound die angegebene Anzahl an Wiederholungen ab und stoppt
-	 * die Wiedergabe dann.
+	 * Wiederholt den Sound die angegebene Anzahl an Wiederholungen ab und
+	 * stoppt die Wiedergabe dann.
+	 *
 	 * @param count Anzahl der Wiederholungen.
 	 */
 	public void loop( int count ) {
@@ -232,7 +232,7 @@ public class Sound implements Audio {
 	 * {@inheritDoc}
 	 */
 	@Override
-	public void dispose() {
+	public synchronized void dispose() {
 		if( audioClip != null ) {
 			if( audioClip.isRunning() ) {
 				audioClip.stop();
@@ -242,7 +242,7 @@ public class Sound implements Audio {
 		}
 	}
 
-	private boolean openClip() {
+	private synchronized boolean openClip() {
 		if( audioClip != null ) {
 			audioClip.setFramePosition(0);
 			return true;

src/main/java/schule/ngb/zm/ml/DoubleMatrix.java

@@ -0,0 +1,400 @@
+package schule.ngb.zm.ml;
+
+import schule.ngb.zm.Constants;
+
+import java.util.function.DoubleUnaryOperator;
+
+/**
+ * Eine einfache Implementierung der {@link MLMatrix} zur Verwendung in
+ * {@link NeuralNetwork}s.
+ * <p>
+ * Diese Klasse stellt die interne Implementierung der Matrixoperationen dar,
+ * die zur Berechnung der Gewichte in einem {@link NeuronLayer} notwendig sind.
+ * <p>
+ * Die Klasse ist nur minimal optimiert und sollte nur für kleine Netze
+ * verwendet werden. Für größere Netze sollte auf eine der optionalen
+ * Bibliotheken wie
+ * <a href="https://dst.lbl.gov/ACSSoftware/colt/">Colt</a> zurückgegriffen
+ * werden.
+ */
+public final class DoubleMatrix implements MLMatrix {
+
+	/**
+	 * Anzahl Zeilen der Matrix.
+	 */
+	private int rows;
+
+	/**
+	 * Anzahl Spalten der Matrix.
+	 */
+	private int columns;
+
+	/**
+	 * Die Koeffizienten der Matrix.
+	 * <p>
+	 * Um den Overhead bei Speicher und Zugriffszeiten von zweidimensionalen
+	 * Arrays zu vermeiden wird ein eindimensionales Array verwendet und die
+	 * Indizes mit Spaltenpriorität berechnet. Der Index i des Koeffizienten
+	 * {@code r,c} in Zeile {@code r} und Spalte {@code c} wird bestimmt durch
+	 * <pre>
+	 * i = c * rows + r
+	 * </pre>
+	 * <p>
+	 * Die Werte einer Spalte liegen also hintereinander im Array. Dies sollte
+	 * einen leichten Vorteil bei der {@link #colSums() Spaltensummen} geben.
+	 * Generell sollte eine Iteration über die Matrix der Form
+	 * <pre><code>
+	 * for( int j = 0; j < columns; j++ ) {
+	 *     for( int i = 0; i < rows; i++ ) {
+	 *         // ...
+	 *     }
+	 * }
+	 * </code></pre>
+	 * etwas schneller sein als
+	 * <pre><code>
+	 * for( int i = 0; i < rows; i++ ) {
+	 *     for( int j = 0; j < columns; j++ ) {
+	 *         // ...
+	 *     }
+	 * }
+	 * </code></pre>
+	 */
+	double[] coefficients;
+
+	public DoubleMatrix( int rows, int cols ) {
+		this.rows = rows;
+		this.columns = cols;
+		coefficients = new double[rows * cols];
+	}
+
+	public DoubleMatrix( double[][] coefficients ) {
+		this.rows = coefficients.length;
+		this.columns = coefficients[0].length;
+		this.coefficients = new double[rows * columns];
+		for( int j = 0; j < columns; j++ ) {
+			for( int i = 0; i < rows; i++ ) {
+				this.coefficients[idx(i, j)] = coefficients[i][j];
+			}
+		}
+	}
+
+	/**
+	 * Initialisiert diese Matrix als Kopie der angegebenen Matrix.
+	 *
+	 * @param other Die zu kopierende Matrix.
+	 */
+	public DoubleMatrix( DoubleMatrix other ) {
+		this.rows = other.rows();
+		this.columns = other.columns();
+		this.coefficients = new double[rows * columns];
+		System.arraycopy(
+			other.coefficients, 0,
+			this.coefficients, 0,
+			rows * columns);
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public int columns() {
+		return columns;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public int rows() {
+		return rows;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	int idx( int r, int c ) {
+		return c * rows + r;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public double get( int row, int col ) {
+		try {
+			return coefficients[idx(row, col)];
+		} catch( ArrayIndexOutOfBoundsException ex ) {
+			throw new IllegalArgumentException("No element at row=" + row + ", column=" + col, ex);
+		}
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix set( int row, int col, double value ) {
+		try {
+			coefficients[idx(row, col)] = value;
+		} catch( ArrayIndexOutOfBoundsException ex ) {
+			throw new IllegalArgumentException("No element at row=" + row + ", column=" + col, ex);
+		}
+		return this;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix initializeRandom() {
+		return initializeRandom(-1.0, 1.0);
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix initializeRandom( double lower, double upper ) {
+		applyInPlace(( d ) -> ((upper - lower) * Constants.random()) + lower);
+		return this;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix initializeOne() {
+		applyInPlace(( d ) -> 1.0);
+		return this;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix initializeZero() {
+		applyInPlace(( d ) -> 0.0);
+		return this;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix duplicate() {
+		return new DoubleMatrix(this);
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix multiplyTransposed( MLMatrix B ) {
+		/*return new DoubleMatrix(IntStream.range(0, rows).parallel().mapToObj(
+			( i ) -> IntStream.range(0, B.rows()).mapToDouble(
+				( j ) -> IntStream.range(0, columns).mapToDouble(
+					( k ) -> get(i, k) * B.get(j, k)
+				).sum()
+			).toArray()
+		).toArray(double[][]::new));*/
+		DoubleMatrix result = new DoubleMatrix(rows, B.rows());
+		for( int i = 0; i < rows; i++ ) {
+			for( int j = 0; j < B.rows(); j++ ) {
+				result.coefficients[result.idx(i, j)] = 0.0;
+				for( int k = 0; k < columns; k++ ) {
+					result.coefficients[result.idx(i, j)] += get(i, k) * B.get(j, k);
+				}
+			}
+		}
+		return result;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix multiplyAddBias( final MLMatrix B, final MLMatrix C ) {
+		/*return new DoubleMatrix(IntStream.range(0, rows).parallel().mapToObj(
+			( i ) -> IntStream.range(0, B.columns()).mapToDouble(
+				( j ) -> IntStream.range(0, columns).mapToDouble(
+					( k ) -> get(i, k) * B.get(k, j)
+				).sum() + C.get(0, j)
+			).toArray()
+		).toArray(double[][]::new));*/
+		DoubleMatrix result = new DoubleMatrix(rows, B.columns());
+		for( int i = 0; i < rows; i++ ) {
+			for( int j = 0; j < B.columns(); j++ ) {
+				result.coefficients[result.idx(i, j)] = 0.0;
+				for( int k = 0; k < columns; k++ ) {
+					result.coefficients[result.idx(i, j)] += get(i, k) * B.get(k, j);
+				}
+				result.coefficients[result.idx(i, j)] += C.get(0, j);
+			}
+		}
+		return result;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix transposedMultiplyAndScale( final MLMatrix B, final double scalar ) {
+		/*return new DoubleMatrix(IntStream.range(0, columns).parallel().mapToObj(
+			( i ) -> IntStream.range(0, B.columns()).mapToDouble(
+				( j ) -> IntStream.range(0, rows).mapToDouble(
+					( k ) -> get(k, i) * B.get(k, j) * scalar
+				).sum()
+			).toArray()
+		).toArray(double[][]::new));*/
+		DoubleMatrix result = new DoubleMatrix(columns, B.columns());
+		for( int i = 0; i < columns; i++ ) {
+			for( int j = 0; j < B.columns(); j++ ) {
+				result.coefficients[result.idx(i, j)] = 0.0;
+				for( int k = 0; k < rows; k++ ) {
+					result.coefficients[result.idx(i, j)] += get(k, i) * B.get(k, j);
+				}
+				result.coefficients[result.idx(i, j)] *= scalar;
+			}
+		}
+		return result;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix add( MLMatrix B ) {
+		/*return new DoubleMatrix(IntStream.range(0, rows).parallel().mapToObj(
+			( i ) -> IntStream.range(0, columns).mapToDouble(
+				( j ) -> get(i, j) + B.get(i, j)
+			).toArray()
+		).toArray(double[][]::new));*/
+		DoubleMatrix sum = new DoubleMatrix(rows, columns);
+		for( int j = 0; j < columns; j++ ) {
+			for( int i = 0; i < rows; i++ ) {
+				sum.coefficients[idx(i, j)] = coefficients[idx(i, j)] + B.get(i, j);
+			}
+		}
+		return sum;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix addInPlace( MLMatrix B ) {
+		for( int j = 0; j < columns; j++ ) {
+			for( int i = 0; i < rows; i++ ) {
+				coefficients[idx(i, j)] += B.get(i, j);
+			}
+		}
+		return this;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix sub( MLMatrix B ) {
+		/*return new DoubleMatrix(IntStream.range(0, rows).parallel().mapToObj(
+			( i ) -> IntStream.range(0, columns).mapToDouble(
+				( j ) -> get(i, j) - B.get(i, j)
+			).toArray()
+		).toArray(double[][]::new));*/
+		DoubleMatrix diff = new DoubleMatrix(rows, columns);
+		for( int j = 0; j < columns; j++ ) {
+			for( int i = 0; i < rows; i++ ) {
+				diff.coefficients[idx(i, j)] = coefficients[idx(i, j)] - B.get(i, j);
+			}
+		}
+		return diff;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix colSums() {
+		/*DoubleMatrix colSums = new DoubleMatrix(1, columns);
+		colSums.coefficients = IntStream.range(0, columns).parallel().mapToDouble(
+			( j ) -> IntStream.range(0, rows).mapToDouble(
+				( i ) -> get(i, j)
+			).sum()
+		).toArray();
+		return colSums;*/
+		DoubleMatrix colSums = new DoubleMatrix(1, columns);
+		for( int j = 0; j < columns; j++ ) {
+			colSums.coefficients[j] = 0.0;
+			for( int i = 0; i < rows; i++ ) {
+				colSums.coefficients[j] += coefficients[idx(i, j)];
+			}
+		}
+		return colSums;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix scaleInPlace( final double scalar ) {
+		for( int i = 0; i < coefficients.length; i++ ) {
+			coefficients[i] *= scalar;
+		}
+		return this;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix scaleInPlace( final MLMatrix S ) {
+		for( int j = 0; j < columns; j++ ) {
+			for( int i = 0; i < rows; i++ ) {
+				coefficients[idx(i, j)] *= S.get(i, j);
+			}
+		}
+		return this;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix apply( DoubleUnaryOperator op ) {
+		DoubleMatrix result = new DoubleMatrix(rows, columns);
+		for( int i = 0; i < coefficients.length; i++ ) {
+			result.coefficients[i] = op.applyAsDouble(coefficients[i]);
+		}
+		return result;
+	}
+
+	/**
+	 * {@inheritDoc}
+	 */
+	@Override
+	public MLMatrix applyInPlace( DoubleUnaryOperator op ) {
+		for( int i = 0; i < coefficients.length; i++ ) {
+			coefficients[i] = op.applyAsDouble(coefficients[i]);
+		}
+		return this;
+	}
+
+	@Override
+	public String toString() {
+		StringBuilder sb = new StringBuilder();
+		sb.append(rows);
+		sb.append(" x ");
+		sb.append(columns);
+		sb.append(" Matrix");
+		sb.append('\n');
+		for( int i = 0; i < rows; i++ ) {
+			for( int j = 0; j < columns; j++ ) {
+				sb.append(get(i, j));
+				if( j < columns - 1 )
+					sb.append(' ');
+			}
+			sb.append('\n');
+		}
+		return sb.toString();
+	}
+
+}

src/main/java/schule/ngb/zm/ml/MLMatrix.java

@@ -0,0 +1,316 @@
+package schule.ngb.zm.ml;
+
+import java.util.function.DoubleUnaryOperator;
+
+/**
+ * Interface für Matrizen, die in {@link NeuralNetwork} Klassen verwendet
+ * werden.
+ * <p>
+ * Eine implementierende Klasse muss generell zwei Konstruktoren bereitstellen:
+ * <ol>
+ * <li> {@code MLMatrix(int rows, int columns)} erstellt eine Matrix mit den
+ * 		angegebenen Dimensionen und setzt alle Koeffizienten auf 0.
+ * <li> {@code MLMatrix(double[][] coefficients} erstellt eine Matrix mit der
+ * 		durch das Array gegebenen Dimensionen und setzt die Werte auf die
+ * 		jeweiligen Werte des Arrays.
+ * </ol>
+ * <p>
+ * Das Interface ist nicht dazu gedacht eine allgemeine Umsetzung für
+ * Matrizen-Algebra abzubilden, sondern soll gezielt die im Neuralen Netzwerk
+ * verwendeten Algorithmen umsetzen. Einerseits würde eine ganz allgemeine
+ * Matrizen-Klasse nicht im Rahmen der Zeichenmaschine liegen und auf der
+ * anderen Seite bietet eine Konzentration auf die verwendeten Algorithmen mehr
+ * Spielraum zur Optimierung.
+ * <p>
+ * Intern wird das Interface von {@link DoubleMatrix} implementiert. Die Klasse
+ * ist eine weitestgehend naive Implementierung der Algorithmen mit kleineren
+ * Optimierungen. Die Verwendung eines generalisierten Interfaces erlaubt aber
+ * zukünftig die optionale Integration spezialisierterer Algebra-Bibliotheken
+ * wie
+ * <a href="https://dst.lbl.gov/ACSSoftware/colt/">Colt</a>, um auch große
+ * Netze effizient berechnen zu können.
+ */
+public interface MLMatrix {
+
+	/**
+	 * Die Anzahl der Spalten der Matrix.
+	 *
+	 * @return Spaltenzahl.
+	 */
+	int columns();
+
+	/**
+	 * Die Anzahl der Zeilen der Matrix.
+	 *
+	 * @return Zeilenzahl.
+	 */
+	int rows();
+
+	/**
+	 * Gibt den Wert an der angegebenen Stelle der Matrix zurück.
+	 *
+	 * @param row Die Spaltennummer zwischen 0 und {@code rows()-1}.
+	 * @param col Die Zeilennummer zwischen 0 und {@code columns()-1}
+	 * @return Den Koeffizienten in der Zeile {@code row} und der Spalte
+	 *    {@code col}.
+	 * @throws IllegalArgumentException Falls {@code row >= rows()} oder
+	 *                                  {@code col >= columns()}.
+	 */
+	double get( int row, int col ) throws IllegalArgumentException;
+
+	/**
+	 * Setzt den Wert an der angegebenen Stelle der Matrix.
+	 *
+	 * @param row Die Spaltennummer zwischen 0 und {@code rows()-1}.
+	 * @param col Die Zeilennummer zwischen 0 und {@code columns()-1}
+	 * @param value Der neue Wert.
+	 * @return Diese Matrix selbst (method chaining).
+	 * @throws IllegalArgumentException Falls {@code row >= rows()} oder
+	 *                                  {@code col >= columns()}.
+	 */
+	MLMatrix set( int row, int col, double value ) throws IllegalArgumentException;
+
+	/**
+	 * Setzt jeden Wert in der Matrix auf eine Zufallszahl zwischen -1 und 1.
+	 * <p>
+	 * Nach Möglichkeit sollte der
+	 * {@link schule.ngb.zm.Constants#random(int, int) Zufallsgenerator der
+	 * Zeichenmaschine} verwendet werden.
+	 *
+	 * @return Diese Matrix selbst (method chaining).
+	 */
+	MLMatrix initializeRandom();
+
+	/**
+	 * Setzt jeden Wert in der Matrix auf eine Zufallszahl innerhalb der
+	 * angegebenen Grenzen.
+	 * <p>
+	 * Nach Möglichkeit sollte der
+	 * {@link schule.ngb.zm.Constants#random(int, int) Zufallsgenerator der
+	 * Zeichenmaschine} verwendet werden.
+	 *
+	 * @param lower Untere Grenze der Zufallszahlen.
+	 * @param upper Obere Grenze der Zufallszahlen.
+	 * @return Diese Matrix selbst (method chaining).
+	 */
+	MLMatrix initializeRandom( double lower, double upper );
+
+	/**
+	 * Setzt alle Werte der Matrix auf 1.
+	 *
+	 * @return Diese Matrix selbst (method chaining).
+	 */
+	MLMatrix initializeOne();
+
+	/**
+	 * Setzt alle Werte der Matrix auf 0.
+	 *
+	 * @return Diese Matrix selbst (method chaining).
+	 */
+	MLMatrix initializeZero();
+
+	/**
+	 * Erzeugt eine neue Matrix {@code C} mit dem Ergebnis der Matrixoperation
+	 * <pre>
+	 * C = this . B + V'
+	 * </pre>
+	 * wobei {@code this} dieses Matrixobjekt ist und {@code .} für die
+	 * Matrixmultiplikation steht. {@code V'} ist die Matrix {@code V}
+	 * {@code rows()}-mal untereinander wiederholt.
+	 * <p>
+	 * Wenn diese Matrix die Dimension r x c hat, dann muss die Matrix {@code B}
+	 * die Dimension c x m haben und {@code V} eine 1 x m Matrix sein. Die
+	 * Matrix {@code V'} hat also die Dimension r x m, ebenso wie das Ergebnis
+	 * der Operation.
+	 *
+	 * @param B Eine {@code columns()} x m Matrix mit der Multipliziert wird.
+	 * @param V Eine 1 x {@code B.columns()} Matrix mit den Bias-Werten.
+	 * @return Eine {@code rows()} x m Matrix.
+	 * @throws IllegalArgumentException Falls die Dimensionen der Matrizen nicht
+	 *                                  zur Operation passen. Also
+	 *                                  {@code this.columns() != B.rows()} oder
+	 *                                  {@code B.columns() != V.columns()} oder
+	 *                                  {@code V.rows() != 1}.
+	 */
+	MLMatrix multiplyAddBias( MLMatrix B, MLMatrix V ) throws IllegalArgumentException;
+
+	/**
+	 * Erzeugt eine neue Matrix {@code C} mit dem Ergebnis der Matrixoperation
+	 * <pre>
+	 * C = this . t(B)
+	 * </pre>
+	 * wobei {@code this} dieses Matrixobjekt ist, {@code t(B)} die
+	 * Transposition der Matrix {@code B} ist und {@code .} für die
+	 * Matrixmultiplikation steht.
+	 * <p>
+	 * Wenn diese Matrix die Dimension r x c hat, dann muss die Matrix {@code B}
+	 * die Dimension m x c haben und das Ergebnis ist eine r x m Matrix.
+	 *
+	 * @param B Eine m x {@code columns()} Matrix.
+	 * @return Eine {@code rows()} x m Matrix.
+	 * @throws IllegalArgumentException Falls die Dimensionen der Matrizen nicht
+	 *                                  zur Operation passen. Also
+	 *                                  {@code this.columns() != B.columns()}.
+	 */
+	MLMatrix multiplyTransposed( MLMatrix B ) throws IllegalArgumentException;
+
+	/**
+	 * Erzeugt eine neue Matrix {@code C} mit dem Ergebnis der Matrixoperation
+	 * <pre>
+	 * C = t(this) . B * scalar
+	 * </pre>
+	 * wobei {@code this} dieses Matrixobjekt ist, {@code t(this)} die
+	 * Transposition dieser Matrix ist und {@code .} für die
+	 * Matrixmultiplikation steht. {@code *} bezeichnet die
+	 * Skalarmultiplikation, bei der jeder Wert der Matrix mit {@code scalar}
+	 * multipliziert wird.
+	 * <p>
+	 * Wenn diese Matrix die Dimension r x c hat, dann muss die Matrix {@code B}
+	 * die Dimension r x m haben und das Ergebnis ist eine c x m Matrix.
+	 *
+	 * @param B Eine m x {@code columns()} Matrix.
+	 * @return Eine {@code rows()} x m Matrix.
+	 * @throws IllegalArgumentException Falls die Dimensionen der Matrizen nicht
+	 *                                  zur Operation passen. Also
+	 *                                  {@code this.rows() != B.rows()}.
+	 */
+	MLMatrix transposedMultiplyAndScale( MLMatrix B, double scalar ) throws IllegalArgumentException;
+
+	/**
+	 * Erzeugt eine neue Matrix {@code C} mit dem Ergebnis der komponentenweisen
+	 * Matrix-Addition
+	 * <pre>
+	 * C = this + B
+	 * </pre>
+	 * wobei {@code this} dieses Matrixobjekt ist. Für ein Element {@code C_ij}
+	 * in {@code C} gilt
+	 * <pre>
+	 * C_ij = A_ij + B_ij
+	 * </pre>
+	 * <p>
+	 * Die Matrix {@code B} muss dieselbe Dimension wie diese Matrix haben.
+	 *
+	 * @param B Eine {@code rows()} x {@code columns()} Matrix.
+	 * @return Eine {@code rows()} x {@code columns()} Matrix.
+	 * @throws IllegalArgumentException Falls die Dimensionen der Matrizen nicht
+	 *                                  zur Operation passen. Also
+	 *                                  {@code this.rows() != B.rows()} oder
+	 *                                  {@code this.columns() != B.columns()}.
+	 */
+	MLMatrix add( MLMatrix B ) throws IllegalArgumentException;
+
+	/**
+	 * Setzt diese Matrix auf das Ergebnis der komponentenweisen
+	 * Matrix-Addition
+	 * <pre>
+	 * A' = A + B
+	 * </pre>
+	 * wobei {@code A} dieses Matrixobjekt ist und {@code A'} diese Matrix nach
+	 * der Operation. Für ein Element {@code A'_ij} in {@code A'} gilt
+	 * <pre>
+	 * A'_ij = A_ij + B_ij
+	 * </pre>
+	 * <p>
+	 * Die Matrix {@code B} muss dieselbe Dimension wie diese Matrix haben.
+	 *
+	 * @param B Eine {@code rows()} x {@code columns()} Matrix.
+	 * @return Eine {@code rows()} x {@code columns()} Matrix.
+	 * @throws IllegalArgumentException Falls die Dimensionen der Matrizen nicht
+	 *                                  zur Operation passen. Also
+	 *                                  {@code this.rows() != B.rows()} oder
+	 *                                  {@code this.columns() != B.columns()}.
+	 */
+	MLMatrix addInPlace( MLMatrix B ) throws IllegalArgumentException;
+
+	/**
+	 * Erzeugt eine neue Matrix {@code C} mit dem Ergebnis der komponentenweisen
+	 * Matrix-Subtraktion
+	 * <pre>
+	 * C = A - B
+	 * </pre>
+	 * wobei {@code A} dieses Matrixobjekt ist. Für ein Element {@code C_ij} in
+	 * {@code C} gilt
+	 * <pre>
+	 * C_ij = A_ij - B_ij
+	 * </pre>
+	 * <p>
+	 * Die Matrix {@code B} muss dieselbe Dimension wie diese Matrix haben.
+	 *
+	 * @param B Eine {@code rows()} x {@code columns()} Matrix.
+	 * @return Eine {@code rows()} x {@code columns()} Matrix.
+	 * @throws IllegalArgumentException Falls die Dimensionen der Matrizen nicht
+	 *                                  zur Operation passen. Also
+	 *                                  {@code this.rows() != B.rows()} oder
+	 *                                  {@code this.columns() != B.columns()}.
+	 */
+	MLMatrix sub( MLMatrix B ) throws IllegalArgumentException;
+
+	/**
+	 * Multipliziert jeden Wert dieser Matrix mit dem angegebenen Skalar.
+	 * <p>
+	 * Ist {@code A} dieses Matrixobjekt und {@code A'} diese Matrix nach der
+	 * Operation, dann gilt für ein Element {@code A'_ij} in {@code A'}
+	 * <pre>
+	 * A'_ij = A_ij * scalar
+	 * </pre>
+	 *
+	 * @param scalar Ein Skalar.
+	 * @return Diese Matrix selbst (method chaining)
+	 */
+	MLMatrix scaleInPlace( double scalar );
+
+	/**
+	 * Multipliziert jeden Wert dieser Matrix mit dem entsprechenden Wert in der
+	 * Matrix {@code S}.
+	 * <p>
+	 * Ist {@code A} dieses Matrixobjekt und {@code A'} diese Matrix nach der
+	 * Operation, dann gilt für ein Element {@code A'_ij} in {@code A'}
+	 * <pre>
+	 * A'_ij = A_ij * S_ij
+	 * </pre>
+	 *
+	 * @param S Eine {@code rows()} x {@code columns()} Matrix.
+	 * @return Diese Matrix selbst (method chaining)
+	 * @throws IllegalArgumentException Falls die Dimensionen der Matrizen nicht
+	 *                                  zur Operation passen. Also
+	 *                                  {@code this.rows() != B.rows()} oder
+	 *                                  {@code this.columns() != B.columns()}.
+	 */
+	MLMatrix scaleInPlace( MLMatrix S ) throws IllegalArgumentException;
+
+	/**
+	 * Berechnet eine neue Matrix mit nur einer Zeile, die die Spaltensummen
+	 * dieser Matrix enthalten.
+	 *
+	 * @return Eine 1 x {@code columns()} Matrix.
+	 */
+	MLMatrix colSums();
+
+	/**
+	 * Erzeugt eine neue Matrix, deren Werte gleich den Werten dieser Matrix
+	 * nach der Anwendung der angegebenen Funktion sind.
+	 *
+	 * @param op Eine Operation {@code (double) -> double}.
+	 * @return Eine {@code rows()} x {@code columns()} Matrix.
+	 */
+	MLMatrix apply( DoubleUnaryOperator op );
+
+	/**
+	 * Endet die gegebene Funktion auf jeden Wert der Matrix an.
+	 *
+	 * @param op Eine Operation {@code (double) -> double}.
+	 * @return Diese Matrix selbst (method chaining)
+	 */
+	MLMatrix applyInPlace( DoubleUnaryOperator op );
+
+	/**
+	 * Erzeugt eine neue Matrix mit denselben Dimensionen und Koeffizienten wie
+	 * diese Matrix.
+	 *
+	 * @return Eine Kopie dieser Matrix.
+	 */
+	MLMatrix duplicate();
+
+	String toString();
+
+}

src/main/java/schule/ngb/zm/ml/Matrix.java

@@ -1,82 +0,0 @@
-package schule.ngb.zm.ml;
-
-import schule.ngb.zm.Constants;
-
-import java.util.Arrays;
-
-// TODO: Move Math into Matrix class
-// TODO: Implement support for optional sci libs
-public class Matrix {
-
-	private int columns, rows;
-
-	double[][] coefficients;
-
-	public Matrix( int rows, int cols )  {
-		this.rows = rows;
-		this.columns = cols;
-		coefficients = new double[rows][cols];
-	}
-
-	public Matrix( double[][] coefficients ) {
-		this.coefficients = coefficients;
-		this.rows = coefficients.length;
-		this.columns = coefficients[0].length;
-	}
-
-	public int getColumns() {
-		return columns;
-	}
-
-	public int getRows() {
-		return rows;
-	}
-
-	public double[][] getCoefficients() {
-		return coefficients;
-	}
-
-	public double get( int row, int col ) {
-		return coefficients[row][col];
-	}
-
-	public void initializeRandom() {
-		coefficients = MLMath.matrixApply(coefficients, (d) -> Constants.randomGaussian());
-	}
-
-	public void initializeRandom( double lower, double upper ) {
-		coefficients = MLMath.matrixApply(coefficients, (d) -> ((upper-lower) * (Constants.randomGaussian()+1) * .5) + lower);
-	}
-
-	public void initializeIdentity() {
-		initializeZero();
-		for( int i = 0; i < Math.min(rows, columns); i++ ) {
-			this.coefficients[i][i] = 1.0;
-		}
-	}
-
-	public void initializeOne() {
-		coefficients = MLMath.matrixApply(coefficients, (d) -> 1.0);
-	}
-
-	public void initializeZero() {
-		coefficients = MLMath.matrixApply(coefficients, (d) -> 0.0);
-	}
-
-	@Override
-	public String toString() {
-		//return Arrays.deepToString(coefficients);
-		StringBuilder sb = new StringBuilder();
-		sb.append('[');
-		sb.append('\n');
-		for( int i = 0; i < coefficients.length; i++ ) {
-			sb.append('\t');
-			sb.append(Arrays.toString(coefficients[i]));
-			sb.append('\n');
-		}
-		sb.append(']');
-
-		return sb.toString();
-	}
-
-}

src/main/java/schule/ngb/zm/ml/MatrixFactory.java

@@ -0,0 +1,246 @@
+package schule.ngb.zm.ml;
+
+import cern.colt.matrix.DoubleFactory2D;
+import schule.ngb.zm.Constants;
+import schule.ngb.zm.util.Log;
+
+import java.util.function.DoubleUnaryOperator;
+
+/**
+ * Zentrale Klasse zur Erstellung neuer Matrizen. Generell sollten neue Matrizen
+ * nicht direkt erstellt werden, sondern durch den Aufruf von
+ * {@link #create(int, int)} oder {@link #create(double[][])}. Die Fabrik
+ * ermittelt automatisch die beste verfügbare Implementierung und initialisiert
+ * eine entsprechende Implementierung von {@link MLMatrix}.
+ * <p>
+ * Derzeit werden die optionale Bibliothek <a
+ * href="https://dst.lbl.gov/ACSSoftware/colt/">Colt</a> und die interne
+ * Implementierung {@link DoubleMatrix} unterstützt.
+ */
+public class MatrixFactory {
+
+	/**
+	 * Erstellt eine neue Matrix mit den angegebenen Dimensionen und
+	 * initialisiert alle Werte mit 0.
+	 *
+	 * @param rows Anzahl der Zeilen.
+	 * @param cols Anzahl der Spalten.
+	 * @return Eine {@code rows} x {@code cols} Matrix.
+	 */
+	public static final MLMatrix create( int rows, int cols ) {
+		try {
+			return getMatrixType().getDeclaredConstructor(int.class, int.class).newInstance(rows, cols);
+		} catch( Exception ex ) {
+			LOG.error(ex, "Could not initialize matrix implementation for class <%s>. Using internal implementation.", matrixType);
+		}
+		return new DoubleMatrix(rows, cols);
+	}
+
+	/**
+	 * Erstellt eine neue Matrix mit den Dimensionen des angegebenen Arrays und
+	 * initialisiert die Werte mit den entsprechenden Werten des Arrays.
+	 *
+	 * @param values Die Werte der Matrix.
+	 * @return Eine {@code values.length} x {@code values[0].length} Matrix mit
+	 * 	den Werten des Arrays.
+	 */
+	public static final MLMatrix create( double[][] values ) {
+		try {
+			return getMatrixType().getDeclaredConstructor(double[][].class).newInstance((Object) values);
+		} catch( Exception ex ) {
+			LOG.error(ex, "Could not initialize matrix implementation for class <%s>. Using internal implementation.", matrixType);
+		}
+		return new DoubleMatrix(values);
+	}
+
+	/**
+	 * Die verwendete {@link MLMatrix} Implementierung, aus der Matrizen erzeugt
+	 * werden.
+	 */
+	static Class<? extends MLMatrix> matrixType = null;
+
+	/**
+	 * Ermittelt die beste verfügbare Implementierung von {@link MLMatrix}.
+	 *
+	 * @return Die verwendete {@link MLMatrix} Implementierung.
+	 */
+	private static final Class<? extends MLMatrix> getMatrixType() {
+		if( matrixType == null ) {
+			try {
+				Class<?> clazz = Class.forName("cern.colt.matrix.impl.DenseDoubleMatrix2D", false, MatrixFactory.class.getClassLoader());
+				matrixType = ColtMatrix.class;
+				LOG.info("Colt library found. Using <cern.colt.matrix.impl.DenseDoubleMatrix2D> as matrix implementation.");
+			} catch( ClassNotFoundException e ) {
+				LOG.info("Colt library not found. Falling back on internal implementation.");
+				matrixType = DoubleMatrix.class;
+			}
+		}
+		return matrixType;
+	}
+
+	private static final Log LOG = Log.getLogger(MatrixFactory.class);
+
+	/**
+	 * Interner Wrapper der DoubleMatrix2D Klasse aus der Colt Bibliothek, um
+	 * das {@link MLMatrix} Interface zu implementieren.
+	 */
+	static class ColtMatrix implements MLMatrix {
+
+		cern.colt.matrix.DoubleMatrix2D matrix;
+
+		public ColtMatrix( double[][] doubles ) {
+			matrix = new cern.colt.matrix.impl.DenseDoubleMatrix2D(doubles);
+		}
+
+		public ColtMatrix( int rows, int cols ) {
+			matrix = new cern.colt.matrix.impl.DenseDoubleMatrix2D(rows, cols);
+		}
+
+		public ColtMatrix( ColtMatrix matrix ) {
+			this.matrix = matrix.matrix.copy();
+		}
+
+		@Override
+		public int columns() {
+			return matrix.columns();
+		}
+
+		@Override
+		public int rows() {
+			return matrix.rows();
+		}
+
+		@Override
+		public double get( int row, int col ) {
+			return matrix.get(row, col);
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix set( int row, int col, double value ) {
+			matrix.set(row, col, value);
+			return this;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix initializeRandom() {
+			return initializeRandom(-1.0, 1.0);
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix initializeRandom( double lower, double upper ) {
+			matrix.assign(( d ) -> ((upper - lower) * Constants.random()) + lower);
+			return this;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix initializeOne() {
+			this.matrix.assign(1.0);
+			return this;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix initializeZero() {
+			this.matrix.assign(0.0);
+			return this;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix duplicate() {
+			ColtMatrix newMatrix = new ColtMatrix(matrix.rows(), matrix.columns());
+			newMatrix.matrix.assign(this.matrix);
+			return newMatrix;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix multiplyTransposed( MLMatrix B ) {
+			ColtMatrix CB = (ColtMatrix) B;
+			ColtMatrix newMatrix = new ColtMatrix(0, 0);
+			newMatrix.matrix = matrix.zMult(CB.matrix, null, 1.0, 0.0, false, true);
+			return newMatrix;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix multiplyAddBias( MLMatrix B, MLMatrix C ) {
+			ColtMatrix CB = (ColtMatrix) B;
+			ColtMatrix newMatrix = new ColtMatrix(0, 0);
+			newMatrix.matrix = DoubleFactory2D.dense.repeat(((ColtMatrix) C).matrix, rows(), 1);
+			matrix.zMult(CB.matrix, newMatrix.matrix, 1.0, 1.0, false, false);
+			return newMatrix;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix transposedMultiplyAndScale( final MLMatrix B, final double scalar ) {
+			ColtMatrix CB = (ColtMatrix) B;
+			ColtMatrix newMatrix = new ColtMatrix(0, 0);
+			newMatrix.matrix = matrix.zMult(CB.matrix, null, scalar, 0.0, true, false);
+			return newMatrix;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix add( MLMatrix B ) {
+			ColtMatrix CB = (ColtMatrix) B;
+			ColtMatrix newMatrix = new ColtMatrix(this);
+			newMatrix.matrix.assign(CB.matrix, ( d1, d2 ) -> d1 + d2);
+			return newMatrix;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix addInPlace( MLMatrix B ) {
+			ColtMatrix CB = (ColtMatrix) B;
+			matrix.assign(CB.matrix, ( d1, d2 ) -> d1 + d2);
+			return this;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix sub( MLMatrix B ) {
+			ColtMatrix CB = (ColtMatrix) B;
+			ColtMatrix newMatrix = new ColtMatrix(this);
+			newMatrix.matrix.assign(CB.matrix, ( d1, d2 ) -> d1 - d2);
+			return newMatrix;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix colSums() {
+			double[][] sums = new double[1][matrix.columns()];
+			for( int c = 0; c < matrix.columns(); c++ ) {
+				for( int r = 0; r < matrix.rows(); r++ ) {
+					sums[0][c] += matrix.getQuick(r, c);
+				}
+			}
+			return new ColtMatrix(sums);
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix scaleInPlace( double scalar ) {
+			this.matrix.assign(( d ) -> d * scalar);
+			return this;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix scaleInPlace( MLMatrix S ) {
+			this.matrix.forEachNonZero(( r, c, d ) -> d * S.get(r, c));
+			return this;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix apply( DoubleUnaryOperator op ) {
+			ColtMatrix newMatrix = new ColtMatrix(matrix.rows(), matrix.columns());
+			newMatrix.matrix.assign(matrix);
+			newMatrix.matrix.assign(( d ) -> op.applyAsDouble(d));
+			return newMatrix;
+		}
+
+		@Override
+		public MLMatrix applyInPlace( DoubleUnaryOperator op ) {
+			this.matrix.assign(( d ) -> op.applyAsDouble(d));
+			return this;
+		}
+
+		@Override
+		public String toString() {
+			return matrix.toString();
+		}
+
+	}
+
+}

src/main/java/schule/ngb/zm/ml/NeuralNetwork.java

@@ -1,7 +1,7 @@
 package schule.ngb.zm.ml;
 
 import schule.ngb.zm.util.Log;
-import schule.ngb.zm.util.ResourceStreamProvider;
+import schule.ngb.zm.util.io.ResourceStreamProvider;
 
 import java.io.*;
 import java.util.LinkedList;
@@ -15,7 +15,7 @@ public class NeuralNetwork {
 			Writer writer = ResourceStreamProvider.getWriter(source);
 			PrintWriter out = new PrintWriter(writer)
 		) {
-			for( NeuronLayer layer: network.layers ) {
+			for( NeuronLayer layer : network.layers ) {
 				out.print(layer.getNeuronCount());
 				out.print(' ');
 				out.print(layer.getInputCount());
@@ -23,20 +23,44 @@ public class NeuralNetwork {
 
 				for( int i = 0; i < layer.getInputCount(); i++ ) {
 					for( int j = 0; j < layer.getNeuronCount(); j++ ) {
-						out.print(layer.weights.coefficients[i][j]);
+						out.print(layer.weights.get(i, j));
 						out.print(' ');
 					}
 					out.println();
 				}
 				for( int j = 0; j < layer.getNeuronCount(); j++ ) {
-					out.print(layer.biases[j]);
+					out.print(layer.biases.get(0, j));
 					out.print(' ');
 				}
 				out.println();
 			}
 			out.flush();
 		} catch( IOException ex ) {
-			LOG.warn(ex, "");
+			LOG.error(ex, "");
+		}
+	}
+
+	public static void saveToDataFile( String source, NeuralNetwork network ) {
+		try(
+			OutputStream stream = ResourceStreamProvider.getOutputStream(source);
+			DataOutputStream out = new DataOutputStream(stream)
+		) {
+			for( NeuronLayer layer : network.layers ) {
+				out.writeInt(layer.getNeuronCount());
+				out.writeInt(layer.getInputCount());
+
+				for( int i = 0; i < layer.getInputCount(); i++ ) {
+					for( int j = 0; j < layer.getNeuronCount(); j++ ) {
+						out.writeDouble(layer.weights.get(i, j));
+					}
+				}
+				for( int j = 0; j < layer.getNeuronCount(); j++ ) {
+					out.writeDouble(layer.biases.get(0, j));
+				}
+			}
+			out.flush();
+		} catch( IOException ex ) {
+			LOG.error(ex, "");
 		}
 	}
 
@@ -56,13 +80,13 @@ public class NeuralNetwork {
 				for( int i = 0; i < inputs; i++ ) {
 					split = in.readLine().split(" ");
 					for( int j = 0; j < neurons; j++ ) {
-						layer.weights.coefficients[i][j] = Double.parseDouble(split[j]);
+						layer.weights.set(i, j, Double.parseDouble(split[j]));
 					}
 				}
 				// Load Biases
 				split = in.readLine().split(" ");
 				for( int j = 0; j < neurons; j++ ) {
-					layer.biases[j] = Double.parseDouble(split[j]);
+					layer.biases.set(0, j, Double.parseDouble(split[j]));
 				}
 
 				layers.add(layer);
@@ -70,29 +94,30 @@ public class NeuralNetwork {
 
 			return new NeuralNetwork(layers);
 		} catch( IOException | NoSuchElementException ex ) {
-			LOG.warn(ex, "Could not load neural network from source <%s>", source);
+			LOG.error(ex, "Could not load neural network from source <%s>", source);
 		}
 		return null;
 	}
 
-	/*public static NeuralNetwork loadFromFile( String source ) {
+	public static NeuralNetwork loadFromDataFile( String source ) {
 		try(
 			InputStream stream = ResourceStreamProvider.getInputStream(source);
-			Scanner in = new Scanner(stream)
+			DataInputStream in = new DataInputStream(stream)
 		) {
 			List<NeuronLayer> layers = new LinkedList<>();
-			while( in.hasNext() ) {
-				int neurons = in.nextInt();
-				int inputs = in.nextInt();
+			while( in.available() > 0 ) {
+				int neurons = in.readInt();
+				int inputs = in.readInt();
 
 				NeuronLayer layer = new NeuronLayer(neurons, inputs);
 				for( int i = 0; i < inputs; i++ ) {
 					for( int j = 0; j < neurons; j++ ) {
-						layer.weights.coefficients[i][j] = in.nextDouble();
+						layer.weights.set(i, j, in.readDouble());
 					}
 				}
+				// Load Biases
 				for( int j = 0; j < neurons; j++ ) {
-					layer.biases[j] = in.nextDouble();
+					layer.biases.set(0, j, in.readDouble());
 				}
 
 				layers.add(layer);
@@ -100,14 +125,14 @@ public class NeuralNetwork {
 
 			return new NeuralNetwork(layers);
 		} catch( IOException | NoSuchElementException ex ) {
-			LOG.warn(ex, "Could not load neural network from source <%s>", source);
+			LOG.error(ex, "Could not load neural network from source <%s>", source);
 		}
 		return null;
-	}*/
+	}
 
 	private NeuronLayer[] layers;
 
-	private double[][] output;
+	private MLMatrix output;
 
 	private double learningRate = 0.1;
 
@@ -128,7 +153,7 @@ public class NeuralNetwork {
 		for( int i = 0; i < layers.size(); i++ ) {
 			this.layers[i] = layers.get(i);
 			if( i > 0 ) {
-				this.layers[i-1].setNextLayer(this.layers[i]);
+				this.layers[i - 1].setNextLayer(this.layers[i]);
 			}
 		}
 	}
@@ -138,7 +163,7 @@ public class NeuralNetwork {
 		for( int i = 0; i < layers.length; i++ ) {
 			this.layers[i] = layers[i];
 			if( i > 0 ) {
-				this.layers[i-1].setNextLayer(this.layers[i]);
+				this.layers[i - 1].setNextLayer(this.layers[i]);
 			}
 		}
 	}
@@ -146,6 +171,7 @@ public class NeuralNetwork {
 	public int getLayerCount() {
 		return layers.length;
 	}
+
 	public NeuronLayer[] getLayers() {
 		return layers;
 	}
@@ -162,17 +188,28 @@ public class NeuralNetwork {
 		this.learningRate = pLearningRate;
 	}
 
-	public double[][] getOutput() {
+	public MLMatrix getOutput() {
 		return output;
 	}
 
-	public double[][] predict( double[][] inputs ) {
-		//this.output = layers[1].apply(layers[0].apply(inputs));
+	public MLMatrix predict( double[] inputs ) {
+		return predict(MatrixFactory.create(new double[][]{inputs}));
+	}
+
+	public MLMatrix predict( double[][] inputs ) {
+		return predict(MatrixFactory.create(inputs));
+	}
+
+	public MLMatrix predict( MLMatrix inputs ) {
 		this.output = layers[0].apply(inputs);
 		return this.output;
 	}
 
 	public void learn( double[][] expected ) {
+		learn(MatrixFactory.create(expected));
+	}
+
+	public void learn( MLMatrix expected ) {
 		layers[layers.length - 1].backprop(expected, learningRate);
 	}
 

src/main/java/schule/ngb/zm/ml/NeuronLayer.java

@@ -1,50 +1,66 @@
 package schule.ngb.zm.ml;
 
-import java.util.Arrays;
 import java.util.function.DoubleUnaryOperator;
 import java.util.function.Function;
 
-public class NeuronLayer implements Function<double[][], double[][]> {
+/**
+ * Implementierung einer Neuronenebene in einem Neuonalen Netz.
+ * <p>
+ * Eine Ebene besteht aus einer Anzahl an <em>Neuronen</em> die jeweils eine
+ * Anzahl <em>Eingänge</em> haben. Die Eingänge erhalten als Signal die Ausgabe
+ * der vorherigen Ebene und berechnen die Ausgabe des jeweiligen Neurons.
+ */
+public class NeuronLayer implements Function<MLMatrix, MLMatrix> {
+
+	public static NeuronLayer fromArray( double[][] weights, boolean transpose ) {
+		NeuronLayer layer;
+		if( transpose ) {
+			layer = new NeuronLayer(weights.length, weights[0].length);
+		} else {
+			layer = new NeuronLayer(weights[0].length, weights.length);
+		}
 
-	public static NeuronLayer fromArray( double[][] weights ) {
-		NeuronLayer layer = new NeuronLayer(weights[0].length, weights.length);
 		for( int i = 0; i < weights[0].length; i++ ) {
 			for( int j = 0; j < weights.length; j++ ) {
-				layer.weights.coefficients[i][j] = weights[i][j];
+				if( transpose ) {
+					layer.weights.set(j, i, weights[i][j]);
+				} else {
+					layer.weights.set(i, j, weights[i][j]);
+				}
 			}
 		}
+
 		return layer;
 	}
 
-	public static NeuronLayer fromArray( double[][] weights, double[] biases ) {
-		NeuronLayer layer = new NeuronLayer(weights[0].length, weights.length);
-		for( int i = 0; i < weights[0].length; i++ ) {
-			for( int j = 0; j < weights.length; j++ ) {
-				layer.weights.coefficients[i][j] = weights[i][j];
-			}
-		}
+	public static NeuronLayer fromArray( double[][] weights, double[] biases, boolean transpose ) {
+		NeuronLayer layer = fromArray(weights, transpose);
+
 		for( int j = 0; j < biases.length; j++ ) {
-			layer.biases[j] = biases[j];
+			layer.biases.set(0, j, biases[j]);
 		}
+
 		return layer;
 	}
-	
-	Matrix weights;
 
-	double[] biases;
+	MLMatrix weights;
+
+	MLMatrix biases;
 
 	NeuronLayer previous, next;
 
 	DoubleUnaryOperator activationFunction, activationFunctionDerivative;
 
-	double[][] lastOutput, lastInput;
+	MLMatrix lastOutput, lastInput;
 
 	public NeuronLayer( int neurons, int inputs ) {
-		weights = new Matrix(inputs, neurons);
-		weights.initializeRandom(-1, 1);
+		weights = MatrixFactory
+			.create(inputs, neurons)
+			.initializeRandom();
 
-		biases = new double[neurons];
-		Arrays.fill(biases, 0.0); // TODO: Random?
+		biases = MatrixFactory
+			.create(1, neurons)
+			.initializeZero();
 
 		activationFunction = MLMath::sigmoid;
 		activationFunctionDerivative = MLMath::sigmoidDerivative;
@@ -85,45 +101,42 @@ public class NeuronLayer implements Function<double[][], double[][]> {
 		}
 	}
 
-	public Matrix getWeights() {
+	public MLMatrix getWeights() {
 		return weights;
 	}
 
+	public MLMatrix getBiases() {
+		return biases;
+	}
+
 	public int getNeuronCount() {
-		return weights.coefficients[0].length;
+		return weights.columns();
 	}
 
 	public int getInputCount() {
-		return weights.coefficients.length;
+		return weights.rows();
 	}
 
-	public double[][] getLastOutput() {
+	public MLMatrix getLastOutput() {
 		return lastOutput;
 	}
 
-	public void setWeights( double[][] newWeights ) {
-		weights.coefficients = MLMath.copyMatrix(newWeights);
-	}
-
-	public void adjustWeights( double[][] adjustment ) {
-		weights.coefficients = MLMath.matrixAdd(weights.coefficients, adjustment);
+	public void setWeights( MLMatrix newWeights ) {
+		weights = newWeights.duplicate();
 	}
 
 	@Override
 	public String toString() {
-		return weights.toString() + "\n" + Arrays.toString(biases);
+		return "weights:\n" + weights.toString() + "\nbiases:\n" + biases.toString();
 	}
 
 	@Override
-	public double[][] apply( double[][] inputs ) {
-		lastInput = inputs;
-		lastOutput = MLMath.matrixApply(
-			MLMath.biasAdd(
-				MLMath.matrixMultiply(inputs, weights.coefficients),
-				biases
-			),
-			activationFunction
-		);
+	public MLMatrix apply( MLMatrix inputs ) {
+		lastInput = inputs.duplicate();
+		lastOutput = inputs
+			.multiplyAddBias(weights, biases)
+			.applyInPlace(activationFunction);
+
 		if( next != null ) {
 			return next.apply(lastOutput);
 		} else {
@@ -132,36 +145,41 @@ public class NeuronLayer implements Function<double[][], double[][]> {
 	}
 
 	@Override
-	public <V> Function<V, double[][]> compose( Function<? super V, ? extends double[][]> before ) {
+	public <V> Function<V, MLMatrix> compose( Function<? super V, ? extends MLMatrix> before ) {
 		return ( in ) -> apply(before.apply(in));
 	}
 
 	@Override
-	public <V> Function<double[][], V> andThen( Function<? super double[][], ? extends V> after ) {
+	public <V> Function<MLMatrix, V> andThen( Function<? super MLMatrix, ? extends V> after ) {
 		return ( in ) -> after.apply(apply(in));
 	}
 
-	public void backprop( double[][] expected, double learningRate ) {
-		double[][] error, delta, adjustment;
+	public void backprop( MLMatrix expected, double learningRate ) {
+		MLMatrix error, adjustment;
 		if( next == null ) {
-			error = MLMath.matrixSub(expected, this.lastOutput);
+			error = expected.sub(lastOutput);
 		} else {
-			error = MLMath.matrixMultiply(expected, MLMath.matrixTranspose(next.weights.coefficients));
+			error = expected.multiplyTransposed(next.weights);
 		}
 
-		delta = MLMath.matrixScale(error, MLMath.matrixApply(this.lastOutput, this.activationFunctionDerivative));
+		error.scaleInPlace(
+			lastOutput.apply(this.activationFunctionDerivative)
+		);
 		// Hier schon leraningRate anwenden?
 		// See https://towardsdatascience.com/understanding-and-implementing-neural-networks-in-java-from-scratch-61421bb6352c
 		//delta = MLMath.matrixApply(delta, ( x ) -> learningRate * x);
 		if( previous != null ) {
-			previous.backprop(delta, learningRate);
+			previous.backprop(error, learningRate);
 		}
 
-		biases = MLMath.biasAdjust(biases, MLMath.matrixApply(delta, ( x ) -> learningRate * x));
+		biases.addInPlace(
+			error.colSums().scaleInPlace(
+				-learningRate / (double) error.rows()
+			)
+		);
 
-		adjustment = MLMath.matrixMultiply(MLMath.matrixTranspose(lastInput), delta);
-		adjustment = MLMath.matrixApply(adjustment, ( x ) -> learningRate * x);
-		this.adjustWeights(adjustment);
+		adjustment = lastInput.transposedMultiplyAndScale(error, learningRate);
+		weights.addInPlace(adjustment);
 	}
 
 }

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/FilledShape.java

@@ -2,44 +2,201 @@ package schule.ngb.zm.shapes;
 
 import schule.ngb.zm.Color;
 
+import java.awt.GradientPaint;
+import java.awt.Graphics2D;
+import java.awt.Paint;
+import java.awt.RadialGradientPaint;
+
+/**
+ * Basisklasse für Formen, die eine Füllung besitzen können.
+ * <p>
+ * Formen mit einer Füllung können auch immer eine Konturlinie besitzen.
+ */
 public abstract class FilledShape extends StrokedShape {
 
-	protected Color fillColor = STD_FILLCOLOR;
+	/**
+	 * Die aktuelle Füllfarbe der Form oder {@code null}, wenn die Form nicht
+	 * gefüllt werden soll.
+	 */
+	protected Color fillColor = DEFAULT_FILLCOLOR;
 
+	/**
+	 * Der aktuelle Farbverlauf der Form oder {@code null}, wenn die Form keinen
+	 * Farbverlauf besitzt.
+	 */
+	protected Paint fill = null;
+
+	/**
+	 * Gibt die aktuelle Füllfarbe der Form zurück.
+	 *
+	 * @return Die aktuelle Füllfarbe oder {@code null}.
+	 */
 	public Color getFillColor() {
 		return fillColor;
 	}
 
+	/**
+	 * Setzt die Füllfarbe auf die angegebene Farbe.
+	 *
+	 * @param color Die neue Füllfarbe oder {@code null}.
+	 * @see Color
+	 */
 	public void setFillColor( Color color ) {
 		fillColor = color;
 	}
 
+	/**
+	 * Setzt die Füllfarbe auf die angegebene Farbe und setzt die Transparenz
+	 * auf den angegebenen Wert. 0 is komplett durchsichtig und 255 komplett
+	 * deckend.
+	 *
+	 * @param color Die neue Füllfarbe oder {@code null}.
+	 * @param alpha Ein Transparenzwert zwischen 0 und 255.
+	 * @see Color#Color(Color, int)
+	 */
 	public void setFillColor( Color color, int alpha ) {
 		setFillColor(new Color(color, alpha));
 	}
 
+	/**
+	 * Setzt die Füllfarbe auf einen Grauwert mit der angegebenen Intensität. 0
+	 * entspricht schwarz, 255 entspricht weiß.
+	 *
+	 * @param gray Ein Grauwert zwischen 0 und 255.
+	 * @see Color#Color(int)
+	 */
 	public void setFillColor( int gray ) {
 		setFillColor(gray, gray, gray, 255);
 	}
 
-	public void noFill() {
-		setFillColor(null);
-	}
-
+	/**
+	 * Setzt die Füllfarbe auf einen Grauwert mit der angegebenen Intensität und
+	 * dem angegebenen Transparenzwert. Der Grauwert 0 entspricht schwarz, 255
+	 * entspricht weiß.
+	 *
+	 * @param gray Ein Grauwert zwischen 0 und 255.
+	 * @param alpha Ein Transparenzwert zwischen 0 und 255.
+	 * @see Color#Color(int, int)
+	 */
 	public void setFillColor( int gray, int alpha ) {
 		setFillColor(gray, gray, gray, alpha);
 	}
 
+	/**
+	 * Setzt die Füllfarbe auf die Farbe mit den angegebenen Rot-, Grün- und
+	 * Blauanteilen.
+	 *
+	 * @param red Der Rotanteil der Farbe zwischen 0 und 255.
+	 * @param green Der Grünanteil der Farbe zwischen 0 und 255.
+	 * @param blue Der Blauanteil der Farbe zwischen 0 und 255.
+	 * @see Color#Color(int, int, int)
+	 * @see <a
+	 * 	href="https://de.wikipedia.org/wiki/RGB-Farbraum">https://de.wikipedia.org/wiki/RGB-Farbraum</a>
+	 */
 	public void setFillColor( int red, int green, int blue ) {
 		setFillColor(red, green, blue, 255);
 	}
 
+	/**
+	 * Setzt die Füllfarbe auf die Farbe mit den angegebenen Rot-, Grün- und
+	 * Blauanteilen und dem angegebenen Transparenzwert.
+	 *
+	 * @param red Der Rotanteil der Farbe zwischen 0 und 255.
+	 * @param green Der Grünanteil der Farbe zwischen 0 und 255.
+	 * @param blue Der Blauanteil der Farbe zwischen 0 und 255.
+	 * @param alpha Ein Transparenzwert zwischen 0 und 25
+	 * @see Color#Color(int, int, int, int)
+	 * @see <a
+	 * 	href="https://de.wikipedia.org/wiki/RGB-Farbraum">https://de.wikipedia.org/wiki/RGB-Farbraum</a>
+	 */
 	public void setFillColor( int red, int green, int blue, int alpha ) {
 		setFillColor(new Color(red, green, blue, alpha));
 	}
 
+	/**
+	 * Entfernt die Füllung der Form.
+	 */
+	public void noFill() {
+		setFillColor(null);
+		noGradient();
+	}
+
+	/**
+	 * Setzt die Füllfarbe auf den Standardwert zurück.
+	 *
+	 * @see schule.ngb.zm.Constants#DEFAULT_FILLCOLOR
+	 */
 	public void resetFill() {
-		setFillColor(STD_FILLCOLOR);
+		setFillColor(DEFAULT_FILLCOLOR);
+		noGradient();
+	}
+
+	/**
+	 * Setzt die Füllung auf einen linearen Farbverlauf, der am Punkt
+	 * ({@code fromX}, {@code fromY}) mit der Farbe {@code from} startet und am
+	 * Punkt (({@code toX}, {@code toY}) mit der Farbe {@code to} endet.
+	 *
+	 * @param fromX x-Koordinate des Startpunktes.
+	 * @param fromY y-Koordinate des Startpunktes.
+	 * @param from Farbe am Startpunkt.
+	 * @param toX x-Koordinate des Endpunktes.
+	 * @param toY y-Koordinate des Endpunktes.
+	 * @param to Farbe am Endpunkt.
+	 */
+	public void setGradient( double fromX, double fromY, Color from, double toX, double toY, Color to ) {
+		setFillColor(from);
+		fill = new GradientPaint(
+			(float) fromX, (float) fromY, from.getJavaColor(),
+			(float) toX, (float) toY, to.getJavaColor()
+		);
+	}
+
+	/**
+	 * Setzt die Füllung auf einen kreisförmigen (radialen) Farbverlauf, mit dem
+	 * Zentrum im Punkt ({@code centerX}, {@code centerY}) und dem angegebenen
+	 * Radius. Der Verlauf starte im Zentrum mit der Farbe {@code from} und
+	 * endet am Rand des durch den Radius beschriebenen Kreises mit der Farbe
+	 * {@code to}.
+	 *
+	 * @param centerX x-Koordinate des Kreismittelpunktes.
+	 * @param centerY y-Koordinate des Kreismittelpunktes.
+	 * @param radius Radius des Kreises.
+	 * @param from Farbe im Zentrum des Kreises.
+	 * @param to Farbe am Rand des Kreises.
+	 */
+	public void setGradient( double centerX, double centerY, double radius, Color from, Color to ) {
+		setFillColor(from);
+		fill = new RadialGradientPaint(
+			(float) centerX, (float) centerY, (float) radius,
+			new float[]{0f, 1f},
+			new java.awt.Color[]{from.getJavaColor(), to.getJavaColor()});
+	}
+
+	/**
+	 * Entfernt den Farbverlauf von der Form.
+	 */
+	public void noGradient() {
+		fill = null;
+	}
+
+	/**
+	 * Hilfsmethode für Unterklassen, um die angegebene Form mit der aktuellen
+	 * Füllung auf den Grafik-Kontext zu zeichnen. Die Methode verändert
+	 * gegebenenfalls die aktuelle Farbe des Grafikobjekts und setzt sie nicht
+	 * auf den Ursprungswert zurück, wie von {@link #draw(Graphics2D)}
+	 * gefordert. Dies sollte die aufrufende Unterklasse übernehmen.
+	 *
+	 * @param shape Die zu zeichnende Java-AWT Form
+	 * @param graphics Das Grafikobjekt.
+	 */
+	protected void fillShape( java.awt.Shape shape, Graphics2D graphics ) {
+		if( fill != null ) {
+			graphics.setPaint(fill);
+			graphics.fill(shape);
+		} else if( fillColor != null && fillColor.getAlpha() > 0 ) {
+			graphics.setColor(fillColor.getJavaColor());
+			graphics.fill(shape);
+		}
 	}
 
 }

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/Picture.java

@@ -3,7 +3,7 @@ package schule.ngb.zm.shapes;
 
 import schule.ngb.zm.Color;
 import schule.ngb.zm.Options;
-import schule.ngb.zm.util.ImageLoader;
+import schule.ngb.zm.util.io.ImageLoader;
 
 import java.awt.*;
 import java.awt.geom.AffineTransform;

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/Rectangle.java

@@ -15,6 +15,8 @@ public class Rectangle extends Shape {
 		this.width = width;
 		this.height = height;
 		this.anchor = Options.Direction.NORTHWEST;
+
+		//this.cacheEnabled = getClass().equals(Rectangle.class);
 	}
 
 	public Rectangle( Rectangle pRechteck ) {
@@ -24,9 +26,25 @@ public class Rectangle extends Shape {
 		copyFrom(pRechteck);
 	}
 
+	public Rectangle( Bounds pBounds ) {
+		this(
+			pBounds.x, pBounds.y,
+			pBounds.width, pBounds.height);
+	}
+
+	/**
+	 * Erstellt ein Rechteck zur Darstellung der
+	 * @param pShape
+	 */
 	public Rectangle( Shape pShape ) {
+		this(pShape, true);
+	}
+
+	public Rectangle( Shape pShape, boolean transformed ) {
 		java.awt.Shape s = pShape.getShape();
-		s = pShape.getTransform().createTransformedShape(s);
+		if( transformed ) {
+			s = pShape.getTransform().createTransformedShape(s);
+		}
 		Rectangle2D bounds = s.getBounds2D();
 		x = bounds.getX();
 		y = bounds.getY();

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/Shape.java

@@ -7,41 +7,147 @@ import java.awt.Graphics2D;
 import java.awt.geom.AffineTransform;
 import java.awt.geom.Point2D;
 
+/**
+ * Basisklasse für alle Formen in der Zeichenmaschine.
+ * <p>
+ * Alle Formen sind als Unterklassen von {@code Shape} implementiert.
+ * <p>
+ * Neben den abstrakten Methoden implementieren Unterklassen mindestens zwei
+ * Konstruktoren. Einen Konstruktor, der die Form mit vom Nutzer gegebenen
+ * Parametern initialisiert und einen, der die Werten einer anderen Form
+ * desselben Typs übernimmt. In der Klasse {@link Circle} sind die Konstruktoren
+ * beispielsweise so implementiert:
+ *
+ * <pre><code>
+ * public Circle( double x, double y, double radius ) {
+ *     super(x, y);
+ *     this.radius = radius;
+ * }
+ *
+ * public Circle( Circle circle ) {
+ *     super(circle.x, circle.y);
+ *     copyFrom(circle);
+ * }
+ * </code></pre>
+ * <p>
+ * Außerdem implementieren Unterklassen eine passende {@link #toString()} und
+ * eine {@link #equals(Object)} Methode.
+ */
+@SuppressWarnings( "unused" )
 public abstract class Shape extends FilledShape {
 
+	/**
+	 * x-Koordinate der Form.
+	 */
 	protected double x;
 
+	/**
+	 * y-Koordinate der Form.
+	 */
 	protected double y;
 
+	/**
+	 * Rotation in Grad um den Punkt (x, y).
+	 */
 	protected double rotation = 0.0;
 
+	/**
+	 * Skalierungsfaktor.
+	 */
 	protected double scale = 1.0;
 
+	/**
+	 * Ob die Form angezeigt werden soll.
+	 */
 	protected boolean visible = true;
 
+	/**
+	 * Ankerpunkt der Form.
+	 */
 	protected Options.Direction anchor = Options.Direction.CENTER;
 
+	/**
+	 * Setzt die x- und y-Koordinate der Form auf 0.
+	 */
+	public Shape() {
+		this(0.0, 0.0);
+	}
+
+	/**
+	 * Setzt die x- und y-Koordinate der Form.
+	 *
+	 * @param x
+	 * @param y
+	 */
 	public Shape( double x, double y ) {
 		this.x = x;
 		this.y = y;
 	}
 
-	public Shape() {
-		this(0.0, 0.0);
+	/**
+	 * Ob die Form angezeigt wird oder nicht.
+	 *
+	 * @return {@code true}, wenn die From angezeigt werden soll, {@code false}
+	 * 	sonst.
+	 */
+	public boolean isVisible() {
+		return visible;
 	}
 
+	/**
+	 * Versteckt die Form.
+	 */
+	public void hide() {
+		visible = false;
+	}
+
+	/**
+	 * Zeigt die Form an.
+	 */
+	public void show() {
+		visible = true;
+	}
+
+	/**
+	 * Versteckt die Form, wenn sie derzeit angezeigt wird und zeigt sie
+	 * andernfalls an.
+	 */
+	public void toggle() {
+		visible = !visible;
+	}
+
+	/**
+	 * Gibt die x-Koordinate der Form zurück.
+	 *
+	 * @return Die x-Koordinate.
+	 */
 	public double getX() {
 		return x;
 	}
 
+	/**
+	 * Setzt die x-Koordinate der Form.
+	 *
+	 * @param x Die neue x-Koordinate.
+	 */
 	public void setX( double x ) {
 		this.x = x;
 	}
 
+	/**
+	 * Gibt die y-Koordinate der Form zurück.
+	 *
+	 * @return Die y-Koordinate.
+	 */
 	public double getY() {
 		return y;
 	}
 
+	/**
+	 * Setzt die y-Koordinate der Form.
+	 *
+	 * @param y Die neue y-Koordinate.
+	 */
 	public void setY( double y ) {
 		this.y = y;
 	}
@@ -49,8 +155,9 @@ public abstract class Shape extends FilledShape {
 	/**
 	 * Gibt die Breite dieser Form zurück.
 	 * <p>
-	 * Die Breite einer Form ist immer die Breite ihrer Begrenzung, <b>bevor</b>
-	 * Drehungen und andere Transformationen auf sei angewandt wurden.
+	 * Die Breite einer Form ist immer die Breite ihrer Begrenzung,
+	 * <strong>bevor</strong> Drehungen und andere Transformationen auf sie
+	 * angewandt wurden.
 	 * <p>
 	 * Die Begrenzungen der tatsächlich gezeichneten Form kann mit
 	 * {@link #getBounds()} abgerufen werden.
@@ -62,8 +169,9 @@ public abstract class Shape extends FilledShape {
 	/**
 	 * Gibt die Höhe dieser Form zurück.
 	 * <p>
-	 * Die Höhe einer Form ist immer die Höhe ihrer Begrenzung, <b>bevor</b>
-	 * Drehungen und andere Transformationen auf sei angewandt wurden.
+	 * Die Höhe einer Form ist immer die Höhe ihrer Begrenzung,
+	 * <strong>bevor</strong> Drehungen und andere Transformationen auf sie
+	 * angewandt wurden.
 	 * <p>
 	 * Die Begrenzungen der tatsächlich gezeichneten Form kann mit
 	 * {@link #getBounds()} abgerufen werden.
@@ -72,28 +180,70 @@ public abstract class Shape extends FilledShape {
 	 */
 	public abstract double getHeight();
 
+	/**
+	 * Gibt die Rotation in Grad zurück.
+	 *
+	 * @return Rotation in Grad.
+	 */
 	public double getRotation() {
 		return rotation;
 	}
 
+	/**
+	 * Dreht die Form um den angegebenen Winkel um ihren Ankerpunkt.
+	 * @param angle Drehwinkel in Grad.
+	 */
+	public void rotate( double angle ) {
+		this.rotation += angle % 360;
+	}
+
+	public void rotateTo( double angle ) {
+		this.rotation = angle % 360;
+	}
+
+	public void rotate( Point2D center, double angle ) {
+		rotate(center.getX(), center.getY(), angle);
+	}
+
+	public void rotate( double x, double y, double angle ) {
+		this.rotation += angle % 360;
+
+		// Rotate x/y position
+		double x1 = this.x - x, y1 = this.y - y;
+
+		double rad = Math.toRadians(angle);
+		double x2 = x1 * Math.cos(rad) - y1 * Math.sin(rad);
+		double y2 = x1 * Math.sin(rad) + y1 * Math.cos(rad);
+
+		this.x = x2 + x;
+		this.y = y2 + y;
+	}
+
+	/**
+	 * Gibt den aktuellen Skalierungsfaktor zurück.
+	 *
+	 * @return Der Skalierungsfaktor.
+	 */
 	public double getScale() {
 		return scale;
 	}
-
-	public boolean isVisible() {
-		return visible;
+	public void scale( double factor ) {
+		scale = factor;
 	}
 
-	public void hide() {
-		visible = false;
+	public void scaleBy( double factor ) {
+		scale(scale * factor);
 	}
 
-	public void show() {
-		visible = true;
+	public void setGradient( schule.ngb.zm.Color from, schule.ngb.zm.Color to, Options.Direction dir ) {
+		Point2D apDir = getAbsAnchorPoint(dir);
+		Point2D apInv = getAbsAnchorPoint(dir.inverse());
+		setGradient(apInv.getX(), apInv.getY(), from, apDir.getX(), apDir.getY(), to);
 	}
 
-	public void toggle() {
-		visible = !visible;
+	public void setGradient( schule.ngb.zm.Color from, schule.ngb.zm.Color to ) {
+		Point2D ap = getAbsAnchorPoint(CENTER);
+		setGradient(ap.getX(), ap.getY(), Math.min(ap.getX(), ap.getY()), from, to);
 	}
 
 	public Options.Direction getAnchor() {
@@ -117,6 +267,19 @@ public abstract class Shape extends FilledShape {
 		}
 	}
 
+	/**
+	 * Bestimmt die relativen Koordinaten des angegebenen Ankerpunkt basierend
+	 * auf der angegebenen Breite und Höhe des umschließenden Rechtecks.
+	 * <p>
+	 * Die Koordinaten des Ankerpunkt werden relativ zur oberen linken Ecke des
+	 * Rechtecks mit der Breite {@code width} und der Höhe {@code height}
+	 * bestimmt.
+	 *
+	 * @param width Breite des umschließdenden Rechtecks.
+	 * @param height Höhe des umschließdenden Rechtecks.
+	 * @param anchor Gesuchter Ankerpunkt.
+	 * @return Ein {@link Point2D} mit den relativen Koordinaten.
+	 */
 	protected static Point2D.Double getAnchorPoint( double width, double height, Options.Direction anchor ) {
 		double wHalf = width * .5, hHalf = height * .5;
 
@@ -164,14 +327,22 @@ public abstract class Shape extends FilledShape {
 	}
 
 	/**
-	 * Kopiert die Eigenschaften der übergebenen Form in diese.
+	 * Kopiert die Eigenschaften der angegebenen Form in diese.
 	 * <p>
 	 * Unterklassen sollten diese Methode überschreiben, um weitere
-	 * Eigenschaften zu kopieren (zum Beispiel den Radius eines Kreises). Mit
-	 * dem Aufruf {@code super.copyFrom(shape)} sollten die Basiseigenschaften
-	 * kopiert werden.
+	 * Eigenschaften zu kopieren (zum Beispiel den Radius eines Kreises).
+	 * Unterklassen sollten immer mit dem Aufruf {@code super.copyFrom(shape)}
+	 * die Basiseigenschaften kopieren.
+	 * <p>
+	 * Die Methode sollte so viele Eigenschaften wie möglich von der anderen
+	 * Form in diese kopieren. Wenn die andere Form einen anderen Typ hat, dann
+	 * werden trotzdem die Basiseigenschaften (Konturlinie, Füllung, Position,
+	 * Rotation, Skalierung, Sichtbarkeit und Ankerpunkt) in diese Form kopiert.
+	 * Implementierende Unterklassen können soweit sinnvoll auch andere Werte
+	 * übernehmen. Eine {@link Ellipse} kann beispielsweise auch die Breite und
+	 * Höhe eines {@link Rectangle} übernehmen.
 	 *
-	 * @param shape
+	 * @param shape Die Originalform, von der kopiert werden soll.
 	 */
 	public void copyFrom( Shape shape ) {
 		if( shape != null ) {
@@ -187,10 +358,58 @@ public abstract class Shape extends FilledShape {
 		}
 	}
 
+	/**
+	 * Erzeugt eine Kopie dieser Form mit denselben Eigenschaften.
+	 * <p>
+	 * Unterklassen implementieren diese Methode mit dem genauen Typ der
+	 * Unterklasse. In {@link Rectangle} sieht die Umsetzung beispielsweise so
+	 * aus:
+	 * <pre><code>
+	 * public Rectangle copy() {
+	 *     return new Rectangle(this);
+	 * }
+	 * </code></pre>
+	 * <p>
+	 * Die Methode kann beliebig umgesetzt werden, um eine 1-zu-1-Kopie dieser
+	 * Form zu erhalten. In der Regel sollte aber jede Form einen Konstruktor
+	 * besitzen, die alle Werte einer andern Form übernimmt. Die gezeigte
+	 * Implementierung dürfte daher im Regelfall ausreichend sein.
+	 *
+	 * @return Eine genaue Kopie dieser Form.
+	 */
 	public abstract Shape copy();
 
+	/**
+	 * Gibt eine {@link java.awt.Shape Java-AWT Shape} Version dieser Form
+	 * zurück. Intern werden die AWT Shapes benutzt, um sie auf den
+	 * {@link Graphics2D Grafikkontext} zu zeichnen.
+	 * <p>
+	 * Da die AWT-Shape bei jedem Zeichnen (also mindestens einmal pro Frame)
+	 * benötigt wird, wird das aktuelle Shape-Objekt in {@link #awtShape}
+	 * zwischengespeichert. Bei Änderungen der Objekteigenschaften muss daher
+	 * intern {@link #invalidate()} aufgerufen werden, damit beim nächsten
+	 * Aufruf von {@link #draw(Graphics2D)} die Shape mit einem Aufurf von
+	 * {@code getShape()} neu erzeugt wird. Unterklassen können aber auch die
+	 * zwischengespeicherte Shape direkt modifizieren, um eine Neugenerierung zu
+	 * vermeiden.
+	 * <p>
+	 * Wenn diese Form nicht durch eine AWT-Shape dargstellt wird, kann die
+	 * Methode {@code null} zurückgeben.
+	 *
+	 * @return Eine Java-AWT {@code Shape} die diess Form repräsentiert oder
+	 *    {@code null}.
+	 */
 	public abstract java.awt.Shape getShape();
 
+	/**
+	 * Gibt die Begrenzungen der Form zurück.
+	 * <p>
+	 * Ein {@code Bounds}-Objekt beschreibt eine "<a
+	 * href="https://gdbooks.gitbooks.io/3dcollisions/content/Chapter1/aabb.html">Axis
+	 * Aligned Bounding Box</a>" (AABB).
+	 *
+	 * @return Die Abgrenzungen der Form nach Anwendung der Transformationen.
+	 */
 	public Bounds getBounds() {
 		return new Bounds(this);
 	}
@@ -273,7 +492,7 @@ public abstract class Shape extends FilledShape {
 	}
 
 	public void nextTo( Shape shape, Options.Direction dir ) {
-		nextTo(shape, dir, STD_BUFFER);
+		nextTo(shape, dir, DEFAULT_BUFFER);
 	}
 
 	/**
@@ -295,40 +514,6 @@ public abstract class Shape extends FilledShape {
 		this.y += (anchorShape.getY() - anchorThis.getY()) + dir.y * buff;
 	}
 
-	public void scale( double factor ) {
-		scale = factor;
-	}
-
-	public void scaleBy( double factor ) {
-		scale(scale * factor);
-	}
-
-	public void rotate( double angle ) {
-		this.rotation += angle % 360;
-	}
-
-	public void rotateTo( double angle ) {
-		this.rotation = angle % 360;
-	}
-
-	public void rotate( Point2D center, double angle ) {
-		rotate(center.getX(), center.getY(), angle);
-	}
-
-	public void rotate( double x, double y, double angle ) {
-		this.rotation += angle % 360;
-
-		// Rotate x/y position
-		double x1 = this.x - x, y1 = this.y - y;
-
-		double rad = Math.toRadians(angle);
-		double x2 = x1 * Math.cos(rad) - y1 * Math.sin(rad);
-		double y2 = x1 * Math.sin(rad) + y1 * Math.cos(rad);
-
-		this.x = x2 + x;
-		this.y = y2 + y;
-	}
-
     /*public void shear( double dx, double dy ) {
         verzerrung.shear(dx, dy);
     }*/
@@ -376,16 +561,8 @@ public abstract class Shape extends FilledShape {
 			}
 
 			Color currentColor = graphics.getColor();
-			if( fillColor != null && fillColor.getAlpha() > 0 ) {
-				graphics.setColor(fillColor.getJavaColor());
-				graphics.fill(shape);
-			}
-			if( strokeColor != null && strokeColor.getAlpha() > 0
-				&& strokeWeight > 0.0 ) {
-				graphics.setColor(strokeColor.getJavaColor());
-				graphics.setStroke(createStroke());
-				graphics.draw(shape);
-			}
+			fillShape(shape, graphics);
+			strokeShape(shape, graphics);
 			graphics.setColor(currentColor);
 		}
 	}

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/ShapeGroup.java

@@ -100,7 +100,7 @@ public class ShapeGroup extends Shape {
 	public <ShapeType extends Shape> List<ShapeType> getShapes( Class<ShapeType> typeClass ) {
 		LinkedList<ShapeType> list = new LinkedList<>();
 		for( Shape s : shapes ) {
-			if( typeClass.getClass().isInstance(s) ) {
+			if( typeClass.isInstance(s) ) {
 				list.add((ShapeType) s);
 			}
 		}

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/StrokedShape.java

@@ -4,67 +4,173 @@ import schule.ngb.zm.Color;
 import schule.ngb.zm.Constants;
 import schule.ngb.zm.Drawable;
 import schule.ngb.zm.Options;
-import schule.ngb.zm.util.Noise;
 
-import java.awt.*;
-import java.awt.Shape;
-import java.awt.geom.FlatteningPathIterator;
-import java.awt.geom.GeneralPath;
-import java.awt.geom.PathIterator;
-import java.util.Arrays;
+import java.awt.BasicStroke;
+import java.awt.Graphics2D;
+import java.awt.Stroke;
 
 
+/**
+ * Basisklasse für Formen, die eine Konturlinie besitzen.
+ */
 public abstract class StrokedShape extends Constants implements Drawable {
 
-	protected Color strokeColor = STD_STROKECOLOR;
+	/**
+	 * Aktuelle Farbe der Konturlinie oder {@code null}, wenn die Form ohne
+	 * kontur dargestellt werden soll.
+	 */
+	protected Color strokeColor = DEFAULT_STROKECOLOR;
 
-	protected double strokeWeight = STD_STROKEWEIGHT;
+	/**
+	 * Die Dicke der Konturlinie. Wird nicht kleiner als 0.
+	 */
+	protected double strokeWeight = DEFAULT_STROKEWEIGHT;
 
+	/**
+	 * Die Art der Konturlinie.
+	 */
 	protected Options.StrokeType strokeType = SOLID;
 
+	/**
+	 * Cache für den aktuellen {@code Stroke} der Kontur. Wird nach Änderung
+	 * einer der Kontureigenschaften auf {@code null} gesetzt und beim nächsten
+	 * Zeichnen neu erstellt.
+	 */
 	protected Stroke stroke = null;
 
+	/**
+	 * Gibt die aktuelle Farbe der Konturlinie zurück.
+	 *
+	 * @return Die Konturfarbe oder {@code null}.
+	 */
 	public Color getStrokeColor() {
 		return strokeColor;
 	}
 
+	/**
+	 * Setzt die Farbe der Konturlinie auf die angegebene Farbe.
+	 *
+	 * @param color Die neue Farbe der Konturlinie.
+	 * @see Color
+	 */
 	public void setStrokeColor( Color color ) {
 		this.strokeColor = color;
 	}
 
+	/**
+	 * Setzt die Farbe der Konturlinie auf die angegebene Farbe und setzt die
+	 * Transparenz auf den angegebenen Wert. 0 is komplett durchsichtig und 255
+	 * komplett deckend.
+	 *
+	 * @param color Die neue Farbe der Konturlinie oder {@code null}.
+	 * @param alpha Ein Transparenzwert zwischen 0 und 255.
+	 * @see Color#Color(Color, int)
+	 */
 	public void setStrokeColor( Color color, int alpha ) {
 		setStrokeColor(new Color(color, alpha));
 	}
 
+	/**
+	 * Setzt die Farbe der Konturlinie auf einen Grauwert mit der angegebenen
+	 * Intensität. 0 entspricht schwarz, 255 entspricht weiß.
+	 *
+	 * @param gray Ein Grauwert zwischen 0 und 255.
+	 * @see Color#Color(int)
+	 */
 	public void setStrokeColor( int gray ) {
 		setStrokeColor(gray, gray, gray, 255);
 	}
 
-	public void noStroke() {
-		setStrokeColor(null);
-	}
-
+	/**
+	 * Setzt die Farbe der Konturlinie auf einen Grauwert mit der angegebenen
+	 * Intensität und dem angegebenen Transparenzwert. Der Grauwert 0 entspricht
+	 * schwarz, 255 entspricht weiß.
+	 *
+	 * @param gray Ein Grauwert zwischen 0 und 255.
+	 * @param alpha Ein Transparenzwert zwischen 0 und 255.
+	 * @see Color#Color(int, int)
+	 */
 	public void setStrokeColor( int gray, int alpha ) {
 		setStrokeColor(gray, gray, gray, alpha);
 	}
 
+	/**
+	 * Setzt die Farbe der Konturlinie auf die Farbe mit den angegebenen Rot-,
+	 * Grün- und Blauanteilen.
+	 *
+	 * @param red Der Rotanteil der Farbe zwischen 0 und 255.
+	 * @param green Der Grünanteil der Farbe zwischen 0 und 255.
+	 * @param blue Der Blauanteil der Farbe zwischen 0 und 255.
+	 * @see Color#Color(int, int, int)
+	 * @see <a
+	 * 	href="https://de.wikipedia.org/wiki/RGB-Farbraum">https://de.wikipedia.org/wiki/RGB-Farbraum</a>
+	 */
 	public void setStrokeColor( int red, int green, int blue ) {
 		setStrokeColor(red, green, blue, 255);
 	}
 
+	/**
+	 * Setzt die Farbe der Konturlinie auf die Farbe mit den angegebenen Rot-,
+	 * Grün- und Blauanteilen und dem angegebenen Transparenzwert.
+	 *
+	 * @param red Der Rotanteil der Farbe zwischen 0 und 255.
+	 * @param green Der Grünanteil der Farbe zwischen 0 und 255.
+	 * @param blue Der Blauanteil der Farbe zwischen 0 und 255.
+	 * @param alpha Ein Transparenzwert zwischen 0 und 25
+	 * @see Color#Color(int, int, int, int)
+	 * @see <a
+	 * 	href="https://de.wikipedia.org/wiki/RGB-Farbraum">https://de.wikipedia.org/wiki/RGB-Farbraum</a>
+	 */
 	public void setStrokeColor( int red, int green, int blue, int alpha ) {
 		setStrokeColor(new Color(red, green, blue, alpha));
 	}
 
+	/**
+	 * Entfernt die Kontur der Form.
+	 */
+	public void noStroke() {
+		setStrokeColor(null);
+	}
+
+	/**
+	 * Setzt die Farbe der Konturlinie auf die Standardwerte zurück.
+	 *
+	 * @see schule.ngb.zm.Constants#DEFAULT_STROKECOLOR
+	 * @see schule.ngb.zm.Constants#DEFAULT_STROKEWEIGHT
+	 * @see schule.ngb.zm.Constants#SOLID
+	 */
+	public void resetStroke() {
+		setStrokeColor(DEFAULT_STROKECOLOR);
+		setStrokeWeight(DEFAULT_STROKEWEIGHT);
+		setStrokeType(SOLID);
+	}
+
+	/**
+	 * Gibt die Dicke der Konturlinie zurück.
+	 *
+	 * @return Die aktuelle Dicke der Linie.
+	 */
 	public double getStrokeWeight() {
 		return strokeWeight;
 	}
 
+	/**
+	 * Setzt die Dicke der Konturlinie. Die Dicke muss größer 0 sein. Wird 0
+	 * übergeben, dann wird keine Kontur mehr angezeigt.
+	 *
+	 * @param weight Die Dicke der Konturlinie.
+	 */
 	public void setStrokeWeight( double weight ) {
-		this.strokeWeight = weight;
+		this.strokeWeight = max(0.0, weight);
 		this.stroke = null;
 	}
 
+	/**
+	 * Gibt die Art der Konturlinie zurück.
+	 *
+	 * @return Die aktuelle Art der Konturlinie.
+	 * @see Options.StrokeType
+	 */
 	public Options.StrokeType getStrokeType() {
 		return strokeType;
 	}
@@ -73,7 +179,8 @@ public abstract class StrokedShape extends Constants implements Drawable {
 	 * Setzt den Typ der Kontur. Erlaubte Werte sind {@link #DASHED},
 	 * {@link #DOTTED} und {@link #SOLID}.
 	 *
-	 * @param type
+	 * @param type Eine der möglichen Konturarten.
+	 * @see Options.StrokeType
 	 */
 	public void setStrokeType( Options.StrokeType type ) {
 		this.strokeType = type;
@@ -84,9 +191,11 @@ public abstract class StrokedShape extends Constants implements Drawable {
 	public abstract void draw( Graphics2D graphics );
 
 	/**
-	 * Erstellt ein {@link Stroke} Objekt für den Konturtyp.
+	 * Hilfsmethode, um ein {@link Stroke} Objekt mit den aktuellen
+	 * Kontureigenschaften zu erstellen. Der aktuelle {@code Stroke} wird
+	 * zwischengespeichert.
 	 *
-	 * @return
+	 * @return Ein {@code Stroke} mit den passenden Kontureigenschaften.
 	 */
 	protected Stroke createStroke() {
 		// TODO: Used global cached Stroke Objects?
@@ -118,10 +227,23 @@ public abstract class StrokedShape extends Constants implements Drawable {
 		return stroke;
 	}
 
-	public void resetStroke() {
-		setStrokeColor(STD_STROKECOLOR);
-		setStrokeWeight(STD_STROKEWEIGHT);
-		setStrokeType(SOLID);
+	/**
+	 * Hilfsmethode für Unterklassen, um die angegebene Form mit den aktuellen
+	 * Kontureigenschaften auf den Grafik-Kontext zu zeichnen. Die Methode
+	 * verändert gegebenenfalls die aktuelle Farbe des Grafikobjekts und setzt
+	 * sie nicht auf den Ursprungswert zurück, wie von {@link #draw(Graphics2D)}
+	 * gefordert. Dies sollte die aufrufende Unterklasse übernehmen.
+	 *
+	 * @param shape Die zu zeichnende Java-AWT Form
+	 * @param graphics Das Grafikobjekt.
+	 */
+	protected void strokeShape( java.awt.Shape shape, Graphics2D graphics ) {
+		if( strokeColor != null && strokeColor.getAlpha() > 0
+			&& strokeWeight > 0.0 ) {
+			graphics.setColor(strokeColor.getJavaColor());
+			graphics.setStroke(createStroke());
+			graphics.draw(shape);
+		}
 	}
 
 }

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/Text.java

@@ -2,7 +2,7 @@ package schule.ngb.zm.shapes;
 
 import schule.ngb.zm.Color;
 import schule.ngb.zm.Options;
-import schule.ngb.zm.util.FontLoader;
+import schule.ngb.zm.util.io.FontLoader;
 
 import java.awt.Canvas;
 import java.awt.Font;
@@ -22,7 +22,7 @@ public class Text extends Shape {
 	protected int width = 0, height = 0, ascent = 0;
 
 	public Text( double x, double y, String text ) {
-		this(x, y, text, new Font(Font.SANS_SERIF, Font.PLAIN, STD_FONTSIZE));
+		this(x, y, text, new Font(Font.SANS_SERIF, Font.PLAIN, DEFAULT_FONTSIZE));
 	}
 	public Text( double x, double y, String text, String fontname ) {
 		super(x, y);
@@ -30,7 +30,7 @@ public class Text extends Shape {
 		if( userfont != null ) {
 			font = userfont;
 		} else {
-			font = new Font(Font.SANS_SERIF, Font.PLAIN, STD_FONTSIZE);
+			font = new Font(Font.SANS_SERIF, Font.PLAIN, DEFAULT_FONTSIZE);
 		}
 		setText(text);
 		fillColor = null;

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/charts/BarChart.java

@@ -1,4 +1,4 @@
-package schule.ngb.zm.charts;
+package schule.ngb.zm.shapes.charts;
 
 import schule.ngb.zm.Color;
 import schule.ngb.zm.shapes.Rectangle;

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/charts/BasicChartValue.java

@@ -1,4 +1,4 @@
-package schule.ngb.zm.charts;
+package schule.ngb.zm.shapes.charts;
 
 import schule.ngb.zm.Color;
 

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/charts/ChartAxes.java

@@ -1,7 +1,6 @@
-package schule.ngb.zm.charts;
+package schule.ngb.zm.shapes.charts;
 
 import schule.ngb.zm.Color;
-import schule.ngb.zm.Constants;
 import schule.ngb.zm.Options;
 import schule.ngb.zm.shapes.Rectangle;
 

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/charts/ChartValue.java

@@ -1,4 +1,4 @@
-package schule.ngb.zm.charts;
+package schule.ngb.zm.shapes.charts;
 
 import schule.ngb.zm.Color;
 

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/charts/LineChart.java

@@ -1,7 +1,6 @@
-package schule.ngb.zm.charts;
+package schule.ngb.zm.shapes.charts;
 
 import schule.ngb.zm.shapes.Rectangle;
-import schule.ngb.zm.util.Validator;
 
 import java.awt.BasicStroke;
 import java.awt.Graphics2D;

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/charts/PieChart.java

@@ -1,4 +1,4 @@
-package schule.ngb.zm.charts;
+package schule.ngb.zm.shapes.charts;
 
 import schule.ngb.zm.Color;
 import schule.ngb.zm.shapes.Circle;

src/main/java/schule/ngb/zm/shapes/charts/RingChart.java

@@ -1,4 +1,4 @@
-package schule.ngb.zm.charts;
+package schule.ngb.zm.shapes.charts;
 
 import schule.ngb.zm.Color;
 import schule.ngb.zm.shapes.Circle;

src/main/java/schule/ngb/zm/util/Log.java

@@ -1,12 +1,9 @@
 package schule.ngb.zm.util;
 
-import java.io.IOException;
-import java.io.PrintStream;
 import java.io.PrintWriter;
 import java.io.StringWriter;
 import java.time.ZoneId;
 import java.time.ZonedDateTime;
-import java.util.Enumeration;
 import java.util.Iterator;
 import java.util.function.Supplier;
 import java.util.logging.*;
@@ -34,7 +31,7 @@ import static java.util.logging.Level.*;
  */
 public final class Log {
 
-	private static final String ROOT_LOGGER = "schule.ngb.zm";
+	private static final String ROOT_LOGGER = "schule";
 
 	private static final String DEFAULT_LOG_FORMAT = "[%1$tT] [%4$11s] %5$s %6$s%n";
 
@@ -80,7 +77,7 @@ public final class Log {
 	 */
 	public static void enableGlobalLevel( Level level ) {
 		int lvl = Validator.requireNotNull(level).intValue();
-		ensureRootLoggerIntialized();
+		ensureRootLoggerInitialized();
 
 		// Decrease level of root level ConsoleHandlers for output
 		Logger rootLogger = Logger.getLogger("");
@@ -119,23 +116,32 @@ public final class Log {
 	}
 
 	public static Log getLogger( Class<?> clazz ) {
-		ensureRootLoggerIntialized();
+		ensureRootLoggerInitialized();
 		return new Log(clazz);
 	}
 
-	private static void ensureRootLoggerIntialized() {
+	private static void ensureRootLoggerInitialized() {
 		if( LOGGING_INIT ) {
 			return;
 		}
 
+		if( System.getProperty("java.util.logging.SimpleFormatter.format") == null ) {
+			System.setProperty("java.util.logging.SimpleFormatter.format", DEFAULT_LOG_FORMAT);
+		}
 		Logger rootLogger = Logger.getLogger(ROOT_LOGGER);
 		rootLogger.setLevel(Level.INFO);
 
 		if( System.getProperty("java.util.logging.SimpleFormatter.format") == null
 			&& LogManager.getLogManager().getProperty("java.util.logging.SimpleFormatter.format") == null ) {
-			System.setProperty("java.util.logging.SimpleFormatter.format", DEFAULT_LOG_FORMAT);
-			rootLogger.addHandler(new StreamHandler(System.err, new LogFormatter()));
-			rootLogger.setUseParentHandlers(false);
+			// System.setProperty("java.util.logging.SimpleFormatter.format", DEFAULT_LOG_FORMAT);
+			rootLogger.addHandler(new StreamHandler(System.err, new LogFormatter()) {
+				@Override
+				public synchronized void publish(final LogRecord record) {
+					super.publish(record);
+					flush();
+				}
+			});
+			// rootLogger.setUseParentHandlers(false);
 		}
 		if( rootLogger.getUseParentHandlers() ) {
 			// This logger was not configured somewhere else

src/main/java/schule/ngb/zm/util/events/EventDispatcher.java

@@ -1,4 +1,4 @@
-package schule.ngb.zm.events;
+package schule.ngb.zm.util.events;
 
 import schule.ngb.zm.util.Validator;
 

src/main/java/schule/ngb/zm/util/events/Listener.java

@@ -1,4 +1,4 @@
-package schule.ngb.zm.events;
+package schule.ngb.zm.util.events;
 
 public interface Listener<E> {
 

src/main/java/schule/ngb/zm/util/io/FileLoader.java

@@ -1,4 +1,6 @@
-package schule.ngb.zm.util;
+package schule.ngb.zm.util.io;
+
+import schule.ngb.zm.util.Log;
 
 import java.io.IOException;
 import java.net.URISyntaxException;

src/main/java/schule/ngb/zm/util/io/FontLoader.java

@@ -1,7 +1,10 @@
-package schule.ngb.zm.util;
+package schule.ngb.zm.util.io;
+
+import schule.ngb.zm.util.Log;
 
 import java.awt.Font;
 import java.awt.FontFormatException;
+import java.io.File;
 import java.io.IOException;
 import java.io.InputStream;
 import java.util.Map;
@@ -12,20 +15,50 @@ public class FontLoader {
 
 	private static final Map<String, Font> fontCache = new ConcurrentHashMap<>();
 
+	/**
+	 * Lädt eine Schrift aus einer Datei.
+	 * <p>
+	 * Die Schrift wird unter ihrem Dateinamen in den Schriftenspeicher geladen
+	 * und kann danach in der Zeichenmaschine benutzt werden.
+	 *
+	 * Ein Datei mit dem Namen "fonts/Font-Name.ttf" würde mit dem Namen
+	 * "Font-Name" geladen und kann danach zum Beispiel in einem
+	 * {@link schule.ngb.zm.shapes.Text} mit {@code text.setFont("Font-Name");}
+	 * verwendet werden.
+	 *
+	 * @param source
+	 * @return
+	 */
 	public static Font loadFont( String source ) {
+		String name = source;
+		// Dateipfad entfernen
+		int lastIndex = source.lastIndexOf(File.separatorChar);
+		if( lastIndex > -1 ) {
+			source.substring(lastIndex + 1);
+		}
+		// Dateiendung entfernen
+		lastIndex = name.lastIndexOf('.');
+		if( lastIndex > -1 ) {
+			name = name.substring(0, lastIndex);
+		}
+		return loadFont(name, source);
+	}
+
+	public static Font loadFont( String name, String source ) {
 		Objects.requireNonNull(source, "Font source may not be null");
 		if( source.length() == 0 ) {
 			throw new IllegalArgumentException("Font source may not be empty.");
 		}
 
-		if( fontCache.containsKey(source) ) {
-			LOG.trace("Retrieved font <%s> from font cache.", source);
-			return fontCache.get(source);
+		if( fontCache.containsKey(name) ) {
+			LOG.trace("Retrieved font <%s> from font cache.", name);
+			return fontCache.get(name);
 		}
 
 		// Look for System fonts
 		Font font = Font.decode(source);
 		if( font != null && source.toLowerCase().contains(font.getFamily().toLowerCase()) ) {
+			fontCache.put(name, font);
 			fontCache.put(source, font);
 			LOG.debug("Loaded system font for <%s>.", source);
 			return font;
@@ -38,10 +71,11 @@ public class FontLoader {
 			font = Font.createFont(Font.TRUETYPE_FONT, in).deriveFont(Font.PLAIN);
 
 			if( font != null ) {
+				fontCache.put(name, font);
 				fontCache.put(source, font);
 				//ge.registerFont(font);
 			}
-			LOG.debug("Loaded custom font from <%s>.", source);
+			LOG.debug("Loaded custom font from source <%s>.", source);
 		} catch( IOException ioex ) {
 			LOG.error(ioex, "Error loading custom font file from source <%s>.", source);
 		} catch( FontFormatException ffex ) {

src/main/java/schule/ngb/zm/util/io/ImageLoader.java

@@ -1,4 +1,7 @@
-package schule.ngb.zm.util;
+package schule.ngb.zm.util.io;
+
+import schule.ngb.zm.util.Log;
+import schule.ngb.zm.util.Validator;
 
 import javax.imageio.ImageIO;
 import java.awt.Color;

src/main/java/schule/ngb/zm/util/io/ResourceStreamProvider.java

@@ -1,12 +1,11 @@
-package schule.ngb.zm.util;
+package schule.ngb.zm.util.io;
 
 import schule.ngb.zm.Zeichenmaschine;
+import schule.ngb.zm.util.Log;
+import schule.ngb.zm.util.Validator;
 
 import java.io.*;
-import java.net.URISyntaxException;
 import java.net.URL;
-import java.nio.file.Files;
-import java.util.stream.StreamSupport;
 
 /**
  * Helferklasse, um {@link InputStream}s für Resourcen zu erhalten.

src/main/java/schule/ngb/zm/util/tasks/DelayedTask.java

@@ -1,9 +1,6 @@
-package schule.ngb.zm.tasks;
-
-import schule.ngb.zm.Zeichenmaschine;
+package schule.ngb.zm.util.tasks;
 
 import java.util.concurrent.Delayed;
-import java.util.concurrent.FutureTask;
 import java.util.concurrent.TimeUnit;
 
 public abstract class DelayedTask extends Task implements Delayed {

src/main/java/schule/ngb/zm/util/tasks/FrameSynchronizedTask.java

@@ -1,4 +1,4 @@
-package schule.ngb.zm.tasks;
+package schule.ngb.zm.util.tasks;
 
 import schule.ngb.zm.Constants;
 import schule.ngb.zm.Zeichenmaschine;

src/main/java/schule/ngb/zm/util/tasks/FramerateLimitedTask.java

@@ -1,4 +1,4 @@
-package schule.ngb.zm.tasks;
+package schule.ngb.zm.util.tasks;
 
 import schule.ngb.zm.Constants;
 

src/main/java/schule/ngb/zm/util/tasks/RateLimitedTask.java

@@ -1,4 +1,4 @@
-package schule.ngb.zm.tasks;
+package schule.ngb.zm.util.tasks;
 
 public abstract class RateLimitedTask extends Task {
 

src/main/java/schule/ngb/zm/util/tasks/Task.java

@@ -1,4 +1,4 @@
-package schule.ngb.zm.tasks;
+package schule.ngb.zm.util.tasks;
 
 import schule.ngb.zm.Updatable;
 

src/main/java/schule/ngb/zm/util/tasks/TaskRunner.java

@@ -1,10 +1,9 @@
-package schule.ngb.zm.tasks;
+package schule.ngb.zm.util.tasks;
 
 import schule.ngb.zm.util.Log;
 
 import javax.swing.*;
 import java.util.concurrent.*;
-import java.util.logging.Logger;
 
 /**
  * Führt Aufgaben (Tasks) parallel zum Hauptprogramm aus.

src/test/java/schule/ngb/zm/TestAttraction.java

@@ -1,5 +1,6 @@
 package schule.ngb.zm;
 
+import schule.ngb.zm.layers.Shape2DLayer;
 import schule.ngb.zm.shapes.Rectangle;
 
 import java.awt.geom.Rectangle2D;

src/test/java/schule/ngb/zm/TestTurtle.java

@@ -1,7 +1,7 @@
 package schule.ngb.zm;
 
-import schule.ngb.zm.turtle.TurtleLayer;
-import schule.ngb.zm.turtle.TurtleLayer.Turtle;
+import schule.ngb.zm.layers.TurtleLayer;
+import schule.ngb.zm.layers.TurtleLayer.Turtle;
 
 public class TestTurtle extends Zeichenmaschine {
 

src/test/java/schule/ngb/zm/anim/AnimationsTest.java

@@ -9,6 +9,7 @@ import schule.ngb.zm.Color;
 import schule.ngb.zm.Constants;
 import schule.ngb.zm.Options;
 import schule.ngb.zm.Zeichenmaschine;
+import schule.ngb.zm.layers.ShapesLayer;
 import schule.ngb.zm.shapes.*;
 
 import java.util.concurrent.ExecutionException;
@@ -60,7 +61,7 @@ class AnimationsTest {
 
 	private void _animateMove( Shape s, int runtime, DoubleUnaryOperator easing ) {
 		s.moveTo(0, 0);
-		Future<Shape> future = Animations.animate(
+		Future<Shape> future = Animations.play(
 			s, runtime,
 			easing,
 			( e ) -> Constants.interpolate(0, zm.getWidth(), e),
@@ -89,25 +90,11 @@ class AnimationsTest {
 		final int midY = (int) (zm.getHeight() * .5);
 		final int radius = (int) (zm.getWidth() * .25);
 
-		Animator<Shape, Double> ani = new Animator<Shape, Double>() {
-			@Override
-			public double easing( double t ) {
-				return easing.applyAsDouble(t);
-			}
-
-			@Override
-			public Double interpolator( double e ) {
-				return Constants.interpolate(0, 360, e);
-			}
-
-			@Override
-			public void applicator( Shape s, Double angle ) {
-				double rad = Math.toRadians(angle);
+		Future<Shape> future = Animations.play(
+			s, runtime, easing, (e) -> {
+				double rad = Math.toRadians(Constants.interpolate(0, 360, e));
 				s.moveTo(midX + radius * Math.cos(rad), midY + radius * Math.sin(rad));
-			}
-		};
-
-		Future<Shape> future = Animations.animate(s, runtime, ani);
+			});
 		assertNotNull(future);
 		try {
 			assertEquals(s, future.get());
@@ -146,7 +133,7 @@ class AnimationsTest {
 	private void _animateRotate( Shape s, int runtime, DoubleUnaryOperator easing ) {
 		s.moveTo(zm.getWidth() * .5, zm.getHeight() * .5);
 		s.rotateTo(0);
-		Future<Shape> future = Animations.animate(
+		Future<Shape> future = Animations.play(
 			s, runtime,
 			easing,
 			( e ) -> s.rotateTo(Constants.interpolate(0, 720, e))
@@ -178,7 +165,7 @@ class AnimationsTest {
 	private void _animateColor( Shape s, Color to, int runtime, DoubleUnaryOperator easing ) {
 		s.moveTo(zm.getWidth() * .5, zm.getHeight() * .5);
 		final Color from = s.getFillColor();
-		Future<Shape> future = Animations.animate(
+		Future<Shape> future = Animations.play(
 			s, runtime,
 			easing,
 			( e ) -> Color.interpolate(from, to, e),

src/test/java/schule/ngb/zm/ml/MLMatrixTest.java

@@ -0,0 +1,426 @@
+package schule.ngb.zm.ml;
+
+import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
+import org.junit.jupiter.api.Test;
+import org.junit.jupiter.api.TestInfo;
+import org.junit.jupiter.params.ParameterizedTest;
+import org.junit.jupiter.params.provider.ValueSource;
+import schule.ngb.zm.util.Timer;
+
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
+
+class MLMatrixTest {
+
+	private TestInfo info;
+
+	@BeforeEach
+	void saveTestInfo( TestInfo info ) {
+		this.info = info;
+	}
+
+	@ParameterizedTest
+	@ValueSource( classes = {DoubleMatrix.class, MatrixFactory.ColtMatrix.class} )
+	void get( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		MLMatrix M = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1, 2, 3},
+			{4, 5, 6}
+		});
+
+		assertEquals(mType, M.getClass());
+
+		assertEquals(1.0, M.get(0,0));
+		assertEquals(4.0, M.get(1,0));
+		assertEquals(6.0, M.get(1,2));
+	}
+
+	@ParameterizedTest
+	@ValueSource( classes = {DoubleMatrix.class, MatrixFactory.ColtMatrix.class} )
+	void initializeOne( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		MLMatrix m = MatrixFactory.create(4, 4);
+		m.initializeOne();
+
+		assertEquals(mType, m.getClass());
+
+		for( int i = 0; i < m.rows(); i++ ) {
+			for( int j = 0; j < m.columns(); j++ ) {
+				assertEquals(1.0, m.get(i, j));
+			}
+		}
+	}
+
+	@ParameterizedTest
+	@ValueSource( classes = {DoubleMatrix.class, MatrixFactory.ColtMatrix.class} )
+	void initializeZero( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		MLMatrix m = MatrixFactory.create(4, 4);
+		m.initializeZero();
+
+		assertEquals(mType, m.getClass());
+
+		for( int i = 0; i < m.rows(); i++ ) {
+			for( int j = 0; j < m.columns(); j++ ) {
+				assertEquals(0.0, m.get(i, j));
+			}
+		}
+	}
+
+	@ParameterizedTest
+	@ValueSource( classes = {DoubleMatrix.class, MatrixFactory.ColtMatrix.class} )
+	void initializeRandom( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		MLMatrix m = MatrixFactory.create(4, 4);
+		m.initializeRandom();
+
+		assertEquals(mType, m.getClass());
+
+		for( int i = 0; i < m.rows(); i++ ) {
+			for( int j = 0; j < m.columns(); j++ ) {
+				double d = m.get(i, j);
+				assertTrue(-1.0 <= d && d < 1.0);
+			}
+		}
+	}
+
+	@ParameterizedTest
+	@ValueSource( classes = {DoubleMatrix.class, MatrixFactory.ColtMatrix.class} )
+	void multiplyTransposed( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		MLMatrix A = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1.0, 2.0, 3.0, 4.0},
+			{1.0, 2.0, 3.0, 4.0},
+			{1.0, 2.0, 3.0, 4.0}
+		});
+		MLMatrix B = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1, 3, 5, 7},
+			{2, 4, 6, 8}
+		});
+
+		MLMatrix C = A.multiplyTransposed(B);
+
+		assertEquals(mType, A.getClass());
+		assertEquals(mType, B.getClass());
+		assertEquals(mType, C.getClass());
+
+		assertEquals(3, C.rows());
+		assertEquals(2, C.columns());
+		for( int i = 0; i < C.rows(); i++ ) {
+			assertEquals(50.0, C.get(i, 0));
+			assertEquals(60.0, C.get(i, 1));
+		}
+	}
+
+	@ParameterizedTest
+	@ValueSource( classes = {DoubleMatrix.class, MatrixFactory.ColtMatrix.class} )
+	void multiplyAddBias( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		MLMatrix A = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1.0, 2.0, 3.0, 4.0},
+			{1.0, 2.0, 3.0, 4.0},
+			{1.0, 2.0, 3.0, 4.0}
+		});
+		MLMatrix B = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1.0, 2.0},
+			{3.0, 4.0},
+			{5.0, 6.0},
+			{7.0, 8.0}
+		});
+		MLMatrix V = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1000.0, 2000.0}
+		});
+
+		MLMatrix C = A.multiplyAddBias(B, V);
+
+		assertEquals(mType, A.getClass());
+		assertEquals(mType, B.getClass());
+		assertEquals(mType, C.getClass());
+		assertEquals(mType, V.getClass());
+
+		assertEquals(3, C.rows());
+		assertEquals(2, C.columns());
+		for( int i = 0; i < C.rows(); i++ ) {
+			assertEquals(1050.0, C.get(i, 0));
+			assertEquals(2060.0, C.get(i, 1));
+		}
+	}
+
+	@ParameterizedTest
+	@ValueSource( classes = {DoubleMatrix.class, MatrixFactory.ColtMatrix.class} )
+	void transposedMultiplyAndScale( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		MLMatrix A = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1, 1, 1},
+			{2, 2, 2},
+			{3, 3, 3},
+			{4, 4, 4}
+		});
+		MLMatrix B = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1.0, 2.0},
+			{3.0, 4.0},
+			{5.0, 6.0},
+			{7.0, 8.0}
+		});
+
+		MLMatrix C = A.transposedMultiplyAndScale(B, 2.0);
+
+		assertEquals(mType, A.getClass());
+		assertEquals(mType, B.getClass());
+		assertEquals(mType, C.getClass());
+
+		assertEquals(3, C.rows());
+		assertEquals(2, C.columns());
+		for( int i = 0; i < C.rows(); i++ ) {
+			assertEquals(100.0, C.get(i, 0));
+			assertEquals(120.0, C.get(i, 1));
+		}
+	}
+
+	@ParameterizedTest
+	@ValueSource( classes = {DoubleMatrix.class, MatrixFactory.ColtMatrix.class} )
+	void apply( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		MLMatrix M = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1, 1, 1},
+			{2, 2, 2},
+			{3, 3, 3},
+			{4, 4, 4}
+		});
+
+		MLMatrix R = M.apply(( d ) -> d * d);
+
+		assertEquals(mType, M.getClass());
+		assertEquals(mType, R.getClass());
+		assertNotSame(M, R);
+
+		for( int i = 0; i < M.rows(); i++ ) {
+			for( int j = 0; j < M.columns(); j++ ) {
+				assertEquals(
+					(i + 1) * (i + 1), R.get(i, j),
+					msg("(%d,%d)", "apply", i, j)
+				);
+			}
+		}
+
+		MLMatrix M2 = M.applyInPlace(( d ) -> d * d * d);
+		assertSame(M, M2);
+		for( int i = 0; i < M.rows(); i++ ) {
+			for( int j = 0; j < M.columns(); j++ ) {
+				assertEquals(
+					(i + 1) * (i + 1) * (i + 1), M.get(i, j),
+					msg("(%d,%d)", "applyInPlace", i, j)
+				);
+			}
+		}
+	}
+
+	@ParameterizedTest
+	@ValueSource( classes = {DoubleMatrix.class, MatrixFactory.ColtMatrix.class} )
+	void add( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		MLMatrix M = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1, 1, 1},
+			{2, 2, 2},
+			{3, 3, 3},
+			{4, 4, 4}
+		});
+
+		MLMatrix R = M.add(M);
+
+		assertEquals(mType, M.getClass());
+		assertEquals(mType, R.getClass());
+		assertNotSame(M, R);
+
+		for( int i = 0; i < M.rows(); i++ ) {
+			for( int j = 0; j < M.columns(); j++ ) {
+				assertEquals(
+					(i + 1) + (i + 1), R.get(i, j),
+					msg("(%d,%d)", "add", i, j)
+				);
+			}
+		}
+
+		MLMatrix M2 = M.addInPlace(R);
+		assertSame(M, M2);
+		for( int i = 0; i < M.rows(); i++ ) {
+			for( int j = 0; j < M.columns(); j++ ) {
+				assertEquals(
+					(i + 1) + (i + 1) + (i + 1), M.get(i, j),
+					msg("(%d,%d)", "addInPlace", i, j)
+				);
+			}
+		}
+	}
+
+	@ParameterizedTest
+	@ValueSource( classes = {DoubleMatrix.class, MatrixFactory.ColtMatrix.class} )
+	void sub( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		MLMatrix M = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1, 1, 1},
+			{2, 2, 2},
+			{3, 3, 3},
+			{4, 4, 4}
+		});
+
+		MLMatrix R = M.sub(M);
+
+		assertEquals(mType, M.getClass());
+		assertEquals(mType, R.getClass());
+		assertNotSame(M, R);
+
+		for( int i = 0; i < M.rows(); i++ ) {
+			for( int j = 0; j < M.columns(); j++ ) {
+				assertEquals(
+					0.0, R.get(i, j),
+					msg("(%d,%d)", "sub", i, j)
+				);
+			}
+		}
+	}
+
+	@ParameterizedTest
+	@ValueSource( classes = {DoubleMatrix.class, MatrixFactory.ColtMatrix.class} )
+	void colSums( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		MLMatrix M = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1, 2, 3},
+			{1, 2, 3},
+			{1, 2, 3},
+			{1, 2, 3}
+		});
+
+		MLMatrix R = M.colSums();
+
+		assertEquals(mType, M.getClass());
+		assertEquals(mType, R.getClass());
+		assertNotSame(M, R);
+
+		assertEquals(1, R.rows());
+		assertEquals(3, R.columns());
+		for( int j = 0; j < M.columns(); j++ ) {
+			assertEquals(
+				(j+1)*4, R.get(0, j),
+				msg("(%d,%d)", "colSums", 0, j)
+			);
+		}
+	}
+
+
+	@ParameterizedTest
+	@ValueSource( classes = {DoubleMatrix.class, MatrixFactory.ColtMatrix.class} )
+	void duplicate( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		MLMatrix M = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1, 2, 3},
+			{1, 2, 3},
+			{1, 2, 3},
+			{1, 2, 3}
+		});
+
+		MLMatrix R = M.duplicate();
+
+		assertEquals(mType, M.getClass());
+		assertEquals(mType, R.getClass());
+		assertNotSame(M, R);
+
+		for( int i = 0; i < M.rows(); i++ ) {
+			for( int j = 0; j < M.columns(); j++ ) {
+				assertEquals(
+					M.get(i, j), R.get(i, j),
+					msg("(%d,%d)", "duplicate", i, j)
+				);
+			}
+		}
+	}
+
+	@ParameterizedTest
+	@ValueSource( classes = {DoubleMatrix.class, MatrixFactory.ColtMatrix.class} )
+	void scale( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		MLMatrix M = MatrixFactory.create(new double[][]{
+			{1, 1, 1},
+			{2, 2, 2},
+			{3, 3, 3},
+			{4, 4, 4}
+		});
+
+		MLMatrix M2 = M.scaleInPlace(2.0);
+
+		assertEquals(mType, M.getClass());
+		assertEquals(mType, M2.getClass());
+		assertSame(M, M2);
+
+		for( int i = 0; i < M.rows(); i++ ) {
+			for( int j = 0; j < M.columns(); j++ ) {
+				assertEquals(
+					(i+1)*2.0, M2.get(i, j),
+					msg("(%d,%d)", "scaleInPlace", i, j)
+				);
+			}
+		}
+
+		MLMatrix M3 = M.scaleInPlace(M);
+		assertSame(M, M3);
+		for( int i = 0; i < M.rows(); i++ ) {
+			for( int j = 0; j < M.columns(); j++ ) {
+				assertEquals(
+					((i+1)*2.0)*((i+1)*2.0), M.get(i, j),
+					msg("(%d,%d)", "addInPlace", i, j)
+				);
+			}
+		}
+	}
+
+	private String msg( String msg, String methodName, Object... args ) {
+		String testName = this.info.getTestMethod().get().getName();
+		String className = MatrixFactory.matrixType.getSimpleName();
+		return String.format("[" + testName + "(" + className + ") " + methodName + "()] " + msg, args);
+	}
+
+	//@ParameterizedTest
+	//@ValueSource( classes = {MatrixFactory.ColtMatrix.class, DoubleMatrix.class} )
+	void speed( Class<? extends MLMatrix> mType ) {
+		MatrixFactory.matrixType = mType;
+
+		int N = 10;
+		int rows  = 1000;
+		int cols  = 1000;
+
+		Timer timer = new Timer();
+
+		MLMatrix M = MatrixFactory.create(rows, cols);
+		timer.start();
+		for( int i = 0; i < N; i++ ) {
+			M.initializeRandom();
+		}
+		timer.stop();
+		System.err.println(msg("%d iterations: %d ms", "initializeRandom", N, timer.getMillis()));
+
+		timer.reset();
+
+		MLMatrix B = MatrixFactory.create(rows*2, M.columns());
+		B.initializeRandom();
+
+		timer.start();
+		for( int i = 0; i < N; i++ ) {
+			M.multiplyTransposed(B);
+		}
+		timer.stop();
+		System.err.println(msg("%d iterations: %d ms", "multiplyTransposed", N, timer.getMillis()));
+	}
+
+}

src/test/java/schule/ngb/zm/ml/MatrixTest.java

@@ -1,57 +0,0 @@
-package schule.ngb.zm.ml;
-
-import org.junit.jupiter.api.Test;
-
-import java.util.Arrays;
-
-import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
-
-class MatrixTest {
-
-	@Test
-	void initializeIdentity() {
-		Matrix m = new Matrix(4, 4);
-		m.initializeIdentity();
-
-		assertArrayEquals(new double[]{1.0, 0.0, 0.0, 0.0}, m.coefficients[0]);
-		assertArrayEquals(new double[]{0.0, 1.0, 0.0, 0.0}, m.coefficients[1]);
-		assertArrayEquals(new double[]{0.0, 0.0, 1.0, 0.0}, m.coefficients[2]);
-		assertArrayEquals(new double[]{0.0, 0.0, 0.0, 1.0}, m.coefficients[3]);
-	}
-
-	@Test
-	void initializeOne() {
-		Matrix m = new Matrix(4, 4);
-		m.initializeOne();
-
-		double[] ones = new double[]{1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
-		assertArrayEquals(ones, m.coefficients[0]);
-		assertArrayEquals(ones, m.coefficients[1]);
-		assertArrayEquals(ones, m.coefficients[2]);
-		assertArrayEquals(ones, m.coefficients[3]);
-	}
-
-	@Test
-	void initializeZero() {
-		Matrix m = new Matrix(4, 4);
-		m.initializeZero();
-
-		double[] zeros = new double[]{0.0, 0.0, 0.0, 0.0};
-		assertArrayEquals(zeros, m.coefficients[0]);
-		assertArrayEquals(zeros, m.coefficients[1]);
-		assertArrayEquals(zeros, m.coefficients[2]);
-		assertArrayEquals(zeros, m.coefficients[3]);
-	}
-
-	@Test
-	void initializeRandom() {
-		Matrix m = new Matrix(4, 4);
-		m.initializeRandom(-1, 1);
-
-		assertTrue(Arrays.stream(m.coefficients[0]).allMatch((d) -> -1.0 <= d && d < 1.0));
-		assertTrue(Arrays.stream(m.coefficients[1]).allMatch((d) -> -1.0 <= d && d < 1.0));
-		assertTrue(Arrays.stream(m.coefficients[2]).allMatch((d) -> -1.0 <= d && d < 1.0));
-		assertTrue(Arrays.stream(m.coefficients[3]).allMatch((d) -> -1.0 <= d && d < 1.0));
-	}
-
-}

src/test/java/schule/ngb/zm/ml/NeuralNetworkTest.java

@@ -2,15 +2,14 @@ package schule.ngb.zm.ml;
 
 import org.junit.jupiter.api.BeforeAll;
 import org.junit.jupiter.api.Test;
+import schule.ngb.zm.Constants;
 import schule.ngb.zm.util.Log;
+import schule.ngb.zm.util.Timer;
 
-import java.io.File;
 import java.util.ArrayList;
 import java.util.List;
 import java.util.Random;
 
-import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
-
 class NeuralNetworkTest {
 
 	@BeforeAll
@@ -18,7 +17,14 @@ class NeuralNetworkTest {
 		Log.enableGlobalDebugging();
 	}
 
-	@Test
+	@BeforeAll
+	static void setupMatrixLibrary() {
+		Constants.setSeed(1001);
+		//MatrixFactory.matrixType = MatrixFactory.ColtMatrix.class;
+		MatrixFactory.matrixType = DoubleMatrix.class;
+	}
+
+	/*@Test
 	void readWrite() {
 		// XOR Dataset
 		NeuralNetwork net = new NeuralNetwork(2, 4, 1);
@@ -53,7 +59,7 @@ class NeuralNetworkTest {
 		}
 
 		assertArrayEquals(net.predict(inputs), net2.predict(inputs));
-	}
+	}*/
 
 	@Test
 	void learnXor() {
@@ -78,14 +84,14 @@ class NeuralNetworkTest {
 		}
 
 		// calculate predictions
-		double[][] predictions = net.predict(inputs);
+		MLMatrix predictions = net.predict(inputs);
 		for( int i = 0; i < 4; i++ ) {
-			int parsed_pred = predictions[i][0] < 0.5 ? 0 : 1;
+			int parsed_pred = predictions.get(i, 0) < 0.5 ? 0 : 1;
 
 			System.out.printf(
 				"{%.0f, %.0f} = %.4f (%d) -> %s\n",
 				inputs[i][0], inputs[i][1],
-				predictions[i][0],
+				predictions.get(i, 0),
 				parsed_pred,
 				parsed_pred == outputs[i][0] ? "correct" : "miss"
 			);
@@ -109,12 +115,16 @@ class NeuralNetworkTest {
 		for( int i = 0; i < trainingData.size(); i++ ) {
 			inputs[i][0] = trainingData.get(i).a;
 			inputs[i][1] = trainingData.get(i).b;
-			outputs[i][0] = trainingData.get(i).result;
+			outputs[i][0] = trainingData.get(i).getResult();
 		}
 
+		Timer timer = new Timer();
+
 		System.out.println("Training the neural net to learn "+OPERATION+"...");
+		timer.start();
 		net.train(inputs, outputs, TRAINING_CYCLES);
-		System.out.println("    finished training");
+		timer.stop();
+		System.out.println("    finished training (" + timer.getMillis() + "ms)");
 
 		for( int i = 1; i <= net.getLayerCount(); i++ ) {
 			System.out.println("Layer " +i + " weights");
@@ -136,19 +146,18 @@ class NeuralNetworkTest {
 		System.out.printf(
 			"Prediction on data (%.2f, %.2f) was %.4f, expected %.2f (of by %.4f)\n",
 			data.a, data.b,
-			net.getOutput()[0][0],
-			data.result,
-			net.getOutput()[0][0] - data.result
+			net.getOutput().get(0, 0),
+			data.getResult(),
+			net.getOutput().get(0, 0) - data.getResult()
 		);
 	}
 
 	private List<TestData> createTrainingSet( int trainingSetSize, CalcType operation ) {
-		Random random = new Random();
 		List<TestData> tuples = new ArrayList<>();
 
 		for( int i = 0; i < trainingSetSize; i++ ) {
-			double s1 = random.nextDouble() * 0.5;
-			double s2 = random.nextDouble() * 0.5;
+			double s1 = Constants.random() * 0.5;
+			double s2 = Constants.random() * 0.5;
 
 			switch( operation ) {
 				case ADD:
@@ -181,7 +190,6 @@ class NeuralNetworkTest {
 
 		double a;
 		double b;
-		double result;
 		CalcType type;
 
 		TestData( double a, double b ) {
@@ -189,6 +197,8 @@ class NeuralNetworkTest {
 			this.b = b;
 		}
 
+		abstract double getResult();
+
 	}
 
 	private static final class AddData extends TestData {
@@ -197,7 +207,9 @@ class NeuralNetworkTest {
 
 		public AddData( double a, double b ) {
 			super(a, b);
-			result = a + b;
+		}
+		double getResult() {
+			return a+b;
 		}
 
 	}
@@ -208,7 +220,9 @@ class NeuralNetworkTest {
 
 		public SubData( double a, double b ) {
 			super(a, b);
-			result = a - b;
+		}
+		double getResult() {
+			return a-b;
 		}
 
 	}
@@ -219,7 +233,9 @@ class NeuralNetworkTest {
 
 		public MulData( double a, double b ) {
 			super(a, b);
-			result = a * b;
+		}
+		double getResult() {
+			return a*b;
 		}
 
 	}
@@ -233,7 +249,9 @@ class NeuralNetworkTest {
 			if( b == 0.0 ) {
 				b = .1;
 			}
-			result = a / b;
+		}
+		double getResult() {
+			return a/b;
 		}
 
 	}
@@ -244,7 +262,12 @@ class NeuralNetworkTest {
 
 		public ModData( double b, double a ) {
 			super(b, a);
-			result = a % b;
+			if( b == 0.0 ) {
+				b = .1;
+			}
+		}
+		double getResult() {
+			return a%b;
 		}
 
 	}

src/test/java/schule/ngb/zm/util/FileLoaderTest.java

@@ -1,6 +1,7 @@
 package schule.ngb.zm.util;
 
 import org.junit.jupiter.api.Test;
+import schule.ngb.zm.util.io.FileLoader;
 
 import java.util.List;
 

src/test/java/schule/ngb/zm/util/events/EventDispatcherTest.java

@@ -1,4 +1,4 @@
-package schule.ngb.zm.events;
+package schule.ngb.zm.util.events;
 
 import org.junit.jupiter.api.Test;