Язык программирования JAVA

Содержание курса
Введение. Базовый синтаксис и типы данных. Управление выполнением программ.
Создание собственных классов. Работа со строками. Внутренние классы.
Наследование и полиморфизм. Массивы и коллекции.
Абстрактные классы и интерфейсы.
Обработка исключений.
Создание интерфейса пользователя.
Работа с потоками ввода/вывода.
Мультизадачность в Java.

Что такое JAVA?
Объектно-ориентированный язык программирования
Изначально был разработан для управления бытовой электроникой
Поставляется с большой библиотекой классов
Использует виртуальную машину (JVM) для выполнения программ

Ключевые особенности JAVA
Объектно-ориентированный
Интерпретируемый и платформонезависимый
Динамическая загрузка библиотек
Мультипоточность
Надежность и безопасность

Объектно-ориентированный подход
Объекты и классы
Объект-представление «вещи» в реальном мире
Класс – «шаблон», определяющий «вещи»
Модель классов объединяет
Существующие классы и объекты
Поведение, цели и структуру
Отношения между классами
Отношения между объектами
Модель используется во всем проекте

Независимость от платформы
Исходные тексты хранятся в текстовом виде в файле .java
Файл .java компилируется в файл .class
Этот файл содержит байт-код (инструкции для выполнения интерпретатором)
Байт-код интерпретируется во время выполнения

Just-In-Time (JIT) компилятор
Компилирует байт-код в исполняемый код для конкретной платформы
Увеличивает производительность
Оптимизирует повторяющийся код, например, циклы

Java - приложения
Клиентские
JVM выполняет отдельное приложение из командной строки
Классы загружаются с локального диска
Серверные
Обслуживают несколько клиентов
Применяются для многозвенных приложений

Java - апплеты
Предназначены для встраивания в HTML страницы
Выполняются внутри браузера и могут взаимодействовать с сервером
Могут быть преобразованы в обычное приложение

Java SDK (JDK)
Sun Java SDK включает в себя
Компилятор (javac)
Библиотеку классов
Отладчик (jdb)
Интерпретатор (java)
Генератор документации (javadoc)
Архиватор (jar)
Другое…

Варианты поставки
J2ME (Micro Edition) – для мобильных устройств
J2SE (Standard Edition) – разработка обычных приложений
J2EE (Enterprise Edition) – разработка приложений многозвенной архитектуры

Инструменты, используемые в данном курсе
J2SE версии 1.4.2
В качестве IDE будет использоваться Eclipse

Основы объектно-ориентированного программирования
Объектная модель
Объекты и классы
Взаимодействие классов

Зачем нужна объектная модель?
Единое представление об окружающем мире в одном проекте
Простота модификации
Расширяемость

Объекты и классы
Объект – некоторая КОНКРЕТНАЯ сущность моделируемой предметной области
Класс – шаблон или АБСТРАКЦИЯ сущности предметной области
Квадрат

Свойства классов и объектов
Уникальные характеристики, которые необходимы при моделировании предметной области
ОБЪЕКТЫ различаются значениями свойств
Свойства отражают состояние объекта

Методы классов и объектов
Метод отражает ПОВЕДЕНИЕ объектов
Выполнение методов, как правило, меняет значение свойств
Поведение объекта может меняться в зависимости от состояния

Инкапсуляция
Значение свойств можно менять ТОЛЬКО ПОСРЕДСТВОМ ВЫЗОВА МЕТОДОВ

Наследование
Класс может иметь одного или нескольких потомков. Потомки (подклассы) содержат в себе тот же набор свойств и методов, что и класс-родитель (суперкласс).

Наследование
В Java нет множественного наследования
Все методы в Java – виртуальные (могут быть перекрыты), если явно не указано обратное

Полиморфизм
Технология, позволяющая задать для одного и того же (по смыслу) метода различные способы выполнения, в зависимости от класса, в котором этот метод реализован
Основан на наследовании
Методы ОБЯЗАНЫ иметь одно и то же имя и набор параметров (сигнатуру)

Взаимодействие классов
Зависимость (uses-a) – класс использует другой класс
Агрегирование (has-a) – класс содержит объекты другого класса
Наследование (is-a) – класс является наследником (родителем) другого класса

Итоги
Java – объектно-ориентированный, платформонезависимый язык программирования
Выполняется в виртуальной Java машине (JVM)
Программы, написанные на Java, могут выполняться внутри HTML страниц (апплеты)

Базовый синтаксис языка
Ключевые компоненты SDK
Структура файла
Определение классов
Базовые типы данных и операторы
Использование переменной CLASSPATH
Компиляция и запуск приложения

Ключевые компоненты SDK
Компилятор (javac) – создает из исходного кода байт-код
Интерпретатор (java) – выполняет байт-код

Пакеты
Классы объединяются в специальные структуры, называемые пакетами
Стандартные пакеты для
Поддержки базовых конструкций языка (java.lang)
Создания оконного интерфейса (javax.swing)
Управления вводом/выводом (java.io)

Структура исходного файла класса Java
Исходный файл состоит из следующих частей
Необязательное слово package, за которым следует наименование пакета, в котором содержится класс
Необязательный оператор import (может быть несколько), который указывает, какие классы из сторонних пакетов используются создаваемым классом
Одно или более определение class или interface, за которым следует программный блок
Файл должен иметь ТО ЖЕ имя, что и создаваемый класс
Ключевые слова языка Java ЧУВСТВИТЕЛЬНЫ К РЕГИСТРУ
В файле может быть ТОЛЬКО ОДИН public класс

Пример класса Java
package ru.vsu.test;
import java.util.Date;
public class FirstProgram {
private Date today;
public Date getToday(){
return today;
}
public void setToday(Date aToday){
today = aToday;
}
public static void main (String[] args){
FirstProgram fp = new FirstProgram();
fp.setToday(new Date());
System.out.println (fp.getToday());
}
}

Соглашения об именовании
Имена файлов
Customer.java
Person.class
Имена пакетов
java.util
javax.swing
Имена классов
Customer
Person
Имена свойств класса
firstName
id
Имена методов
getName
isAlive
Имена констант
SQUARE_SIZE
Также могут использоваться цифры 1..9, _, $

Определение класса
Определение класса включает:
Модификатор доступа
Ключевое слово class
Свойства класса
Конструкторы
Методы
Статические свойства
Статические методы

Пример
public class FirstProgram {
private Date today;
public Date getToday(){
return today;
}
public static final PROGRAM_SIZE=560;
public static void main (String[] args){
...
}
}

Блоки кода
Блоки кода обрамляются в фигурные скобки “{“ “}”
Охватывают определение класса
Определения методов
Логически связанные разделы кода
import java.util.Date;
public class FirstProgram {
public static void main (String[] args){
System.out.println (new Date());
}
}

Объявление методов
Методы определяются только внутри класса
Указывается
Модификатор доступа
Слово static
Тип возвращаемого значения
Аргументы

Пример
import java.util.Date;
public class FirstProgram {
private Date today;
public Date getToday(){
return today;
}
public void setToday(Date aToday){
int i = 0;
i++
today = aToday;
}
}

Переменные
Основное место для хранения данных
Должны быть явно объявлены
Каждая переменная имеет тип, идентификатор и область видимости
Определяются для класса, для экземпляра и внутри метода

Объявление переменных
Может быть объявлена в любом месте блока кода
Должна быть объявлена перед использованием
Обычно переменные объявляются в начале блока
Область видимости определяется блоком
Необходимо инициализировать переменные перед использованием
Переменные простых типов инициализируются автоматически

Объявление переменных
Основная форма объявления
тип идентификатор [ = значение];
При объявлении переменные могут быть проинициализированы
public class FirstProgram {
public static void main (String[] args){
int itemsSold = 10;
float itemCost = 11.0f;
int i, j, k;
double interestRate;
}
}

Именование переменных
Имя переменной должно начинаться с буквы, знака подчеркивания или со знака “$”
Имя переменной может включать цифры
Давайте переменным осмысленные имена

Простые типы данных
Восемь простых типов данных
Шесть числовых
Символьный
Логический
Определяемые пользователем типы
Классы
Интерфейсы
Массивы

Простые типы данных

Операторы
Пять типов операторов
Присваивание
Арифметические
Побитовый сдвиг
Равенство
Логические

Оператор присваивания
Оператор присваивания – выражение и может использоваться там, где допустимы выражения
Сначала вычисляется правая часть, а затем полученное значение присваивается левой части
int itemsSold = 10;
double itemCost = 11.0F+12.0D;
int i = i+7;
i = j = k = 100;

Арифметические операторы
Сложение (+)
Умножение (*)
Вычитание (-)
Деление (/)
Остаток от деления (%)
Все арифметические операции производятся над int или long
ВНИМАНИЕ:
byte a = 100;
byte b = 100;
byte c = a+b;
c = -56!!!

Операции инкремента и декремента
Увеличение на 1 (++)
Уменьшение на 1 (--)
int var1 = 3;
int var2 = 0;
var2 = ++var1; //сначала увеличивается var1, а затем //присваивается var2
var2 = var1++; //сначала присваивается var2, а затем // увеличивается var1

Побитовый сдвиг
<< - сдвиг влево
>> - сдвиг вправо
>>> - сдвиг вправо с заполнением нулями
Правая часть сокращается до остатка от деления на длину числа, т.е. 1 << 35 == 1 << 3
1 << 3 == 8
-8 >> 3 == -1
-8 >>> 3 = …

Операторы сравнения
< - меньше
> - больше
>= - больше или равно
<= - меньше или равно
== - равно
!= - не равно

Логические операторы
&& - and
|| - or
^ - xor
! – not

Приоритет операций

Управление выполнением программы
Типы выполнения
Последовательность
Выбор
Итерация
Переход

Последовательность
Каждый оператор завершается точкой с запятой
Группы операторов обрамляются фигурными скобками
Каждая группа выполняется как единый оператор внутри последовательности операторов

Оператор if
if (логическое выражение)
оператор1;
[else
оператор2];
if (i % 2 == 0)
System.out.println(“Even”);
else
System.out.println(“Odd”);
if (i % 2 == 0){
System.out.print(i);
System.out.println(“ is even”);
}

Оператор switch
Используется для выбора из счетного количества вариантов
Выражения const должны быть типа byte, int, char или short
switch (выражение целого типа){
case const1:
statement1;
break;
case const2:
statement2;
break;
default:
statement3;
}

Циклы
Три типа
while
do..while
for
Все циклы имеют две части
Условие выполнения
Тело

Цикл while
while (логическое выражение)
оператор;
int i = 0;
while (i < 100){
System.out.println(“i = ”+i);
i++;
}

Цикл do..while
do
оператор;
while (условие выхода);
int i = 0;
do{
System.out.println(“i = ”+i);
i++;
}
while (i < 10);

Цикл for
for (инициализация; условие выхода; условие итерации)
оператор;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
System.out.println(“i = ”+i);
}
for (int i = 0, j = 10; i < j; i++, j--)
{
System.out.println(“i = ”+i);
System.out.println(“j = ”+j);
}

Переменная среды CLASSPATH
Определяется в операционной системе
Указывает JVM, где необходимо искать файлы .class
Может ссылаться на каталоги и файлы .jar и .zip
Интерпретатор загружает встроенные классы перед тем, как загрузить пользовательские
Используется с командами java и javac

Выполнение JAVA программ
Для того, чтобы класс можно было запустить, в нем должен быть определен метод main
public class FirstProgram {
public static void main (String[] args){
int itemsSold = 10;
float itemCost = 11.0f;
int i, j, k;
double interestRate;
}
}

Компиляция и запуск JAVA программ
Компиляция .java файла
Запуск .class файла
> javac [-classpath
] FirstProgram.java
> java [-classpath
] FirstProgram

Рекомендуемая литература
JavaTM 2 Platform, Standard Edition, v 1.4.2 API Specification
Хорстманн, Корнелл Java2, в 2-х томах
Bruce Eckel Thinking in Java
http://java.sun.com/learning/tutorial/index.html