java core. lecture# 1. intro
TRANSCRIPT
Язык программирования
JAVA
Лекция# 1Введение
Базовый синтаксис и типы данных
Управление выполнением программы
Моисеенко Антон[email protected]
СПГУАПКафедра Информационно-Сетевых Технологий
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?
• Язык программирования
• Платформа
• Технологии
• Сообщество разработчиков
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
Популярность JAVA технологий
• 6 млн. Java разработчиков.
• 2.5 млн. серверов используют GlassFish.
• 5 млрд. устройств снабжены Java.
• 800 млн. настольных систем с установленной JVM.
• 2.1 млрд. телефонов с поддержкой Java.
• 11 млн. пользователей используют JavaTV.
• Популярность курсов по Java технологиям в ведущих университетах.
• >472,000 выданных сертификатов.
Платформа Java
• Средства разработки существуют для большинства аппаратных платформ.
• Виртуальная машина Java (Java Virtual Machine, JVM) гарантирует единообразие интерфейса с операционной системой.
• Переносимость: «Write once, run everywhere».
• Поставляется с богатой библиотекой классов JDK (Java Development Kit).
• JRE (Java Runtime Environment) – среда, позволяющая запустить программу, написанную на языке Java.
Общий вид платформы Java SE
Отличия от С++
• Перегрузка операторов
• Множественное наследование
• Автоматическое согласование типов
• Адресная арифметика
• Деструкторы
Инструментарий
В состав JDK входит набор утилит для создания Java приложений.
Утилита для создания дистрибутивов Java программ.jar
Дизассемблерjavap
утилита создания заголовочные файлов для интеграции.javah
Утилита формирования стандартной документации JavaDoc.javadoc
Интерпретатор байт-кода. Запускает класс на выполнение.java
Компилятор языка Java. Преобразует исходный код в промежуточный байт-код.
javac
Среда разработки
Среда разработки предлагает редактор, компилятор и набор вспомогательных программ, упрощающих разработку ПО.
• Eclipse http://www.eclipse.org/
• NetBeans http://www.netbeans.org/
• IntelliJ Idea http://www.jetbrains.com/
• JBuilder, CodeGear http://www.borland.com/
Ключевые особенности JAVA
• Простой
• Объектно-ориентированный
• Распределенный
• Интерпретируемый
• Надежный
• Безопасный
• Архитектурно-нейтральный
• Переносимый
• Многопоточный
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
■ Java 6 SE
■ 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 Javapackage 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
Целые С плавающей
точкой
Символьный Логический
byte
short
int
long
float
double
char boolean
1, 2, 3, -2
012
0x23f
2553L
3.0F
.9937F
3.455E8
1.0D
‘s’
‘\141’
‘\u0061’
‘\n’
true
false
Строки
■ Класс java.lang.String представляет собой хранилище символов и функциональность для работы с ними.
■ Строка имеет фиксированную длину и не завершается специальным символом.
■ Объект класса String – неизменяем.
■ Возможности:
– обращение к символу по его номеру,– поиск, – выделение подстроки,– изменение регистра,– и т.п.
Размещение сущностей
• Переменная может быть размещена в одном из двух хранилищ:
• Стек – расположен в памяти VM и имеет поддержку в виде указателя стека.
• Куча (heap) – область памяти VM, в которой хранятся все ссылочные типы.
• Переменной простого типа выделяется память в стеке.
• Ссылки располагаются в куче.
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
0 0 0 0 1 0 1 0 0 01 << 3 == 8
1 1 0 0 0 1 0 0 0 1-8 >> 3 == -1
1 1 0 0 0 0 0 0 0 1-8 >>> 3 = …
Операторы сравнения
■ < - меньше
■ > - больше
■ >= - больше или равно
■ <= - меньше или равно
■ == - равно
■ != - не равно
Логические операторы
■ && - and
■ || - or
■ ^ - xor
■ ! – not
Приоритет операций
№ Операция Порядок выполнения
1 [ ] . () (вызов метода) Слева направо
2 ! ~ ++ -- +(унарный) -(унарный) () (приведение) new Справа налево
3 * / % Слева направо
4 + - Слева направо
5 << >> >>> Слева направо
6 < <= > >= instanceof Слева направо
7 == != Слева направо
8 & Слева направо
9 ^ Слева направо
10 | Слева направо
11 && Слева направо
12 || Слева направо
13 ?: Слева направо
14 = += -= *= /= %= |= ^= <<= >>= >>>= Справа налево
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);
}
Массивы
■ Для хранения нескольких однотипных значений используется ссылочный тип –массив:
//примитивный тип, размер массива задан явно
int price[] = new int[10];
//неявное задание размера
int rooms[] = new int[]{1, 2, 3};
//содержит ссылочные переменные
Item [] items = new Item[10];
Item [] undefinedItems = new Item[]{
new Item(1),
new Item(2),
new Item(3)};
Доступ к элементам массива
Доступ осуществляется по индексу.
Размер хранится в немодифицируемом поле массива length.
for (int i = 0;i < undefinedItems.length; i++){ // должен быть представим в виде // строки (переопределен метод // toString())
System.out.println(undefinedItems[i]);}
Многомерный массив• Является массивом массивов.
• Многомерный массив концептуально представляет собой многомерную матрицу.
int twoDim [][] = new int[4][5];
Массив массивов
• Каждый из массивов может иметь отличную от других длину.
int twoDim [][] = new int[4][];twoDim[0] = new int [10];twoDim[1] = new int [20];twoDim[2] = new int [30];twoDim[3] = new int [100];
Ошибки времени выполнения
• Обращение к несуществующему индексу массива отслеживается виртуальной машиной во время исполнения кода:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int array [] = new int[]{1, 2, 3};
System.out.println(array[3]);
}
}
//попытка обратиться к несуществующему
//индексу:
Exception in thread "main"
java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 3
at Main.main(Main.java:27)
Ошибки времени выполнения
• Попытка поместить в массив неподходящий элемент пресекается виртуальной машиной:
Object x[] = new String[3];
//попытка поместить в массив содержимое //несоответствующего
типа
x[0] = new Integer(0);
Exception in thread "main" java.lang.ArrayStoreException:
java.lang.Integer
at Main.main(Main.java:22)
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 <path>] FirstProgram.java
> java [-classpath <path>] FirstProgram
Рекомендуемая литература
■ Java Platform SE7 Specification
■ Хорстманн, Корнелл Java2, в 2-х томах
■ Bruce Eckel Thinking in Java
■ Ильдар Хабибуллин. "Java 7. В подлиннике"
Изд. - БХВ-Петербург. 2012.
■ Герберт Шилдт. "Java. Полное руководство"
Изд. - Вильямс. 2012. "Java 7: The Complete
Reference"
Ссылки
■ httphttp://http://ruhttp://ru.http://ru.wikipediahttp://ru.
wikipedia.http://ru.wikipedia.orghttp://ru.wikipedia.or
g/http://ru.wikipedia.org/wikihttp://ru.wikipedia.org/wi
ki/http://ru.wikipedia.org/wiki/Java
■ http://www.oracle.com/technetwork/java/index.html
■ http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/doc
umentation/index.html
■ http://jdk7.java.net/
■ http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/dow
nloads/jdk-7u1-download-513651.html
■ http://java.sun.com/learning/tutorial/index.html
Вопросы?