Curs Java 1 ( Introducere in Java )

Curs 1

Introducere in Java

Ce este Java ?

Crearea unei aplicatii simple

Crearea unui applet simplu

Structura lexicala a limbajului Java

Setul de caractere

Cuvinte cheie

Identificatori

Literali

Separatori

Operatori

Comentarii

Tipuri de date

Variabile

Controlul executiei

Vectori

Siruri de caractere

Folosirea argumentelor de la linia de comanda

Ce este Java ?

Limbajul de programare Java

Java este un limbaj de programare de nivel înalt, dezvoltat de JavaSoft, companie în cadrul firmei Sun Microsystems. Dintre caracteristicile principale ale limbajului amintim:

simplitate, elimina supraîncarcarea operatorilor, mostenirea multipla si toate "facilitatile" ce pot provoca scrierea unui cod confuz.

robustete, elimina sursele frecvente de erori ce apar in programare prin eliminarea pointerilor, administrarea automata a memoriei si eliminarea fisurilor de memorie printr-o procedura de colectare a 'gunoiului' care ruleaza în fundal. Un program Java care a trecut de compilare are proprietatea ca la executia sa nu "crapa sistemul".

complet orientat pe obiecte - elimina complet stilul de programare procedural

usurinta in ceea ce priveste programarea in retea

securitate, este cel mai sigur limbaj de programare disponibil în acest moment, asigurând mecanisme stricte de securitate a programelor concretizate prin: verificarea dinamica a codului pentru detectarea secventelor periculoase, impunerea unor reguli stricte pentru rularea programelor lansate pe calculatoare aflate la distanta, etc

este neutru din punct de vedere arhitectural

portabililtate, cu alte cuvinte Java este un limbaj independent de platforma de lucru, aceeasi aplicatie ruland, fara nici o modificare, pe sisteme diferite cum ar fi Windows, UNIX sau Macintosh, lucru care aduce economii substantiale firmelor care dezvolta aplicatii pentru Internet.

compilat si interpretat

asigura o performanta ridicata a codului de octeti

permite programarea cu fire de executie (multitheaded)

dinamicitate

este modelat dupa C si C++, trecerea de la C, C++ la Java facându-se foarte usor.

permite creearea unor documente Web îmbunatatite cu animatie si multimedia.

Java : un limbaj compilat si interpretat

In functie de modul de executie al programelor, limbajele de programare se împart în doua categorii :

interpretate : instructiunile sunt citite linie cu linie de un program numit interpretor si traduse în instructiuni masina; avantaj : simplitate; dezavantaje : viteza de executie redusa

compilate : codul sursa al programelor este transformat de compilator într-un cod ce poate fi executat direct de procesor; avantaj : executie rapida; dezavantaj : lipsa portabilitatii, codul compilat într-un format de nivel scazut nu poate fi rulat decât pe platforma pe care a fost compilat.

Programele Java sunt fi atât interpretate cât si compilate.

Codul de octeti este diferit de codul masina. Codul masina este reprezentat de o succesiune de 0 si 1; codurile de octeti sunt seturi de instructiuni care seamana cu codul scris în limbaj de asamblare. Codul masina este executat direct de catre procesor si poate fi folosit numai pe platforma pe care a fost creat; codul de octeti este interpretat de mediul Java si de aceea poate fi rulat pe orice platforma care foloseste mediul de executie Java.

Cod sursa Java -> (compilare) -> Cod de octeti -> (interpretare)

Crearea unei aplicatii simple

Scriererea codului sursa

class FirstApp {

public static void main( String args[]) {

 System.out.println("Hello world");

}

}

Toate aplicatiile Java contin o clasa principala(primara) în care trebuie sa se gaseasca metoda main. Clasele aplicatiei se pot gasi fie într-un singur fisier, fie în mai multe.

Salvarea fisierelor sursa

Se va face în fisiere cu extensia .java

Fiserul care contine codul sursa al clasei primare trebuie sa aiba acelasi nume cu clasa primara a aplicatiei (clasa care contine metoda main)

Obs: Java face distinctie între literele mari si mici.

C:/java/FirstApp.java

Compilarea aplicatiei

Se foloseste compilatorul Java, javac

Apelul compilatorului se face pentru fisierul ce contine clasa principala a aplicatiei. Compilatorul creeaza câte un fisier separat pentru fiecare clasa a programului; acestea au extensia .class si sunt plasate în acelasi director cu fisierele sursa.

javac FirstApp.java -> FirstApp.class

Rularea aplicatiei

Se face cu interpretorul java, apelat pentru unitatea de compilare corespunzatoare clasei principale, fiind însa omisa extensia .class asociata acesteia.

java FirstApp

Rularea unei aplicatii care nu foloseate interfata grafica, se va face într-o fereastra sistem.

Crearea unui applet

Crearea structurii de fisere si compilarea applet-urilor sunt identice ca în cazul aplicatiilor. Difera în schimb structura programului si modul de rulare al acestuia.

Scrierea codului sursa si salvarea în fisier

import java.awt.* ;

import java.applet.* ;

public class FirstApplet extends Applet {

Image img;

public void init() {

 img = getImage(getCodeBase(), "taz.gif");

}

public void paint (Graphics g) {

 g.drawImage(img, 0, 0, this);

 g.drawOval(100,0,150,50);

 g.drawString("Hello! My name is Taz!", 110, 25);

}

}

Salvarea se va face în fisierul FirstApplet.java

Compilarea applet-ului

javac FirstApplet.java -> FirstApplet.class

Rularea applet-ului

Applet-urile nu ruleaza independent. Ele pot fi rulate doar prin intermediul unui browser : Internet Explorer, Netscape sau printr-un program special cum ar fi appletviewer-ul din setul JDK.

Creearea unui fisier HTML pentru miniaplicatie (exemplu.html)

<html>

 <head>

  <title>First Java Applet</title>

 </head>

 <body>

  <applet code=FirstApplet.class width=400 height=400>

  </applet>

 </body>

</html>

Vizualizarea appletului

appletviewer exemplu.html

Structura lexicala a limbajului

Setul de caractere

Limbajului Java lucreaza în mod nativ folosind setul de caractere Unicode. Acesta este un standard international care înlocuieste vechiul set de caractere ASCII si care foloseste pentru reprezentarea caracterelor 2 octeti, ceea ce înseamna ca se pot reprezenta 65536 de semne, spre deosebire de ASCII, unde era posibila reprezentarea a 256 de caractere. Primele 256 caractere Unicode corespund celor din ASCII, referirea la celelate facându-se prin \uxxxx, unde xxxx reprezinta codul caracterului.

Ex:

\u0030 - \u0039 : cifre ISO-Latin 0 - 9

\u0660 - \u0669 : cifre arabic-indic 0 - 9

\u4e00 - \u9fff : litere din alfabetul Han (Chinez, Japonez, Coreean)

Cuvinte cheie

Cuvintele rezervate în Java sunt cele din C++, cu câteva exceptii

Identificatorii

Sunt secvente nelimitate de litere si cifre Unicode, începand cu o litera. Identificatorii nu au voie sa fie identici cu cuvintele rezervate.

Literalii (constantele)

Literalii pot fi de urmatoarele tipuri

literali întregi

Sunt acceptate 3 baze de numeratie : baza 10, baza 16 (încep cu caracterele 0x) si baza 8 (încep cu cifra 0) si pot fi de doua tipuri:

normali, (se reprez pe 4 octeti - 32 biti)

lungi (8 octeti - 64 biti) : se termina cu caracterul L (sau l).

literali flotanti

Pentru ca un literal sa fie considerat flotant el trebuie sa aiba cel putin o zecimala dupa virgula, sa fie în notatie exponentiala sau sa aiba sufixul F sau f pentru valorile normale (reprez. pe 32 biti), respectiv D sau d pentru valorile duble (reprez. pe 64 biti)

literali logici

true : valoarea booleana de adevar

false : valoarea booleana de fals

Atentie: spre deosebire de C++, literalii întregi 1 si 0 nu mai au rolul de adevarat si false

literali caracter

Un literal de tip caracter este utilizat pentru a exprima caracterele codului Unicode. Reprezentarea se face fie folosind o litera, fie o secventa escape scrisa între apostrofuri. Secventele escape permit reprezentarea caracterelor care nu au reprezentare grafica si reprezentarea unor caractere speciale precum backslash, caracterul apostrof, etc. Secvente escape predefinite în Java: Cod  Secventa Escape  Caracter

\u0008 '\b' Backspace(BS)

\u0009 '\t' Tab orizontal (HT)

\u000a '\n' Linie noua - linefeed (LF)

\u000c '\f' Pagina noua - formfeed (FF)

\u000d '\r' Inceput de rand (CR)

\u0022 '\"' Ghilimele

\u0027 '\'' Apostrof

\u005c '\\' Backslash

literali siruri de caractere

Un literal sir de caractere este format din zero sau mai multe caractere între ghilimele. Caracterele care formeaza sirul de caractere pot fi caractere grafice sau secvente escape ca cele definite la literalii caracter. Daca sirul este prea lung el poate fi scris ca o concatenare de subsiruri de dimensiune mai mica. Concatenarea sirurilor se face cu operatorul + ("Ana " + " are " + " mere "). Sirul vid este "". Dupa cum vom vedea, orice sir este de fapt o instanta a clasei String, definita în pachetul java.lang.

Separatori

Un separator este un caracter care indica sfârsitul unei unitati lexicale si începutul alteia. In Java separatorii sunt urmatorii: ( ) { } [ ] ; , . Instructiunile unui program se separa cu punct si virgula

Operatori

atribuirea: =

operatori matematici: +, -, *, /, %

Este permisa notatia prescurtata de forma lval op= rval (ex: n += 2)

Exista operatorii pentru autoincrementare si autodecrementare (post si pre)

ex: x++, ++x, n--, --n

Observatie: evaluarea expresiilor logice se face prin metoda scurtcircuitului (evaluarea se opreste în momentul în care valoarea de adevar a expresiei este sigur determinata)

operatori logici: &&(and), ||(or), !(not)

operatori relationali: <, <=, >, <=, ==, !=

operatori pe biti: & (and), |(or), ^(xor), ~(not)

operatori de translatie <<, >>, >>> (shift la dreapta fara semn)

operatorul if-else: expresie_logica ? val_pt_true : val_pt_false ;

operatorul , (virgula) folosit pentru evaluarea secventiala a operatiilor int x=0, y=1, z=2;

operatorul + pentru concatenarea sirurilor:

String s="abcd"

int x=100;

System.out.println(s + " - " + x);

operatori pentru conversii (cast) : (tip_de_data)

int i = 200;

long l = (long)i; //widening conversion - conversie prin extensie

long l2 = (long)200;

int i2 = (int)l2; //narrowing conversion - conversie prin contractie

Comentarii

In Java exista trei feluri de comentarii:

Comentarii pe mai multe linii, închise între /* si */.

Comentarii pe mai multe linii care tin de documentatie, închise între /** si */. Textul dintre cele douã secvente este automat mutat în documentatia aplicatiei de catre generatorul automat de documentatie javadoc.

comentarii pe o singura linie care încep cu //.

Observatii:

nu putem sa scriem comentarii în interiorul altor comentarii.

nu putem introduce comentarii în interiorul literalilor caracter sau sir de caractere.

secventele /* si */ pot sa apara pe o linie dupa secventa // dar îsi pierd semnificatia; la fel se întâmplã cu secventa // în comentarii care încep cu /* sau /**.

Tipuri de date

In Java tipurile de date se împart în doua categorii: tipuri primitive de date si tipuri referinta. Java porneste de la premiza ca "orice este un obiect". Asadar tipurile de date ar trebui sa fie de fapt definite de clase si toate variabilele ar trebui sa memoreze de fapt instante ale acestor clase (obiecte). In principiu acest lucru este adevarat, însa, pentru usurinta programarii, mai exista si asa numitele tipurile primitive de date, care sunt cele uzuale :

aritmetice

întregi: byte (1 octet), short (2), int (4), long (8)

reale: float (4 octeti), double (8)

caracter : char (2 octeti)

logic : boolean (true si false)

In alte limbaje formatul si dimensiunea tipurilor primitive de date folosite într-un program pot depinde de platforma pe care ruleaza programul. In Java acest lucru nu mai este valabil, orice dependenta de o anumita platforma specifica fiind eliminata.

Vectorii, clasele si interfetele sunt tipuri referinta. Valoarea unei variabile de acest tip este, în contrast cu tipurile primitive, o referinta (adresa de memorie) catre valoarea sau multimea de valori reprezentata de variabila respectiva.

Exista trei tipuri de date C care nu sunt suportate de limbajul Java. Acestea sunt: pointer, struct si union. Pointerii au fost eliminati din cauza ca erau o sursa constanta de erori, locul lor fiind luat de tipul referinta, iar struct si union nu îsi mai au rostul atât timp cât tipurile compuse de date sunt formate în Java prin intermediul claselor.

Variabile

Variabilele pot avea ca tip fie un tip primitiv de data, fie o referinta la un obiect.

Declararea variabilelor  Tip nume_variabila

Initializarea variabilelor  Tip nume_variabila = valoare

Declararea constantelor  final Tip nume_variabila

Conventia de notare a variabilelor in Java este data de urmatoarele criterii:

variabilele finale (constante) se scriu cu majuscule

variabilele normale se scriu astfel : prima litera cu litera mica, daca numele variabilei este format din mai multi atomi lexicali, atunci primele litere ale celorlalti atomi se scriu cu majuscule, de exemplu:

final double PI = 3.14;

int valoare = 100;

long numarElemente = 12345678L;

String bauturaMeaPreferata = "apa";

In functie de locul în care sunt declarate variabile se împart în urmatoatele categorii:

Variabile membre, declarate în interiorul unei clase, vizibile pentru toate metodele clasei respective si pentru alte clase în functie de nivelul lor de acces (vezi "Declararea variabilelor membre")

Variabile locale, declarate într-o metoda sau într-un bloc de cod, vizibile doar în metoda/blocul respectiv

Parametri metodelor, vizibili doar în metoda respectiva

Parametrii de la tratarea exceptiilor

Obs: variabilele declarate într-un for pentru controlul ciclului, ramân locale corpului ciclului.

for(int i=0; i<100; i++) { }

int i; //ok în Java, eroare în C++

Obs: Spre deosebire de C++ nu este permisa ascunderea unei variabile :

int x=12;

{

 int x=96; //ilegal

}

Controlul executiei

Instructiunile Java pentru controlul executiei sunt asemanatoare celor din C.

Instructiuni de decizie  if-else, switch-case

Instructiuni de salt  for, while, do-while

Instructiuni pt. tratarea exceptiilor  try-catch-finally, throw

Alte instructiuni  break, continue, label: , return

Instructiuni de decizie

if-else  if (exp_booleana) { /*...*/}

if (exp_booleana) { /*...*/} else { /*...*/}

switch-case   

switch (variabila) {

case val1 : /* ... */ break;

case val2 : /* ... */ break;

/*...*/

default : /*...*/

}

Instructiuni de salt

for   

for(initializare; exp_booleana; pas_iteratie)

Ex: for(int i=0, j=100 ; i<100 && j>0; i++, j--)

{/* ... /*}

Obs: atât la initializare cât si în pasul de iteratie pot fi mai multe instructiuni despartite prin virgula.

while   

while (exp_booleana) {

/*...*/

}

do-while  do {

/*...*/

}

while (exp_booleana) ;

Instructiuni pentru tratarea exceptiilor

try-catch-finally, throw  (vezi "Tratarea exceptiilor")

Alte instructiuni

break  paraseste fortat corpul iteratiei curente

continue  termina fortat iteratia curenta

return   return [valoare];

Termina o metoda

label:  Defineste o eticheta

Atentie: In Java nu exista goto. Se pot însa defini etichete de forma nume_eticheta:, folosite în expresii de genul: break nume_eticheata sau continue nume_eticheta

Exemplu:

i=0;

eticheta:

while (i<10) {

 System.out.println("i="+i);

 j=0;

 while (j<10) {

  j++;

  if (j==5) continue eticheta;

  if (j==7) break eticheta;

  System.out.println("j="+j);

 }

 i++;

}

Vectori

Crearea unui vector

Declararea vectorului

Tip[] numeVector;  sau

Tip numeVector[];

Ex:  int[] intregi;

String adrese[];

Instantierea

Se realizeaza prin intermediul operatorului new si are ca efect alocarea memoriei pentru vector, mai precis specificarea numarului maxim de elemente pe care îl va avea vectorul;

numeVector = new Tip[dimensiune];

Ex:  v = new int[10]; //se aloca spatiu pentru 10 intregi

adrese = new String[100];

Obs: declararea si instantierea unui vector pot fi facute simultan astfel:

Tip[] numeVector = new Tip[dimensiune];

Initializarea (optional)

Dupa declararea unui vector, acesta poate fi initializat, adica elementele sale pot primi niste valori initiale, evident daca este cazul pentru asa ceva. In acest caz instantierea lipseste, alocarea memoriei facându-se automat în functie de numarul de elemente cu care se initializeaza vectorul.

Ex:  String culori[] = {"Rosu", "Galben", "Verde"};

int []factorial = {1, 1, 2, 6, 24, 120};

Observatii:

Primul indice al unui vector este 0, deci pozitiile unui vector cu n elemente vor fi cuprinse între 0 si n-1

Nu sunt permise constructii de genul Tip numeVector[dimensiune], alocarea memoriei facându-se doar prin intermediul opearatorului new.

Ex:  int v[10];  //ilegal

int v[] = new int[10]; //corect

Vectori multidimensionali

In Java tablourile multidimensionale sunt de fapt vectori de vectori.

Ex:  int m[][];  //declararea unei matrici

m = new int[5][10]; //cu 5 linii, 10 coloane

Obs: m[0], m[1], ..., m[5] sunt vectori de intregi cu 10 elemente

Dimensiunea unui vector

Cu ajutorul cuvântului cheie length se poate afla dimensiunea unui vector.

int []a = new int[5];

a.length are valoarea 5

int m = new int[5][10];

m[0].length are valoarea 10

Copierea vectorilor

Copierea unui vector în alt vector se face cu ajutorul metodei System.arraycopy:

int x[] = {1, 2, 3, 4};

int y[] = new int[4];

System.arraycopy(x,0,y,0,x.length);

Vectori cu dimensiune variabila

Implementarea vectorilor cu numar variabil de elemente este oferita de clasa Vector din pachetul java.util. Un obiect de tip Vector contine numai elemente de tip Object.

Siruri de caractere

In Java, un sir de caractere poate fi reprezentat printr-un vector format din elemente de tip char, un obiect de tip String sau un obiect de tip StringBuffer.

Declararea unui sir

Daca un sir de caractere este constant atunci el va fi declarat de tipul String, altfel va fi declarat cu StringBuffer. (vezi "Clasele String, StringBuffer") Exemple echivalente de declarare a unui sir:

String str = "abc";

char data[] = {'a', 'b', 'c'};

String str = new String(data);

String str = new String("abc");

Concatenarea sirurilor

Concatenarea sirurilor de caractere se face prin intermediul operatorului +.

String str1 = "abc" + "xyz";

String str2 = "123";

String str3 = str1 + str2;

In Java, operatorul de concatenare + este extrem de flexibil în sensul ca permite concatenarea sirurilor cu obiecte de orice tip care au o reprezentare de tip sir de caractere.

System.out.print("Vectorul v are" + v.length + " elemente")

Folosirea argumentelor de la linia de comanda

O aplicatie Java poate primi oricâte argumente de la linia de comanda în momentul lansarii ei. Aceste argumente sunt utile pentru a permite utilizatorului sa specifice diverse optiuni legate de functionarea aplicatiei sau sa furnizeze anumite date initiale programului.

Atentie: Programele care folosesc argumente de la linia de comanda nu sunt 100% pure Java deoarece unele sisteme de operare cum ar fi Mac OS nu au în mod normal linie de comanda.

Argumentele de la linia de comanda sunt introduse la lansarea unei aplicatii, fiind specificate dupa numele aplicatiei si separate prin spatiu. De exemplu, sa presupunem ca aplicatia Sort ordoneaza lexicografic liniile unui fisier si primeste ca argument numele fisierului pe care sa îl sorteze. Pentru a ordona fisierul "persoane.txt" lansarea aplicatiei se va face astfel:

java Sort persoane.txt

Asadar, formatul general pentru lansarea unei aplicatii care primeste argumente de la linia de comanda este:

java NumeAplicatie [arg1 arg2 . . . argn]

In cazul în care sunt mai multe, argumentele trebuie separate prin spatii iar daca unul dintre argumente contine spatii, atunci el trebuie pus între ghilimele. Evident, o aplicatie poate sa nu primeasca nici un argument sau poate sa ignore argumentele primite de la linia de comanda.

In momentul lansarii unei aplicatii interpretorul parcurge linia de comanda cu care a fost lansata aplicatia si, în cazul în care exista, transmite aplicatiei argumentele specificate sub forma unui vector de siruri. Acesta este primit de aplicatie ca parametru al metodei main. Reamintim ca formatul metodei main din clasa principala este:

public static void main ( String args[])

Vectorul primit ca parametru de metoda main va contine toate argumentele transmise programului de la linia de comanda. In cazul apelului java Sort persoane.txt vectorul args va contine un singur element args[0]="persoane.txt".

Numarul argumentelor primite de un program este dat deci de dimensiunea vectorului args si acesta poate fi aflat prin intermediul atributului length al vectorilor:

numarArgumente = args.length ;

Spre deosebire ce C/C++ vectorul primit de metoda main nu contine pe prima pozitie numele aplicatiei, întrucât în Java numele aplicatiei este numele clasei principale, adica a clasei în care se gaseste metoda main.

Exemplu: afisarea argumentelor primite la linia de comanda

public class Echo {

public static void main (String[] args) {

for (int i = 0; i < args.length; i++)

 System.out.println(args[i]);

}

}

Un apel de genul java Echo Drink Hot Java va produce urmatorul rezultat:

Drink

Hot

Java

(aplicatia Echo a primit 3 argumente).

Una apel de genul java Echo "Drink Hot Java" va produce urmatorul rezultat:

Drink Hot Java

(aplicatia Echo a primit un singur argument).

Argumente numerice la linia de comanda

Argumentele de la linia de comanda sunt primite sub forma unui vector de siruri (obiecte de tip String). In cazul în care unele dintre acestea reprezinta valori numerice ele vor trebui convertite din siruri în numere. Acest lucru se realizeaza cu metode de tipul parseXXX aflate în clasa corespunzatoare tipului în care vrem sa facem conversia: Integer, Float, Double, etc.

Sa consideram, de exemplu, ca aplicatia Power ridica un numar real la o putere întreaga, argumentele fiind trimise de la linia de comanda:

java Power "12.1" "3" //ridica 12.1 la puterea 3

Conversia celor doua argumente în numere se va face astfel:

double numar;

int putere;

numar = Double.parseDouble(args[0]);

putere = Integer.parseInt(args[1]);

Metodele de tipul parseXXX pot produce exceptii (erori) de tipul NumberFormatException în cazul în care sirul primit ca parametru nu reprezinta un numar de tipul respectiv.