Programmazione in rete e laboratorio a.a. 2002/03

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1 Programmazione in rete e laboratorio a.a. 2002/03 Scopo del corso: Presentare gli aspetti principali della programmazione ad oggetti Introduzione a JAVA Alberto Martelli Introdurre il linguaggio Java Realizzare in Java una applicazione distribuita A. Martelli - Introduzione a Java 2 Libri di testo: Cay S. Horstmann e Gary Cornell Java 2 - I fondamenti McGraw-Hill Cay S. Horstmann e Gary Cornell Java 2 - Tecniche avanzate McGraw-Hill Linguaggi ad oggetti (object oriented) I linguaggi di programmazione ad oggetti consentono di applicare metodologie di sviluppo di programmi "object oriented", ossia basate sugli oggetti (dati) che il sistema software manipola. Questa metodologia si contrappone a quella più tradizionale di sviluppare un programma secondo un approccio funzionale (programmazione strutturata). A. Martelli - Introduzione a Java 3 A. Martelli - Introduzione a Java 4 Astrazione Astrazione: identificare le proprietà importanti di un fenomeno, trascurando quelle irrilevanti. Un programma realizza delle astrazioni. E' essenziale concentrarsi solo sulle proprietà rilevanti del fenomeno che si vuole modellare. La mente umana può ricordare solo pochi concetti contemporaneamente. Lo sviluppo di un programma può procedere per livelli di raffinamento successivo delle astrazioni. Il ruolo dell'astrazione Un linguaggio di programmazione deve esser il più possibile svincolato dalla macchina su cui viene eseguito, ed essere vicino al problema da risolvere. Un linguaggio di programmazione deve fornire strumenti che facilitino lo sviluppo di astrazioni. In particolare: astrazioni sulle operazioni (procedure) astrazioni sui dati (moduli, tipi di dati astratti, classi) A. Martelli - Introduzione a Java 5 A. Martelli - Introduzione a Java 6

2 Programmazione ad oggetti I principali linguaggi ad oggetti In molti casi l'organizzazione ad oggetti risulta la più naturale perché rispecchia in modo diretto il mondo che si vuole rappresentare: - simulazione (automobili, semafori, aerei, ) - software grafico (finestre, bottoni, menu, ) Simula - progettato nel capostipite dei linguaggi ad oggetti Smalltalk - linguaggio ad oggetti "puro" - linguaggio "dinamico" non c'è controllo statico dei tipi Progetto object oriented di software: costruzione di sistemi software come collezioni strutturate di implementazioni di tipi di dati astratti (B. Meyer) C++ - linguaggio "ibrido" - garantisce la compatibilità con il C Java - il più recente. A. Martelli - Introduzione a Java 7 A. Martelli - Introduzione a Java 8 Java Le caratteristiche principali di Java Object oriented: progettato per essere un linguaggio ad oggetti, anche se meno puro di altri (Smalltalk) Robusto non ci sono puntatori garbage collection Distribuito costrutti per la concorrenza Java (cont.) Indipendente dall'architettura il compilatore genera codice intermedio (bytecode) che viene interpretato Applicazioni su internet applet - servlet sicurezza Ambiente ricco di tipi di dati predefiniti grafica programmazione su internet accesso a database.. A. Martelli - Introduzione a Java 9 A. Martelli - Introduzione a Java 10 Un primo programma Java: public class Esempio { public static void main(string[] args) // legge due numeri e ne stampa la somma { int num1 = Console.readInt(); int num2 = Console.readInt(); System.out.println(num1+num2); commento ignorato dal compilatore... int num2 = Console.readInt(); System.out.println(num1+num2);... Console e System sono delle classi: possono essere viste come delle librerie che forniscono delle operazioni predefinite. readint : legge un numero in input println : stampa in output Java ha una disposizione a formato libero: gli spazi e gli a capo non sono importanti per il compilatore. Java distingue fra lettere minuscole e maiuscole. Le operazioni nei linguaggi ad oggetti sono chiamate metodi. Corrispondono alle procedure o funzioni dei linguaggi tradizionali. A. Martelli - Introduzione a Java 11 A. Martelli - Introduzione a Java 12

3 Java API (Application Programming Interface) Java fornisce una grande quantità di librerie di classi predefinite, come ad esempio System. Esecuzione di programmi INTERPRETE La classe Console dell'esempio è definita da noi (in Java non ci sono operazioni predefinite per fare input di numeri). Per poter eseguire il programma dell'esempio questa classe deve essere inserita nella stessa cartella. Progr. sorgente LS Interprete LM LS = ling. sorgente LM = ling. macchina l'interprete esegue direttamente le operazione del progr. sorgente A. Martelli - Introduzione a Java 13 A. Martelli - Introduzione a Java 14 Esecuzione di programmi COMPILATORE (traduttore) Esecuzione di programmi SOLUZIONE MISTA Adottata da Java. Progr. sorgente LS Compilatore LM1 Progr. oggetto LM2 Il linguaggio intermedio si chiama bytecode. L'esecuzione mediante compilatore avviene in due fasi: traduzione da linguaggio sorgente a linguaggio macchina esecuzione del programma in linguaggio macchina Progr. sorgente Compilatore Programma Interprete in ling. intermedio JAVA LM1 bytecode LM2 A. Martelli - Introduzione a Java 15 A. Martelli - Introduzione a Java 16 Vantaggi Compilazione (Pascal, C, Ada, C++) Efficienza di esecuzione. Il codice generato dal compilatore può essere ottimizzato, perché la compilazione è fatta una sola volta. Interprete (JavaScript, Scheme, Prolog) Interazione. Più facile modificare un programma durante l'esecuzione. Soluzione mista (Java) Portabilità. Per eseguire un programma su macchine diverse è sufficiente implementare l'interprete del linguaggio intermedio, e non tutto il compilatore. Come si esegue il programma Il programma viene messo in un file Esempio.java. Il programma viene compilato con il comando: : javac Esempio.java Il compilatore crea un file in codice intermedio (bytecode) di nome Esempio.class Successivamente si chiama l'interprete: : java Esempio L'interprete carica il programma in memoria principale e comincia ad eseguire il main. A. Martelli - Introduzione a Java 17 A. Martelli - Introduzione a Java 18

4 Modifichiamo il programma precedente con System.out.println(num1/num2); L'operatore / rappresenta l'operazione di divisione intera: num1/num2 dà come risultato la parte intera della divisione fra num1 e num2. Ad esempio 7/4 dà 1. Se a num2 si assegna il valore 0, si commette un errore (divisione per zero). L'errore non può essere segnalato dal compilatore, ma verrà rilevato dall'interprete, che bloccherà l'esecuzione appena l'errore si verifica. Rilevazione degli errori A tempo di compilazione. Il compilatore è in grado di scoprire gli errori sintattici e altri tipi di errore: tipi, variabili non dichiarate,... In caso di errore il programma non viene compilato. Durante l'esecuzione (runtime). L'interprete può scoprire errori di esecuzione come la divisione per zero. In questo caso l'interprete solleva una eccezione e blocca l'esecuzione (Java è molto attento alla sicurezza dei programmi) A. Martelli - Introduzione a Java 19 A. Martelli - Introduzione a Java 20 Altri tipi di numeri Il valore preciso di 7/4 è 1.75 che non è un intero. Se vogliamo ottenere come risultato della divisione 1.75 dobbiamo usare un tipo diverso: il tipo double indica i numeri in virgola mobile (floating point), ossia numeri con parte decimale. { double num1 = Console.readDouble(); double num2 = Console.readDouble(); System.out.println(num1/num2);... System.out.println(7 / 4); System.out.println(7.0 / 4.0);... La prima println dà 1, mentre la seconda dà L'operatore / è overloaded (sovraccarico), ossia ha due significati diversi: se entrambi gli argomenti sono interi, esegue la divisione intera; se uno dei due è in virgola mobile, esegue la divisione reale. A. Martelli - Introduzione a Java 21 A. Martelli - Introduzione a Java 22 Esempio: abbiamo 8 penny (centesimi di dollaro), 4 dime (dieci centesimi) e 3 quarters (25 centesimi). Qual è il valore totale delle monete? { int pennies = 8; int dimes = 4; int quarters = 3; double total = pennies * dimes * quarters * 0.25; System.out.print("Valore totale = "); System.out.println(total); System.out.print("Valore totale = "); System.out.println(total); "Valore totale = " è una stringa (sequenza di caratteri) Si potrebbe anche scrivere System.out.println("Valore totale = " + total); Il valore di total viene trasformato in una stringa e concatenato con la stringa "Valore totale = " A. Martelli - Introduzione a Java 23 A. Martelli - Introduzione a Java 24

5 Tipi di dato primitivi Java fornisce diversi tipi semplici primitivi. A differenza di altri linguaggi, la dimensione dei tipi numerici è fissata per consentire la portabilità dei programmi. byte 8 bit short 16 bit int 32 bit long 64 bit float 32 bit double 64 bit char 16 bit (Unicode) boolean Normalmente in una assegnazione i tipi della parte sinistra e destra devono essere uguali, altrimenti il compilatore dà errore. char carattere; int dollars; double total; carattere = 'A'; total = carattere; // errore di tipo dollars = total; // errore di tipo Tuttavia il compilatore fa eccezione per alcune assegnazioni fra numeri di tipo diverso. Ad esempio total = dollars; è corretta. A. Martelli - Introduzione a Java 25 A. Martelli - Introduzione a Java 26 Il compilatore accetta tipi numerici diversi in una assegnazione se l'assegnazione non fa perdere informazione (ad es. da un intero ad un numero in virgola mobile). Il cast dollars = (int)total; scarta la parte frazionaria. Viceversa non accetta assegnazioni che farebbero perdere informazione (ad es. nel passare da virgola mobile a intero si dovrebbe arrotondare). In questi casi occorre fare una conversione esplicita, detta cast. dollars = (int)total; il cast scarta la parte frazionaria. Per arrotondare si può usare il metodo round della classe Math. dollars = (int)math.round(total); Il cast è comunque necessario perché il metodo round restituisce un long. A. Martelli - Introduzione a Java 27 A. Martelli - Introduzione a Java 28 Inizializzazione Le variabili non vengono inizializzate per default. Se un variabile non è inizializzata prima di essere usata, il compilatore dà errore.... int i; i = i + 5;... errore!! Il programma non viene compilato. La parola chiave final designa una costante { final double pennies = 0.01; final double dimes = 0.1; final double quarters = 0.25;... Se una variabile è final, è possibile assegnarle un valore una sola volta. A. Martelli - Introduzione a Java 29 A. Martelli - Introduzione a Java 30

6 BLOCCHI { int n; int k;... ISTRUZIONI DECISIONI Nel programma che fa la divisione di due interi, vogliamo evitare l'errore di divisione per zero. Modifichiamo il programma in modo che, se num2 è zero, si chiede di fornire un altro valore. { int num1 = Console.readInt(); int num2 = Console.readInt(); I blocchi definiscono lo scope delle variabili. Non è possibile dichiarare variabili con lo stesso nome in blocchi annidati. Le dichiarazioni possono essere collocate in qualunque punto. if (num2 == 0) { System.out.println("il numero deve essere diverso da zero"); num2 = Console.readInt(); System.out.println(num1/num2); A. Martelli - Introduzione a Java 31 A. Martelli - Introduzione a Java 32 L'operatore == rappresenta l'uguaglianza. SI System.out.println(...); num2 = Console.readInt(); num2 == 0 NO Vogliamo stampare il massimo fra num1 e num2. { int num1 = Console.readInt(); int num2 = Console.readInt(); if (num1 > num2) { System.out.println("il massimo è " + num1); else { System.out.println("il massimo è " + num2); A. Martelli - Introduzione a Java 33 A. Martelli - Introduzione a Java 34 Le parentesi graffe racchiudono una sequenza di istruzioni. Se c'è un'istruzione sola, si possono omettere. istruzione1 condizione istruzione2 Per confrontare due numeri si possono usare gli operatori > >= < <= ==!= (diverso) A. Martelli - Introduzione a Java 35 A. Martelli - Introduzione a Java 36

7 Espressioni booleane Nelle condizioni di un if si possono usare operatori booleani: && and or! not if (1 <= num && num <= 5)... Una espressione booleana avrà valore true o false. A. Martelli - Introduzione a Java 37 ITERAZIONI Quanti anni ci vogliono per raddoppiare il capitale con un interesse del 5%? { double rate = 5; double initialbalance = 1000; int year = 0; double balance = initialbalance; while (balance < 2 * initialbalance) { year++; double interest = balance * rate / 100; balance = balance + interest; System.out.println("L'investimento si raddoppia dopo " + year + " anni."); A. Martelli - Introduzione a Java 38 Spesso i cicli hanno la forma while (condizione) istruzione condizione SI NO i = inizio; while (i <= fine) {... i++; In questi casi si può usare una istruzione for istruzione for (i = inizio; i <= fine; i++) {... A. Martelli - Introduzione a Java 39 A. Martelli - Introduzione a Java 40 Di quanto aumento un capitale in 20 anni con un dato tasso di interesse? { double rate = 5; final double INITIAL_BALANCE = 10000; final int NYEARS = 20; double balance = INITIAL_BALANCE; Istruzione for for (inizializzazione; condizione; aggiornamento) istruzione Esiste anche un while con il test alla fine for (int year = 1; year <= NYEARS; year++) { double interest = balance * rate / 100; balance = balance + interest; System.out.println("saldo finale: " + balance); do istruzione while (condizione); A. Martelli - Introduzione a Java 41 A. Martelli - Introduzione a Java 42

8 Altre istruzioni switch - per gestire condizioni con molte alternative break - per uscire da un loop break etichettato - per uscire da più loop annidati (In Java non c'è goto) A. Martelli - Introduzione a Java 43