Introduzione al linguaggio Java. Applicazioni ed Applets: come scriverli e farli girare. Caratteristiche originali e differenze con C / C++.

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1 Introduzione al linguaggio Java Cosa c è di nuovo in Java? Java ed Internet. Applicazioni ed Applets: come scriverli e farli girare. Caratteristiche originali e differenze con C / C++. Dove trovare informazioni? 1 Questa panoramica, più che insegnare a programmare in Java, vuole chiarire quali sono gli aspetti originali di questo linguaggio e perché esso desta tanto interesse negli ultimi tempi (addirittura Bill Gates è sotto processo anche a causa di Java!!!). 1

2 Che cosa è Java? È un linguaggio di programmazione orientato agli oggetti. È un linguaggio interpretato che produce applicazioni indipendenti dalla piattaforma. Java è stato progettato con l intento di realizzare un linguaggio semplice, robusto e sicuro. Java è particolarmente adatto per l ambiente grafico e per applicazioni in rete. 2 Nelle intenzioni dei suoi progettisti. Java non è un linguaggio solo per esperti. Per questo si è cercato di renderlo semplice e robusto, eliminando ad esempio l uso dei puntatori che sono una delle più diffuse cause di errori nei programmi C e C++. La sua sintassi tuttavia risulta molto familiare a chi programma già in C o C++. La sicurezza, come vedremo in seguito, è un altra caratteristica fondamentale, collegata alla sua natura di linguaggio in rete. 2

3 Java ed Internet Java è un linguaggio OO come molti altri, tuttavia suo sviluppo ha subito una enorme spinta dalla diffusione di Internet. Portabilità e sicurezza sono le caratteristiche che hanno decretato il successo di Java per le applicazioni di rete. L indipendenza dalla piattaforma fa sì che un programma Java possa essere scaricato dalla rete e direttamente eseguito su tutte le più diffuse architetture di computer (PC, Unix, Mac...). 3 Java era nato inizialmente come linguaggio per la programmazione dell elettronica di consumo (microchip per elettrodomestici programmabili), ma si è affermato a partire dal 1995 con il boom del WWW. 3

4 Linguaggi compilati e interpretati linguaggio compilato Il compilatore produce un eseguibile in codice macchina. L esecuzione sarà molto veloce ma lo stesso eseguibile non può essere usato su piattaforme diverse. linguaggio interpretato Il codice é indipendente dalla piattaforma, ma deve essere eseguito attraverso un interprete che in genere è molto poco efficiente. Java ha un compilatore ed un interprete. 4 Apriamo una piccola parentesi per chiarire cosa si intende per linguaggi compilati o interpretati. Non per tutti è evidente. 4

5 La novità di Java : il BYTECODE Il compilatore non produce codice macchina, ma un insieme ottimizzato di istruzioni detto BYTECODE. Il sistema run-time di Java emula una macchina virtuale (Java Virtual Machine) che esegue il BYTECODE. Ogni architettura per la quale la Virtual Machine sia implementata, può eseguire lo stesso programma Java. L efficienza di esecuzione di Java è superiore rispetto agli altri linguaggi interpretati (Tcl, Perl...), anche se non raggiunge quella dei linguaggi compilati. Inoltre l interprete Java fornisce compilatori just in time per trasformare a runtime il BYTECODE in codice macchina, guadagnando in velocità, ma perdendone la portabilità. 5 L implementazione del sistema run-time di Java esiste per tutte le principali piattaforme di sviluppo.. 5

6 I problemi di sicurezza Un eseguibile prodotto da altri e scaricato via rete sulla propria macchina potrebbe trasmettere virus o accedere a dati privati. Un programma Java non può violare la sicurezza! L esecuzione di un BYTECODE Java é confinata nel sistema run-time che lo interpreta. Nel linguaggio non esistono i puntatori. L applet non può scrivere né leggere sul client, né aprire connessioni con altri sistemi. 6 Non è possibile alcun accesso diretto alla memoria della macchina client. Le limitazioni imposte dalla sicurezza possono essere superate da un sistema di digital signature che specifica quali server sono trusted da un client ad eseguire operazioni insicure. 6

7 Possiamo produrre due tipi di programmi Java : Applicazioni e Applets. Un applicazione viene eseguita sul proprio computer ed é equivalente ad un programma C o C++. Un applet é fatto per essere trasmesso in rete tra un Web server ed un client, eseguito attraverso un browser. In un programma Java tutto il codice è contenuto all interno di classi. Java non è concepito per essere compatibile con altri linguaggi, tuttavia è possibile invocare Metodi Nativi in linguaggi compilati. Si perde però la portabilità. 7 7

8 Come creare ed eseguire un applicazione Installare il JDK!! Scrivere il codice in un file Example.java Example.java class Example { public static void main (){ System.out.println( Hello World! ); Compilare : javac Example.java Example.class Eseguire l applicazione: java Example 8 Il Java Development Kit contiene i tools e l ambiente di sviluppo standard ( il compilatore, l interprete, l appletviewer, etc.) Il nome del file è vincolato al nome della classe principale, con estensione.java. Vedremo poi come scrivere un applet. 8

9 Java e C++ La sintassi è fondata sul C++, con alcune semplificazioni. Java non consente l uso dei puntatori. Un sistema di garbage collection si occupa della gestione automatica della memoria. Non è possibile l ereditarietà multipla, ma Java fornisce le interfacce. Le classi ed i metodi di I/O sono diversi da quelli del C++. 9 I puntatori che sono uno strumento molto potente in C, sono stati eliminati per motivi di semplicità e di sicurezza come abbiamo visto. Non esiste il distruttore di una classe. Non possono verificarsi memory leak L ereditarietà multipla, se non usata bene, può causare una programmazione molto contorta. Vedremo come le interfacce possono in qualche modo sopperire alla mancanza della multiple ineritance. L I/O da terminale a poco senso in Java, normalmente si usa l I/O da finestra grafica. 9

10 Creazione degli oggetti L allocazione di nuovi oggetti avviene con new esattamente come in C++: Box mybox = new Box( ); Gli oggetti non hanno un distruttore, sostituito dal sistema di garbage collection di Java, associato al metodo finalize. 10 finalize associa un metodo alla distruzione di un oggetto, ma non possiamo conoscere a priori il momento in cui il sistema di garbage collection distrugge l oggetto. 10

11 Ereditarietà Una sottoclasse viene creata con l istruzione extends; class HeavyBox extends Box {... Ogni sottoclasse può ereditare da una sola superclasse. È consentita la ridefinizione (override) dei metodi. Si possono definire classi abstract, di cui non si possono creare istanze, ma possono essere usate come riferimento alle sottoclassi, risolto a run-time

12 Interfacce Una interface è definita in modo analogo ad una classe, ma ha metodi non implementati e non ha variabili di istanza. Una interface può contenere la definizione di costanti, che sono condivise dalle classi che implementano l interface. Più classi possono implementare la stessa interfaccia, definendone tutti i metodi. class MyClass implements MyInterface {... Risoluzione dinamica dei metodi. 12 Le interfacce forniscono un potente strumento per inserire astrazione nel nostro programma. 12

13 IntStack.java interface IntStack { void push(int item); int pop( ); FixedStack.java class FixedStack implements IntStack { variabili di istanza e metodi propri... public void push(int item) { corpo di push per FixedStack public int pop( ) { corpo di pop per FixedStack DynStack.java class DynStack implements IntStack { variabili di istanza e metodi propri... public void push(int item) { corpo di push per DynStack public int pop( ) { corpo di pop per DynStack 13 13

14 InterfaceTest.java class InterfaceTest { public static void main (String args[]) { IntStack mystack; FixStack fs = new FixStack(8); DynStack ds = new DynStack(5); mystack = ds; for (int i=0; i<12; i++) mystack.push(i); mystack = fs; for (int i=0; i<8; i++) mystack.push(i); 14 La risoluzione dinamica del metodo push è un esempio di polimorfismo run-time. Bisogna fare attenzione ad utilizzarla solo quando necessario, poichè la risoluzione dinamica aumenta fortemente il carico dell esecuzione. 14

15 Pacchetti Un package raggruppa un insieme di classi correlate, che possono essere importate nelle applicazioni. L appartenenza ad un pacchetto si realizza inserendo all inizio del file l istruzione : package MyPackage; Per importare in una applicazione le classi del pacchetto: import MyPackage.*; java.lang java.io java.util java.net java.applet java.awt java.awt.imag e java.awt.peer 15 Ogni pacchetto definisce uno spazio di visibilità dei nomi. Non c è conflitto se lo stesso nome viene usato in più pacchetti, e questo facilita la importazione di pacchetti di diversa provenienza nel nostro codice. I pacchetti sono analoghi alle librerie di classi, ma vengono creati e importati in modo più flessibile e chiaro: l appartenenza ad un pacchetto è dichiarata esplicitamente ed i pacchetti possono essere suddivisi in sottopacchetti. 15

16 Finalmente un applet! SimpleApplet.java import java.awt.*; import java.applet.*; public class SimpleApplet extends Applet { public void paint(graphics g) { g.drawstring( Hello World! ); Un applet non ha metodo main. L I/O è realizzato attraverso AWT (Abstract W indow Toolkit). L applet è pilotato ad eventi. 16 AWT è uno dei pacchetti più utilizzati, che contiene le classi per la realizzazione di interfaccia grafiche, per la gestione degli eventi, per la gestione delle immagini. 16

17 L esecuzione dell applet Un applet può essere eseguito dall appletviewer oppure attraverso un web browser. Per accedere all applet bisogna inserirlo in un file HTML con il tag APPLET. Nell applet si ridefiniscono i metodi delle classi Applet e AWT che vengono poi chiamati dall appletviewer. public void init( ){... public void start( ){... public void paint( ){... public void stop( ){... public void destroy( ){... È comune l uso dei threads, per I quali Java fornisce la classe Thread e l interfaccia Runnable

18 La programmazione multithreaded Più parti del programma possono essere eseguite contemporaneamente, in diversi threads. Tutti i threads sono figli del main. Se un thread si blocca in attesa di un evento, gli altri continuano a girare. Si possono definire le priorità di esecuzione e sincronizzare l esecuzione mediante semafori. Il metodo più semplice per creare un thread è creare una classe che implementa l interfaccia Runnable e implementare il metodo run( ). 18 La programmazione multithreaded è molto usata nelle applicazioni grafiche. Un esempio molto semplice è il classico banner che scorre. 18

19 La gestione delle eccezioni Una eccezione è una condizione di errore run-time. In java una eccezione è un oggetto creato e lanciato nel metodo che ha provocato l errore. class Exc1 { public static void main(string args[]) { int d, a; try { d = 0; a = 42 / d; System.out.println( This will not be printed ); catch (AritmeticException e) { System.out.println( Division by zero ); Esiste un gestore default delle eccezioni. Si possono lanciare eccezioni con l istruzione throw 19 19

20 Riferimenti Windows NT/95 Sun Solaris Macintosh HP-UX 10.x Digital OSF/1 v3.2 Linux Silicon Graphics Java - P.Naughton, H.Schildt McGraw Hill Java in a nutshell - D.Flanagan O Really 20 20