Telematica II 2. Introduzione al JAVA

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1 Concetto di portabilità tradizionale (p.e. linguaggio C/C++) Telematica II 2. Introduzione al JAVA codice C/C++ Compilatore (Linux) Eseguibile (Linux) Linux Compilatore (Pentium) Eseguibile (Win32) Windows 32 Corso di Laurea in Ingegneria Informatica A.A Semestre Compilatore (Mac) Eseguibile (Mac) Mac Prof. Giovanni Pascoschi 2 Portabilità in JAVA Approccio tradizionale (p.e. C/C++) APPLICAZIONI codice JAVA Compilatore (Linux) WRITE ONCE, RUN EVERYWHERE! Compilatore (Pentium) Bytecode (Platform independent) Linux + JVM Windows 32 + JVM Le applicazioni sono costruite nel contesto del SISTEMA OPERATIVO che a sua volta è costruito su un particolare HARDWARE OS Compilatore (Mac) Mac + JVM COMPUTER 3 4

2 Approccio JAVA La JAVA Virtual Machine APPLICAZIONE JAVA JAVA definisce un livello SOFTWARE (SOFTWARE LAYER) indipendente dal SO (JVM) sul quale girano le applicazioni JAVA APPLICAZIONE OS JVM il SOFTWARE LAYER è chiamato Java Virtual Machine JVM è un interprete intelligente di un linguaggio simil-assembly chiamato BYTECODE COMPUTER 5 6 La JAVA Virtual Machine JAVA una piattaforma software universale la JAVA Virtual Machine potrebbe essere un componente software del Sistema Operativo la JVM in linea di principio potrebbe essere anche inglobata nell hardware!! JAVA consiste quindi di: Facile Linguaggio Non interessa al programmatore JAVA Virtual Machine Piu difficile Numerose librerie di classi a disposizione JAVA è la piattaforma ideale per Internet, independente dall hardware, scalabile e aperta 7 8

3 Confronto prestazioni C++ / JAVA Storia di JAVA JAVA a run-time è essenzialmente interpretato Prestazioni inferiori al C++ Vengono eliminate alcune problematiche del C++ (p.e. aritmetica dei puntatori) che possono creare problemi nel debugging Tempo di sviluppo: Inferiore al C++... (JAVA denominato ((C++) - -)++) Nasce nel 1992 con il nome di Oak ( quercia ) da un gruppo di programmatori capeggiato da James Gosling obiettivo di applicarlo alla domotica e TV nel 1994 HotJava obiettivo di programmare per internet (client side) nel 1995 JAVA (nome deriva da una tipologia di caffe famosa in USA) (network programming) Netscape introduce la JVM nel suo browser obiettivo di rendere le pagine web interattive sul lato client con gli applet (letteralmente applicazioncina ) costante e rapido sviluppo in altre aree come la sicurezza, i cellulari, ecc JAVA diventa un linguaggio di programmazione general purpose (si stima maggior numero di programmatori attivi nel mondo) 9 10 Evoluzione di JAVA Versioni JAVA La storia delle versioni del linguaggio JAVA è stata molto rapida e in alcuni casi turbolenta La release iniziale di JAVA (OAK) è JDK 1.0 (1996) (JDK è l acronimo di JAVA Development Kit) Appena uscita la release 1.0 era già pronta la JDK 1.1 (1997) La release 1.3 viene denominata J2SE1.3 (da quel momento si parla di JAVA2 seconda generazione; J2SE è l acronimo per JAVA 2 Platform Standard Edition) (1998) La release 1.5 è denominata J2SE5 (2004) La release 1.6 è denominata JAVA SE6 (2006) Update (eliminando il 2 ) E in fase di sviluppo il progetto della release 1.7 denominata JAVA SE7 (durante il 2010?) J2SE Java 2 Standard Edition Applicazioni desktop J2EE Java 2 Enterprise Edition Applicazioni server J2ME Java 2 Micro Edition Applicazioni per Smartphone Smartphone/PDA 11 12

4 Tipologia di applicazioni JAVA Per cosa è usato JAVA? Java può essere eseguito: come stand-alone program da interpreti java (o compilatori JIT, o Java Chips) come Applet : da browsers Web da applicativi ad hoc come Servlet Applicazioni eseguite da un application server (Tomcat, BEA Weblogic, ) come Midlet Applicazioni eseguite su un dispositivo mobile (palmare, cellulare, ) JAVA è adatto alla realizzazione di quasi tutte le applicazioni software, ma soprattutto: Web programming (server side) applicazioni distribuite o di rete (client-server, peer-to-peer, Web Services) Costruzione di interfacce grafiche Software su piccoli dispositivi (telefonini) poco adatto per scrittura driver (meglio C/C++ o assembly) Piattaforme / strumenti (1) Piattaforme / strumenti (2) Java TM 2 Platform, Standard Edition (J2SE TM ) The essential Java 2 SDK, tools, runtimes, and APIs for developers writing, deploying, and running applets and applications in the Java programming language. Eclipse is a collection of open source projects built on the Equinox OSGi run-time Eclipse is an open source community whose projects are focused on building an extensible development platform, runtimes and application frameworks for building, deploying and managing software across the entire software lifecycle. Eclipse is much more than a Java IDE utilizzato nelle esercitazioni di laboratorio completamente gratuito numerosi add-on

5 Piattaforme / strumenti (3) Risorse utili sul web (1) Gratis in forma elettronica: Thinking in Java (3 edition) Bruce Eckel In acquisto: Thinking in Java (4 edition) Bruce Eckel Runs on Windows, Linux, Mac OS X and Solaris. NetBeans IDE is open-source and free. Risorse utili sul web (2) Risorse utili sul web (3)

6 Caratteristiche fondamentali di un applicazione JAVA Prima applicazione JAVA #1 In linguaggi procedurali come il C, l unita di programmazione e la funzione In JAVA l unita di programmazione e la classe, da cui possono essere istanziati oggetti In JAVA anche un qualsiasi programma è una classe Il main è un metodo della classe del programma Lo schema MINIMO di ogni applicazione é: Riga di commento /* file HelloWorld.java */ public class HelloWorld { /* Hello World, my first Java application */ public static void main (String args[ ]) { System.out.println("Hello World!"); Dichiarazione della classe HelloWorld Dichiarazione del metodo main Operazione di output Prima applicazione JAVA #2 Prima applicazione JAVA #3 in Java tutto e una classe un applicazione JAVA comincia l esecuzione dal metodo main( ) 23 import <= Include intelligente (senza bisogno di #ifdef) NON c è precompilatore! ved. in seguito Per definire una nuova classe si usa la keyword class public class Hello World Lo specificatore public indica che la classe e visibile dall esterno 24 la definizione del metodo main è del tipo: public static void main( String[ ] args) public indica che il metodo è visibile dall esterno i metodi statici si possono richiamare senza creare un istanza della classe p.e. Classe.metodoStatico( ); void indica che non ritorna nulla simile a una procedura (sempre per il main) passaggio di un array di stringhe come parametro

7 Prima applicazione JAVA #4 Prima applicazione JAVA #5 metodi statici (static) Per adoperare il metodo di una classe occorre sempre istanziarla. Questa può essere una limitazione per alcune procedure che si limitano a ricevere un input e produrre un output, senza che debba essere memorizzato uno stato (simile alle funzioni). E possibile dichiarare metodi in modo che non richiedano una istanza per essere utilizzati: si tratta dei metodi statici Per stampare un messaggio a video, si usa l oggetto predefinito System.out (della libreria standard JAVA), che permette la stampa a video di messaggi Per richiamare un metodo di un oggetto si usa la notazione puntata (dot notation): oggetto.metodo( ); System.out ha il metodo println( ) che stampa un messaggio a video (passato come parametro) e andando a capo: System.out.println( Hello world! ); Compilazione di un programma JAVA Uso di JDK Per la compilazione è necessario il JDK (Java Development Kit Standard Edition ver. 6 update 20) struttura delle cartelle di JDK : bin file eseguibili demo varie dimostrazioni include e lib librerie in C e JAVA per il funzionamento di JDK jre Java Runtime Environment (JRE) è la JVM docs documentazione libreria standard e tutorial nella root di JDK è presente il file src.zip con tutti i file sorgenti della libreria (dalla versione classi alla versione classi!!) Compilazione: $javac HelloWorld.java produce HelloWorld.class (in realtà: un file class per ogni classe contenuta nel sorgente) Esecuzione: $java HelloWorld (la classe indicata deve contenere il main) 27 28

8 Variabili / Nomi in JAVA (regole formali) Variabili / Nomi in JAVA (regole facoltative) I programmi Java includono nomi per identificare alcune entità di programmazione (packages, classes, interfaces, methods, variables, statement) Identificatore: sequenza di un numero illimitato di lettere, numeri UNICODE (iniziare con una lettera) Non puo essere una parola o simbolo riservato del linguaggio (p.e. non va bene for ) Non puo contenere spazi Case sensitive : maiuscole e minuscole vengono considerate diverse (p.e. Pippo e pippo sono due variabili diverse) Nomi per le classi iniziare con una lettera maiuscola se il nome della classe è composto si usa la convenzione CamelCase p.e. FiguraGeometrica Nomi per le variabili iniziare con una lettera minuscola se il nome della variabile è composto si usa la convenzione CamelCase p.e. pesospecifico Nomi per i metodi stessa convenzione delle variabili (ovviamente seguiti dalle parentesi tonde) p.e. stampa( ) Nomi di costanti utilizzare tutte maiuscole (+ il carattere _ per distinguere i nomi composti) p.e. PI_GRECO Unicode in JAVA Commenti in JAVA I caratteri, le stringhe e gli identificatori in JAVA sono composti da caratteri Unicode a 16-bit. Cio rende i programmi JAVA piu facilmente utilizzabili a livello internazionale per utenti non europei La maggior parte delle piattaforme non possono visualizzare tutti i 38,885 caratteri attualmente definiti in Unicode Il set di caratteri Unicode e compatibile con ASCII e i primi 256 caratteri (da 0x0000 a 0x00FF) sono identici ai caratteri ISO (Latin-1) (da 0x00 a 0xFF) Le sequenze di escape Unicode \u sono elaborate prima degli altri caratteri di escape In JAVA esistono 3 forme di commento: /* C style */ /* Questo tipo di commento può proseguire su piu linee */ /* NOTA: ATTENZIONE AI /*COMMENTI*/ NIDIFICATI! */ // C++ style // Una intera riga commentata a=a+3; // Commento su una linea di codice /**documentation */ /**Stile di commento usato da JAVADOC per la generazione automatica di documentazione */ il commento inserito servirà a creare la documentazione in forma automatica del sorgente JAVA in formato html ved. lezioni successive

9 Tipi di dati primitivi in JAVA Costanti in JAVA Type Contains Default Size Min/Max Value boolean true or false false 1 bit N.A. / N.A. char Unicode char \u bits \u0000 / \uffff Byte signed integer 0 8 bits -128 / 127 short signed integer 0 16 bits / int signed integer 0 32 bits / long signed integer 0 64 bits / float IEEE 754 f.p bits +/ E+38 / +/ E-45 double IEEE 754 f.p bits +/ E+308 / +/ E-324 Una costante è una variabile che ha un valore prefissato si utilizza il modificatore final: public final int NUMERO_LATI = 4 altri esempi: public final int A = 24; public float PIGRECO = 3.14; public final float NUM = 1.6e-19; public int A = 0x13; in esadecimale public int B = 075; in ottale in JAVA non esistono tipi unsigned 34 Esempi di dichiarazione di variabili in JAVA Operatori built-in in JAVA int numero = 3; float cilindrata = f ; long pos; int num = 0xf3; // f per specificare float //esadecimale tutte le escape sequences del C sono riconosciute (\n \t \ \ \\ ) per utilizzare i codici Unicode \u0061 in esadecimale codice corrispondente al carattere ISO-Latin-1 a perchè il byte piu alto èzero Operatori built-in = Assegnamento + Somma - Sottrazione * Moltiplicazione / Divisione % Modulo (solo per tipo int ) == Relazione di uguaglianza!= Relazione di diversità < Relazione minore di > Relazione maggiore di <= Relazione minore o uguale a >= Relazione maggiore o uguale a Operatori artitmetici Operatori relazionali 36

10 Operatori built-in in JAVA Operatori built-in in JAVA Altri operatori di assegnamento Operatore Esempio Istruzione equivalente ++ conta++; conta = conta + 1; -- conta--; conta = conta - 1; += x+=y; x = x + y; -= x-=y; x = x - y; *= x*=y; x = x * y; /= x/=y; x = x / y; %= x%=y; x = x % y; Operatori logici built-in && AND logico su due variabili OR logico su due variabili! NOT logico su una variabile & AND logico bit a bit OR logico bit a bit ^ XOR bit a bit ~ complemento a uno dell operatore >> shift a destra di un certo numero di bit << shift a sinistra di un certo numero di bit Operatori logici Operatori logici bit a bit Operatore + in JAVA Gestione dell input/output in JAVA Java non permette di manipolare direttamente i puntatori non supporta gli operatori di referenziazione e dereferenziazione *,, e &, e neanche l operatore sizeof JAVA aggiunge alcuni nuovi operatori: l operatore + applicato a valori di tipo String li concatena. Se l operatore + è applicato a due operandi di cui uno è di tipo String, l altro è convertito automaticamente a stringa (dell argomento String si parlerà nelle prossime lezioni) per l output esiste l oggetto System.out con il metodo println oppure print (senza andare a capo) per l input esiste l oggetto System.in, che pero viene mascherato per ottenere una migliore funzionalità (ved. lez. successive) string nome; InputStreamReader input = new inputstreamreader(system.in); BufferedReader tastiera = new BufferedReader(input); try { nome = tastiera.readline( ); catch(exception e) ( ) il metodo readline dell oggetto tastiera restituisce sempre una stringa (stream) se si verifica un anomalia (eccezione) non viene effettuata nessuna operazione

11 Strutture di controllo in JAVA #1 Strutture di controllo in JAVA #2 Istruzione condizionale if Istruzione condizionale switch if (condizione1) { istruzioni 1; else if (condizione2) { istruzioni 2; else { istruzioni 3; switch(espressione) { case val1: istruzioni1; break; case val2: istruzioni2; break; default: istruzionid; break; espressione di tipo : long, int, byte, short, char Strutture di controllo in JAVA #3 Strutture di controllo in JAVA #4 Istruzioni iterative while / do...while Istruzione iterativa (enumerativa) for while(espressione_booleana) { istruzioni1; ; for(inizio; espressione_booleana; passo) { istruzioni1; ; esempio : do { istruzioni1; while (espressione_booleana); for(int i=0; i<1000; i++) { Systema.out.println( n= + i); 43 44

12 Riepilogo della lezione Fine della lezione Introduzione al linguaggio JAVA Caratteristiche di JAVA Storia e versioni di JAVA Variabili in JAVA Operatori aritmetici, di relazione e logici Operazioni di I/O Strutture di controllo Domande? Esercizio n.1 Esercizio n. 1 Implementare le classi, definendo come attributi due numeri interi e come metodi il calcolo dell area e del perimetro, per le figure seguenti : Rettangolo (dove i due numeri costituiscono la base e l altezza) Triangolo rettangolo (dove i due numeri costituiscono i due cateti) Triangolo isoscele (dove i due numeri costituiscono la base e l altezza) 47