Lab metodi programmazione. Testi. Caratteristiche di Java. Paradigmi di programmazione. Linguaggio Java Progetto

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1 Lab metodi programmazione Linguaggio Java Progetto Testi C.S. Horstmann Computing Concepts with Java Essentials 3rd Edition, Wiley Ed. italiana: Concetti di informatica e fondamenti di Java 2 Seconda edizione, Apogeo java.sun.com Caratteristiche di Java Imperativo, object oriented Indipendente dalla piattaforma ( write once, run everywhere ) Eventi, concorrenza, GUI, Internet/applet Librerie Paradigmi di programmazione Funzionale Imperativo

2 Paradigma funzionale Programma = collezione di funzioni Funzione: dati -> risultato Es.: Scheme Trasparenza referenziale Set! e begin Funzioni che dipendono dalla storia dell esecuzione Es.: rubrica telefonica, generatore numeri random Insieme di variabili che contengono lo stato Paradigma imperativo Trasparenza referenziale Programma = sequenza di operazioni che trasformano lo stato Assegnamento, sequenza, cicli Stato = contenuto della variabili Programma: stato iniziale -> stato finale In un espressione E posso rimpiazzare una sottoespressione con un altra che ha lo stesso valore senza cambiare il valore di E Es:. 3 + quadrato(2) = E più facile ragionare sulle proprietà dei linguaggi funzionali puri perchè possiamo comprendere le espressioni indipendentemente dal contesto in cui appaiono

3 Trasparenza referenziale f(x) = { cont := cont + 1; return (x*x); } Non è possibile sostituire un espressione con il suo valore Non è possibile scambiare gli operandi Due valutazioni successive possono produrre risultati diversi Programmazione object oriented Object orientation programmazione strutturata ( 70-80)! raffinamenti: procedure rimpiazzate con versioni più dettagliate! strutture dati semplici e invariate durante raffinamenti successivi Problemi + complessi => sia procedure che strutture dati devono essere raffinati Programmazione a oggetti Ogni entità del sistema da descrivere è modellata mediante un oggetto Oggetto! Rappresentazione di un elemento concreto del mondo reale o di un concetto! Stato + comportamento Un programma è costituito da un insieme di oggetti che interagiscono

4 Programmazione a oggetti Oggetto Il comportamento di un oggetto è costituito da un insieme di funzionalità Descrizione delle funzionalità dell oggetto:! Imperativa: c++, Java! Funzionale: Ocaml Stato! Campi! Attributi/caratteristiche! Dati Comportamento! Metodi! Funzionalità: azione o trasformazione che un oggetto esegue o a cui è sottoposto! Procedure/funzioni Oggetto Esempio Metodi (comportamenti) Variabili (stato) Rettangolo! Campi: base, altezza, posizione! Metodi: muovi, disegna, ottienialtezza, ottienibase, area Oggetto = collezione di dati + metodi che operano sui dati

5 Interazione tra oggetti Gli oggetti interagiscono mediante l invocazione di metodi Invocazione di un metodo dell oggetto:! Osservare lo stato dell oggetto! Modificare lo stato dell oggetto! Creare un nuovo oggetto (costruttore) Esempio Punti del piano Stato: coordinate cartesiane x,y Metodi:! getx, gety! setx, sety! moveo, movev Messaggi Esempio Gli oggetti interagiscono e comunicano tra loro mediante I messaggi. Punto origine: x=0, y=0 origine.getx -> 0 origine.gety -> 0 origine.setx(10) origine.moveo(-2) origine.getx -> 8 origine.gety -> 0

6 Scheme: define-struct Insieme di campi (stato) Costruttore, selettori, predicati Accesso ai campi mediante selettori OO:! Campi! Costruttori! Altri metodi Abstract Data Types Stesse finalità dell object orientation OO come estensione del concetto di ADT Encapsulation (dopo) Class-based vs delegationbased Linguaggi class-based:! l'implementazione dell'oggetto e' specificata dalla classe! un oggetto e' creato istanziando una classe Linguaggi delegation-based:! gli oggetti sono definiti direttamente a partire da altri oggettiaggiungendo o rimpiazzando metodi Classe Una classe è un prototipo che definisce la struttura di un insieme di oggetti Definizione di classe ~ define-struct Oggetto = istanza di una classe Costruzione di un oggetto ~ make-xyz

7 Classe La classe specifica il comportamento e la struttura dello stato Un oggetto che è istanza di una classe! ha valori propri contenuti nei campi! condivide con le altre istanze della classe I metodi e I nomi dei campi Esempio Classe Point:! Variabili: x, y! Metodi: getx, gety:, setx, sety, moveo, movev Istanze della classe Point:! origine (x=0,y=0)! sonosuassex (x=15,y=0)! altropunto (x=-2, y=35) Encapsulation L utente del servizio è tenuto a conoscere solo le informazioni necessarie per usufruire del servizio Lo stato dell oggetto è nascosto all utilizzatore E possibile accedere all oggetto solo attraverso I metodi Encapsulation - vantaggi Modularità! Classi diverse sviluppate in modo indipendente Information hiding! lo stato e la definizione dei metodi sono nascosti all utilizzatore e possono essere modificati Protezione! Impedire accesso incontrollato allo stato (stato inconsistente)

8 Esempio Punti del piano Posso modificare l implementazione utilizzando coordinate polari anziché coordinate cartesiane Nuovo stato: rho, theta Modifico l implementazione dei metodi L interfaccia dei metodi resta invariata Ereditarietà Definizione di nuove classi a partire da classi esistenti, specificando solamente la parte aggiuntiva Esempio: classe ColorPoint! Stato: " stato di Point + " colore! Metodi: " metodi di Point + " getcolor, setcolor Ereditarietà La classe ColorPoint è una sottoclasse (subclass) di Point Point è una sopraclasse (superclass) di ColorPoint ColorPoint eredita lo stato e I metodi di Point Ereditarietà Abilità di utilizzare la definizione di oggetti più semplici per costruire oggetti più complessi Vantaggi: riutilizzo di codice Gerarchia di classi Ridefinizione di metodi

9 Compilatore Compilatori vs interpreti Java Virtual Machine Traduzione da linguaggio ad alto livello a linguaggio macchina Una volta compilato, l eseguibile è utilizzabile più volte E necessario un compilatore per ogni architettura Interprete Traduce ed esegue un istruzione alla volta Read-Eval-Print Loop Es.: Scheme Java Compilato e interpetato Java Virtual Machine Java Bytecode Un solo compilatore da Java a Bytecode Un interprete di bytecode per ogni architettura

10 Java Virtual Machine Java Virtual Machine Perché il bytecode? È più semplice scrivere un interprete di bytecode che un compilatore da Java a linguaggio macchina Sicurezza per applet: l interprete di bytecode fornisce protezione da codice pericoloso