Info Architettura, JVM Installazione JDK (Windows, Linux) Hello world!

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1 Info Architettura, JVM Installazione JDK (Windows, Linux) Hello world! Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 1

2 Info Orario: Lunedì (8,30) 9,00 12,30, Aula 309 In ogni esercitazione: Ripasso teoria (1/4), esercizi (3/4). Pagina web esercitazioni: docenti Frosio Lessons Orario, calendario esercitazioni, download slides (ripasso teoria), download esercizi (testo + soluzione), links (pagina web del corso, wiki, download JDK, documentazione JDK, prog, documentazione prog), ricevimento. Ricevimento: x appuntamento Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 2

3 Info Linguaggio utilizzato: Java 5 *********************************************************************************** Per chi installa il package prog dal libro di testo (2^ ed.) o dal sito del prof. Boldi: JDK (Java Development Kit): (include JVM ) + documentazione *********************************************************************************** Per chi installa il package prog dal libro di testo (3^ ed.) o dal sito del prof. Pighizzini: JDK (Java Development Kit): (ultima release include JVM ) + documentazione Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 3

4 Account aula 309 (Windows) Nome utente: iniziale del nome + iniziale del cognome + matricola Password: milano Cambiamento obbligatorio della password per tutti al primo logon, non sono state date GPO per le restrizioni Tutti gli account avranno a disposizione il disco Z, dove poter salvare i propri file, tale disco ha l impostazione della gestione quota settata a 30MB. I file salvati sul desktop e impostazioni lato utente non verranno salvati al logoff. Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 4

5 Architettura Architettura calcolatore (Von Neumann) CPU, RAM Esecuzione di un programma Compilatori JVM Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 5

6 Architettura calcolatore (Von Neuman) memoria bus di sistema processore interfaccia alle periferiche Componenti hardware principali: la memoria / contiene i programmi da eseguire ed i dati da elaborare; il processore (CPU) / esegue i programmi registrati nella memoria elaborando i dati registrati nella memoria. le periferiche il bus / linea di connessione tra le diverse componenti Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 6

7 Architettura calcolatore (Von Neuman) Monitor Tastiera Mouse Memorie di massa Memoria centrale CPU BUS Input Output Input/Output (I/O) Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 7

8 Processore Il processore, o CPU -Central Processing Unit- è l unità di elaborazione centrale del computer Controlla le funzioni del computer, esegue le operazioni aritmeticologiche ed elabora i dati E` composto da datapath: un insieme di circuiti in grado di operare e manipolare i dati controller: un insieme di circuiti in grado di interpretare un programma e fare eseguire alle altre componenti del calcolatore le istruzioni del programma Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 8

9 Processore Ogni modello di microprocessore è in grado di riconoscere solo programmi scritti nel proprio linguaggio macchina Ogni modello di microprocessore, ha un proprio linguaggio macchina, diverso da quello di altri processori Il linguaggio macchina contiene tutte e sole le istruzioni che possono essere eseguite direttamente dal microprocessore Ogni istruzione del linguaggio macchina viene eseguita dal microprocessore svolgendo una serie di operazioni elementari Il numero di operazioni elementari necessario per completare l esecuzione di un istruzione in linguaggio macchina è dell ordine di 7-10 Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 9

10 Processore L esecuzione di un programma richiede caricamento del programma dal disco alla memoria centrale codice macchina, pronto per l esecuzione per ogni istruzione del programma, esecuzione di tre tipi di operazioni Fetch (il processore preleva dalla memoria l istruzione da eseguire e la carica al suo interno) Decode (il processore decodifica l istruzione da eseguire) Execute (il processore esegue le operazioni corrispondenti all istruzione) Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 10

11 Processore Registri: Sono la memoria interna al processore Usati come appoggio durante l esecuzione delle istruzioni per trasferire i dati dalla/alla memoria, per salvare i risultati parziali delle operazioni artimetico/logiche Sono solitamente poche decine (32-64) bus di sistema memoria interfaccia alle periferiche processore registro registro registro registro Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 11

12 Memoria centrale Organizzazione in celle di memoria; Ogni dato / istruzione è identificabile per mezzo di un indirizzo Memoria volatile: Perde il suo contenuto se non viene alimentata elettricamente Genericamente indicata con il termine RAM, Random Access Memory, perché il tempo di accesso ad una cella di memoria non dipende dalla sua posizione fisica (e` lo stesso per tutte le celle) Zona riservata al sistema operativo Programmi applicativi e dati Area libera Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 12

13 Esecuzione di un programma Caricamento programma e dati in memoria Fetch 1^ istruzione in linguaggio macchina (preleva dalla memoria l istruzione e la porta al procesore), decode (il processore decodifica l istruzione da eseguire), execute (il processore esegue le operazioni corrispondenti all istruzione) 2^ istruzione, 3^ istruzione,... Quando il programma termina, può essere eliminato dalla memoria. Problema: come generare la lista di istruzioni in linguaggio assembly? Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 13

14 Compilatori Fino agli anni '50: i programmatori scrivevano codice in linguaggio Assembly codice specifico per la macchina utilizzata, cambiare processore significa cambiare codice!!! Per mezzo dei compilatori, è possibile scrivere codice ad alto livello che viene automaticamente tradotto in linguaggio macchina dal compilatore. Esportando codice ad alto livello e compilandolo con diversi compilatori, è possibile generare codice per macchine diverse. Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 14

15 Compilatori Codice Pascal (alto livello) Compilatore Linux Compilatore Windows Compilatore Mac Codice macchina Linux Codice macchina Windows Codice macchina Mac Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 15

16 Compilatori A differenza dei compilatori, che traducono ed eseguono un intero programma, gli interpreti traducono ed eseguono immediatamente ogni istruzione; Un interprete realizza in pratica una macchina virtuale, pronta ad eseguire ogni istruzione che viene digitata dal programmatore / letta da un file contenente una serie di istruzioni. E' più efficiente utilizzare un compilatore rispetto ad un interprete quando un programma viene eseguito più volte, in quanto la traduzione viene effettuata una volta per tutte. Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 16

17 Compilatori Programma sorgente (alto livello) Errori di compilazione Compilatore Programma oggetto Errori del linker Linker Librerie Output ed errori di esecuzione Eseguibile Esecutore Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 17

18 JVM Java Virtual Machine (JVM) macchina astratta in grado di eseguire un codice di basso livello (simile a un codice macchina) chiamato bytecode. E' un interprete! Codice di alto livello file.java Byte code file.class HelloWorld.java Compilatore (javac) HelloWorld.class Interprete (java) Esecutore (PC) Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 18

19 JVM La compilazione (javac) è indipendente dalla macchina reale di cui si dispone; il file.class generato è lo stesso su una macchina Windows, Linux,... L'interprete (java) dipende dalla specifica macchine. Si ottiene, oltre alla portabilità del codice sorgente ad alto livello (file.java), anche la portabilità del codice compilato (file.class) Sono disponibili librerie (package) in bytecode che possono essere utilizzate da qualunque macchina. Durante la compilazione: il compilatore accede alle librerie per verificare l'uso corretto delle risorse disponibili non include nel bytecode generato il codice delle librerie. Durante l'esecuzione, la JVM carica il bytecode del programma e quello delle librerie che vengono utilizzate. Ad esempio applet java nei browser il browser contiene un jvm che interpreta il bytecode e lo esegue indipendentemente dalla piattaforma! Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 19

20 JVM Codice java (.java) Compilatore (javac) Pacakges Bytecode Indipendente dalla piattaforma Dipendente dalla piattaforma Interprete Linux Interprete Windows Interprete Mac Macchina Linux Macchina Windows Macchina Mac Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 20

21 Cosa installare Per chi utilizza G. Pighizzini, M. Ferrari: Dai fondamenti agli oggetti. Corso di programmazione JAVA, Addison-Wesley, Pearson Education Italia. II edizione: JDK (ver 1.5): Download JDK; [Altrimenti disponibile nel CD distribuito con il libro di testo] Documentazione API / Programmer guide: Core API Docs, 5.0, English; JDK Programmer guides, 5.0, English Package prog (ver 1.5): Materiale didattico aggiuntivo [Altrimenti disponibile nel CD distribuito con il libro di testo] Documentazione prog (ver 1.5): Materiale didattico aggiuntivo [Altrimenti disponibile nel CD distribuito con il libro di testo] ********************************************************************************************** Per chi utilizza G. Pighizzini, M. Ferrari: Dai fondamenti agli oggetti. Corso di programmazione JAVA, Addison-Wesley, Pearson Education Italia. III edizione: JDK (ver 1.6): [Altrimenti disponibile nel CD distribuito con il libro di testo] Documentazione API / Programmer guide: Core API Docs, 6.0, English; JDK Programmer guides, 6.0, English Package prog (ver 1.6): [Altrimenti disponibile nel CD distribuito con il libro di testo] Documentazione prog (ver 1.6): [Altrimenti disponibile nel CD distribuito con il libro di testo] Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 21

22 Installazione JDK (Windows) - Dal sito web Download gratuito di Java verifica versione tutti i download di Java altre versioni di java Versioni precedenti (Archivio download prodotti tecnologia Java) JDK/JRE 5.0 Update 15 Download JDK Windows, multilanguage Windows offline installation (jdk-1_5_0_03-windows-i586-p.exe) Esegui. - Dal CD del libro (II edizione): jdk-1_5_0_03-windows-i586-p-exe. Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 22

23 Installazione JDK (Windows) - E' probabile che sulla macchina sia già installata una versione più recente di Java (versione 6, aggiornamento7) nel corso verrà comunque sviluppato codice utilizzando Java 5. - Per l'installazione su macchina Windows è necessario avere i diritti di amministratore della macchina. - E' consigliabile installare tutte le componenti del pacchetto di installazione. - Una volta terminata l'installazione (ver 5), i programmi si trovano in C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15. Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 23

24 Documentazione online Documentazione on line: - Core API Docs, 5.0, English (documentazione API) - JDK Programmer guides, 5.0, English (guida per il programmatore) Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 24

25 Installazione documentazione Download documentazione, solo dal sito (non disponibile nel libro di testo): J2SE 5.0 Documentation Download English jdk-1_5_0- doc.zip salvare in C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15 Estrai qui (WinRar) Crea automaticamente la cartella docs Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 25

26 Cosa abbiamo installato? C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15\docs\ C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15\docs\index.html Pagina principale della guida Java (consigliabile creare un collegamento sul desktop) C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15\docs\api\index.html Guida per le APIs Java (consigliabile creare un collegamento sul desktop) Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 26

27 Cosa abbiamo installato? C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15\bin\ Javac.exe Compilatore Java.exe Java Virtual Machine Javadoc.exe Strumento per la generazione automatica della documentazione dei programmi Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 27

28 Prompt di DOS Non essendo prevista un'interfaccia grafica, è necessario utilizzare l'interprete dei comandi di Windows (prompt MS-DOS). Per l'avvio del prompt MS-DOS: Start Programmi Accessori Prompt dei comandi. Comandi utili: - dir lista dei file / directory presenti nella directory corrente; - cd <nome directory> cambia la directory corrente - cd.. scende di un livello - cd \ scende alla radice Per andare nella directory di Java, quindi: - cd C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15\bin Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 28

29 Prompt di DOS Altri comandi utili: - mkdir <nome directory> crea una nuova directory - copy <file1> <file2> copia di file - del <nome file> elimina file - path visualizza il valore della variabile di sistema path - set visualizza la variabili di sistema e i loro valori Help delle funzioni: help set, help del,... Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 29

30 Variabile di sistema PATH - La variabile di sistema PATH indica al prompt di dos le directory nelle quali cercare i file eseguibili; - le directory sono elencate separate da ; ; - Cosa succede se... cd C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15\bin cd.. Javac -??? Javac.exe non viene eseguito dal momento che non si trova in C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15 e che C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15\bin non si trova nella variabile PATH! Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 30

31 Variabile di sistema PATH Per aggiornare la variabile di sistema PATH: - Windows NT / 2000 / XP: Avvio Impostazioni Pannello di controllo Sistema (2 click) Ambiente (NT) o Avanzate (XP, 2000) Variabili d'ambiente Variabili utente oppure variabili di sistema Selezionare PATH Aggiungere il percorso con gli eseguibili Java (C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15\bin) OK o applica. Att.ne! E' importante che nella variabile PATH non sia presente un'altra directory con un'altra versione Java (altrimenti quale Javac.exe sceglie il prompt di dos??? la prima che trova!!!) - Winows ME / 98 G. Pighizzini, M. Ferrari, Dai fondamenti agli oggetti Corso di programmazione Java Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 31

32 Variabile di sistema PATH Cosa succede ora se... cd C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15\bin cd.. Javac -??? Javac.exe viene eseguito dal momento che si trova in C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15 e che C:\Programmi\Java\jdk1.5.0_15\bin si trova nella variabile PATH! E' ora possibile scrivere un'applicazione Java in qualunque directory e, ad esempio, compilarla, senza cambiare directory (l'os identifica automaticamente la posizione del compilatore, della Java Virtual Machine,...). Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 32

33 Prima esecuzione I File sorgente di Java sono file in formato testuale Utilizzare un editor di testo (Blocco Note, Wordpad,...) per la creazione ed il salvataggio dei file Java! Dove si trova Blocco Note (Notepad)? Avvio Programmi Accessori Blocco Note. Att.ne! Al momento del salvataggio del file, Blocco Note aggiunge automaticamente l'estensione.txt al file salvato. Per essere accettati dal compilatore, i file devono avere l'estensione.java. Per evitare che Blocco Note aggiunga l'estensione.txt, è necessario specificare tra apici il nome del file al momento del salvataggio. Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 33

34 Aprire Blocco Note Primo programma Java: Prima esecuzione /* Hello world application */ class HelloWorld { // Main method public static void main(string [] args) { } } System.out.println( Hello world! ); Salvare il programma con il nome HelloWorld.java nella directory prescelta, ad esempio E:\_Didattica_AA _Programmazione\Codice\000_HelloWorld\H elloworld.java. Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 34

35 Prima esecuzione Per la compilazione: Javac <nomefile.java> Ad esempio: javac E:\_Didattica_AA _Programmazione\Codice\ 000_HelloWorld\HelloWorld.java Errori comuni: Nome file errato il compilatore non trova il file! Estensione.java mancante il compilatore interpreta la stringa corrispondente al nome del file come un parametro. Se proviamo a compilare viene generato un file.class nella stessa directory in cui si trova il file.java. Il file.class è il file che può essere eseguito dalla Java Virtual Machine. Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 35

36 Prima esecuzione Altri errori individuati dal compilatore Proviamo a modificare il codice di HelloWorld.java inserendo un errore sintattico, ad esempio: /* Hello world application */ class HelloWorld { // Main method public static void main(string [] args) { } } System.out.println("Hello world!") // Qui manca un ";"!!! Salviamo il file.java in E:\_Didattica_AA _Programmazione\Codice\000_HelloWorld\H elloworld.java Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 36

37 Prima esecuzione Compiliamo: javac E:\_Didattica_AA _Programmazione\Codice\ 000_HelloWorld\HelloWorld.java Il compilatore segnala l'errore di sintassi!!! In questo caso il bytecode (file.class) non viene creato. Nota: per l'help del compilatore, digitare java -h al prompt di dos. Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 37

38 Prima esecuzione Per l'esecuzione dobbiamo utilizzare la Java Virtual Machine... La sintassi per l'utilizzo è: Java <file.class senza estensione> Quindi, per eseguire la HelloWorld.class... Cambiamo la directory corrente per andare nella directory in cui è contenuto il file.class: cd E:\_Didattica_AA _Programmazione\Codice\000_HelloWorld (se non si vuole cambiare la directory, si veda l'opzione -classpath di Java.exe) Invochiamo la Java Virtual Machine: Java HelloWorld Come risultato otteniamo a schermo la scritta Hello World! Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 38

39 Installazione package In un'applicazione Java vengono in genere utilizzate: - Classi fornite con l'ambiente di sviluppo (API, Application Programmer Interface); - Classi sviluppate in precedenza dal programmatore o da altri; - Classi che compongono il programma. Le classi sono organizzate in librerie (in Java chiamate package). Es. HelloWorld utilizzate il package java.lang, System è una classe di tale package è fornita con l'ambiente di sviluppo Java, quindi il compilatore sa già dove trovarla! Analogamente il compilatore trova tutte le classi che si trovano nella stessa directory della classe che si compila. Per package diversi da java.lang, file class in una directory diversa da quella di compilazione necessaria l'importazione! Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 39

40 Installazione package Per utilizzare un package: import <nome della classe>; Queste sono le uniche istruzioni che possono (e devono) essere messe prima del corpo della classe. Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 40

41 Installazione package Riscriviamo Hello world esplicitando direttamente l'importazione del package java.lang: /* Direttiva d'importazione per la casse System */ import java.lang.system; /* Hello world application */ class HelloWorld { // Main method public static void main(string [] args) { } } System.out.println( Hello world! ); Compilare (javac HelloWorld.java), eseguire (java HelloWorld). Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 41

42 Installazione package Come fare per utilizzare package diversi da java.lang? Vogliamo ad esempio utilizzare le classi ConsoleInputManager e ConsoleOutputManager del package prog.io Le classi vanno importate esplicitamente! Scriviamo una nuova applicazione che utilizzi queste classi per la gestione dell'input / output. /* Direttive di importazione */ import prog.io.consoleoutputmanager; import prog.io.consoleinputmanager; class GoodMorning { public static void main (String [] args) { ConsoleInputManager in = new ConsoleInputManager(); ConsoleOutputManager out = new ConsoleOutputManager(); String Name = in.readline( What's your name? ); out.println( GoodMorning + Name +! ); } } Proviamo a compilare... Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 42

43 Installazione package javac GoodMorning.java GoodMorning.java: 2: 'class' or 'interface' expected Import prog.io.consoleoutputmanager; ^ GoodMorning.java: 3: 'class' or 'interface' expected Import prog.io.consoleinputmanager; ^ 2 errors Il compilatore segnala 2 errori di importazione relativi alle classi ConsoleOutputManager e ConsoleImputManager! L'errore è dovuto al fatto che il compilatore non trova ConsoleOutputManager.class e ConsoleImputManager.class nella stesa directory di GoodMorning.java e non sa dove cercare il package prog.io (le due classi sono contenute all'interno del package). Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 43

44 Installazione package La direttiva di importazione indica il compilatore e alla Java Virtual Machine dove trovare le classi utilizzate nel programma. prog.io.consoleinputmanager identifica una classe memorizzata in prog/io/consoleinputmanager.class (viene quindi dato un indirizzamento relativo). Ma quale è l'indirizzo di base per l'importazione dei package? Java utilizza la variabile di sistema CLASSPATH. Nella variabile sono memorizzate le directory i base nelle quali l'utente salva le proprie librerie (separate da ; in Windows; separate da : in Linux). La variabile è dunque da aggiornare per indicare a Java la directory che utilizziamo per le librerie... Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 44

45 Installazione package Procedura per Java 6 Per prima cosa dobbiamo installare il package prog: scaricare il file prog-3ed.jar dal sito web di Pighizzini; estrarre prog-3ed.jar (utilizzando WinZip in Windows, tar in Linux) in E:\_Didattica_AA _Programmazione; viene create una directory E:\_Didattica_AA _Programmazione\prog nella quale sono presenti due sottodirectory, io\ e utili\. Dobbiamo aggiornare la CLASSPATH in Windows per includere E:\_Didattica_AA _Programmazione tra le directory in cui cercare i package. Per aggiornare la CLASSPATH (Windows XP): Avvio Impostazioni Pannello di Controllo Sistema Avanzate Variabili di Ambiente; La variabile CLASSPATH può comparire oppure non comparire tra le variabili già presenti; nel caso non compaia è necessario creare una nuova variabile d'ambiente con il nome CLASSPATH; altrimenti è sufficiente modificare la CLASSPATH, includendo ;E:\_Didattica_AA _Programmazione\ Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 45

46 Installazione package Procedura per Java 5 Per prima cosa dobbiamo installare il package prog: scaricare il file prog-1.5.jar dal sito web di Boldi; estrarre prog-1.5.jar (utilizzando WinZip in Windows, tar in Linux) in E:\_Didattica_AA _Programmazione; viene create una directory E:\_Didattica_AA _Programmazione\prog nella quale sono presenti due sottodirectory, io\ e utili\. Dobbiamo aggiornare la CLASSPATH in Windows per includere E:\_Didattica_AA _Programmazione tra le directory in cui cercare i package. Per aggiornare la CLASSPATH (Windows XP): Avvio Impostazioni Pannello di Controllo Sistema Avanzate Variabili di Ambiente; La variabile CLASSPATH può comparire oppure non comparire tra le variabili già presenti; nel caso non compaia è necessario creare una nuova variabile d'ambiente con il nome CLASSPATH; altrimenti è sufficiente modificare la CLASSPATH, includendo ;E:\_Didattica_AA _Programmazione\ Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 46

47 Installazione package Proviamo ora a compilare: > javac GoodMorning.java e ad eseguire: > java GoodMorning E ora Linux... Laboratorio di Programmazione Esercitazioni - Iuri Frosio - 47

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