introduzione alla programmazione in Java classi, oggetti ed altro

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1 introduzione alla programmazione in Java classi, oggetti ed altro

2 nomi file ed estensioni file.java: sorgenti Java creati con editor javac.exe: compilatore Java es.: per compilare il sorgente in pippo.java usare javac pippo.java file.class: codice bytecode generati da compilatore Java java.exe: macchina virtuale Java es.: per eseguire il programma in pippo.class usare java pippo gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 2

3 ciao mondo! // tradizionale primo programma Java public class Ciao { public static void main(string[] args) { System.out.println("Ciao mondo!"); } } // deve essere nel file Ciao.java gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 3

4 schema di programma public class <nomeclasse> { public static void main(string[] args) { <istruzione1> <istruzione2> } } // ogni istruzione terminata da ; // salvato nel file <nomeclasse>.java gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 4

5 classi e oggetti componenti fondamentali che caratterizzano i linguaggi orientati agli oggetti (object-oriented) stretto legame: classe = fabbrica di oggetti gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 5

6 oggetti /1 componenti software che hanno proprietà specifiche contengono dati ed algoritmi per elaborarli offrono servizi agli utenti accesso ai dati elaborazione dei dati chi sono gli utenti? tipicamente, altri oggetti (è un mondo chiuso?) gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 6

7 oggetti /2 chi crea gli oggetti? le classi chi chiede a una classe di creare un oggetto? tipicamente, un altro oggetto tutti gli oggetti creati da una stessa classe appartengono alla stessa categoria ed hanno comportamento simile non sono eguali; es. le persone gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 7

8 oggetti /3 "Ciao mondo!" è un oggetto della classe String ogni stringa è un oggetto della classe String stringa = sequenza di caratteri scritti fra doppi apici "stringa di 23 caratteri" gli apici non vengono conteggiati gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 8

9 classi /1 fabbriche di oggetti ciascuna specializzata per una determinata categoria di oggetti definite dal programmatore riusabili esistono migliaia di classi già pronte, organizzate in package ogni package contiene molte classi gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 9

10 classi /2 public class Ciao { public static void main(string[] args) { System.out.println("Ciao mondo!"); } } la classe Ciao è in realtà molto particolare e non cattura lo spirito delle classi vere non ha neanche la capacità di fabbricare oggetti per definire classi più interessanti occorrono vari altri ingredienti gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 10

11 esempio: classe Rectangle package java.awt abstract windowing toolkit costruisce oggetti Rectangle dati: coordinate (intere) del vertice nord-ovest base altezza algoritmi: modifica la dimensione/posizione del rettangolo confronta rettangolo con altre forme geometriche test di intersezione/contenimento ecc. accedi ai dati gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 11

12 usare la classe Rectangle import java.awt.rectangle; // per usare la classe public class Rettangolo { public static void main(string[] args) { System.out.println(new Rectangle(10, 20, 100, 40)); } } l istruzione import consente di (ri)utilizzare una classe preesistente l operatore new causa la costruzione di un oggetto output: java.awt.rectangle[x=10,y=20,width=100,height=40] significa: oggetto di tipo Rectangle contenente i dati specificati gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 12

13 costruzione di oggetti sintassi: new <nomeclasse>(<parametri>); parametri: n 0 dati, separati da virgole se 0 parametri le parentesi tonde sono comunque richieste esempio new Rectangle(10, 20, 30, 40); esercizi: quali parametri hanno senso? new Persona( ); new Esame( ); gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 13

14 variabili /1 nomi simbolici associati ad aree di RAM contenenti dati regole per i nomi: sequenze di caratteri alfanumerici (lettera o cifra) è ammesso il carattere non alfanumerico '_' il primo carattere non può essere cifra maiuscole e minuscole differiscono CASA è un nome differente da casa non sono ammesse le parole riservate o parole chiavi (es. new, class ) gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 14

15 variabili /2 nomi legali pippo, Pluto, Zorro2, A25, b2b, casa_mia, Informatica_Grafica, system_var, MiNeSTRone, New nomi illegali 3volte, mamma mia, 007, public consuetudine (ma non regola): i nomi delle variabili iniziano con lettera minuscola gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 15

16 variabili /3 ogni variabile è contraddistinta da un tipo che specifica quali categoria di dati può essere immagazzinata nella corrispondente area di RAM intero, reale, stringa ecc. per ogni variabile usata deve esserne dichiarato il tipo ogni variabile deve essere inizializzata deve esserle attribuito un valore mediante assegnazione gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 16

17 variabili /4 esempi int voto; dichiarazione di variabile intera voto = 28; inizializzazione int eta = 22; dichiarazione + inizializzazione una variabile inizializzata può subire altre assegnazioni, purché non sia stata dichiarata final final int voto = 28; la variabile non potrà subire ulteriori assegnazioni gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 17

18 sintassi dichiarazione <nometipo> <nomevariabile>; <nometipo> <nomevariabile> = <espressione>; esempio: String s = "Informatica grafica"; gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 18

19 variabili oggetto /1 il tipo è una classe tengono traccia degli oggetti creati esempio: Rectangle cucina; cucina = new Rectangle(0, 0, 30, 40); Rectangle bagno = new Rectangle (40, 0, 30, 35); gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 19

20 variabili oggetto /2 ogni variabile oggetto inizializzata è un riferimento ad uno specifico oggetto cucina Rectangle x=0 y=0 width=30 height=40 gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 20

21 variabili oggetto /3 Rectangle k = cucina; cucina k Rectangle x=0 y=0 width=30 height=40 gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 21

22 esempio import java.awt.rectangle; public class Rettangolo { public static void main(string[] args) { Rectangle cucina = new Rectangle(0, 0, 30, 40); Rectangle k = cucina; System.out.println(cucina); System.out.println(k); k.translate(10, 10); // invocazione metodo System.out.println(cucina); System.out.println(k); } } gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 22

23 output esempio java.awt.rectangle[x=0,y=0,width=30,height=40] java.awt.rectangle[x=0,y=0,width=30,height=40] java.awt.rectangle[x=10,y=10,width=30,height=40] java.awt.rectangle[x=10,y=10,width=30,height=40] NB La maniera standard di invocare un algoritmo (metodo) su un oggetto è scriverne il nome subito dopo il riferimento all'oggetto, usando un punto separatore gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 23

24 definire classi: ingredienti specificatore di accesso public, o altro nome classe per convenzione, inizia per lettera maiuscola (ma non è una regola!) costruttore/i (da sviluppare successivamente) operazioni che vengono svolte nelle creazioni di oggetti (istanziazioni) variabili istanza (o campi, field) dati contenuti negli oggetti metodi algoritmi che si possono invocare su ciascun oggetto (istanza) gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 24

25 specificatore accesso e nome public chiunque può chiedere alla classe di costruire oggetti per poi utilizzarli esistono anche protected e private nome: stesse regole per la definizione dei nomi di variabili public class Contatore { } gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 25

26 variabili istanza /1 variabili contenute in ogni istanza dovrebbero essere incapsulate fisicamente nascoste all'utente dell'oggetto, il quale sa che esistono ma non può accedervi direttamente (ma allora come fa ad usarle?) incapsulamento = principio fondamentale dell'ingegneria del software, su cui si basa la programmazione o-o in pratica, spesso private: in tal caso, solo la classe stessa può accedervi direttamente gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 26

27 variabili istanza /2 si dichiarano all'interno della classe rispettando la sintassi della dichiarazione variabili sintassi: <specificatorediaccesso> <tipovariabile> <nomevariabile>; gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 27

28 esempio public class Contatore { private int valore; } una classe può contenere un qualunque numero (anche nullo) di variabili istanza gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 28

29 metodi: ingredienti /1 specificatore di accesso public o altro specifica chi può invocare il metodo un metodo pubblico può essere invocato da tutti tipo restituito tipologia dell'output dell'algoritmo, ovvero tipo di informazione (numero, stringa, o altro) restituita dal metodo alla sua terminazione istruzione return return <espressione>; fa terminare il metodo in esecuzione e restituisce il risultato specificato gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 29

30 metodi: ingredienti /2 nome solite regole parametri formali lista di variabili separate da virgole per ciascuna variabili si specifica il tipo costituiscono di fatto l'input dell'algoritmo corpo o implementazione istruzioni Java che realizzano l'algoritmo o che consentono l'accesso alle varabili istanza gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 30

31 metodi: sintassi <specificatorediaccesso> <tiporestituito> <nomemetodo> (<tipoparametro1> <nomeparametro1>, <tipoparametro2> <nomeparametro2>, ) { } <istruzioni del corpo> gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 31

32 metodi: esempio public class Contatore { private int valore = 0; // var. istanza public int getvalore() { // no parametri return valore; } public void contasu() {// non restituisce info valore = valore + 1; // valore++; } } gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 32

33 usare i servizi di un oggetto sintassi accesso a variabili istanza (se consentito) <riferimentooggetto>.<nomevari abileistanza> invocazione metodo (se consentito) <riferimentooggetto>.<nomemeto do>(<listaparametri>) parentesi obbligatorie, anche se non vi sono parametri da specificare gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 33

34 esempio Contatore contascatti = new Contatore(); System.out.println (contascatti.getvalore()); contascatti.contasu(); System.out.println (contascatti.getvalore()); gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 34

35 collaudare classi definizione di una seconda classe che esegua istruzioni di collaudo scriveremo una classe TestContatore public class TestContatore { public static void main(string[] args) { Contatore contascatti = new Contatore(); } non istanzia oggetti! uso di un ambiente di collaudo interattivo (avanzato) } System.out.println(contaScatti.getValore()); contascatti.contasu(); System.out.println(contaScatti.getValore()); ad esempio, BlueJ ( gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 35

36 costruttori /1 un costruttore è un metodo il cui nome è eguale a quello della classe in cui è definito automaticamente eseguito quando una classe istanzia un oggetto new <nomeclasse>(<parametri>) attiva il costruttore della classe <nomeclasse> attivazione diversa dai metodi "normali", invocati tramite nome gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 36

37 costruttori /2 debbono la denominazione "costruttore" alla loro attivazione in fase di "costruzione" di un oggetto contengono istruzioni per inizializzare gli oggetti esistono in ogni classe anche se non li definiamo esplicitamente? gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 37

38 costruttori: sintassi <specificatorediaccesso> <nomeclasse> (<tipoparametro1> <nomeparametro1>, <tipoparametro2> <nomeparametro2>, ) { <istruzioni> } la sintassi è leggermente differente da quella di un metodo "normale" manca il tipo restituito gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 38

39 parametri del costruttore determinano l'uso di new new <nomeclasse>(<e1>,,<ek>) se e solo se il costruttore <nomeclasse> ha k 0 parametri formali i k valori sono detti parametri attuali i tipi dei k parametri formali corrispondono ordinatamente ai tipi dei k parametri attuali gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 39

40 costruttori: esempio public Contatore(int inizio) { valore = inizio; } inizio è il parametro del metodo la variabile istanza valore dell'oggetto creato viene inizializzata con il valore contenuto nel parametro inizio new Contatore(<espressione>) <espressione> stabilisce il valore di inizio gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 40

41 risorse static benché le classi siano primariamente "fabbriche di oggetti" esse possono anche contenere variabili e metodi metodi e variabili statiche (static) sono risorse di classe: la classe, invece di un oggetto, può contenere, eccezionalmente, variabili e metodi è un uso "improprio" motivazioni discusse più avanti nel corso esempio rilevante: la classe Math gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 41

42 classe Math classe standard di Java: java.lang.math non necessita import è automaticamente importata, come altre classi fondamentali (tutte quelle del package java.lang) contiene un gran numero di metodi numerici potenze reali, esponenziali, logaritmi, funzioni trigonometriche ecc. contiene le costanti matematiche e (costante di Nepero) e π gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 42

43 uso di risorse statiche: sintassi costanti (variabili final) <nomeclasse>.<nomevariabile> es.: Math.E e Math.PI metodi <nomeclasse>.<nomemetodo> (<parametri>) es.: Math.sqrt(<espressione>), Math.cos(<espressione>) gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 43

44 esempio /1 calcolo delle radici di un'equazione di 2 grado delta = b*b 4*a*c; r = Math.sqrt(delta); x1 = (-b + r) / (2*a); x2 = (-b r) / (2*a); se delta < 0? gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 44

45 esempio /2 area del cerchio di raggio r r * r * Math.PI esponenziale e x Math.exp(x) log 10 x Math.log(x) / Math.log(10) gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 45

46 tipi di dati fondamentali tipi numerici interi, reali tipo booleano true, false caratteri simboli 'a', 'B', '$' stringhe "questa è una stringa" variabili oggetto riferimenti ad oggetti le variabili stringa sono riferimenti ad oggetti della classe String gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 46

47 Primitive Data Types Keyword Description Size/Format (integers) byte Byte-length integer 8-bit two's complement short Short integer 16-bit two's complement int Integer 32-bit two's complement long Long integer 64-bit two's complement (real numbers) float Single-precision floating point 32-bit IEEE 754 double Double-precision floating point 64-bit IEEE 754 (other types) char A single character 16-bit Unicode character boolean A boolean value (true, false) true or false gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 47

48 tipi numerici int e double sono i più usati int: 32 bit in complemento a due double: 64 bit in virgola mobile le costanti numeriche sono di norma int o double è int è double 1.0 è double (3 miliardi) non è int, perché? gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 48

49 operazioni binarie aritmetiche +, -, *, /, % % definito fra interi: resto della divisione intera se operandi omogenei (stesso tipo), risultato omogeneo int + int dà int (rischio overflow) int / int dà int (inaspettato!) se operandi eterogenei si applica il principio della "conservazione dell'informazione" int * double dà double gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 49

50 esempio errore classico int a = 1; int b = 1; int c = 2; correzione: double media = (a+b+c) / 3; // assegna 1 double media = (a+b+c) / 3.; // assegna gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 50

51 assegnazioni sintassi <nomevariabile> = <espressione>; i tipi debbono essere compatibili e non deve essere persa informazione tipi identici sono compatibili <variabile_double> = <valore_int>; (va bene) <variabile_int> = <valore_double>; (non va bene) gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 51

52 tipo boolean ammette i valori true (vero) e false (falso) esempio boolean pari = true; gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 52

53 stringhe /1 sono oggetti (classe String) i tipi numerici non lo sono es.: "ciao".length() dà 4, il numero di caratteri che compone la stringa "ciao" length() è un metodo della classe String sono immutabili un'istanza di String non è modificabile in Java esiste un'altra classe per realizzare stringhe mutabili: StringBuffer gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 53

54 stringhe /2 le variabili oggetto di tipo String possono venir direttamente inizializzate String s = "stringa" e String s = new String("stringa") sono di fatto equivalenti è un caso particolare gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 54

55 concatenazione + operatore + String s1 = "casa", s2 = " e", s3 = " chiesa"; notare la sintassi semplificata String s = s1 + s2 + s3; System.out.println(s) visualizza casa e chiesa se si scrive <stringa> + <numero>, <numero> viene convertito (provvisoriamente) in stringa e viene fatta la concatenazione System.out.println("ciao" + 9) visualizza ciao9 gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 55

56 metodi /1 charat(<intero>) restituisce il carattere che si trova nella posizione specificata la prima posizione è 0 length() restituisce il numero di caratteri che compone la stringa se 0, la stringa è vuota "" compareto(<stringa>) restituisce un valore < 0 (oggetto precede <stringa>), = 0 (oggetto eguale a <stringa>) o > 0 (oggetto segue <stringa>) equals(<stringa>) restituisce true se e solo se oggetto eguale <stringa> gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 56

57 metodi /2 substring(<intero1>, <intero2>) restituisce una (nuova) stringa, sottostringa dell'oggetto, ottenuta considerando i caratteri dalla posizione <intero1> a <intero2> (escluso) substring(<intero>) restituisce una (nuova) stringa, sottostringa dell'oggetto, ottenuta considerando i caratteri dalla posizione <intero> a fine stringa tolowercase() restituisce una (nuova) stringa ottenuta dall'oggetto sostituendo a ciascuna lettera maiuscola la corrispondente minuscola touppercase() restituisce una (nuova) stringa ottenuta dall'oggetto sostituendo a ciascuna lettera minuscola la corrispondente maiuscola molti altri gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 57

58 conversione implicita numero stringa tramite + // assegna "1ciao" String s1 = 1 + "ciao"; // assegna "casa3" String s2 = "casa" + 3; // assegna "10" String s = "" + 10; gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 58

59 esempio System.out.print("domani alle" + 10) visualizza domani alle10 System.out.print("Biancaneve e i " " nani") visualizza Biancaneve e i 7 nani System.out.print("" ) visualizza 78 System.out.print(7 + 8) visualizza 15 System.out.print("" + (7 + 8))? gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 59

60 conversione esplicita stringa numero tramite metodi statici Integer.toString(<valore_int>) da int a String esempio metodo statico della classe Integer Integer.parseInt(<stringa>) da String a int metodo statico della classe Integer altri metodi per il tipo double Double.toString(<valore_double>) Double.parseDouble(<stringa>) gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 60

61 errori in Java compile-time: segnalati dal compilatore run-time: segnalati dalla JVM si dicono eccezioni gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 61

62 leggere dati in input /1 operazione complessa in Java InputStreamReader lettore = new InputStreamReader(System.in); BufferedReader console = new BufferedReader(lettore); String s = console.readline(); ma non basta gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 62

63 leggere dati in input /2 se si verificano errori in lettura il metodo readline genera un'eccezione di tipo IOException appartenente ad una categoria particolare di eccezioni (a controllo obbligatorio) più grave della NumberFormatException generata da parseint richiede gestione esplicita gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 63

64 leggere dati in input /3 ogni metodo ove compare la chiamata readline deve avere la dicitura throws IOException da accettare religiosamente, spiegazioni più avanti nel corso es.: public static void main(string[] args) throws IOException { } gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 64

65 riepilogo lettura import java.io.bufferedreader; import java.io.inputstreamreader; import java.io.ioexception; esempio public class LeggereInput { public static void main(string[] args) throws IOException { InputStreamReader lettore = new InputStreamReader(System.in); BufferedReader console = new BufferedReader(lettore); String s = console.readline(); } } gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 65

66 sovraccarico (overloading) presenza di almeno due metodi con lo stesso nome si dice allora che il nome è sovraccarico (overloaded) i metodi debbono essere distinguibili in base al numero e/o tipo dei parametri substring è un esempio di metodo sovraccarico (classe String) gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 66

67 documentare le classi standard di documentazione: premettere ad ogni classe pubblica e a ciascun suo metodo pubblico un commento che ne descriva l'uso /** Il metodo serve a */ è possibile fare riferimento ai parametri (@param) e al valore restituito (@return) gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 67

68 esempio /** Il costruttore richiede la specifica della inizializzazione della variabile di start il valore iniziale del conteggio */ public Contatore(int start) { } inizio = start; valore = inizio; memoria = inizio; gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 68

69 utilità javadoc sfrutta i commenti nel formato /** */ e costruisce automaticamente documentazione HTML delle classi e dei metodi uso: javadoc *.java aprire il file index.html gen 04 IGEA 03-04, (c) FdA 69