Introdução linguagem Java principais pacotes. Bruno Calegaro

Transcrição

1 Introdução a linguagem Java e principais pacotes Bruno Calegaro

2 O que é o Java? O Java é uma linguagem de programação de propósito geral, concorrente, com base em classes e orientada a objetos. Foi projetada para ser simples o bastante para que a maioria dos programadores se torne fluente com ela. A linguagem Java tem relação com C e C++, mas é organizada de maneira diferente, com vários aspectos de C e C++ omitidos e algumas ideias de outras linguagens incluídas. (Gosling et al., 2000, pág. 1)

3 Pequeno Histórico (1/4) 1991, projeto Green da Sun Microsystem, criou uma nova geração de computadores portáteis inteligentes, capazes de se comunicar de várias maneiras, ampliando suas potencialidades de uso. Para tanto, decidiu-se criar também uma nova plataforma para desenvolvimento desses equipamentos, de forma que seu software pudesse ser portado para os mais diferentes tipos de equipamentos (tecnologia para aplicativos embutidos em dispositivos).

4 Pequeno Histórico (2/4) James Gosling, criação de uma nova linguagem de programação: simples, portátil e fácil de programar (Oak, carvalho, em inglês). Devido a problemas de copyright, o Oak recebe o nome Java, mas continua sem uso definido até 1994, quando, estimulados pelo grande crescimento da Internet, Patrick Naughton e Jonathan Payne desenvolveram o programa navegador WebRunner (HotJava), capaz de efetuar o download e a execução de código Java via Internet.

5 Pequeno Histórico (3/4) Maio de 1995, apresentação formal pela Sun, no SunWorld 95, quando o interesse pela solução mostrouse explosivo. No início de 1996, a Netscape Corp. lança a versão 2.0 de seu navegador, que incorpora as capacidades de efetuar o download e realizar a execução de pequenas aplicações Java, então chamadas de applets. Sun decide disponibilizar um conjunto de ferramentas de desenvolvimento Java (JDK) gratuitamente para a comunidade de software.

6 Pequeno Histórico (4/4) Em meados de 1996, Java Devoloper s Kit 1.02 (JDK 1.02), versão mais difundida. Em 1997, torna-se disponível o JDK 1.1, que inclui grandes melhorias para o desenvolvimento de aplicações gráficas e distribuídas. No final de 1998, uma grande série de adições, melhorias e correções são incorporadas ao kit, iniciando o que a Sun denomina oficialmente família Java 2. Neste ponto, o JDK passa a ser denominado de Java 2 SDK (Software Developer s Kit). Atualmente, a JDK encontra-se na 8 versão.

7 Linguagem Java Linguagem de programação orientada a objetos Familiar (sintaxe parecida com C) Simples e robusta (minimiza bugs, aumenta produtividade) Suporte nativo a threads (+ simples, maior portabilidade) Dinâmica (módulos, acoplamento em tempo de execução) Com coleta de lixo (menos bugs, mais produtividade) Independente de plataforma Segura (vários mecanismos para controlar segurança) Código intermediário de máquina virtual interpretado (compilação rápida - + produtividade no desenvolvimento) Sintaxe uniforme, rigorosa quanto a tipos (código mais simples, menos diferenças em funcionalidades iguais)

8 Características importantes Orientada a objetos Independente de plataforma Sem ponteiros Permite multithreading Segura Robusta Simples

9 Java é Orientada a Objetos Java é uma linguagem puramente orientada a objetos, pois, com exceção de seus tipos primitivos de dados (número, caractere e booleano), tudo em Java são classes ou instâncias (objetos) de uma classe. Atende a todos os requisitos necessários para uma linguagem ser considerada orientada a objetos: oferecer mecanismos de abstração encapsulamento herança

10 Java é Independente de Plataforma Programas Java não são compilados para uma plataforma de hardware específica, mas, sim, para uma forma intermediária de código (bytecodes) destinada à máquina virtual Java, denominada JVM (Java Virtual Machine). A JVM é, na verdade, um interpretador de bytecodes para a plataforma na qual eles são executados. Por ser possível implementar uma JVM para qualquer plataforma, um mesmo programa Java pode ser executado em qualquer arquitetura que disponha de uma JVM.

11 Máquina Virtual Java JVM Java Virtual Machine Bytecode não é código de máquina, e sim um padrão binário (consiste de 1 s e 0 s) que não é específico para um processador. A Especificação define Máquina Virtual Java como: Máquina imaginária que é implementada através de sua emulação em um software contido em uma máquina real. O código da Máquina Virtual Java é armazenado nos arquivos.class, que contém o código de, no máximo, uma classe pública.

12 Máquina Virtual Java Ambiente de Desenvolvimento Código Java (*.java) Compilador (javac) Distribuição Bytecode Java (*.class) VM Windows VM Linux VM Celular SO Windows SO Linux SO Celular Ambiente de Execução

13 Java não possui ponteiros Java não permite a manipulação direta de endereços de memória nem exige que os objetos criados sejam explicitamente destruídos, livrando os programadores de uma tarefa complexa. Toda a manipulação de variáveis e objetos se dá por intermédio de referências. Além disso, a JVM possui um mecanismo automático de gerenciamento de memória, conhecido como automatic garbage collector, que recupera a memória alocada para objetos não mais referenciados pelo programa.

14 Java permite multithreading Java oferece recursos para o desenvolvimento de aplicações capazes de executar múltiplas rotinas concorrentemente, possibilitando sua sincronização. Cada uma dessas rotinas é como um fluxo de execução independente, usualmente denominado thread. Exemplo, um web browser pode estar emitindo o som de um clip, enquanto estiver fazendo scrolling de uma página e ainda carregando uma imagem em background.

15 Java é seguro Considerando a possibilidade de que as aplicações possam ser obtidas através de uma rede, a linguagem Java possui mecanismos de segurança que podem, no caso de applet, evitar, por exemplo, qualquer operação no sistema de arquivos da máquina-alvo, minimizando problemas de segurança. Tal mecanismo é flexível o suficiente para determinar se uma applet é considerada segura, especificando nesta situação diferentes níveis de acesso ao sistema-alvo.

16 Java é robusto = Código confiável Java não aceita o acesso direto aos ponteiros de memória o que evita muitos problemas de memória comuns em linguagens, tais como C e C++. Executa verificações enquanto a applet está sendo executada, para se certificar de que todas as referências de arrays e de strings estejam dentro dos intervalos de cada item. Fortemente tipada: o compilador faz verificações para evitar potenciais erros de incompatibilidade. Garbage collection automática evita erros de uso de memória.

17 Tratamento de Exceções Java institui um método de detecção de erros conhecido com tratamento de exceções. objetivo tratar erros de software ou hardware como separando o código de tratamento de erros do código normal da aplicação Em tempo de execução, o Java levanta exceções quando alguma coisa sai errada e o código da aplicação, se escrito adequadamente, poderá solucionar.

18 Java é fácil de aprender Pequeno número de construções de linguagem. Familiar para os programadores C e C++. Elimina algumas das construções mais complicadas: desvio incondicional (goto) herança múltipla ponteiros Grande número de APIs (Application Programming Interfaces) para o desenvolvimento de aplicações específicas.

19 Tecnologia Java Java Platform, Standard Edition (Java SE) é a versão básica, destinada ao desenvolvimento da maior parte das aplicações de desktop e estações de trabalho. Java Platform, Enterprise Edition (Java EE) plataforma java para desenvolvimento e execução de aplicações servidoras, possui suporte para desenvolver aplicações robustas e escaláveis, para suportar grandes números de usuários. Java Platform, Micro Edition (Java ME) plataforma voltada para pequenos devices (telefones celulares, televisores, aparelhos eletrônicos em geral)

20 Tecnologia Java

21 Ambiente de execução e desenvolvimento Java Development Kit (JDK) Coleção de ferramentas de linha de comando para, entre outras tarefas, compilar, executar e depurar aplicações Java Java Runtime Environment (JRE) Tudo o que é necessário para executar aplicações Java

22 Ambiente de Desenvolvimento Java Java Platform, Standard Edition (Java SE): Editor de textos ASCII simples, tal como o Bloco de Notas de qualquer versão do Microsoft Windows. IDEs voltadas para a programação Java tais como: BlueJ, Gel, Eclipse, JCreator e Netbeans; também são alternativas para o desenvolvimento de aplicações Java.

23 Kit de Desenvolvimento Java O kit é composto de quatro partes básicas: Um conjunto de ferramentas para desenvolvimento de aplicações Java. Uma extensa biblioteca de classes padronizadas Java, denominada Java Standard API. Um ambiente de execução Java (JRE- Java Runtime Environment). Exemplos, código-fonte das porções públicas e a documentação das APIs.

24 As principais ferramentas incluídas no kit JavaSE são: Visualizador de applets (appletviewer). Utilitário para criar e manter arquivos compactados Java ARchive (jar). Java ARchive e é o formato criado pela Sun Microsystems para distribuir aplicações e bibliotecas na plataforma Java Máquina virtual Java (java). Compilador para linguagem Java (javac). Programa para geração de documentação (javadoc).

25 Ambientes visuais de desenvolvimento Java Eclipse Netbeans Visual J#.Net Microsoft JBuilder Borland VisualAge Generator for Java IBM IntelliJ IDEA Oracle JDeveloper

26 Adaptador Sistema Operacional O ambiente Java Aplicativos e Miniaplicativos (applet) Classes e API Java Java Virtual Machine (JVM) Adaptador Browse Sistema Operacional Sistema Operacional Java Hardware Hardware Hardware (a) (b) (c) Rigorosamente falando, a plataforma Java é constituída apenas de suas classes e API específicas, juntamente com a JVM. A plataforma Java pode ser adaptada para hardware específico de três formas: (a) por meio de um adaptador específico para cada sistema operacional/hardware específico; (b) por meio de um adaptador específico para cada browse específico; (c) Sendo integrada a um sitema operacional nativo Java que opere para um certo hardware.

27 A Criação de Aplicações Java 1 Passo Editor ASCII Arquivo.java O primeiro passo consiste da edição do programa por meio de um editor de textos capaz de salvar arquivos no formato ASCII (por exemplo, o bloco de notas (Notepad) do Microsoft Windows). Após a edição de qualquer programa Java, os arquivos devem, obrigatoriamente ser salvos com a extensão.java. Tais arquivos de programa são chamados de arquivos-fonte de programa ou apenas arquivos-fonte.

28 A Criação de Aplicações Java 2 Passo Editor ASCII Arquivo.java Compilador Java (javac) Arquivo.class O segundo passo é a compilação do programa, que deve ser feita pelo programa javac fornecido com o Kit. Não encontrando erros, o compilador javac transformará o arquivo-fonte em um ou mais arquivos de extensão.class. Cada arquivo.class contém bytecodes, formato intermediário da plataforma Java, equivalentes do programa editado. Existindo erros, os mesmos devem ser localizados e corrigidos, repetindo-se, para isso, os passos 1 e 2.

29 A Criação de Aplicações Java 3 Passo Editor ASCII Arquivo.java Depois de compilado sem erros, o programa Java pode ser executado, o que corresponde ao último passo da seqüência de criação de programas. No caso de aplicações Java, acionamos o programa java, que corresponde à máquina virtual que interpretará os bytecodes, informando apenas o nome do arquivo.class que desejamos executar. Compilador Java (javac) Arquivo.class No caso de miniaplicativos (applet), deve-se utilizar o programa appletviewer, informando o nome do arquivo HTML que incorpora o applet. Máquina Virtual Java (java)

30 Método main() public static void main(string args[]) main() é um método público (public) static uma keyword que informa ao compilador que o método main() pode ser utilizado no contexto da classe, não exigindo uma instância para sua execução. void indica que o método main() não retorna nada. Isso é importante porque a linguagem Java executa uma verificação de tipos cuidadosa, que inclui verificar se os métodos chamados retornam os tipos com os quais foram declarados. String args[] declaração de um array de strings. Estes são os argumentos digitados na linha e comandos após o nome da classe: java AloMundo arg1 arg2...

31 Método main() Uma aplicação Java pode conter várias classes: cada classe pública dá origem a um arquivo *.class uma delas deverá conter o método main() que representa o ponto inicial da execução da aplicação. Outras linguagens de programação, especialmente C e C++ também utilizam a declaração main() como o ponto inicial da execução de uma aplicação.

32 Tipos de Dados Java possui os mesmos tipos primitivos de qualquer linguagem de programação boolean char byte short int long float double

33 Tipos de Dados Java possui conversão automática de tipos: Um byte pode ser convertido em um int short, int, long, float ou double Um short pode ser convertido em um int, long, float ou double Um char pode ser convertido em um int, long, float ou double Um int pode ser convertido em um long, float ou double Um long pode ser convertido em um float ou double Um float pode ser convertido em um double

34 Tipos de Dados

35 Operadores Existem diversos operadores na linguagem Java Operadores aritméticos +,-,*,/,^ Operadores lógicos, &&,,?: Operadores condicional ==,!=,!, <=, <, >=, > Operador de atribuição = Operadores delimitadores., []

36 Controle de Fluxo O controle de fluxo é efetuado através do uso de condicionais, que são estruturas que modificam o fluxo de execução normal do programa. if-else while e do-while for break e continue switch

37 Palavras Reservadas Palavras reservadas ou keywords são nomes especiais para representar algum comportamento para a linguagem Familiarizados com o C notarão em Java a existência de algumas novas palavras. Entre elas: abstract interface class extends implements import new static public private protected

38 2. Interface gráfica Utilizando a classe JOptionPane através dos métodos showconfirmdialog showinputdialog showmessagedialog showoptiondialog Entrada de Dados Em Java podemos receber a entrada de dados de duas formas: 1. Linha de comando Um dois modos é utilizar a classe Scanner

39 Pacotes em Java O que são pacotes? Um pacote (package) em Java é um diretório em que está armazenada uma ou mais classes Para usar uma classe de um pacote se usa a palavra reservada import Exemplo: import java.util.vector import java.util.* A diferença do primeiro comando pelo segundo é que podemos utilizar uma classe específica (Date) no primeiro No segundo caso o * significa que podemos utilizar todas as classes que estiverem no pacote

40 O pacote java.lang Por padrão o pacote java.lang é importado automaticamente pelo Java Nele estão as classes que representam os tipos primitivos: Integer, Float, Boolean, Byte, Caracter, String, Math, Object, System, Thread, entre outros Strings em Java são representadas pela classe java.lang.string Na classe das strings existem diversos métodos que podem manipulá-las de diversas maneiras

41 Classes Wrapper São as classes que representam os tipos primitivos: Integer, Double, Byte, etc Essas classes contém diversos métodos para manipular os respecitos tipos Suas funções mais utilizadas são: parseint(), parsedouble(), etc tostring()

42 O pacote java.util Nesse pacote existem uma série de classes úteis Uma exemplo é a classe ArrayList e Vector, para lidar com listas, as classes Formatter, Scanner, Stack, Timer, entre outras.

43 Coleções Coleções (estruturas de dados) são encontradas em qualquer linguagem de programação e em Java as coleções recebem um tratamento especial O framework Collections surgiu com a intenção de formar uma arquitetura unificada para representação e manipulação de coleções. Esse framework é o conjunto de implementações (classes e interfaces) oferecidas no pacote java.util que fornecem as principais funcionalidades esperadas quando trabalha-se com conjuntos de elementos (coleções).

44 Coleções O uso de coleções facilitam a vida do programador do Java porque diferente de outras linguagens como o C, ele já conta todas funcionalidades implementadas, ou seja, o programado não precisa fazer a sua própria Lista, Fila ou Árvore. Ao utilizarmos as coleções já implementadas obtemos os seguintes benefícios: Redução na codificação: Muitas funcionalidades esperadas durante a manipulação de um conjunto de elementos já estão prontas; Melhor desempenho do programa: As implementações das uncionalidades e estruturas de armazenamento foram feitas com o objetivo de fornecerem um desempenho ótimo; Maior qualidade do programa: Respeitando as interfaces podemos substituir as implementações utilizadas sem prejuízo ao resto doprograma;

45 Arquitetura: Coleções

46 Coleções Nesta figura temos as interfaces (raízes e nós das árvores) que formam o conjunto de interfaces disponíveis. Nas folhas (retângulos com bordas mais espessas) encontramos as classes concretas ou implementações destas interfaces. Esta arquitetura de interfaces forma o núcleo do Java Framework Collections e todas as classes concretas irão derivar de uma ou mais interfaces. É interessante notar que apesar da arquitetura única as coleções derivadas da interface Map não implementam a interface Collection no entanto elas também fazem parte do pacote de implementações Java para coleções. A figura apresentada pode ser interpretada da seguinte forma: Um Set, List ou Queue é um tipo de Collection, cada um com suas particularidades. Já um Map não é do mesmo tipo dos demais mas também manipula coleções de elementos

47 Coleções Set: Representa uma coleção que não pode conter duplicatas, implementa uma abstração dos conjuntos matemáticos; List: Representa uma coleção ordenada (ordem de inserção) e que permite duplicatas; Queue: Parecida com a interface List porém adiciona algumas funcionalidades, é muito utilizada para representar listas de elementos cuja ordem é importante, normalmente elementos em ordem de processamento; Map: É um objeto que armazena um elemento e o remove através da sua chave, os Maps não aceitam chaves duplicadas.

48 Coleções Algumas definições: Ordenação: Define que a coleção possui algum tipo de ordem determinada por regra(s). Ex: Crescente, decrescente, prioridade e etc. Organização: Garante que a coleção sempre é percorrida em uma determinada seqüência não aleatória. Ex: Ordem de inserção, índice e etc.

49 List A interface List garante que todas as suas implementações serão organizadas, isto é, a ordem de inserção será mantida e são permitidas duplicatas, isto é, objetos iguais de acordo com o método equals(). Ao contrário do Set, qualquer implementação da interface List mantém seus elementos indexados, ou seja, existe uma preocupação com o posicionamento de cada elemento e esta posição é determinada pelo índice. Devemos utilizar um List quando a ordem de inserção ou a posição na coleção nos interessa

50 List Alguns métodos importantes quando manipulamos Lists:

51 ArrayList e Vector Um ArrayList pode ser visto como um vetor (array) porém dinâmico, isto é, ele aumenta o espaço disponível a medida que é demandado. Ele é organizado pelo índice, ou seja, temos alguma garantia quanto a ordem que encontraremos os elementos. Vector é basicamente um ArrayList, no entanto seus métodos são sincronizados o que significa que o acesso por vários processos simultaneamente é coordenado. Antes de continuarmos falando das implementações da interface List, iremos introduzir uma nova característica da linguagem Java e mostrar trechos de códigos que a utilizam junto com ArrayList e Vector: Generics: É uma funcionalidade introduzida a partir da versão 1.5 do Java. Em relação as coleções sua principal característica é definir o tipo aceito pela coleção;

52 ArrayList e Vector Até agora as nossas coleções aceitavam qualquer tipo de elemento, desde que fosse um Object, por exemplo, abaixo temos um ArrayList onde adicionamos uma String e um Integer: Isto era possível pois nossas coleções aceitam qualquer elemento que seja do tipo Object, e todas as classes criadas em Java automaticamente herdam, e portanto são, da classe Object.

53 ArrayList e Vector No entanto, com o uso de Generics podemos definir de que tipo específico será a nossa coleção. Abaixo temos um exemplo de ArrayList, parecido com o anterior, utilizando Generics: Perceba que a partir de agora este List aceita apenas objetos do tipo Integer utilizando esta notação, declaração <Integer> junto a declaração da Classe/Interface, evito que sejam inseridos indevidamente outros tipos que não sejam Integer na minha coleção

54 A classe Collections Da mesma forma que para vetores, Java fornece uma classe com um conjunto de funcionalidades muito utilizadas (ordenação, pesquisa, preenchimento e etc.) na manipulação das estruturas de dados do Framework Collections também existe uma classe similar Algumas funcionalidades úteis: Ordenação Mistura/ Desordenação Pesquisa Entre outras: reverse, fill, swap, addall, frequency, disjoint.

55 A classe Collections Ordenação O algoritmo de ordenação implementado na classe Collections ordena os elementos em ordem ascendente.

56 A classe Collections Mistura/Desordenação Este algoritmo é o oposto ao anterior, ao invés de ordenar ele desordena (mistura) os elementos dentro de um List. A primeira vista pode parecer pouco útil, mas existem situações onde você irá querer desordenar sua estrutura de dados para obter um elemento aleatoriamente. Por exemplo, abaixo temos uma possível implementação para a modalidade de sorteio cujos nomes dos elementos a serem sorteados, normalmente pessoas, são escritos em pequenos pedaços de papéis e o primeiro a ser escolhido é o vencedor.

57 A classe Collections Mistura/Desordenação

58 A classe Collections Pesquisa Quando falamos em estruturas de dados obrigatoriamente devemos pensar em algoritmos de ordenação e pesquisa, pois, de que adianta uma estrutura de dados cujos elementos não conseguimos localizar? Ao manipularmos estruturas de dados sempre devemos ter em mente que iremos ordená-las ou pesquisá-las. Por isto a importância deste algoritmo. A pesquisa efetuada pela Classe Collections retorna um número inteiro positivo ou zero se o elemento for encontrado e negativo se o elemento não existe na coleção. Quando o elemento existe na coleção o número representa o seu índice (posição), por outro lado, quando o elemento não existe, o número, em módulo, representa a posição que ele deveria estar (ponto de inserção), neste caso, esta posição somente é válida se a coleção estiver ordenada antes da pesquisa.

59 Pesquisa A classe Collections

60 Referência Curso Java Starter Disponível gratuitamente em: Programação em Java Uma introdução Abrangente Shildt, H., Skrien, D Programação com Java Hubbard. H