7/7/2010. Confiabilidade Independência de Plataforma Segurança Oak se transforma em Java

Transcrição

1 Cay Horstmann, Gary Cornell. Core Java, Volume 1 - Fundamentos. Editora: Prentice Hall. Ano: Edição: 8 The Java Tutorials Standard Edition Revisão Geral Fernando Pedrosa fpedrosa@gmail.com : Existência de várias plataformas, sistemas operacionais, fornecedores 1991: Formação do Green Project O objetivo era fazer com que produtos eletrônicos falassem a mesma língua Mas cada um tinha uma API diferente 1991/1992 James Gosling começa a pensar em uma nova linguagem de programação baseada em C++ Codinome: Oak 1992 Primeiro protótipo (PDA) escrito em Oak 1995 A internet acontece De repente, as características de Oak encaixam perfeitamente com a internet Confiabilidade Independência de Plataforma Segurança Oak se transforma em Java 3 4 Linguagem de programação de propósito genérico Baseada em C/C++ Porém, mais simplificada, mais confiável Projetada com foco em aplicações Web De aceitação generalizada 5 6 1

2 Java removeu algumas funcionalidades incômodas de C++ Herança múltipla Ponteiros (não há aritmética de ponteiros) Alocação e desalocação manual de espaço de memória Sobrecarga de operadores E adicionou algumas funcionalidades Garbage Collection Segurança embutida Foco em objetos, com dados (atributos) e comportamento (métodos) Todas as funções são associadas a objetos Quase todos os tipos de dados são objetos (arquivos, Strings, etc.) Há tipos primitivos também Maior reúso, extensibilidade e organização de código 7 8 Java gera bytecodes, nunca código nativo Bytecode é um código intermediário que é independente de plataforma Os bytecodes são traduzidos on the fly para a instruções de máquina nativas (Java Virtual Machine) Write once, run everywhere A mesma aplicação roda em várias plataformas O tamanho dos dados primitivos (inteiro, double, booleano, etc.) é sempre o mesmo 9 10 Várias checagens de erro em tempo de compilação e de execução (exceções) Memória corrompida ou acessos não autorizados são impossíveis Não há buffer overflows Os limites dos arrays são sempre checados O coletor de lixo não monitora o uso dos objetos em tempo de execução Múltiplas threads de execução podem ocorrer simultaneamente Utiliza algumas diretivas de sincronismo sofisticadas para alcançar isto

3 Java é projetada para se adaptar a ambientes que evoluem As bibliotecas podem adicionar novos métodos ou variáveis de instância sem afetar os clientes Interfaces promovem flexibilidade e reusabilidade definem um contrato, mas não especificam a implementação Java checa o tipo de dado em tempo de execução Performance Java é mais lenta do que linguagens compiladas Um experimento em 1999 mostrou que Java pode ser de 3 a 4 vezes mais lenta do que C ou C++ Não é adequada a sistemas em tempo real Verbosidade As API s Java, atualmente, são muito verbosas (extensas) A arquitetura Java vem de quatro tecnologias separadas (porém relacionadas) A linguagem de programação O formato de arquivo.class A API Application Programming Interface A máquina virtual java (JVM) Todo o código fonte é escrito na linguagem de programação java Os programas são compilados em arquivos.class Classes (.class) rodam dentro da Máquina Virtual Java Quando um programa é executado, ele é assessorado por outras classes da API Java Combinadas, a JVM e a Java API formam uma Plataforma Ambiente em tempo de Compilação Hello.class Java Compiler Hello.java Object.class Exemplos de classes da API String.class Java Virtual Machine Ambiente em tempo de execução

4 A plataforma Java é única porque os programas podem funcionar sem modificação em qualquer plataforma de qualquer sistema operacional se essa plataforma tiver uma Máquina Virtual Java Comparação entre Java e um programa escrito em linguagem procedural Em um programa típico escrito em C, o código fonte é compilado diretamente para a linguagem de máquina de uma determinada plataforma Código Fonte em C C compilado para linguagem de máquina A linguagem de máquina é especificamente customizada para um determinado sistema operacional (Windows, Mac, UNIX, etc.) É impossível ter portabilidade de um único código fonte para todas as plataformas Diferente de linguagens tradicionais, Java não é compilada para código nativo de máquina Ao invés disso, Java produz bytecodes O bytecode é o resultado de uma compilação, mas este resultado é uma forma intermediária que não depende de nenhuma plataforma O bytecode é universal e lido por qualquer JVM (cada S.O tem a sua JVM) A JVM configura o seu próprio mundo dentro da memória RAM Cria um computador interno dentro do Sistema Operacional O bytecode conversa com a JVM, e a JVM conversa com o Sistema Operacional Java Source O bytecode é encontrado no meio caminho pela JVM Java Bytecode Entendeu por que Bill Gates não gosta de Java? JVM-IBM JVM-Mac JVM-Unix JVM-Win MVS Mac UNIX Wintel

5 A JVM interpreta o bytecode uma instrução por vez, e as traduz para código de máquina nativo O programa é compilado para bytecode uma vez, mas é interpretado de novo toda vez que ele roda Tipo boolean byte short char int long float double Descrição Pode assumir o valor true ou o valor false. Representa números binários. Inteiro de 8 bits em notação de complemento de dois. Pode assumir valores entre -2 7 =-128 e 2 7-1=127. Inteiro de 16 bits em notação de complemento de dois. Os valores possíveis cobrem a faixa de = a = Caractere em notação Unicode de 16 bits. Serve para o armazenamento de dados alfanuméricos. Também pode ser usado como um dado inteiro com valores na faixa entre 0 e Inteiro de 32 bits em notação de complemento de dois. Pode assumir valores entre = e = Inteiro de 64 bits em notação de complemento de dois. Pode assumir valores entre e Representa números em notação de ponto flutuante normalizada em precisão simples de 32 bits Representa números em notação de ponto flutuante normalizada em precisão dupla de 64 bits Operadores aritméticos Adição + Subtração Multiplicação * Divisão / Módulo % Em Java, não há operador de exponenciação Operador ternário de seleção [expressão? True : False ] Operadores de comparação Igualdade == Diferença!= Maior que > Menor que < Maior ou igual a >= Menor ou igual a <= O operador = é de atribuição Não confunda com o operador de igualdade Operadores de atribuição =,+=, -=, *=, /=, %= a += 2 -> a = a + 2; a -= 2 -> a= a - 2; a *= 2 -> a = a * 2; a /= 2 -> a = a/ 2; a %= 2 -> a = a % 2;

6 // PrePostIncrement.java As operações adicione 1 à variável ou diminua 1 da variável são tão comuns que têm os seus próprios operadores public class PrePostIncrement public static void main( String args[] ) int x=0; System.out.println( " Baseline, x = " + x ); x++; x--; System.out.println( "\n Pré incremento = ++x = " + ++x ); System.out.println( "\n Resultado, x = " + x ); Também podem ser pré fixados ++x; --x; x = 0; System.out.println( "\n Segunda Baseline, x = " + x ); System.out.println( "\n Pós incremento = x++ = " + x++ ); System.out.println( "\n Resultado, x = " + x ); System.exit( 0 ); Resultado Baseline, x = 0 Pré incremento = ++x = 1 Resultado, x = 1 Segunda baseline, x = 0 Operadores lógicos AND & (ou &&) OR (ou ) NOT! XOR ^ Curto-circuito: if(gender == F && age >= 65) Pós incremento = x++ = 0 Resultado, x = 1 if(gender == F age >= 65) Not: if(!(age>=65)) Variantes do If-Else if( expressão booleana ) declaração1; declaração2; if( expressão booleana ) declaração; else declaração; if( expressão booleana ) declaração; else if( expression ) declaração; else declaração; Switch int x = 0; switch( x ) case 1: faça algo; break; case 2: faça algo; break; case 55: faça algo; break; case 102: case 299: faça algo; break; default: A expressão inteira X é avaliada. Se x contiver 1, o case 1 é executado. Note o break após cada declaração. Todo o código é executado até chegar nele se não entrou em nenhum outro lugar, faça isso; break;

7 break; pode ser usado em estruturas while, do/while, for e switch continue; pode ser usado em estruturas while, do/while, for for(row = 1; row <= 10; row++) for(col=1; col <=5; col++) if( row == 5) break; else if (row == 6) continue; output += * ; output += \n ; While e Do-While while(expressão booleana) declaração1; declaração2; do declaração1; declaração2; while (expressão booleana); For for(inicialização; teste; incremento) declaração1; declaração2; Todas as três seções são opcionais Em Java, tudo deve rodar a partir de um arquivo.class Esse arquivo contém os bytecodes do programa O código fonte em Java deve ter a extensão.java Um programa chamado Hello.java será compilado para Hello.class Uma Classe é um código fonte compilado que contém as suas próprias variáveis de dados e procedimentos Atributos e Métodos A combinação das variáveis de dados e os métodos utilizados para ler, escrever ou modificar estes dados é chamada de Classe class Pencil public String color = red ; public int length; public float diameter; public static long nextid = 0; public void setcolor (String newcolor) color = newcolor;

8 Um classe pode ter os seguintes modificadores modificadores de visibilidade static final abstract É um tipo, seguido de um identificador, e, opcionalmente, uma cláusula de inicialização Atributos podem ter vários modificadores Modificadores de acesso static final Modificadores de acesso private O membro é acessível apenas dentro da própria classe package (default) O membro é acessível pela própria classe e por outras classes no mesmo pacote protected O membro é acessível pela própria classe, pelas classes do mesmo pacote e pelas suas subclasses public O membro é acessível por qualquer classe Pencil.java CreatePencil.java public class Pencil public String color = red ; public int length; public float diameter; private float price; public static long nextid = 0; public void setprice (float newprice) price = newprice; public class CreatePencil public static void main (String args[]) Pencil p1 = new Pencil(); p1.price = 0.5f; //ERRO Membros estáticos Apenas uma cópia do atributo existe, compartilhada por todos os objetos da classe O acesso fora da classe deve ser precedido pelo nome da classe System.out.println(Pencil.nextID); public class CreatePencil public static void main (String args[]) Pencil p1 = new Pencil(); Pencil.nextID++; System.out.println(p1.nextID); //Resultado? 1 Pencil p2 = new Pencil(); Pencil.nextID++; System.out.println(p2.nextID); //Resultado? 2 System.out.println(p1.nextID); //Resultado? 2 de novo

9 Constantes (final) O modificador final denota que o valor do atributo não pode ser modificado É o que chamamos de Constante É obrigatório inicializar o atributo ao criá-lo como final public class Constantes public static final double PI = 3.14; public static final double GRAVIDADE = 9.81; Valores default Se os atributos não forem inicializados com algum valor na sua criação, um valor default é assumido Tipo Valor inicial boolean false char \u0000 byte, short, int, long 0 float +0.0f double +0.0 objetos null A declaração do método consiste de Modificadores (opcional) modificadores de visibilidade abstract final static Tipo de retorno Nome do método Lista de parâmetros Cláusulas throws (opcional) Corpo do método Overloading (polimorfismo estático) Uma classe pode ter mais de um método com o mesmo nome, desde que suas assinaturas sejam diferentes Assinatura = nome + parâmetros public class Pencil public void setprice (float newprice) price = newprice; public void setprice (Pencil p) price = p.getprice(); Passagem de Parâmetros Passando um dado primitivo Passagem de Parâmetros Passando uma referência public void m1 (int a) b = b + 1; public void m2( ) int b = 3; m1(b); // agora b =? // b = 3, ainda! class PassRef public static void main(string[] args) Pencil lapisazul = new Pencil( AZUL"); System.out.println( cor original: " + lapisazul.cor); pintarvermelho(lapisazul); System.out.println( nova cor: " + lapisazul.cor); public static void paintred(pencil p) p.cor = VERMELHO"; lapisazul cor: AZUL lapisazul p cor: AZUL lapisazul p cor: VERMELHO

10 Cuidado: a passagem de parâmetros em Java é sempre por valor (cópia) Mesmo quando uma referência é passada (objetos), uma cópia é feita da referência original Um array consiste de uma coleção de itens de dados todos do mesmo tipo O tamanho de um array é estático Uma vez que o array é criado, não é possível modificar o seu tamanho A estrutura que permite crescimento dinâmico é a classe Vector Os elementos do array são localizados contiguamente na memória char[] x = new char[5]; X Quando um array é alocado, os elementos são automaticamente inicializados Dados Primitivos Tipos numéricos são inicializados com zero Primitivos char são inicializados com espaços Primitivos boolean são inicializados com false Referências Para arrays de tipos referência (objetos), as referências são inicializadas com null x[0] = Z X[1] = q X Z q Superclasse public class Person private String name; public Person ( ) name = sem_nome ; public Person ( String initialname) this.name = initialname; public String getname ( ) return name; public void setname ( String newname ) name = newname; Subclasse public class Student extends Person private int studentnumber; public Student ( ) super( ); studentnumber = 0; public Student (String initialname, int initialstudentnumber) super(initialname); studentnumber = initialstudentnumber; public int getstudentnumber ( ) return studentnumber; public void setstudentnumber (int newstudentnumber ) studentnumber = newstudentnumber;

11 Toda classe herda de outra classe, quer isso seja declarado ou não Se uma classe não declarar explicitamente que herda de outra classe, então ela herda, implicitamente, de Object Hierarquia de classes do exemplo passado: Object Person Student Polimorfismo estático Sobrecarga (overloading) Prover mais de um método com o mesmo nome mas com assinaturas diferentes Polimorfismo dinâmico Sobreposição (overriding) Substituir a implementação da superclasse (método original) com outro método de mesma assinatura O método da subclasse pode redefinir o nível de visibilidade, mas este novo nível deve ser de escopo mais amplo public class Funcionario String nome; String CPF; public double calc_sal() return 0.0; public class FuncionarioAssalariado extends Funcionario double salario; public double calc_sal() return salario; public class FuncionarioDiarista extends Funcionario double pagamentopordia; int dias; public double calc_sal() return dias * pagamentopordia; public class Teste public static void main( String args[] ) Funcionario ref; // superclass reference String output = ""; Chefe c = new Chefe( João", da Silva", ); FuncionarioDiarista d = new FuncionarioDiarista( Maria", José", 13.75, 40 ); ref = c; // Referência ao Funcionário Chefe output += ref.tostring() + " faturou $" + ref.faturamentos(); ref = d; // Referência ao Funcionário Diarista output += ref.tostring() + " faturou $" + ref.faturamentos(); System.out.println( + output ); System.exit( 0 ); Uma interface é um modo de especificar o que classes devem fazer sem descrever como fazê-lo Não é uma classe, mas um conjunto de requisitos para classes que querem implementar esta interface É um contrato estabelecido A declaração consiste da palavra chave interface, o seu nome e os membros Similarmente às classes, podem ter Atributos (na verdade, Constantes da interface) Métodos public interface Shape public abstract double area(); public abstract double volume(); public abstract getname();

12 Constantes Uma interface pode declarar constantes, que serão, sempre public, static e final Todos os nomes devem ser inicializados Métodos São sempre públicos e abstratos, ainda que isto seja omitido Não podem ser static nem final public interface Shape public static final int ID_CIRCULO = 1; public static final int ID_TRIANGULO = 2; public static final int ID_QUADRADO = 3; Implementando interfaces Dois passos são necessários para classes implementarem interfaces 1. Declarar que a classe pretende implementar uma dada interface através da palavra chave implements 2. Definir (dar corpo) a todos os métodos da interface Classes podem implementar mais de uma interface, basta separar a declaração por vírgulas public class Circulo implements Shape, implements Objeto2D... Interfaces podem ser estendidas (inclusive com herança múltiplca public class Circulo implements Shape public abstract double area()...; public abstract double volume()...; public abstract getname()...; public interace Objeto3D extends Objeto2D, Shape São eventos que acontecem durante a execução do programa que interrompem o fluxo normal das operações Normalmente representam erros da aplicação Java permite gerenciar erros de maneira controlada e se recuperar deles O que os usuários esperam após um erro? Ser notificados que o erro aconteceu Salvar todo o seu trabalho Permiti-los sair do programa de forma suave Java suporta o tratamento de exceções com o uso de três palavras-chave try throw catch Um exemplo sem tratamento de exceção:

13 public class SemTratamentoDeExcecao public static void main( String[] args ) int x = 1, y = 0, z = 0; Divisão por zero z = x / y; System.out.println( x/y = + z ); Este resultado nunca vai ser impresso, nem nenhum aviso será dado quanto erro O programa simplesmente é interrompido Não há tratamento de exceção public class ComTratamentoDeExceção public static void main( String[] args ) int x = 1, y = 0, z = 0; try z = x / y; catch( DivisaoPorZeroException e ) System.out.println( Exceção ); finally System.out.println( Sempre! );