Java un OOP pamati

1. Java un OOP pamati

2. Ievads • Nepieciešamas priekšzināšanas • Java Standard Edition • Objektorientēta programmēšana • Pārskata lekcijas par programmēšanas valodu Java • http://www.ltn.lv/~apsitis/java-eim/de/index_java.html • Materiāli Ante.lv XWiki • http://www.ante.lv/xwiki/bin/view/Training.JavaEIM/

3. Javas tehnoloģija • Javas tehnoloģijā ietilpst: • Javas programmēšanas valoda • Javas standarta API un citas bibliotēkas • Izstrādes vide un rīki, piemērām: • kompilēšanas rīks javac • CLASS koda interpretātors java • dokumentācijas ģenerēšanas rīksjavadoc • klašu failu arhivēšanas rīksjar • Lietojumprogrammu darbināšanas vide • Java Runtime Environment

4. Javas vides uzstādīšana • Ielādēt Java Developer Kit (JDK) no Interneta • Uzinstalēt to, piemērām, direktorijā c:\Program Files\Java\jdk1.6.0 • Izpildāmas programmas atrodas apakšdirektorijā • \bin\java.exe • \bin\javac.exe • Lai ar Javu strādāt no patvaļīgas direktorijas • definēt sistēmas vides mainīgo JAVA_HOME ar vērtību c:\Program Files\Java\jdk1.6.0 • pievienot PATH sistēmas mainīgajam direktoriju %JAVA_HOME%\bin

5. Vienkārša Javas programma package sample1; public class ClockMain { public static void main(String[] args) { MyClock myClock = new MyClock(); System.out.println(myClock.getMessage()); } } ClockMain.java package sample1; import java.util.Date; public class MyClock { public String getMessage() { Date d = new Date(); return "Pareizs laiks: " + d; } } MyClock.java Kompilēšana un palaišana: javac ClockMain.java java ClockMain

6. Kompilācija un izpilde

7. Javas Virtuālā Mašīna (JVM) • The Java Virtual Machine is an abstract computing machine • The JVM is the component of the technology responsible for • its hardware- and operating system- independence • the small size of its compiled code • ability to protect users from malicious programs • The JVM knows nothing of the Java programming language, only of a particular binary platform-independent .class format

8. Klašu ielādētājs (classloader) • The Java Classloader is a part of the JRE that dynamically loads Java classes into the JVM • Class files are not loaded into memory all at once, but rather are loaded on-demand, as needed by the program

9. JAR faili • JAR = Java Archive • Šīs formāts atļauj apvienot vairākasklases vienā arhīvā (līdzīgi ZIP formātam) • Parasti JAR faili satur klašu failus un papildus resursus • JAR faila izveidošana jar cf jar-file input-file(s)

10. Classpath • Classpath ir arguments, kurš saka Javas Virtuālai Mašīnas kur meklēt pakotnes un klases • Classpath var uzstādīt: • No komandu rindas • Kā sistēmas vides mainigo java -classpath D:\myprogram;D:\myprogram\lib\supportLib.jar org.mypackage.HelloWorld set CLASSPATH=D:\myprogram;D:\myprogram\lib\supportLib.jar java org.mypackage.HelloWorld

11. Objektorientētā programmēšana • Klase (class) • Objekts (object) • Interfeiss (interface) • Abstrakcija (abstraction) • Iekapsulēšana (encapsulation) • Mantošana (inheritance) • Polimorfisms (polymorphism)

12. Interfeiss • Interfeiss ir kontrakts starp klasi un ārējo pasauli • Kad klase implementē interfeisu, tā apsola nodrošināt uzvedību, ko pasludina interfeiss • Daudzas klases var implementēt vienu un to pašu interfeisu • Klase var implementēt vairākus interfeisus

13. Interfeisa piemērs public interface Flyer { public void takeOff(); public void land(); public void fly(); } public class Airplane implements Flyer { public void takeOff() { // accelerate until lift-off // raise landing gear } public void land() { // lower landing gear // deccelerate and lower flaps until touch-down // apply breaks } public void fly() { // keep those engines running } }

14. Sadalīšana sastāvdaļās (decomposition) Priekšrocības, ja programmu dala mazākās daļās: • Darba dalīšana: var paātrināt izstrādi, sadalot cilvēkiem • Atkalizmantošana: dažus gabalus, kuri ir kopīgi vairākām programmām var izgatavot vienreiz un lietot daudzkur • Modulāra analīze: katru daļu var atsevišķi pārbaudīt • Izmaiņu lokalizējamība: izmaiņa parasti skar tikai dažas no daļām

15. Iekapsulēšana (encapsulation) • Encapsulation is the concept that an object should totally separate its interface from its implementation. All the data and implementation code for an object should be entirely hidden behind its interface. • The term encapsulation is often used interchangeably with data hiding • Klases metodes ir public, atribūti irprivate

16. Iekapsulēšana (piemērs 1-3) • Sliktā, neobjektorientētā veidā projektēta, Javas klase: • Klienta programmai ir tieša pieeja šīs klases iekšējiem datiem: MyDate d = new MyDate(); d.day = 32; // neesošs datums d.month = 2; d.day = 29; // grūtāk noskaidrot datuma esamību d.day = d.day + 1; // nepārbauda mēneša beigas

17. Iekapsulēšana (piemērs 2-3) • Uzlabots risinājums: • Klienta programmai jālieto setXXX()/getXXXX() metodes, lai piekļūtu iekšējiem datiem: MyDate d = new MyDate(); d.setDay(32); // nederīga diena, atgriež "false" d.setMonth(2); d.setDay(30); // intervāliem atbilst, bet aplami, // setDay atriž vērtību "false" d.setDay(d.getDay() + 1); // atgriež "false", ja ir mēneša beigas

18. Iekapsulēšana (piemērs 3-3) • Lietojot iekapsulēšanu, klases MyDate iekšējo uzbūvi var mainīt (vienu privāto atribūtu vietā ieviešot citus utml.), bet ja nebūs izmainījusies publisko metožu uzvedība, šīs izmaiņas klases lietotāji nepamanīs.

19. Iekapsulēšana (kopsavilkums ) • Klases projektējums ar iekapsulēšanu: • noslēpj klases implementācijas detaļas • lietotājs spiests lietot interfeisu, lai piekļūt datiem • padara kodu vieglāk uzturamu

20. Mantošana • Object-oriented programming allows classes to inherit commonly used state and behavior from other classes. • Javas valodā: • katrai klasei var būt tikai viena super-klase • katrai super-klasei potenciāli var eksistēt bezgalīgi daudz apakš-klases class MountainBike extends Bicycle { // new fields and methods // defining a mountain bike would go here } http://java.sun.com/docs/books/tutorial/java/concepts/inheritance.html

21. Javas platformas klašu hierarhija • Klase java.lang.Object definē un implementē funkcijas un uzvedību, kas ir kopīga visām klasēm - ieskaitot Jūsu klases java.lang.Object atrodas klašu hierarhijas augšā http://java.sun.com/docs/books/tutorial/java/IandI/subclasses.html

22. java.lang.Objectmetodes • clone() • equals(Object obj) • finalize() • getClass() • hashCode() Kādas Jūs varat nosaukt java.lang.Object klases metodes? • notify() • notifyAll() • toString() • wait()

23. Polimorfisms • Polymorphism is the capability of an action or method to do different things based on the object that it is acting upon. public class AnimalReference{ public static void main(String args[]){ Animal ref;// set up var for an Animal Cow aCow = new Cow("Bossy"); // make specific objects Dog aDog = new Dog("Rover"); Snake aSnake = new Snake("Earnie"); // now reference each as an Animal ref = aCow;ref.speak(); ref = aDog;ref.speak(); ref = aSnake;ref.speak(); }}

24. Kas vēl svarīgs ir Javas valodā? • Kolekcijas (collections) • Izņēmumi (exceptions) • Ievade/Izvade (input/output) • Pavedieni (threads)

25. Ietvari/karkasi (frameworks) un API No Wikipedia: • A software framework is a re-usable design for a software system (or subsystem). • Various parts of the framework may be exposed through an API. Citiem vārdiem: • Ietvari/karkasi ir lielas objektu grupas, kas nodrošina sarežģītu mijiedarbību. • Funkcionalitātei var piekļūt izmantojot API.

26. Open-Closed princips • Ietvarus var lietot oriģinālajā veidā un var arī paplašināt, lai paplašinātu tajos iebūvēto uzvedību ar jaunām iezīmēm. • Open-Closed princips apgalvo, ka pielāgojumu klasēs, kuras manto no ietvara klasēm, nedrīkst mainīt ietvara klases uzvedību; to drīkst vienīgi paplašināt. • “Software entities like classes, modules and functions should be open for extension, but closed for modification.” Bertrand Meyer (1988)

27. Ietvaru piemēri • Spring Framework • The leading full-stack Java/JavaEE application framework • JUnit • A unit testing framework for the Java • jBPM • Workflow management system based on J2EE • Jena • A Semantic Web framework for Java

28. Apache Commons The Commons is an Apache project focused on all aspects of reusable Java components • Collections Extends or augments the Java Collections Framework • IO Collection of I/O utilities • Codec General encoding/decoding algorithms (for example phonetic,base64, URL) • Digester XML-to-Java-object mapping utility • Net Collection of network utilities and protocol implementations

29. Java 5.0 (Tiger) • Generics • for loops • Annotations (Metadata) List<String> values = new ArrayList<String>(); public void save(List<? extends PersistentEntity>); List<String> values = getValues(); for (String s: values){ ... }

30. Java 6.0 (Mustang) • Web Services • First-class support for writing XML web service client applications • Java SE 6 adds new parsing and XML to Java object-mapping APIs, previously only available in Java EE • What's New in Java SE 6 (Top 10) http://java.sun.com/developer/technicalArticles/J2SE/Desktop/javase6/beta2.html

31. Java 7.0 (Dolphin) • The next version of Java, currently in the planning and development stages (JDK 7 Preview Release is available at www.oracle.com ) • The Dolphin Project began in August 2006 and is tentatively scheduled for release in 2010 • New features that may be integrated in Java 7 • JVM support for dynamic languages • parallel computing on multi-core processors • superpackages • Swing Application Framework

32. Bibliogrāfija • The Source for Java Developers http://www.oracle.com/technetwork/java/index.html • Pārskats par Javu http://www.ltn.lv/~apsitis/java-eim/de/index_java.html • Java Summer School materiāli http://www.ante.lv/xwiki/bin/view/Training.JavaEIM/