Java Prof. Michele Amoretti Fondamenti di Informatica a.a. 2007/2008

1. Java Prof. Michele Amoretti Fondamenti di Informatica a.a. 2007/2008

2. Sommario • Caratteristiche fondamentali del linguaggio Java • Download e installazione di Java SDK e di Eclipse • Nozioni di base sulla scrittura di codice Java • Tipi primitivi, assegnazione, cast, incremento, decremento • Controllo di flusso • Classi e oggetti • Categorie di variabili • Stringhe • I/O • Array • Ereditarietà • Polimorfismo

3. Caratteristiche fondamentali del linguaggio Java • Sviluppato negli anni ’90 da Sun MicroSystems. • È orientato agli oggetti. • È multi-piattaforma. • Nasce dall’esigenza di svincolare il software applicativo • dall’hardware e dal sistema operativo. • È molto usato per sviluppare: • Sistemi orientati al Web • Graphical User Interface (GUI) • Software per sistemi mobili (telefoni cellulari, PDA) • I tool necessari per scrivere programmi Java sono gratuiti.

4. Java Development Kit (JDK) Il codice sorgente di un programma Java può essere scritto con un qualsiasi editor di testi, e come quasi tutti i linguaggi di alto livello è indipendente dalla macchina e dal sistema operativo. Deve essere poi tradotto (con il compilatore javac) in un codice ottimizzato chiamato bytecode, che come il codice Java è indipendente dalla macchina e dal sistema operativo. javac e altri strumenti per lo sviluppatore (jar, javadoc, ecc.) fanno parte del JDK. Tutorial di base per lo sviluppatore: http://java.sun.com/docs/books/tutorial/

5. Java Runtime Environment (JRE) Per eseguire programmi Java, è necessario installare JRE, che comprende: 1) Java Virtual Machine (JVM) Macchina software che esegue il bytecode. 2) Java Class Library Collezione di classi già pronte (e compilate), che offrono strutture dati e funzioni di base, molto utili al programmatore. JDK include JRE ed è scaricabile da: http://java.sun.com - Java SE (Standard Edition) v1.6  - Java EE (Enterprise Edition) v1.5 - Java ME (Mobile Edition) diverse versioni a seconda del tipo di device

6. Download e installazione di Java JDK e JRE Andare alla seguente pagina: http://java.sun.com/javase/downloads/ Scaricare: JDK 6 Update 3 (clickare sul bottone DOWNLOAD) Nella pagina seguente selezionare: Windows Offline Installation, Multi-language Il file da scaricare ed eseguire è: jdk-6u3-windows-i586-p.exe Alla fine si avranno Java SDK e JRE in C:\Programmi\Java\

7. Download e installazione di Java JDK e JRE • Potrebbe essere necessario definire la variabile d’ambiente JAVA_HOME • e aggiornare la variabile d’ambiente Path. • In Windows XP: •  Risorse del computer •  Visualizza informazioni sul sistema •  Avanzate •  Variabili d’ambiente • JAVA_HOME = C:\Programmi\Java\jdk1.6.0 • In Path aggiungere %JAVA_HOME%\bin; %JAVA_HOME%\lib;

8. Ciclo di vita di un programma Java La JVM non interpreta il bytecode (sarebbe poco efficiente), ma utilizza un compilatore interno, chiamato JIT (Just In Time), che genera codice eseguibile dalla macchina fisica ogni volta che nuovo bytecode viene caricato. Il codice generato dal compilatore JIT è più lento di un codice macchina generato da un linguaggio come il C++, ma ha prestazioni ragionevoli.

9. Portabilità di un programma Java La portabilità è il principale vantaggio dell’utilizzo di Java. Portabilità significa:

10. Compilazione di un sorgente Java • Tutti i sorgenti sono messi nella stessa directory ed hanno estensione ‘.java’. • Se un file si chiama X.java, allora contiene una classe pubblica che si chiama X. • Per compilare, si usa il comando: • javac <nome_del_file_compreso_.java> • Partendo da X.java, viene generato il bytecode X.class. • Per eseguire il bytecode, si usa il comando: • java <nome_del_file_senza_estensione> • Se il bytecode è X.class, si scrive java X

11. L’ambiente di sviluppo Eclipse Con una comoda interfaccia grafica, permette di scrivere codice Java, e poi compilarlo ed eseguirlo con un semplice click del mouse. www.eclipse.org L’installazione è semplice: basta scaricarlo e scompattarlo. http://www.eclipse.org/downloads/ Eclipse Classic - Windows (140 MB) Il file si chiama eclipse-SDK-3.3.1-win32.zip Potete scompattarlo in C:\Programmi\eclipse\

12. Nozioni di base sulla scrittura di codice Java • Ciascuna istruzione deve terminare con ; ad eccezione di quelle per il • controllo di flusso e delle definizioni dei metodi. • Le { } aprono e chiudono blocchi di istruzioni all’interno di • metodi • iterazioni • decisioni • Singole righe di commento devono essere precedute da // • Blocchi di righe di commento devono stare tra /* e */ • I commenti vengono ignorati dal compilatore che crea il bytecode • Per rendere più leggibile il sorgente, indentare in modo opportuno con il • tasto TAB: • for (int i = 0; i < 10; i++) • accumulator.add(i);

13. Nozioni di base sulla scrittura di codice Java Se per un programma che stiamo scrivendo dobbiamo definire N nuove classi, scriviamo il codice di ciascuna classe in un file .java distinto. Ciascun file deve cominciare con l’istruzione package nome.del.package; // è un nome che identifica un gruppo di classi In tutto avremo N+1 file, includendo quello della classe che contiene il metodo main(). Tale classe (detta classe principale) in genere ha il nome del programma. E’ la JVM a istanziare la classe principale. Se una classe A usa altre classi che non stanno nello stesso package di A, all’inizio del file A.java dobbiamo scrivere l’istruzione import package.della.classe.NomeClasse; per ciascuna classe usata da A.

14. Nozioni di base sulla scrittura di codice Java • Convenzioni stilistiche: • I nomi delle classi devono cominciare sempre con la lettera maiuscola. • I nomi delle variabili, degli oggetti, dei metodi devono cominciare sempre con la lettera minuscola. • Nei nomi composti, ciascuna parola interna deve cominciare con la lettera maiuscola. • Es. • SlotMachine firstSlotMachine = new SlotMachine(); • firstSlotMachine.setCash(3); • boolean win = firstSlotMachine.play();

15. Primo esempio - HelloWorld package first.example; import java.lang.String; publicclass HelloWorld { /** *This program prints a message in the standard output */ publicstaticvoid main(String[] args) { String message = "Hello, World!"; System.out.println(message); } } HelloWorld.java

16. Tipi primitivi int – tipo intero da 4 byte byte – tipo intero da 1 byte short – tipo intero da 2 byte long – tipo intero da 8 byte double – tipo in virgola mobile da 8 byte (±10308 e 15 cifre decimali) float – tipo in virgola mobile da 4 byte (±1038 e 7 cifre decimali) char – tipo che rappresenta caratteri Unicode (1 byte) boolean – tipo per i due valori logici true e false

17. Assegnazione, incremento e decremento • L’operatore = è detto operatore di assegnazione (o assegnamento). Alla • sua sinistra ci deve essere il nome di una variabile, mentre alla destra • ci può essere un singolo valore o un’espressione. • L’operatore imposta la variabile al valore dato. • items = 12; • Forme equivalenti per l’incremento/decremento di 1: • items = items + 1; items = items – 1; • items++; items--; • items += 1; items -= 1; • Per incrementare/decrementare di una quantità generica x: • items = items + x; items = items – x; • items += x; items -= x;

18. Cast di tipi • In Java è lecito assegnare un valore intero a una variabile in virgola • mobile: • int dollars = 100; • double balance = dollars; // va bene • Non è possibile fare il contrario: • double balance = 13.75; • int dollars = balance; // errore • Per risolvere questo problema, occorre usare un “cast” (forzatura): • int dollars = (int) balance; • Il cast si usa anche tra oggetti compatibili!

19. Altri operatori • Moltiplicazione: * • Divisione: / • Occhio alla precedenza degli operatori!(a+b)/c è diverso da a+b/c • Uguaglianza: == • Disuguaglianza: != • if (a == b) • System.out.println(“a equals b”); • Confronto tra espressioni booleane: &&, ||, ! • if ( (a > b) && (b> c) ) • System.out.println(“a > c”); • Confronto bitwise: &, |, ^, ~

20. Flusso di controllo Decisioni if (<condizione>) <istruzione> o {blocco di istruzioni} else <istruzione> o {blocco di istruzioni} if (<condizione1>) <istruzione> o {blocco di istruzioni} else if (<condizione2>) <istruzione> o {blocco di istruzioni} … else if (<condizioneN>) <istruzione> o {blocco di istruzioni} else <istruzione> o {blocco di istruzioni} Es. if (a < 10) a += 10; else a –= 10; if (a < 10) a += 10; else if ((a > 10) && (a < 20)) a –= 10; else a –= 20;

21. Flusso di controllo Decisioni switch (<char> o <int>) { case valore1: <sequenza di istruzioni> break; case valore2: <sequenza di istruzioni> break; .. default: <sequenza di istruzioni> break; } Es. switch (digit) { case 1: System.out.print(“one”); break; case 2: System.out.print(“two”); break; … case 10: System.out.print(“ten”); break; default: System.out.print(“error”); break; }

22. Flusso di controllo Iterazioni while (<condizione>) <istruzione> o {blocco di istruzioni} do <istruzione> o {blocco di istruzioni} while (<condizione>); for (<inizializzazione>; <condizione>; <aggiornamento>) <istruzione> o {blocco di istruzioni} Es. for (int i = 0; i < 20; i++) System.out.println(i);

23. Flusso di controllo • try e catch() • E’ possibile associare un metodo a una o più “eccezioni”, cioè classi che • vengono istanziate quando si verifica qualcosa di sbagliato all’interno • del metodo. • Es. • public void read(String filename) • throws IOException • { .. } • Per invocare questo tipo di metodi bisogna usare il costrutto • try { <invocazione del metodo> } • catch(<eccezione>) { <gestione dell’eccezione> }

24. Flusso di controllo • try e catch() • Es. • String fileName = “pippo.txt”; • Parser parser = new Parser(); • try { • parser.read(fileName); • } • catch(IOException ioe) { • ioe.printStackTrace(); • }

25. Classi e oggetti • Un nuovo oggetto si istanzia con il comando new: • Car myCar = new Car(); • Una classe può definire un metodo costruttore (sempre public), o • anche più di uno, per la sua inizializzazione: • public class Car { • private String model; • public Car(String model) { this.model = model; } • } • In tal caso l’oggetto deve essere istanziato con i paramatri necessari: • Car myCar = new Car(“Fiat Duna”); // 

26. Classi e oggetti • Per la precisione, la variabile myCar è un riferimento all’oggetto che è • stato istanziato (e che occupa memoria fisica). La seguente istruzione: • Car yourCar = myCar; • Non crea una copia dell’oggetto a cui myCar fa riferimento! • L’oggetto è sempre uno solo, solo che ora ci sono due variabili che vi • fanno riferimento!

27. Classi e oggetti Se non uso il comando new ma scrivo semplicemente: Car myCar; il compilatore segnala errore: The local variable myCar may not have been initialized A volte, anziché usare new o assegnare alla variabile un riferimento valido, si dichiara esplicitamente la variabile null, ad esempio perché l’oggetto a cui il riferimento deve puntare viene istanziato all’interno di un successivo blocco nel contesto di una operazione di controllo di flusso. Car myCar = null; if (carType.equals(“sport”)) { myCar = new SportCar(); …. } else if (carType.equals(“suv”)) myCar = new SuvCar(); myCar.run(); … La dichiarazione va fuori dai blocchi, altrimenti la variabile risulta visibile solo all’interno del blocco in cui viene fatta! È il concetto di SCOPE di una variabile. Vale per tutti i tipi di variabile!

28. Classi e oggetti • Un metodo può restituire (return) un risultato di un qualche tipo: • public int add(int a, int b) { • return a+b; • } • Se la signature indica che il metodo non restituisce alcun risultato • (void), il corpo del metodo non include alcun comando return. • public void printMessage(String message) { • System.out.println(message); • } • Eccezione: il metodo costruttore, quando c’è! • Non restituisce nulla ma non deve avere la parola void nella signature.

29. Classi e oggetti Variabili membro e metodi di una classe possono essere: public – possono essere usati dall’esterno rispetto alla classe che li definisce private – possono essere utilizzati solo all’interno della classe stessa protected – possono essere utilizzati solo all’interno della classe stessa oppure all’interno di classi derivate (vedi ereditarietà)

30. Secondo esempio - Architect package second.example; publicclass Rectangle { privateintwidth = 0; privateintheight = 0; public Rectangle(int w, int h) { width = w; height = h; } publicint area() { returnwidth*height; } publicint perimeter() { return 2*width + 2*height; } } Rectangle.java

31. Secondo esempio - Architect • package second.example; • import second.example.Rectangle; • publicclass Architect { • publicstaticvoid main(String[] args) { • // Creates two rectangles • Rectangle r1 = new Rectangle(5, 7); • Rectangle r2 = new Rectangle(4, 8); • // Compute their areas • int area1 = r1.area(); • int area2 = r2.area(); • // Print their values • System.out.println("Area del rettangolo 1: " + area1); • System.out.println("Area del rettangolo 2: " + area2); • } • } Architect.java

32. Categorie di variabili • Campi di esemplare (variabili membro) • Variabili locali • Variabili parametro • I campi di esemplare appartengono agli oggetti e ciascun oggetto ha • le proprie copie di ogni campo esemplare definito nella classe. • Per un dato oggetto, le sue copie dei campi di esemplare cessano di • esistere (in memoria) quando non c’è più nemmeno un metodo che sta • utilizzando l’oggetto. • Le variabili locali e le variabili parametro appartengono a un metodo in • esecuzione: non esistono più quando un metodo termina la propria • esecuzione.

33. Categorie di variabili public class BankAccount { private double balance; public BankAccount(double initialBalance) { balance = initialBalance; } public void deposit(double amount) { double newBalance = balance + amount; balance = newBalance; } } La JVM ha al suo interno un “raccoglitore di spazzatura” (garbage collector) che ogni tanto (a istanti impredicibili) elimina tutti gli oggetti non più utilizzati. E’ comodo per il programmatore che non deve fare pulizia da solo, ma preclude l’uso di Java nelle applicazioni real-time! campo di esemplare variabili parametro variabile locale

34. Il modificatore static Potremmo tradurre il termine static con "condiviso da tutte le istanze della classe", oppure "della classe". Per quanto detto, un membro statico ha la caratteristica di poter essere utilizzato mediante una particolare sintassi del tipo: NomeClasse.nomeMembro in luogo di: nomeOggetto.nomeMembro Anche senza istanziare la classe, l’utilizzo di un membro statico, provoca il caricamento in memoria della classe contenente il membro in questione.

35. Il modificatore static Una variabile statica, essendo condivisa da tutte le istanze della classe, assume lo stesso valore per ogni oggetto di una classe. public class ClasseDiEsempio { public static int a = 0; } public class ClasseDiEsempioPrincipale { public static void main (String args[]) { System.out.println("a = “ + ClasseDiEsempio.a); ClasseDiEsempio ogg1 = new ClasseDiEsempio(); ClasseDiEsempio ogg2 = new ClasseDiEsempio(); ogg2.a=20; System.out.println("ogg1.a = " + ogg1.a); System.out.println("ogg2.a = " + ogg2.a); } } Output: a = 0 ogg1.a = 20 ogg2.a = 20

36. Il modificatore static Un esempio di metodo statico, è il metodo sqrt() della classe Math, che viene chiamato tramite la sintassi: Math.sqrt(numero) Math, è quindi il nome della classe e non il nome di un’istanza di quella classe. La ragione per cui la classe Math dichiara tutti i suoi metodi statici è facilmente comprensibile. Non ha senso istanziare oggetti di tipo matematica, che come si sa, è unica.

37. Documentazione La documentazione online sulla Java Class Library si trova al seguente indirizzo: http://java.sun.com/javase/6/docs/api/ C’è anche una versione scaricabile per consultazione offline! http://java.sun.com/javase/downloads/  Java SE 6 Documentation

38. Stringhe Una stringa è una sequenza di caratteri. Le stringhe sono esemplari della classe String, che è definita nella Java Class Library.

39. Stringhe • Esempi d’uso: • String greetings = “Hello”; // creazione • String message = greetings + “ Michele!” // concatenazione • String part = greeting.substring(0,4); // part è “Hell” • if (part.equals(“Hell”)) // confronto • … • if (greetings.contains(part)) // altro tipo di confronto • … • int length = greetings.length(); // misura della lunghezza • char c = greetings.charAt(4); // c è ‘o’

40. I/O • Per stampare un messaggio nella “console” si usa l’istruzione • System.out.print(massage); • Dove message è di tipo String ma può essere una concatenazione di • stringhe e numeri (il cast è sottinteso). • int b = 4; • System.out.print(“Il valore di b è ” + b + “.”); • // nella console si legge: Il valore di b è 4. • Per stampare un messaggio e andare a capo, si usa: • System.out.println(massage);

41. I/O • Per leggere dati in ingresso dall’utente (introdotti da “console”) bisogna • costruire un oggetto di tipo Scanner: • Scanner in = new Scanner(System.in); • E poi usare i metodi opportuni, a seconda del tipo di dato che si deve • leggere: • System.out.print(“Enter quantity: ”); • int quantity = in.nextInt(); • System.out.print(“Enter price: ”); • double price = in.nextDouble(); • System.out.println(“Enter city: ”); • String city = in.next();

42. I/O Per leggere un file di testo: FileReader reader = null; try { reader = new FileReader("input.txt"); } catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } Scanner in = new Scanner(reader); while (in.hasNextLine()) { String line = in.nextLine(); // legge una riga System.out.println(line); // e la stampa a video } in.close();

43. I/O Per scrivere in un file di testo: PrintWriter out = null; try { out = new PrintWriter("output.txt"); } catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } out.println("Hello, World!"); out.println(29.95); out.close();

44. Array Due modi per costruire un array: 1) NomeTipo[] nomeArray = new NomeTipo[lunghezza]; Es.int[] a = new int[10]; 2) NomeTipo[] nomeArray = {elenco elementi} Es.int[] a = {1, 3, 5, 7}; Nel primo caso l’array viene creato in memoria ma è vuoto! O meglio, i suoi elementi sono null. Nel secondo caso l’array viene creato in memoria e i suoi elementi sono inizializzati.

45. Array • Es. • publicclass ArrayManipulator { • publicstaticvoid main(String[] args) { • for (int i = 0; i < args.length; i++) { • System.out.println(args[i]); • } • } • } • Eseguendo: java ArrayManipulator Hello World! • L’output su schermo è: • Hello • World!

46. Ereditarietà • Se si deve realizzare una nuova classe ed è già disponibile una classe • che rappresenta un concetto più generale, la nuova classe può essere • derivata dalla classe esistente (superclasse), di cui eredita attributi e • metodi. • public class NuovaClasse extends Superclasse { • nuovi campi di esemplare • nuovi metodi • } • Non esiste l’ereditarietà multipla! NuovaClasse può estendere solo una • classe esistente. • All’interno della classe derivata, per fare riferimento ai campi e ai • metodi della superclasse, si usa il comando super come se fosse una • istanza della superclasse. • super.metodoDellaSuperclasse();

47. Ereditarietà • Note sulle conversioni tra classi imparentate • SavingsAccount estende la classe BankAccount, rispetto alla quale ha in • più il metodo addInterest(). • SavingsAccount collegeFund = new SavingsAccount(10); • BankAccount anAccount = collegeFund; • Essendo anAccount dichiarato di tipo BankAccount, non è possibile • invocare su di esso il metodo addInterest(), anche se anAccount è una • copia di collegeFund che è un riferimento a oggetto di tipo • SavingsAccount.

48. Ereditarietà Note sulle conversioni tra classi imparentate Per copiare un riferimento di superclasse in un riferimento di sottoclasse, bisogna forzare (cast). Nell’esempio di prima, la variabile anAccount è di tipo BankAccount ma sappiamo che è un riferimento a oggetto di tipo SavingsAccount. Per cui possiamo fare: SavingsAccount anotherCollegeFund = (SavingsAccount) anAccount; Prima di fare un cast di questo tipo, è bene verificare che abbia senso: SavingsAccount anotherCollegeFund = null; if (anAccount instanceof SavingsAccount) anotherCollegeFund = (SavingsAccount) anAccount;

49. Ereditarietà Una classe dichiarata abstract deve essere per forza estesa da un’altra classe. Se un metodo è dichiarato abstract, non può essere usato. Solo le classi che estendendo la prima ne implementano tale metodo, lo rendono disponibile. Es. public abstract class NomeClasse { // non istanziabile public void metodo1() { … } // non utilizzabile public void metodo2() { … } private int metodo3() { … } }

50. Ereditarietà • Per aggirare il limite sull’ereditarietà multipla, si usano le interfacce. • Una interfaccia è una classe senza variabili membro, senza costruttore • e i cui metodi sono solo dichiarati (e sono tutti public, è sottinteso). • public interface Shape { • double getArea(); • } • public interface Colored { • String getColor(); • } • public class ColoredCircle implements Shape, Colored { • double radium = 0; • String color = null; • public ColoredCircle(double radium, String color) { • this.radium = radium; • this.color = color; • } • public double getArea() { • return Math.PI*radium*radium; } • public String getColor() { return color; } • }