Cap_01_02_java

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appunti didattici sulla
programmazione con Java
Questi appunti sono stati scritti
per gli studenti di informatica del
Liceo Copernico di Bologna per
introdurre alla programmazione
con il linguaggio Java.
Nota per il lettore:
Il presente materiale si configura come una bozza provvisoria e può contenere
errori, omissioni e/o imprecisioni. Si invitano i docenti, gli studenti e le famiglie
che vengono a contatto con il presente elaborato e che ne riscontrano errori o
difetti di qualsiasi tipo di segnalarli ai docenti che ne hanno curato la stesura.
Indirizzi cui inviare le segnalazioni:
[email protected]
[email protected]
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Introduzione
appunti java - Capitoli 1 e 2
pag.28
Cosa sono il codice SORGENTE e il codice OGGETTO ?
Il CODICE SORGENTE è un listato in formato “text”, è il testo del programma
scritto dall’utente ma non ancora COMPILATO.
Il CODICE OGGETTO è il testo TRADOTTO dal COMPILATORE che, durante la
fase di compilazione, ne verifica la sintassi e lo riscrive rendendolo eseguibile.
Cosa sono i programmi Java ?
Sono programmi, il cui CODICE SORGENTE è scritto con una sintassi molto
simile a quella del C e C++, salvati in file di tipo testo con estensione .java. Il
CODICE OGGETTO compilato è contenuto nei file con estensione .class.
Un file COMPILATO con estensione .class ha un formato particolare detto
UNICODE identico in qualsiasi sistema operativo (Win95 - NT - UNIX - MAC OS SOLARIS), e pronto per l’esecuzione.
In JAVA si possono scrivere due tipologie di programmi sorgente, STANDALONE e
APPLET, la loro struttura sintattica è parzialmente diversa, ma entrambi dopo la
compilazione sono contenuti in un file con estensione .class.
In cosa differiscono i programmi STANDALONE e APPLET ?
Un programma di tipo STANDALONE COMPILATO può essere eseguito da solo su
qualsiasi computer (con qualsiasi sistema operativo Win95 - NT - UNIX - MAC OS
- SOLARIS) se si possiede Java Runtime Environment (JRE) messo a disposizione
gratuitamente da SUN Microsystem.
Un file di tipo APPLET compilato può essere eseguito solo all’interno del
BROWSER (Netscape, Explorer, HotJava ecc.) disponibile nel proprio sistema. Si
tratta di un programma compilato che può “viaggiare sulla rete” ed essere
immediatamente eseguito dal Browser.
Si può affermare che un file CLASS è un programma eseguibile
come gli EXE ottenuti in Pascal ?
Non del tutto. Un programma compilato è in formato UNICODE, identico per tutti
i sistemi operativi, ma per essere eseguito deve essere ancora INTERPRETATO da
JRE o dal BROWSER compatibile Java. Un programma Pascal compilato è già in
formato eseguibile.
Lo schema indica quali passi sono necessari per realizzare ed eseguire un
programma Java.
Editor a scelta
Compilatore JAVA,
comando DOS :
C:\javac xxx.java
salva
File xxx.java
codice sorgente in
formato Text
Compilazione
Salva un File xxx.class
in formato UNICODE
Applet
appunti java - Capitoli 1 e 2
pag.38
Fig. 1 – Schema di produzione/esecuzione di un programma Java.
1. Elementi di sintassi di Java
Java a differenza del Pascal non distingue tra Function e Procedure. In Pascal le
Procedure si utilizzano se il sottoproblema da trattare riceve Nessuno, Uno o Più
Dati in input e restituisce Nessuno, Uno o Più risultati in output. Le Function
hanno invece la caratteristica di poter restituire un solo risultato non strutturato,
con la sola eccezione del tipo string.
In java i sottoproblemi si devono sempre codificare con una sintassi unica (molto
simile a quella della Function del Pascal).
Se si dovesse codificare in Pascal una procedura che stampi due numeri, uno
decimale e un intero, l’interfaccia sarebbe la seguente:
Procedure Stampa (r : real; a : integer);
r ed a sono parametri (dati) di input della procedura “passati per valore”, non ci
sono dati di output.
la corrispondente in Java assumerebbe la seguente forma:
public static void Stampa (float r, int a){}



i caratteri con cui sono scritte le parole chiave sono tutti minuscoli (java è text
sensitive, in altre parole gli identificatori a minuscolo oppure A maiuscolo
rappresentano due oggetti distinti).public static sono le parole chiave che
individuano le caratteristiche della procedura progettata: public significa
accessibile/invocabile da qualsiasi programma, static significa che è allocata
in memoria in modo statico. (Il significato sarà comprensibile solo più avanti
dopo aver acquisito maggiori conoscenze del linguaggio)
void significa che la “function” progettata non restituisce risultati al
programma chiamante, non ha output
Il significato della parte restante dovrebbe essere comprensibile se si conosce il
Pascal. Si tratta rispettivamente dell’identificatore della Function e dei
parametri r ed a passati alla Function per valore. Sono i dati di input su cui
lavora il sottoprogramma Stampa().
appunti java - Capitoli 1 e 2
pag.48
Se si dovesse realizzare un sottoprogramma che determina il massimo comun
divisore tra due numeri naturali, in Pascal e in Java l’interfaccia avrebbe la
seguente sintassi:
Function Mcd(a,b:integer):integer;
public static int Mcd( int a, int b){}
Si nota che è sufficiente indicare il tipo di dato (int) restituito come risultato.
Se la procedura riceve un array e la sua dimensione e restituisce un array
ordinato distinto da quello di input, si avrebbero le seguenti interfacce:
[ Type vettore = array [1..100] of real; ]
Procedura Ordina(V:vettore; dim:integer; Var A:vettore);
public static float[] Ordina( float V[], int dim){}
Le “funzioni-procedure” java prendono il nome convenzionale di METODO. Un
programma java completo è sempre costituito da un insieme di METODI del tipo
di quelli descritti, tutti contenuti in un “involucro”, il programma, detto CLASSE.
In particolare un programma “elementare” Java è una CLASSE dotata di un solo
METODO: il metodo main().
Esempio 1
Programma che stampa nella finestra del monitor un messaggio.
class Mio_prog {
//classe Mio_prog = programma
public static void main(String args[]) {
// METODO main()
System.out.println(“sono un programma.”); // istruzione di stampa.
}
}
Descrizione sintassi:
class
Parola chiave di definizione di una classe. Un programma
è una classe. E’ l’equivalente della parola PROGRAM in
PASCAL.
N.B.: Una classe può non essere un programma eseguibile.{ }
Le graffe aperte
e chiuse corrispondono all’individuazione di un blocco.
Sono l’equivalente di BEGIN END in PASCAL.
public
Parola chiave, significa che il metodo è “public” cioè
pubblico. Il main() deve sempre essere public. (Possono
esistere anche metodi private o protected)
static
Parola chiave, significa che il metodo main() è un metodo
STATICO, cioè non allocato nella memoria dinamica. Il
metodo main è SEMPRE presente in un programma
STANDALONE e ha la funzione di avviare l’esecuzione.
NON è presente in un’APPLET.
String args[]
Argomento o parametro sempre presente nel metodo
main() e corrisponde alla definizione di un array di String.
Si rimanda la trattazione ai capitoli successivi.
appunti java - Capitoli 1 e 2
System.out.println()
pag.58
Istruzione di stampa di una stringa nella finestra di
output.
La stampa in una finestra grafica non si esegue con
questa istruzione.
Qual è la sintassi con la quale si codifica una classe in Java?
La struttura di classe può rappresentare tre oggetti concettualmente distinti:
1. un programma STANDALONE dotato del “metodo” main() che è il programma
principale di AVVIO. (L’esempio precedente era un programma di questo tipo)
2. un APPLET eseguibile solo tramite un BROWSER all’interno di un file HTML.
(vedremo in seguito le differenze rispetto ad un programma standalone)
3. una CLASSE che definisce OGGETTI ed è usata da altri PROGRAMMI O
APPLET. La classe è paragonabile ad una dichiarazione di un nuovo TIPO di
Dato o di RECORD, se contiene solo dati, ma anche ad una UNIT del Pascal,
se contiene anche metodi. Corrisponde alla definizione (alla specifica) di un
AbstractDataType (un nuovo tipo di dato dotato di operazioni proprie). Una
classe, infatti, ha un nome, degli attributi e dei metodi.
Il nome serve per identificare la classe, gli attributi sono le informazioni
contenute nel “record” (i dati della classe) i metodi sono le operazioni
(funzioni) eseguibili su quegli attributi.
2.1 La struttura di una CLASSE
Per ciascuno dei tre casi elencati sopra la forma che assume una classe è la
seguente:
CLASSE STANDALONE ( è un programma che “funziona da solo”)
class Mio_prog {
// classe di tipo “programma”
public static void main(String args[]) {
// METODO main()
String S=”sono un programma”;
// dichiarazione e assegnazione
System.out.println(S);
// istruzione di stampa.
}
}
CLASSE APPLET (è un’applicazione “scaricabile” dalla rete quando è inclusa in
una pagina HTML, ed eseguibile solo dal BROWSER)
import java.awt.*;
import java.applet.*;
public class Mio_applet extends Applet{
// CLASSE di tipo “Applet”
public String S;
// ATTRIBUTO pubblico
public void init(){
// METODO init( ) = di avvio:
S="sono un applet";
// equivale al metodo main()
}
public void paint(Graphics g){
// METODO paint() = di scrittura sul
g.drawString(S,20,20);
//pannello grafico del Browser
}
}
appunti java - Capitoli 1 e 2
pag.68
Per visualizzare un’APPLET è necessario costruire un file HTML (per esempio si
può utilizzare Notepad di Windows, salvando il file come HTM o HTML)
contenente un TAG <APPLET>. Aprendo tale pagina con il BROWSER, sarà
visibile il risultato dell’esecuzione dell’Applet:
<HTML>
<BODY>
<APPLET
codebase="C:/cartella"
code="Mio_applet.class"
width=300 height=180>
</APPLET>
</BODY>
</HTML>
//
//
//
//
(1)
(2)
(3)
(4)
Note:
(1) <Applet
codebase=
(2) code=
(3) width= , height=
(4) </Applet>
indica il TAG di avvio dell’Applet;
indica il percorso dove è memorizzato l’applet
da eseguire; nel nostro caso indica dove si
trova il file Mio_applet.class;
indica il nome dell’applet da eseguire;
indicano larghezza e altezza del pannello sul
quale il Browser mostrerà i risultati
dell’applet;
indica il TAG di fine dell’Applet;
CLASSE “PURA”: (è un blocco di codice non eseguibile, ma invocabile da un
programma standalone o da un’applet)
Esempio 2
Si desidera definire come unica struttura dati una coppia di numeri decimali da
utilizzare in altri programmi. (E’ simile ad una dichiarazione di Record in Pascal)
class coppia {
public double x=0.0, y=0.0;
}
Esempio 3
Si desidera definire un “oggetto” cerchio dotato di opportuni attributi e di due soli
metodi: uno per spostarlo e uno per cambiarne il colore. (E’ simile ad una UNIT
del Pascal).
import java.awt.*;
// importa il package che contiene la classe Color
class cerchio {
private coppia centro;
private double raggio;
private Color colore=Color.black;
/* si deve supporre che esista un oggetto Color che possa
assumere i valori costanti Color.black, Color.red,
Color.green. */
public cerchio(coppia a, double r) {
appunti java - Capitoli 1 e 2
pag.78
centro = a; raggio = r;
}
public void sposta(double dx, double dy) {
centro.x = centro.x+dx;
centro.y = centro.y+dy;
}
public void cambia_colore(Color c) {
colore = c;
}
}
2.2 Analisi dei due esempi di Classe
Come e da chi può essere utilizzata la classe coppia ?
Una coppia è un oggetto che deve essere creato (allocato) dal programma che
intende usarlo. Per esempio un programma standalone potrebbe usare la coppia
nel seguente modo:
class programma_prova_coppia {
public static void main(String arg[ ]) {
coppia mia=new coppia();
System.out.println(“la coppia è : “ +mia.x+ “ ,” +mia.y);
}
}
siccome il costruttore new coppia( ) genera una coppia con i valori di default, il
programma stamperà: la coppia è 0.0, 0.0
Si noti che anche la classe cerchio utilizza negli attributi la classe coppia per
definire le coordinate del centro.
Da quali parti è costituita una classe ?
La classe coppia ha solo la “parte” attributi e manca di qualsiasi metodo (o
operazione) che intervenga sugli attributi. Gli attributi sono pubblici e questo
significa che sono accessibili ad un programma esterno alla classe.
La classe cerchio oltre agli attributi (centro, raggio, colore) ha anche un metodo
costruttore (cerchio) e due metodi (sposta, cambia_colore). Gli attributi sono
privati e questo significa che un programma esterno alla classe non può
modificarli se non utilizzando i metodi che lo permettono. Il metodo sposta()
consente di cambiare le coordinate del centro, il metodo cambia_colore() consente
di mutare l’attributo colore. Non esiste la possibilità di cambiare il raggio del
cerchio perché non è stato costruito nessun metodo con questa finalità.
Come e da chi può essere utilizzata la classe cerchio ?
Si fornisce di seguito un esempio di uso della classe cerchio:
import java.awt.*;
appunti java - Capitoli 1 e 2
class programma_prova_cerchio {
public static void main(String arg[ ]) {
coppia mia=new coppia();
mia.x=100; mia.y=55;
double k = 30;
cerchio circ=new cerchio(mia, k);
circ.sposta(10.5, 35);
circ.cambia_colore(Color.green);
}
}
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//
//
//
//
//
//
la coppia avrà i valori 0, 0
assegno alla coppia 100, 55
k è il valore del raggio
si crea il cerchio circ
sposta il centro
cambia il colore
Attenzione: il programma di questo esempio, pur compilabile ed eseguibile, non
mostra nulla sul video. Si limita a modificare nella memoria dinamica i valori
degli attributi del cerchio. Per poter visualizzare l’oggetto cerchio e il suo
spostamento, si dovrebbe dotare la classe cerchio di due metodi (che tralasciamo)
uno per disegnare l’oggetto cerchio e l’altro per cancellarlo.
Da notare che se un metodo ha lo stesso nome della classe si chiama METODO
COSTRUTTORE e serve per ISTANZIARE (allocare) un OGGETTO del tipo
descritto dalla classe. Se si definisce una classe senza costruttore, ne esiste
sempre di default uno implicito e serve per generare l’oggetto. Questo costruttore
implicito può essere invocato ed ha lo stesso nome della classe, ma non consente
il passaggio di parametri (vedi l’invocazione del costruttore new coppia() nel
programma_prova_coppia).
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