Programmazione ad Oggetti
Java – Parte I
Corso di Programmazione ad Oggetti
Ing. Antonio Coronato
Seconda Università di Napoli
ICAR - CNR
Overview
• Caratteristiche generali
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Caratteristiche generali
• Un moderno linguaggio orientato agli oggetti
• Pensato per lo sviluppo di applicazioni che devono essere
eseguite in un ambiente eterogeneo connesso in rete
• Portabile
• Semplice
• Robusto
• Sicuro
• Multithreaded
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Portabilità
• Portabilità del codice sorgente
– Un programma scritto in un linguaggio ad alto livello
per una determinata macchina virtuale (processore,
s.o.) può essere “riutilizzato” in una macchina
virtuale differente?
– Un esempio
Livello
Semantico
Ansi C
Compilatore 1
Compilatore 2
Linguaggio
Macchina 1
Linguaggio
Macchina 2
Processore 1
Gap Semantico
Compilatore N
Linguaggio
Macchina N
Processore 2
Processore N
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Portabilità (2)
• Il codice sorgente scritto in Ansi C è portabile!
• …ma la portabilità del codice sorgente richiede
la ricompilazione su ogni piattaforma
• Inoltre, cosa succede se un programma C
deve invocare API del sistema operativo?
– La portabilità è limitata a quelle macchine virtuali
che supportano quelle specifiche API
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Portabilità di Java
• Java garantisce la portabilità del codice
eseguibile grazie alla Java Virtual Machine
(JVM)
– Write Once Run Everywhere!
Sorgente Java
Livello
Semantico
Eseguibile Java (Byte Code) generato dal compilatore Java
JVM
JVM
Interprete
Java 1
Interprete
Java 2
Linguaggio
Macchina 1
Linguaggio
Macchina 2
Processore 1
JVM
Gap Semantico
Interprete
Java N
Linguaggio
Macchina N
Processore 2
Processore N
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Ciclo di Sviluppo
Nome.java
Sorgente
Compilatore
Class Loader
Nome.class
Bytecode
JVM
Just in Time Compiler
Sistema Operativo
Processore
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Ciclo di Sviluppo (2)
Il compilatore non produce codice macchina, ma un
insieme ottimizzato di istruzioni detto BYTECODE.
Il sistema run-time di Java emula una macchina virtuale
(Java Virtual Machine) che esegue il BYTECODE .
Ogni architettura per la quale la Virtual Machine sia
implementata, può eseguire lo stesso programma Java.
L’efficienza di esecuzione di Java è superiore rispetto agli altri linguaggi interpretati
(Tcl, Perl...), anche se non raggiunge quella dei linguaggi compilati.
Inoltre l’interprete Java fornisce compilatori “just in time” per trasformare a runtime il BYTECODE in codice macchina, guadagnando in velocità, ma perdendone la
portabilità.
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Ancora sulla portabilità
• Oggi possiamo continuare a dire “Write Once,
Run Everywhere”?
– Java supporta nuovi dispositivi con caratteristiche
hardware molto omogenee tra loro
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Le diverse piattaforme
• Java 2 Standard Edition (J2SE)
– E’ la piattaforma base per workstation e server
• Java 2 Enterprise Edition (J2EE)
– E’ una estensione della piattaforma base arricchita
con servizi per la sicurezza, la gestione delle
transazioni,…
– Supporta il modello a componenti Enterprise Java
Bean (EJB)
• Java 2 Micro Edition (J2ME)
– E’ la piattaforma “ridotta” per palmari, cellulari,…
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Le diverse piattaforme (2)
• Portabilità legata alla piattaforma
J2SE-JVM
ClassLoader
Serialization
Reflection
RMI
J2ME-KVM
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Sicurezza
Un eseguibile prodotto da altri e scaricato via rete sulla
propria macchina potrebbe trasmettere virus o accedere
a dati privati.
Un programma Java non può violare la
sicurezza!
• L’esecuzione di un BYTECODE Java é confinata nel sistema runtime che lo interpreta.
• Nel linguaggio non esistono i puntatori.
• L’ applet non può scrivere né leggere sul client, né aprire
connessioni con altri sistemi.
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Robustezza
• Controlli estensivi a compile-time e a run-time, per
rilevare gli errori quanto prima possibile (es.: type
checking)
• Per questo, le caratteristiche insicure di C e C++ sono
rimosse:
– Nessuna gestione esplicita dei puntatori (no aritmetica dei
puntatori, no malloc e free esplicite, …)
– Gestione della memoria con garbage collection
– Array e stringhe “veri”
• Verifica del byte-code a load-time
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Dinamicità
• Il codice è eseguibile anche in assenza di
alcuni moduli:
• … le classi necessarie per la esecuzione di un
programma Java possono essere caricate e
collegate dinamicamente quando servono
Esempio: nuove release di moduli caricabili
automaticamente dalla rete quando servono
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Concorrenza
• Multithreading parte integrante del linguaggio:
– Applicazioni interattive più facili a scriversi
– Migliore "reattività" (anche se non real-time)
Esempio: caricamento asincrono di immagini
nei browser di rete riduce i tempi di attesa
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Ricchezza
• La Standard Library Java contiene una ricca
collezione di classi e di metodi preconfezionati:
–
–
–
–
–
Language support
Utilities
Input/output
Networking
Abstract Window Toolkit (AWT)
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Package
Un package raggruppa un insieme di classi correlate,
che possono essere importate nelle applicazioni.
L’appartenenza ad un pacchetto si realizza inserendo
all’inizio del file l’istruzione : package MyPackage;
Per importare in una applicazione le classi del pacchetto:
import MyPackage.*;
java.lang
java.io
java.util
java.net
java.applet
java.awt
java.awt.image
java.awt.peer
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Semplicità
• Sintassi simile a C e C++ (facile da imparare)
• Elimina i costrutti più "pericolosi" di C e C++
–
–
–
–
–
aritmetica dei puntatori
(de)allocazione esplicita della memoria
strutture (struct)
definizione di tipi (typedef)
preprocessore (#define)
• Aggiunge garbage collection automatica
• Conserva la tecnologia OO di base di C++
• Rivisita C++ in alcuni aspetti (C++--==)
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Distribuzione
• Pensato per essere eseguito in rete
• L’ambiente run-time incorpora funzioni di rete
(sia di basso livello: TCP/IP, che di alto livello:
HTTP, …)
• La rete è facilmente accessibile (come i file
locali)
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