Porebski, Java, J�ZYKI PROGRAMOWANIA OBIEKTOWEGO

J�ZYKI PROGRAMOWANIA OBIEKTOWEGO

1. JAVA

Pocz�tki j�zyka Java si�gaj� roku 1990, gdy Bill Joy napisa� dokument pod tytu�em “Further”, w kt�rym sugerowa� in�ynierom Sun Microsystems stworzenie obiektowego œrodowiska w oparciu o C++. Dokument ten mia� pewien wp�yw na tw�rc�w projektu Green (James Gosling, Patrick Naughton i Mike Sheridan). W roku 1991 w ramach projektu Green opracowano w j�zyku C kompilator oraz interpretator wynalezionego przez Goslinga j�zyka OAK (Object Application Kernel), kt�ry mia� by� narz�dziem do oprogramowania “inteligentnych” konsumenckich urz�dze� elektronicznych. Poniewa� nazwa “OAK” okaza�a si� zastrze�ona, zmieniono j� na “Java”.

Obecnie nale�y raczej m�wi� o œrodowisku Java, na kt�re sk�ada si�:

Obiektowy j�zyk Java, kt�rego sk�adnia wykazuje znaczne podobie�stwo do sk�adni j�zyka C++. Nazwa pliku z programem Ÿr�d�owym w j�zyku Java, ma posta� “nazwa.java”, gdzie “nazwa” musi by� nazw� zdefiniowanej w tym pliku klasy. Je�eli plik “nazwa.java” zawiera definicje wielu klas, a wœr�d nich jedn� klas� publiczn�, to “nazwa” musi by� nazw� tej klasy publicznej.

Kompilator, kt�ry przetwarza program “nazwa.java” na tak zwany B-kod (bytecode, J-code), zapisywany automatycznie w plikach z rozszerzeniem nazwy “.class”. B-kod jest przenoœn� postaci� programu, kt�ra mo�e by� zinterpretowana przez odpowiedni� maszyn� wirtualn�, to jest “urz�dzenie logiczne”, na kt�rym b�dzie wykonywany program binarny.

Specyfikacja maszyny wirtualnej Java (JVM * Java Virtual Machine). JVM mo�na uwa�a� za abstrakcyjny komputer, kt�ry wykonuje programy, zapisane w plikach z rozszerzeniem nazwy “.class”. Maszyna wirtualna mo�e by� implementowana na rzeczywistych komputerach na wiele sposob�w, na przyk�ad jako interpretator wbudowany w przegl�dark� WWW (np. Netscape), lub jako oddzielny program, kt�ry interpretuje pliki “nazwa.class”. Mo�e to by� tak�e implementacja polegaj�ca na przekszta�ceniu * tu� przed rozpocz�ciem fazy wykonania * pliku z B-kodem na program wykonalny, specyficzny dla danej maszyny. Mechanizm ten mo�na okreœli� jako tworzenie kodu wykonalnego w locie (ang. Just-In-Time, np. kompilator JIT firmy Symantec). Interpretatory B-kodu, tj. r�ne maszyny wirtualne, s� tak�e cz�sto napisane w j�zyku Java.

Biblioteka Javy. Œrodowisko j�zyka Java zawiera bogat� bibliotek�, a w niej zbi�r sk�adnik�w dla prostego, niezale�nego od platformy graficznego interfejsu u�ytkownika.

Rysunek 1-1 ilustruje usytuowanie œrodowiska programowego j�zyka Java, posadowionego na dowolnej platformie sprz�towo- programowej komputera (platforma sprz�towo-programowa oznacza sprz�t komputera i jego system operacyjny).

0x01 graphic

Rys. 1-1. Usytuowanie systemu Java

Pokazany w cz�œci a) rysunku blok Java API (Application Programming Interface) reprezentuje klasy, interfejsy i obiekty wchodz�ce w sk�ad aktualnej maszyny wirtualnej, kt�r� zwykle okreœla si� jako platform� j�zyka Java (Java Platform). Umo�liwiaj� one programom j�zyka Java dost�p do zasob�w komputera. Mo�e to by� dost�p (wzgl�dnie) systemowo niezale�ny (implementowany przez klas� System w pakiecie JDK) i na dost�p systemowo zale�ny (implementowany przez klas� Runtime, reprezentuj�c� œrodowisko wykonawcze w pakiecie JDK), jak pokazano w cz�œci b) rysunku 1-1.

Tak wi�c programy u�ytkownika mo�na kompilowa� na dowolnej platformie sprz�towo-programowej, na kt�rej posadowiono kompilator j�zyka Java. Otrzymany w wyniku kompilacji B-kod mo�na traktowa� jako zbi�r instrukcji kodu dla dowolnej implementacji maszyny wirtualnej, jak pokazano na rysunku 1-2.

0x01 graphic

Rys. 1-2. Przetwarzanie program�w u�ytkownika

1.1. Elementarny program: tekst Ÿr�d�owy, kompilacja, interpretacja

Java wprowadza swoist� terminologi� dla swoich konstrukcji syntaktycznych i jednostek (modu��w) kompilacji. Programem w j�zyku Java jest aplikacja (application) lub aplet (applet). Aplikacja jest programem samodzielnym, zaœ aplet jest programem wbudowanym (np. w przegl�dark� WWW). Ka�da aplikacja musi zawiera� dok�adnie jeden modu� Ÿr�d�owy nazywany modu�em g��wnym aplikacji zawieraj�cym definicje klas, w kt�rym jedna z klas zawiera publiczn� funkcj� klasy (funkcje takie s� poprzedzane s�owem kluczowym static) main. Tekst Ÿr�d�owy najprostszego programu mo�e mie� posta�:

//plik Hello.java

public class Hello {

public static void main(String args[])

{

System.out.print(*Hello, World!\n*);

} //end main

} // end Hello

Dla skompilowania powy�szego programu jego tekst Ÿr�d�owy nale�y umieœci� w pliku o nazwie Hello.java. Zak�adaj�c, �e dysponujemy systemem JDK z kompilatorem javac, program skompilujemy poleceniem:

javac Hello.java

Udana kompilacja wygeneruje plik z B-kodem o nazwie Hello.class, zawieraj�cy sekwencj� instrukcji dla interpretatora JVM. Kod ten wykonujemy przez wywo�anie interpretatora o nazwie java poleceniem:

java Hello

Interpretator wyszuka plik o nazwie Hello.class, ustali, czy klasa Hello zawiera publiczn� metod� statyczn� main i wykona instrukcje zawarte w bloku main. Zauwa�my przy okazji, �e w j�zyku Java wszystkie sta�e, zmienne i funkcje s� elementami sk�adowymi klas; nie ma wielkoœci globalnych, definiowanych poza klas�. Ponadto nie deklaruje si� metod (funkcji) sk�adowych jako rozwijalnych (inline) b�dŸ nie - decyzja nale�y do kompilatora.

W przyk�adowym programie do metody main jako parametr jest przekazywana (z wiersza rozkazowego) tablica obiekt�w (�a�cuch�w) klasy String; metoda main nie zwraca wyniku (typem zwracanym jest void), zaœ wartoœci� parametru arg[0] jest pierwszy po nazwie programu sp�jny ci�g znak�w. Cia�o main zawiera jedn� instrukcj�

System.out.print(*Hello, World!\n*);

(W j�zyku Java ka�da instrukcja ko�czy si� œrednikiem, kt�ry pe�ni rol� symbolu terminalnego).

S�owo System jest nazw� klasy w standardowym œrodowisku j�zyka. Klasa System zawiera statyczny obiekt sk�adowy typu PrintStream o nazwie out; wywo�anie System.out oznacza pisanie do standardowego strumienia wyjœciowego. Klasa PrintStream zawiera szereg przeci��e� metody o nazwie print; jedno z nich przyjmuje parametr typu String. Kompilator automatycznie t�umaczy litera� sta�y *Hello, World\n* na odpowiedni obiekt klasy String; odnoœnik (referencja) do tego obiektu jest przekazywana do metody System.out.print(). Metoda print() generuje jeden wiersz wyjœciowy i powraca do metody main, kt�ra ko�czy wykonanie.

1.2. Klasy: definicja, dziedziczenie, tworzenie obiekt�w

Klas� Javy mo�na traktowa� jako wzorzec i jednoczeœnie generator obiekt�w. Jako wzorzec klasa zapewnia hermetyzacj� (zamkni�cie w jednej jednostce syntaktycznej) danych i metod oraz ukrywanie informacji, kt�re nie powinny by� widoczne dla u�ytkownika. Jako generator zapewnia tworzenie obiekt�w za pomoc� operatora new, kt�rego argumentem jest konstruktor klasy.

Definicja klasy ma posta�:

Deklaracja klasy

{

Cia�o klasy

}

Deklaracja klasy sk�ada si� w najprostszym przypadku ze s�owa kluczowego class i nazwy klasy. Przed s�owem kluczowym class mo�e wyst�pi� jeden ze specyfikator�w: abstract, public, final, lub dwa z nich, np. public abstract, public final. Specyfikator abstract odnosi si� do klas abstrakcyjnych, kt�re nie mog� mie� wyst�pie�, zaœ final deklaruje, �e dana klasa nie mo�e mie� podklas. Brak specyfikatora oznacza, �e dana klasa jest dost�pna tylko dla klas zdefiniowanych w tym samym pakiecie. Specyfikator public m�wi, �e klasa jest dost�pna publicznie. Klasa abstrakcyjna mo�e zawiera� metody abstrakcyjne (bez implementacji, poprzedzone s�owem kluczowym abstract; w miejscu cia�a metody abstrakcyjnej wyst�puje œrednik).

Po nazwie klasy mog� wyst�pi� frazy: `extends nazwa_superklasy' oraz `implements nazwy_interfejs�w'. Fraza `extends nazwa_superklasy' m�wi, �e klasa dziedziczy (zawsze publicznie) od klasy nazwa_superklasy, zaœ `implements nazwy_interfejs�w' deklaruje, �e w danej klasie zostan� zdefiniowane metody, zadeklarowane w implementowanych interfejsach. Je�eli dana klasa implementuje wi�cej ni� jeden interfejs, wtedy nazwy kolejnych interfejs�w oddziela si� przecinkami.

Podklasa klasy abstrakcyjnej zawieraj�cej metody abstrakcyjne mo�e podawa� definicje metod abstrakcyjnych. Podklasa podaj�ca te definicje staje si� klas� konkretn�, tj. mo�e mie� wyst�pienia. Ka�da klasa, kt�ra odziedziczy metod� abstrakcyjn�, ale nie dostarczy jej implementacji, sama staje si� klas� abstrakcyjn�, a jej definicja tak�e musi by� poprzedzona s�owem kluczowym abstract.

Uwaga. W j�zyku Java ka�da klasa dziedziczy od predefiniowanej klasy Object. Zatem, je�eli w definicji klasy nie wyst�puje fraza extends, to jest to r�wnowa�ne niejawnemu wyst�pieniu w tej definicji frazy `extends Object'.

Zauwa�my, �e opr�cz s�owa kluczowego class i nazwy klasy wszystkie pozosta�e elementy w deklaracji klasy s� opcjonalne. Je�eli nie umieœcimy ich w deklaracji, to kompilator przyjmie domyœnie, �e klasa jest niepubliczn�, nieabstrakcyjn� i niefinaln� podklas� predefiniowanej klasy Object.

Cia�o klasy jest zamkni�te w nawiasy klamrowe i mo�e zawiera� zmienne sk�adowe (to jest pola lub zmienne wyst�pienia), zmienne klasy (statyczne, tj. poprzedzone s�owem kluczowym static), konstruktory i metody oraz funkcje klasy (statyczne). Nazwa ka�dej zmiennej sk�adowej, zmiennej klasy, metody lub funkcji klasy musi by� poprzedzona nazw� typu (np. boolean, double, char, float, int, long, void). Przed nazw� typu mo�e wyst�pi� jeden ze specyfikator�w dost�pu: private (dost�p tylko dla element�w klasy, np. private double d;), protected (dost�p tylko w podklasie, nawet jeœli podklasa nale�y do innego pakietu; nie dotyczy zmiennych klasy; przynale�noœ� klasy do pakietu om�wimy za chwil�) lub public (dost�p publiczny). Brak specyfikatora oznacza, �e dany element jest dost�pny tylko dla klas w tym samym pakiecie. Po specyfikatorze dost�pu mo�e wyst�pi� s�owo kluczowe final. S�owo final przed nazw� typu zmiennej wyst�pienia lub zmiennej klasy deklaruje jej niemodyfikowalnoœ� (np. public static final int i=10;), zaœ w odniesieniu do metody oznacza, �e nie mo�e ona by� redefiniowana w podklasie (np. public final void f(int i) {/* ... */ }). Lokalne zmienne finalne, kt�re zosta�y zadeklarowane, ale jeszcze nie zainicjowane, nazywa si� blank final.

Dost�p do element�w klasy uzyskuje si� za pomoc� operatora kropkowego. Je�eli element danej klasy (zmienna lub metoda) przes�ania (overrides) jakiœ element swojej superklasy, to mo�na si� do niego odwo�a� za pomoc� s�owa kluczowego super, jak w poni�szym przyk�adzie:

class ASillyClass /* Deklaracja klasy */

{

static final int MAX = 100; /** Definicja sta�ej */

boolean aVariable;/* Deklaracja zmiennej wyst�pienia */

static public int x = 10; //Definicja zmiennej klasy

void aMethod() { //Definicja metody

aVariable = true;// Instrukcja przypisania

} // end aMethod

} // end aSillyClass

class ASillerClass extends ASillyClass {

boolean aVariable;

void aMethod() {

aVariable = false;

super.aMethod(); /* Wywo�anie metody superklasy */

System.out.println(aVariable);

System.out.println(super.aVariable);

} // end aMethod

} // end ASillerClass

Klasy i omawiane ni�ej interfejsy s� typami referencyjnymi (odnoœnikowymi). Wartoœciami zmiennych tych typ�w s� odnoœniki do wartoœci lub zbior�w wartoœci reprezentowanych przez te zmienne. Np. instrukcja

ASillyClass oob;

jedynie powiadamia kompilator, �e b�dziemy u�ywa� zmiennej oob, kt�rej typem jest ASillyClass. Do zmiennej oob mo�emy przypisa� dowolny obiekt typu ASillyClass utworzony za pomoc� operatora new:

oob = new ASillyClass();

W powy�szej instrukcji argumentem operatora new jest generowany przez kompilator konstruktor ASillyClass() klasy ASillyClass, kt�ry inicjuje obiekt utworzony przez operator new. Operator new zwraca odnoœnik do tego obiektu, po czym przypisuje go do zmiennej oob.

Je�eli dana klasa nie zawiera deklaracji konstruktor�w, to kompilator dostarcza konstruktor domyœlny z pustym wykazem argument�w, kt�ry w swoim bloku wywo�uje konstruktor super() jej bezpoœredniej nadklasy. WeŸmy dla ilustracji definicj� klasy Point:

public class Point { int x, ,y; }

Jest ona r�wnowa�na definicji

public class Point { int x, ,y; public Point() { super(); } }

z niejawnym wywo�aniem dostarczanego przez kompilator konstruktora superklasy, od kt�rej bezpoœrednio dziedziczy klasa Point.

Podobne, niejawne wywo�ania konstruktora super() s� wykonywane w drzewach dziedziczenia. Rozpatrzmy nast�puj�cy program:

//plik Super1.java

class Point { int x,y; Point() { x=1;y=2; } }

class CPoint extends Point { public int color = 0xFF00FF; }

public class Super1 {

public static void main(String args[]) {

CPoint cp = new CPoint();

System.out.println(cp.color= + cp.color);

System.out.println(cp.x= + cp.x);

}//end main

}//end Super1

Instrukcja CPoint cp = new CPoint(); tworzy nowe wyst�pienie klasy CPoint. Najpierw jest przydzielany obszar w pami�ci dla obiektu cp, aby m�g� przechowywa� wartoœci x oraz y, po czym pola te s� inicjowane do wartoœci domyœlnych (tutaj zero dla ka�dego pola). Nast�pnie jest wo�any konstruktor Cpoint(). Poniewa� klasa CPoint nie deklaruje konstruktor�w, kompilator automatycznie dostarczy konstruktor o postaci CPoint(){super();}, kt�ry wywo�a konstruktor klasy Point bez argument�w, tak jakby zamiast super() napisano:

Point(){super();x=1;y=2; },

przy czym teraz super() w bloku konstruktora klasy Point oznacza�oby wywo�anie konstruktora klasy Object.

W hierarchii dziedziczenia konstruktor super() mo�e by� wywo�ywany jawnie, jak w przyk�adzie poni�ej:

//plik Super2.java

class Point { int x,y; Point(int x, int y)

{ this.x = x; this.y = y; } }

class CPoint extends Point {

static final int WHITE = 0, BLACK = 1;

int color;

CPoint(int x, int y) { this(x,y,WHITE); }

CPoint(int x, int y, int color) { super(x,y); this.color=color; }

}

public class Super2 {

public static void main(String args[]) {

int a = 10, b = 20;

CPoint cp = new CPoint(a,b);

System.out.println(cp.color= + cp.color);

System.out.println(cp.x= + cp.x);

}//end main

}//end Super2

Zmienna this w definicji konstruktora klasy Point jest odnoœnikiem (referencj�), identyfikuj�cym obiekt, na rzecz kt�rego wywo�uje si� konstruktor. Tak wi�c lewa strona instrukcji this.x = x identyfikuje pole x obiektu klasy Point, zaœ prawa strona jest wartoœci� argumentu x, kt�r� inicjuje si� to pole. Natomiast s�owo kluczowe this w definicji dwuargumentowego konstruktora klasy CPoint s�u�y do wywo�ania konstruktora tr�jargumentowego tej klasy w instrukcji this(x,y,WHITE).

Zatem w instrukcji CPoint cp = new CPoint(a,b); konstruktor CPoint(int,int) wywo�uje ze swojego bloku (instrukcja this(x,y,WHITE);) drugi konstruktor, CPoint(int,int,int), dostarczaj�c mu argument WHITE. Drugi konstruktor wo�a konstruktor superklasy, przekazuje mu wsp�rz�dne x oraz y, a nast�pnie inicjuje pole color wartoœci� WHITE.

Uwaga. instrukcja { this(argumenty); musi by� pierwsz� instrukcj� w ciele konstruktora lub metody; to samo dotyczy instrukcji super(argumenty);.

Dost�p do zmiennych sk�adowych klasy (statycznych) jest mo�liwy bez tworzenia obiekt�w tej klasy. Np. dla klasy ASillyClass mo�emy napisa� instrukcj�:

System.out.println(ASillyClass.x);.

Gdyby w klasie ASillyClass zdefiniowa� statyczn� funkcj� klasy, np.

public static void bMethod(){/*instrukcje */}

to w takiej funkcji nie istnieje odnoœnik this, a zatem �adna z jej instrukcji nie mo�e si� bezpoœrednio odwo�a� do niestatycznej sk�adowej x; odwo�anie by�oby mo�liwe jedynie przez zadeklarowanie zmiennej odnoœnikowej do klasy ASillyClass i zainicjowanie jej odnoœnikiem do utworzonego za pomoc� operatora new nowego obiektu, jak pokazano w poni�szej sekwencji instrukcji:

ASillyClass ob = new ASillyClass();

System.out.println(ob.x);.

1.3. Interfejsy

Konstrukcja o postaci

interface nazwa {

/* Deklaracje metod i definicje sta�ych */

}

jest w j�zyku Java typem definiowanym przez u�ytkownika. Deklaracja metody sk�ada si� z sygnatury (sygnatura metody zawiera typ zwracany, nazw� metody i typy argument�w) i terminalnego œrednika. Poniewa� interfejs mo�e zawiera� jedynie deklaracje metod i definicje sta�ych, odpowiada on klasie abstrakcyjnej z zadeklarowanymi publicznymi polami danych i metodami abstrakcyjnymi. S�owo kluczowe interface mo�na poprzedzi� specyfikatorem dost�pu public; wskazuje to, �e taki interfejs mo�e by� u�ywany przez dowolna klas� w dowolnym pakiecie. Brak tego specyfikatora oznacza, �e dany interfejs mo�e by� u�ywany tylko przez te klasy, kt�re s� zdefiniowane w tym samym pakiecie. Np. interfejs Sleeper m�g�by mie� posta�:

public interface Sleeper {

public void wakeUp(); //deklaracja metody

public long ONE_SECOND = 1000; //deklaracja sta�ej

public long ONE_MINUTE = 60000; //deklaracja sta�ej

}

Zauwa�my, �e w deklaracjach sta�ych nie pisaliœmy s�owa kluczowego final przed ich typami. W og�lnoœci w definicji interfejsu wszystkie metody s� domyœlnie public i abstract, zaœ sta�e s� domyœlnie public, static i final. U�ywanie tych s��w kluczowych jako specyfikator�w metod i sta�ych jest uwa�ane przejaw z�ego stylu programowania. Ponadto zabrania zabrania si� u�ywania specyfikator�w private i protected. Je�eli pewna klasa implementuje interfejs, dost�p do zadeklarowanej w interfejsie metody lub sta�ej uzyskuje si� za pomoc� operatora kropkowego, np. Sleeper.ONE_SECOND.

WeŸmy dla przyk�adu dwa interfejsy, PlaneLike i BoatLike

interface PlaneLike {

void takeOff();

float kmph();

}

interface BoatLike {

void swim();

float knots();

}

i zdefiniujmy ich implementacje w klasach Plane i Boat, kt�re dziedzicz� od wsp�lnej superklasy Vehicle:

class Vehicle {}

class Plane extends Vehicle implements PlaneLike {

/* Plane must implement kmph(), takeOff() */

public void takeOff() { System.out.println(Plane is taking off); }

public float kmph() { return 600; }

}

class Boat extends Vehicle implements BoatLike {

/* Boat must implement knots(),swim() */

public void swim() { System.out.println(Boat is swimming); }

public float knots() { return 20; }

}

Poprawne b�d� w�wczas deklaracje

Plane biplane = new Plane();

biplane.takeOff();

Boat vessel = new Boat();

vessel.swim();

a tak�e deklaracje

PlaneLike aircraft = new Plane();

aircraft.takeOff();

BoatLike motorboat = new Boat();

motorboat.swim();

Za��my teraz, �e chcielibyœmy skonstruowa� klas� SeaPlane, kt�rej obiekty powinny si� zachowywa� w pewnych okolicznoœciach jak pojazdy wodne, zaœ w innych jak pojazdy powietrzne. W j�zyku, kt�ry wyposa�ono w mechanizm dziedziczenia mnogiego (np. C++) klasa SeaPlane mia�aby dwie superklasy: Plane i Boat, jak pokazano w cz�œci a) rysunku 1-3.

0x01 graphic

Rys. 1-3. a) Graf dziedziczenia mnogiego dla SeaPlane.

b) Graf dziedziczenia pojedynczego dla SeaPlane

W j�zyku Java podobny efekt mo�na osi�gn�� poprzez implementacj� w klasie SeaPlane obu interfejs�w, t.j. PlaneLike i BoatLike (cz�œ� b rysunku 1-3):

class SeaPlane extends Vehicle implements

PlaneLike, Boatlike {

/** SeaPlane must implement kmph(), takeOff(),

knots(), swim() */

}

Dla osi�gni�cia po��danego zachowania si� obiekt�w klasy SeaPlane moglibyœmy umieœci� w g��wnym module Ÿr�d�owym Multi1.java nast�puj�cy kod:

public class Multi1 {

public static void main(String args[])

{

Boat vessel = new Boat();

Plane biplane = new Plane();

System.out.println(Let's starting! );

PlaneLike ref1 = new SeaPlane(biplane);

ref1.takeOff();

System.out.println(ref1.kmph());

BoatLike ref2 = new SeaPlane(vessel);

ref2.swim();

System.out.println(ref2.knots());

}

Jednak ze wzgl�du na wielokrotn� u�ywalnoœ� kodu lepszym rozwi�zaniem b�dzie taka definicja klasy SeaPlane, kt�ra wykorzystuje mechanizm delegacji, tj. bezpoœredniej wsp�pracy z klasami Plane i Boat:

class SeaPlane extends Vehicle implements

PlaneLike, BoatLike {

// define a Plane and Boat instance variables

// i.e. collaborate with Plane and Boat classes

private Plane itAsPlane;

private Boat itAsBoat;

//Konstruktor

SeaPlane(Plane itAsPlane){ this.itAsPlane=itAsPlane; }

//Konstruktor

SeaPlane(Boat itAsBoat){ this.itAsBoat=itAsBoat; }

// forward the messages to the appropriate collaborator

public float kmph() { return itAsPlane.kmph(); }

public void takeOff() { itAsPlane.takeOff(); }

public float knots() { return itAsBoat.knots(); }

public void swim() { itAsBoat.swim(); }

}

Interfejs nie mo�e dziedziczy� klas, ale mo�e dziedziczy� dowolnie wiele interfejs�w. Np. korzystaj�c z podanych wy�ej definicji moglibyœmy utworzy� interfejs

interface SeaPlaneLike extends PlaneLike, BoatLike{

public long SPEED_LIMIT = 1000;

}

i wykorzysta� go w klasie SeaPlane, implementuj�c metody zadeklarowane w interfejsach PlaneLike i BoatLike. Zauwa�my przy okazji, �e klasy implementuj�ce dany interfejs mog� traktowa� zadeklarowane w nim sta�e tak, jak gdyby by�y one odziedziczone.

Przyk�ad hierarchii dziedziczenia interfejs�w z biblioteki Javy pokazano na rysunku 1-4.

0x01 graphic

Rys. 1-4. Drzewa dziedziczenia dla interfejs�w Collection i Map.

1.4. Pliki Ÿr�d�owe i pakiety

Program j�zyka Java mo�e si� sk�ada� z wielu niezale�nie kompilowalnych modu��w Ÿr�d�owych, w kt�rych umieszcza si� definicje klas oraz interfejs�w. Modu�y Ÿr�d�owe s� przechowywane w plikach o nazwie Nazwa.java, gdzie Nazwa jest nazw� klasy publicznej; pliki te stanowi� jednostki kompilacji. Je�eli w pliku Nazwa.java zdefiniowano tylko jedn� klas�, to w wyniku kompilacji tego pliku powstaje plik wynikowy Nazwa.class. Je�eli program jest aplikacj�, to w zestawie modu��w Ÿr�d�owych musi si� znaleŸ� dok�adnie jeden modu� Ÿr�d�owy (modu� g��wny aplikacji) z klas� publiczn�, kt�ra zawiera publiczn� i statyczn� funkcj� main (ka�dy inny modu� Ÿr�d�owy mo�e zawiera� klas� z funkcj� main, je�eli nie jest to klasa publiczna).

Modu� Ÿr�d�owy, w kt�rym definicje klas oraz interfejs�w poprzedzono deklaracj� pakietu o postaci package nazwa_pakietu; staje si� pakietem. Deklaracja pakietu rozszerza przestrze� nazw programu i pozwala na lepsze zarz�dzanie programem wielomodu�owym. Je�eli modu� Ÿr�d�owy nie zawiera deklaracji pakietu, to nale�y on do tzw. pakietu domyœlnego (pakietu bez nazwy). Np. zadeklarowana wczeœniej klasa Hello, umieszczona w pliku Hello.java nale�y do pakietu domyœlnego.

Pakiety s� œciœle powi�zane z katalogami, w kt�rych umieszcza si� modu�y Ÿr�d�owe i pliki wynikowe. Za��my np., �e w katalogu C:\javaprog (Win'95 DOS) umieszczono g��wny plik Ÿr�d�owy aplikacji Student.java, kt�ry importuje z katalogu C:\javaprog\myprog\pakiet1 klasy HiGrade oraz LoGrade, umieszczone w plikach HiGrade.java i LoGrade.java. Deklaracje importu mog� mie� posta�:

import myprog.pakiet1.HiGrade;

import myprog.pakiet1.LoGrade;

Powy�sze dwie deklaracje importu mo�na zastapi� jedn�:

import myprog.pakiet1.*

public

class Student {

int i = 10;

public static void main(String args[])

{

System.out.println(Hello, I am here!);

HiGrade highgrade = new HiGrade();

highgrade.printgrade();

LoGrade lowgrade = new LoGrade();

lowgrade.printgrade();

}

Plik zawiera definicj� klasy Student, poprzedzon� deklaracj� importu klas HiGrade i LoGrade. Plik ten mo�e zosta� skompilowany wywo�aniem kompilatora javac z katalogu nadrz�dnego w stosunku do katalogu javaprog\myprog\pakiet1; je�eli plik Student.java umieszczono w katalogu javaprog, to wywo�anie b�dzie mia�o posta�: javac Student.java. Je�eli pliki HiGrade.java i LoGrade.java maj� posta�:

package myprog.pakiet1;

public class HiGrade {

int i = 10;

public void printgrade()

{

System.out.println(My grades are higher than + i);

}

class Empty{}

oraz

package myprog.pakiet1;

public class LoGrade {

int i = 3;

public void printgrade()

{

System.out.println(My grades are lower than + i);

}

to zostan� utworzone cztery pliki wynikowe: “Student.class” w katalogu javaprog oraz “HiGrade.class”, “LoGrade.class” i “Empty.class”, a wywo�anie interpretatora java Student spowoduje wyprowadzenie na ekran napisu:

Hello, I am here!

My grades are higher than 10

My grades are lower than 3

Uwaga. Deklaracja importu nie oznacza w��czania do pliku Student.java tekstu zawartego w plikach HiGrade.java i LoGrade.java. Natomiast pozwala ona u�ytkownikowi klasy Student u�ywa� skr�towych nazw: np. zamiast pisa� myprog\pakiet1\HiGrade highgrade = new javaprog\myprog\pakiet1\HiGrade(); mogliœmy napisa� kr�tko: HiGrade highgrade = new HiGrade();. Gdybyœmy chcieli u�ywa� r�wnie� klasy Empty (lub innych klas pakietu pakiet1), to deklaracja importu mia�aby posta�: import mike.myprog.pakiet1.*. W j�zyku Java wa�na jest tak�e kolejnoœ� deklaracji: najpierw deklaracja pakietu, po niej deklaracje importu, po czym definicje klas.

Zauwa�my, �e gdyby umieœci� w pliku LoGrade.java definicj� pakietowej funkcji wyst�pienia, na przyk�ad
void msg() { System.out.print(This is a package method\n); }
to funkcj� t� mo�na by�oby wywo�a� z cia�a klasy HiGrade, na przyk�ad w funkcji pf:
public void pf() {
LoGrade lg = new LoGrade();
lg.msg();
}
Fukcja pf jest publiczna, zatem jest dost�pna nie tylko dla klas pakietu myprog.pakiet1, lecz tak�e poza tym pakietem. Z funkcji main klasy Student mo�na j�, przyk�adowo, wywo�a� poleceniem: highgrade.pf();.
Zauwa�my te�, �e deklaruj�c msg w ciele klasy LoGrade jako funkcj� klasy (statyczn�):
static void msg(){System.out.print(This is a package method\n);}
moglibyœmy j� wywo�a� z cia�a klasy HiGrade bez tworzenia referencji do obiektu klasy LoGrade, np.
public void pf() { LoGrade.msg(); }
1.5. Polimorfizm
Polimorfizm mo�emy okreœli� jako wirtualizacj� operacji; jest to mo�liwoœ� dynamicznego (p�Ÿnego, realizowanego w fazie wykonania) wi�zania nazwy operacji do wielu implementacji (metod) tej operacji w r�nych klasach pozostaj�cych w relacji dziedziczenia. Wi�zaniu towarzyszy mechanizm wyboru konkretnej implementacji. Wyb�r implementacji zale�y od nazwy metody oraz od typu dynamicznego tego obiektu, dla kt�rego zosta�a wywo�ana operacja, a nie od typu zmiennej, wskazuj�cej ten obiekt.
Zauwa�my, �e przeci��anie operacji nie prowadzi do polimorfizmu; w tym przypadku wi�zanie, dopasowanie parametr�w wywo�ania operacji do okreœlonej sygnatury i wyb�r implementacji s� statyczne, poniewa� s� wykonywane w fazie kompilacji. Musz� w�wczas istnie� r�nice w sygnaturach operacji (w typie wyniku i/lub w typach parametr�w wejœciowych), a kryterium wyboru implementacji zale�y od tych r�nic.
W j�zyku Java wszystkie deklaracje metod, kt�re nie s� metodami klasy, ani metodami finalnymi, mo�na traktowa� jako operacje wirtualne. Tak wi�c definicja metody o danej sygnaturze w superklasie mo�e by� przes�oni�ta przez definicj� metody o tej samej sygnaturze w podklasie. W rezultacie kompilator nie mo�e zwi�za� nazwy metody z jej implementacj� (istniej� co najmniej dwie implementacje o takich samych sygnaturach). Wi�zanie mo�e si� odby� dopiero w fazie wykonania; w�wczas interpretator okreœla typ dynamiczny obiektu na kt�rym zostaje wywo�ana operacja i wi��e t� operacj� z w�aœciw� dla danego obiektu implementacj�. Ilustracj� wywo�ania polimorficznego pokazuje poni�szy prosty przyk�ad.
//Plik Polimorf.java
class Base {
public void msg()
{
System.out.println(Base class method);
}
}
class Derived extends Base {
public void msg()
{
System.out.println(Derived class method);
}
}
public class Polimorf {
int i = 10;
public static void main(String args[])
{
Base b1 = new Base();
b1.msg();
b1 = new Derived();
if(b1 instanceof Derived)
System.out.println(Derived);
b1.msg();
}
}
Metoda msg() ma dwie implementacje: w klasie Base i w klasie Derived. Odnoœnik (referencja) b1 do klasy Base jest najpierw inicjowana obiektem klasy Base, a wi�c instrukcja b1.msg(); wywo�a metod� tej klasy. Nast�pnie odnoœnikowi b1 zostaje przypisany obiekt klasy Derived, co spowoduje, �e nast�pna instrukcja b1.msg(); wywo�a implementacj� metody msg() zdefiniowan� w klasie Derived. Instrukcja if wykorzystuj�ca operator instanceof s�u�y do sprawdzenia, jaki jest typ dynamiczny obiektu b1. Wynikiem wykonania programu b�dzie nast�puj�cy wydruk:
Base class method
Derived
Derived class method
1.6. Klasy zagnie�d�one
Klasy, jak ju� powiedziano, mog� nale�e� do pakiet�w nazwanych lub nienazwanych. Pocz�wszy od wersji 1.1 j�zyka Java wprowadzono mo�liwoœ� definiowania klas wewn�trznych (inner classes) jako element�w sk�adowych innych klas; mo�na je definiowa� albo lokalnie wewn�trz cia�a klasy zewn�trznej, albo (anonimowo) jako wyra�enie w bloku. Takie zagnie�d�one klasy posiadaj� kilka w�asnoœci, kt�re czyni� je u�ytecznymi:

Nazwy klasy wewn�trznej nie mo�na u�y� na zewn�trz jej zasi�gu, za wyj�tkiem nazwy kwalifikowanej. Pomaga to w strukturalizacji klas w obr�bie pakietu.
Kod klasy wewn�trznej mo�e wykorzystywa� proste nazwy z zasi�g�w otaczaj�cych, w tym zar�wno nazwy zmiennych sk�adowych klasy, jak i nazwy zmiennych wyst�pienia klas otaczaj�cych oraz zmienne lokalne otaczaj�cych blok�w.

Klasy wewn�trzne s� elementami kombinacji struktury blokowej i programowania opartego o klasy; wprowadzono je po raz pierwszy w j�zyku Beta. Wykorzystanie struktury blokowej oraz klas wewn�trznych u�atwia programiœcie wi�za� ze sob� obiekty Javy, poniewa� klasy mog� by� definiowane w pobli�u obiekt�w, kt�rymi manipuluj�, i mog� bezpoœrednio u�ywa� nazw, kt�rych potrzebuj�. Ponadto programista mo�e definiowa� klas� wewn�trzn� jako statyczny element dowolnej klasy otaczaj�cej. Jednak klasa wewn�trzna nie mo�e deklarowa� �adnej ze swoich sk�adowych ze s�owem kluczowym static, poniewa� cia�o klasy wewn�trznej jest w zasi�gu klasy otaczaj�cej. W rezultacie zmienne statyczne dla klasy wewn�trznej musz� by� umieszczane w klasie otaczaj�cej. Z tego samego powodu nie mo�na w klasie wewn�trznej deklarowa� statycznych inicjator�w dla p�l klasy.
Klasy zewn�trzne oraz statyczne klasy wewn�trzne nazywa si� klasami wysokiego poziomu. R�ni� si� one od niestatycznych klas wewn�trznych tym, �e mog� u�ywa� bezpoœrednio jedynie swoje w�asne zmienne wyst�pienia.
Je�eli klasa wewn�trzna posiada nazw�, mo�e by� deklarowana ze s�owami kluczowymi private, protected, final, lub abstract. Natomiast klasy anonimowe s� prywatne w bloku, w kt�rym s� zadeklarowane, poniewa� nie mog� by� wykorzystane na zewn�trz tego bloku.
Zagnie�d�anie klas w ten w�aœnie spos�b pozwala dowolnej klasie wysokiego poziomu dla logicznie powi�zanych klas poziomu ni�szego uzyska� podobn� do pakietu organizacj�, w kt�rej wszystkie klasy maj� pe�ny dost�p do p�l prywatnych.
W podanym ni�ej przyk�adzie klasa wewn�trzna zosta�a zadeklarowana jako klasa niestatyczna Inner z w�asnym konstruktorem i w�asn� zmienn� sk�adow� y.
//Plik Outer1.java
public class Outer1 {
public int x;
public Outer1(int i) { x = i; }
class Inner {
public int y;
public Inner(String s, int j) {
y = j;
System.out.println(s+j);
};
}//end Inner
public static void main(String args[]) {
Outer1 ref1 = new Outer1(10);
System.out.println(ref1.x = + ref1.x);
Outer1.Inner ref2 = ref1.new Inner(ref2.y = , 20);
System.out.println(ref2.y = + ref2.y);
}
}//end Outer1
Wprowadzenie klas zagnie�d�onych nie spowodowa�o zmian w przetwarzaniu plik�w z B-kodem przez maszyn� wirtualn� Javy, tj. przez interpretator, ani w standardowych bibliotekach klas, a nowa cecha j�zyka zosta�a uwzgl�dniona w nowych wersjach kompilator�w. Uwzgl�dniono j� w ten spos�b, �e nazwy klas wewn�trznych s� przekszta�cane tak, aby unikn�� konflikt�w z innymi nazwami w r�nych zasi�gach. Nazwy s� kodowane przez kompilator, kt�ry bierze ich posta� Ÿr�d�ow�, kwalifikuje je kropkami, po czym zamienia ka�d� kropk� po nazwie klasy na znak dolara (`$'). Tak wi�c po kompilacji pliku Ÿr�d�owego “Outer1.java” otrzymamy dwa pliki z B-kodem: “Outer1.class” oraz “Outer1$Inner.class”. Oczywiœcie interpretacji poddamy plik “Outer1.class”.
Niestatyczn� klas� wewn�trzn� wykorzystuje si� wtedy, gdy tworzony jest obiekt klasy zewn�trznej; jak pokazano wy�ej, argumentem operatora new jest jest konstruktor klasy wewn�trznej, wywo�ywany na odnoœniku do obiektu klasy zewn�trznej.
Nast�pny przyk�ad ilustruje deklaracj� statycznej klasy wewn�trznej:
//plik Outer2.java
public class Outer2 {
public int x;
public Outer2(int i) { x = i; }
static class Inner {
public int y;
public Inner(int j) { y = j; };
}//end Inner
public static void main(String args[]) {
Outer2 ref1 = new Outer2(10);
System.out.println(ref1.x = + ref1.x);
Outer2.Inner ref2 = new Outer2.Inner(20);
System.out.println(ref2.y = + ref2.y);
}
}//end Outer2
W tym przypadku argumentem operatora new jest jest konstruktor klasy wewn�trznej, wywo�ywany na sk�adowej statycznej (Outer2.Inner) klasy zewn�trznej. Kompilator, podobnie jak w poprzednim przyk�adzie, utworzy dwa pliki z B-kodem: “Outer2.class” oraz “Outer2$Inner.class”.
Je�eli nie ma potrzeby tworzenia obiektu klasy zewn�trznej, w�wczas zar�wno klas� wewn�trzn�, jak i funkcje sk�adowe klasy zewn�trznej mo�na zadeklarowa� jako statyczne. Konstrukcje tego typu wykorzystywane s� w Javie prawie wsz�dzie tam, gdzie klasa wewn�trzna implementuje interfejs. Ilustracj� tego stwierdzenia jest kolejny przyk�ad.
//Plik Outer3.java
interface InnerInt{
String wyswietl();
}//end of InnerInt interface
public class Outer3 {
public static int x=10;
static class Inner implements InnerInt{
private int y;
public Inner(int j) {
y=j;
System.out.println(wyswietl());
}//end of ctor
public String wyswietl(){
return (new String("Inner.y = "+y));
}
}//end Inner
public static InnerInt foo(int i){
return (new Inner(i));
}
public static void main(String args[]) {
System.out.println(Outer3.x = + Outer3.x);
Outer3.foo(20);
}
}//koniec public class Outer3
W bloku main publiczna, statyczna funkcja foo() klasy zewn�trznej, wywo�ywana z argumentem 20, zwraca odnoœnik typu interfejsowego InnerInt, inicjowany odnoœnikiem do tworzonego w instrukcji return obiektu klasy Inner. Mogliœmy tak uczyni�, poniewa� klasa Inner jest nie tylko odr�bnym typem, lecz tak�e implementuje typ InnerInt. W rezultacie kompilator utworzy trzy pliki z B-kodem: “Outer3.class”, “Outer3$Inner.class” oraz “InnerInt.class”.
Poniewa� typ Inner jest wykorzystywany w definicji klasy zewn�trznej tylko jeden raz, mo�na, dla uzyskania bardziej zwi�z�ego kodu, zrezygnowa� z wprowadzania jego nazwy do przestrzeni nazw programu, a implementacj� interfejsu InnerInt umieœci� bezpoœrednio w wyra�eniu new instrukcji powrotu z funkcji foo(). Konstrukcja taka, b�d�c implementacj� interfejsu, jest oczywiœcie klas�; poniewa� jednak nie wyst�puje tutaj nazwa klasy, nazywamy j� klas� anonimow�. Poni�ej zaprezentowano odpowiedni kod, w kt�rym blok, zaczynaj�cy si� nawiasem klamrowym po InnerInt() jest cia�em klasy anonimowej, faktycznie identycznym z cia�em klasy Inner z poprzedniego przyk�adu.
//plik Outer4.java
interface InnerInt{
StringBuffer wyswietl();
}//end InnerInt
public class Outer4 {
public static int x=10;
public static InnerInt foo(final int i) {
return new InnerInt() {
private int y = i;
public StringBuffer wyswietl() {
return (new StringBuffer("Outer4.foo(20).wyswietl()= " +y));
}//end wyswietl()
};//end anonymous
}//end foo
public static void main(String args[]) {
System.out.println(Outer4.x = + Outer4.x);
System.out.println(Outer4.foo(20).wyswietl());
}//end main()
}//end Outer4
Zwr��my uwag� na ostatni� instrukcj� w funkcji main(). Argument metody println() jest wyra�eniem otrzymanym w wyniku wywo�ania na klasie Outer4 funkcji foo(), kt�ra zwraca obiekt typu InnerInt. Na obiekcie tym jest wywo�ywana funkcja wyswietl(), kt�ra zwraca wynik typu StringBuffer, a wi�c typu akceptowanego przez metod� println().
Zdefiniowana tutaj klasa anonimowa ma nast�puj�ce w�asnoœci:

Mo�e mie� inicjatory p�l, ale nie mo�e mie� konstruktora.
Je�eli klasa anonimowa zosta�a wyprowadzona z interfejsu I, to faktyczn� jej superklas� jest Object, a klasa tylko implementuje interfejs I, bez �adnych rozszerze�.

Przekszta�canie nazw przez kompilator spowoduje teraz utworzenie nast�puj�cych plik�w z B-kodem: “Outer4.class”, “Outer4$1.class” oraz “InnerInt.class”. Plik “Outer4$1.class” odpowiada klasie anonimowej. W jego nazwie liczba 1 (numer klasy anonimowej) zosta�a dodana przez kompilator dla otrzymania unikatowej nazwy, kt�ra zostanie przekazana do konsolidatora.
Istnienie klas zagnie�d�onych wymaga pewnej zmiany w nazwach kwalifikowanych przy definiowaniu zmiennych typu klasy wewn�trznej oraz hierarchii dziedziczenia. Istotne zmiany to:

Inicjowanie zmiennych odnoœnikowych typu klasy wewn�trznej s�owem kluczowym this, odpowiadaj�cym bie��cemu obiektowi klasy zewn�trznej.
Kwalifikowanie dziedziczenia od klasy wewn�trznej jej nazw�, umieszczan� po nazwie klasy zewn�trznej i kropce.

Ilustracj� tego sposobu kwalifikacji nazw jest podany ni�ej przyk�ad.
class Vehicle {
class Wheel {
String hubcapType;
float radius;
}//end class Wheel
Wheel leftWheel = this. new Wheel();
Wheel rightWheel = this. new Wheel();
Wheel extra;
static void thirdWheel(Vehicle car) {
if (car.extra == null) {
car.extra = car. new Wheel();
}//end if
}//end thirdWheel()
public static void main(String args[]) {
System.out.println(Vehicle = );
}//end main()
}//end class Vehicle
//Ko�o ze szprychami
class WireRimWheel extends Vehicle.Wheel {
WireRimWheel(Vehicle car, float wireGauge) {
car. super();
}//end of constructor WireRimWheel()
}//end class WireRimWheel
class Auto extends Vehicle { }
W wyniku kompilacji zostan� utworzone cztery pliki z B-kodem: “Vehicle.class”, “Vehicle$Wheel.class”, “WireRimWheel.class” oraz “Auto.class”.
1.7. Obs�uga wyj�tk�w
Wyj�tki pozwalaj� zachowa� kontrol� nad przebiegiem wykonania funkcji (metod), a tak�e pojedynczych instrukcji zawartych w funkcjach. Wyj�tek jest zdarzeniem, kt�re pojawia si� podczas wykonania i rozrywa normaln� kolejnoœ� wykonania instrukcji.
W j�zyku Java istnieje bardzo rozbudowana hierarchia (drzewo) predefiniowanych klas wyj�tk�w, kt�rych superklas� jest klasa Throwable, a g��wnymi ga��ziami drzewa s� klasy Error i Exception. Cz�œ� wyj�tk�w nale�y do grupy tzw. wyj�tk�w weryfikowalnych (checked exceptions): kompilator sprawdza, czy program zawiera procedury obs�ugi dla ka�dego wyj�tku z tej grupy. Natomiast wyj�tki klasy Error i jej podklas nale�� do grupy wyj�tk�w nieweryfikowalnych (unchecked exceptions), poniewa� mog� one wyst�pi� w wielu punktach programu i powr�t z nich jest trudny lub wr�cz niemo�liwy. Do grupy wyj�tk�w nieweryfikowalnych nale�� te� wyj�tki klasy RuntimeException (podklasa Exception) i jej podklas, poniewa� zadeklarowanie w programie takich wyj�tk�w nie mog�oby znacznie pom�c w ustaleniu (przez kompilator) poprawnoœci program�w.
Dla obs�ugi wyj�tk�w weryfikowalnych wprowadzono cztery s�owa kluczowe: throw, throws, try, catch i finally. S�owo kluczowe throw s�u�y do jawnego zg�aszania wyj�tk�w nieweryfikowalnych i wyst�puje w instrukcji throw o sk�adni throw wyra�enie; gdzie wyra�enie musi oznacza� zmienn� lub wartoœ� typu referencyjnego do klasy Throwable lub jej podklas. Zg�oszenie wyj�tku w instrukcji throw spowoduje natychmiastowe opuszczenie bloku lub funkcji zawieraj�cego instrukcj� throw i wyszukanie instrukcji try, kt�rej fraza catch przechwyci zg�oszony wyj�tek. Je�eli nie ma takiej instrukcji try, zostanie wywo�ana metoda UncaughtException i wykonanie programu (lub w�tku) zostanie zako�czone.
Fraza:throws klasa_wyj�tk�w mo�e wyst�pi� w nag��wku funkcji (metodzie wyst�pienia, konstruktorze, funkcji klasy), np.
public staic void main(String args[]) throws Exception {/*...*/}
void printNumber(int number) throws WrongNumberException {/*...*/}
Fraza throws klasa_wyj�tk�w oznacza, �e dana funkcja mo�e zg�asza� jedynie wyj�tki podanej klasy.
Je�eli wykonanie pewnej instrukcji programu mo�e spowodowa� powstanie wyj�tkowego zdarzenia, to musi ona by� uj�ta w blok instrukcji try, po kt�rym musz� wyst�pi� procedury obs�ugi wyj�tku maj�ce posta� frazy catch i bezpoœrednio po catch (opcjonalnie) frazy finally. Sk�adnia tej konstrukcji ma posta�:
try {I}catch(arg1 e1) {I} catch(arg2 e2) {I} ... catch(argn en) {I} ... finally {I}
gdzie I oznacza instrukcje, arg1 .. argn klasy wyj�tk�w, e1 ... en odnoœniki do tych klas.
Blok catch nale�y traktowa� jako cia�o procedury obs�ugi wyj�tku nale��cego do klasy argi.
Je�eli funkcja/metoda zawiera instrukcj� try, to wyj�tki mog� by� zg�aszane wy��cznie w bloku try. Po zg�oszeniu wyj�tku sterowanie opuszcza kod, kt�ry zg�osi� wyj�tek i przechodzi do pierwszej w kolejnoœci procedury catch; je�eli ta nie obs�uguje wyj�tku zg�oszonej klasy, jest on przekazywany do nast�pnej. Blok frazy finally (jeœli wyst�puje) jest wykonywany zawsze gdy ko�czy si� wykonanie instrukcji try i to nawet wtedy, gdy wykonanie try zostaje gwa�townie przerwane.
Prosty program, kt�ry jedynie ilustruje sk�adni� zg�aszania i obs�ugi wyj�tk�w mo�e wygl�da� nast�puj�co:
//plik TestEx.java
import java.io.*;
public class TestEx {
public TestEx() {}
final int CONSTANT = 10;
void ff() throws IOException
{
try
{
System.out.println(I was here, within try statement.);
if(CONSTANT > 0)
throw new IOException(CONSTANT should be negative);
}
catch(IOException exc)
{
System.err.println(Caught IOException: + exc.getMessage());
}
finally
{
System.out.println(And now I am in finally blok);
}
}//end ff
public static void main(String args[]) throws IOException
{
TestEx te = new TestEx();
te.ff();
}//end main
}//end class TestEx
Podany ni�ej przyk�ad definiuje klas� ListOfNumbers, wywo�uj�c� z pakiet�w Javy dwie metody klas, kt�re mog� zg�osi� wyj�tki.
import java.io.*;
import java.util.Vector;
public class ListOfNumbers {
private Vector victor;
private static final int size = 10;
public ListOfNumbers () {
victor = new Vector(size);
for (int i = 0; i < size; i++)
victor.addElement(new Integer(i));
}
public void writeList() {
PrintWriter p = null;
try {
System.out.println(Entering try statement);
p = new PrintWriter(new FileOutputStream(OutFile.txt));
for (int i = 0; i < size; i++)
p.println(Value at: + i + = + victor.elementAt(i));
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
System.err.println(Caught ArrayIndexOutOfBoundsException:
+ e.getMessage());
} catch (IOException e) {
System.err.println(Caught IOException: + e.getMessage());
} finally {
if (p != null) {
System.out.println(Closing PrintWriter);
p.close();
} else {
System.out.println(PrintWriter not open);
}
}
}
public static void main(String args[]) {
ListOfNumbers lst = new ListOfNumbers();
lst.writeList();
}//end main
}//end ListOfNumbers
Konstruktor ListOfNumbers() tworzy obiekt klasy Vector o dziesi�ciu elementach b�d�cych wartoœciami od 0 do 9. W klasie ListOfNumbers zdefiniowano tak�e metod� writeList(), kt�ra zapisuje ten ci�g liczb do pliku tekstowego OutFile.txt. Metoda writeList() wywo�uje dwie metody, kt�re mog� zg�osi� wyj�tki:

konstruktor klasy FileOutputStream, kt�ry zg�asza IOException je�eli z jakiegoœ powodu nie mo�e otworzy� pliku:

p = new PrintWriter(new FileOutputStream(OutFile.txt));

metod� elementAt() klasy Vector, kt�ra zg�asza wyj�tek ArrayIndexOutOfBoundsException je�eli przekazana do niej wartoœ� indeksu jest zbyt ma�a (liczba ujemna) lub zbyt du�a (wi�ksza ni� liczba element�w zawartych aktualnie w obiekcie klasy Vector).

Instrukcje System.err.println wykorzystuj� komunikaty generowane przez metod� getMessage klasy Throwable (lub jej podklas�), kt�ra podaje dodatkowe informacje o zaistnia�ym b��dzie.
Je�eli na dysku jest wystarczaj�co du�o miejsca na zapisanie pliku OutFile.txt, to program za�o�y taki plik z zawartoœci�:
Value at: 0 = 0
...
Value at 9 = 9
oraz wyprowadzi na ekran dwa wiersze tekstu:
Entering try statement
Closing PrintWriter
1.8. Wsp�bie�noœ�
Program Javy jest z regu�y wykonywany w obr�bie jednego procesu, przebiegaj�cego w pewnej przestrzeni adresowej i rezerwuj�cego pewne zasoby, jak np. wskaŸniki plik�w. Proces mo�e przebiega� w wielu wsp�bie�nych w�tkach (w�tkiem nazywa si� sekwencyjny przep�yw sterowania w procesie, kt�ry wykonuje dany program), kt�re wsp�dziel� wszystkie zasoby procesu, ale ka�dy z nich ma w�asny stos wykonania. Nawet najprostsza aplikacja, kt�ra wyœwietla�a napis Hello, World!, mia�a dwa w�tki wykonania: w�tek g��wny (main thread) wykonuj�cy kod tej aplikacji oraz kolektor nieu�ytk�w.
Je�eli maszyna wirtualna jest wieloprocesorowa, w�tki mog� by� wykonywane wsp�bie�nie; na komputerze jednoprocesorowym wsp�bie�noœ� mo�e by� emulowana (np. w systemie Windows'95) przez przydzielanie poszczeg�lnym w�tkom pewnej liczby kwant�w czasu procesora. W tym drugim przypadku jest realizowana tzw. wielow�tkowoœ� wyw�aszczeniowa (preemptive), kt�ra nie dopuszcza do “zag�odzenia” (starving) w�tk�w o niskich priorytetach. Priorytet jest liczb� z przedzia�u 1..10; je�eli priorytet nie zostanie ustawiony jawnie (funkcj� setPriority klasy Thread), to nowy w�tek przejmie priorytet w�tku, kt�ry go utworzy�.

Uwaga. Zag�odzenie mo�e si� zdarzy� wtedy, gdy jeden lub wi�cej w�tk�w w programie jest blokowanych przed dost�pem do pewnego zasobu i wskutek tego nie mog� biec dalej. Kra�cow� postaci� zag�odzenia jest zakleszczenie lub impas (deadlock). Impas pojawia si� wtedy, gdy dwa lub wi�cej w�tk�w czeka na warunek, kt�ry nie mo�e by� spe�niony; typowym przyk�adem jest sytuacja, gdy istniej� dwa w�tki i ka�dy z nich czeka na wykonanie czegoœ przez partnera.

Wykonanie metody start (public synchronized void start()) na rzecz utworzonego wczeœniej obiektu klasy Thread powoduje utworzenie w�tku. Przebieg wykonania w�tku zale�y od implementacji metody run (public void run()), wywo�ywanej niejawnie przez system tu� po utworzeniu w�tku. Zako�czenie wykonania metody run() powoduje niejawne wywo�anie metody stop (public static final void stop()), kt�ra niszczy w�tek. Stanami w�tk�w mo�na sterowa� przez wywo�ania finalnych metod wyst�pienia suspend i resume (zawieszenie i wznowienie w�tku zawieszonego), wait i notify (wstrzymanie i uwolnienie w�tku wstrzymanego), wywo�ania finalnych metod synchronizowanych join() i join(long millisec), kt�re powoduj� wstrzymanie wykonywania w�tku a� do zniszczenia go przez inny w�tek oraz przez wywo�ania metod klasy: public static void sleep(long millisec), kt�ra powoduje uœpienie w�tku na podany okres czasu i public static void yield(), kt�ra oddaje dost�p do procesora innemu w�tkowi (o ile taki istnieje). Ponadto mo�na wywo�a� metod� public final boolean isAlive() dla stwierdzenia, czy w�tek istnieje.

Uwaga. Ze wzgl�du na zdarzaj�ce si� b��dy przy blokowaniu i zwalnianiu zasob�w oraz mo�liwe zakleszczenia w�tk�w w obowi�zuj�cej obecnie wersji JDK1.2 nie zaleca si� stosowania zdefiniowanych w poprzedniej wersji metod resume(), stop() i stop(Throwable obj). Zach�ca si� u�ytkownika do napisania w�asnych wersji tych metod.

W�tek Javy mo�e by� tworzony na dwa sposoby: albo jako obiekt podklasy, kt�ra dziedziczy od klasy Thread (klasa java.lang.Thread zawiera metody, kt�re kontroluj� i synchronizuj� poszczeg�lne w�tki), albo jako obiekt klasy, kt�ra implementuje interfejs Runnable (java.lang.Runnable). W obu przypadkach nale�y poda� implementacj� metody run() zadeklarowanej w interfejsie Runnable. Pierwszy spos�b ilustruje poni�szy przyk�ad.
//plik Thread1.java
public class Thread1 extends Object {
public static void main(String args[]) {
Thread x = new MyThread("Fastthread");
Thread y = new MyThread("Slow thread");
x.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
x.start();
y.start();
}//end main()
}//end Thread1
class MyThread extends Thread {
protected String name = "not initialized";
public MyThread(String nameString)
{ name = nameString; }
public void run() {
for(int i =1;i<=10;i++) {
try {
Thread.currentThread().sleep(300);
}//end try
catch(InterruptedException e) {
} //end catch
System.out.println(name+continues... +i);
}//end for
System.out.println(name+ is DONE!! );
}//end run()
}//end MyThread
W przyk�adzie utworzono dwa w�tki, x i y, przy czym jeden z nich (x )ustawiono na najwy�szy osi�galny priorytet. Ka�dy w�tek b�dzie wykonywany oddzielnie, ale w�tek x zako�czy dzia�anie wczeœniej. Drugi spos�b implementuje interfejs Runnable:
//plik TwoThreads
public class TwoThreads extends Object {
public static void main(String args[]) {
MyClass xx = new MyClass();
MyClass yy = new MyClass();
Thread x = new Thread(xx);
Thread y = new Thread(yy);
x.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
x.start();
y.start();
}//end main()
}//end TwoThreads
class MyClass implements Runnable {
public void run()
{
for(int I=0;I<=10;I++)
{ System.out.println(Thread progress=+I); }
System.out.println(Thread completed);
}
}
1.9. Synchronizacja w�tk�w
W podanych wy�ej przyk�adach w�tki by�y niezale�ne i asynchroniczne. Inaczej m�wi�c, ka�dy w�tek zawiera� wszystkie dane i metody potrzebne dla jego wykonania i nie wymaga� �adnych zewn�trznych zasob�w lub metod. Ponadto przebieg ka�dego w�tku mia� w�asny rytm, niezale�ny od stanu, czy aktywnoœci drugiego, biegn�cego wsp�bie�nie.
Istnieje jednak wiele sytuacji, gdy oddzielne, wsp�bie�nie wykonywane w�tki wsp�dziel� pewne dane i musz� uwzgl�dnia� stany i aktywnoœci innych w�tk�w. Powszechnie znanym modelem programistycznym takich sytuacji jest model producent/konsument, w kt�rym producent generuje strumie� danych pobieranych nast�pnie przez konsumenta. Przyk�adem praktycznym mo�e by� program, w kt�rym jeden w�tek (producent) zapisuje dane do pliku, podczas gdy drugi w�tek czyta dane z tego samego pliku. Innym przyk�adem mo�e by� pisanie znak�w na klawiaturze: w�tek producenta umieszcza naciœni�cia klawisza w kolejce zdarze�, a w�tek konsumenta odczytuje zdarzenia z tej samej kolejki. Jeszcze innym przyk�adem mo�e by� wysy�anie znak�w do tego samego strumienia (np. do System.out) z kilku wsp�bie�nie wykonywanych w�tk�w. Widzimy, �e podane przyk�ady wykorzystuj� wsp�bie�ne w�tki, kt�re dziel� wsp�lny zas�b: w pierwszym wsp�dziel� plik, w drugim kolejk� zdarze�, w trzecim ten sam strumie�. Poniewa� w�tki wsp�dziel� wsp�lny zas�b, musz� by� w jakiœ spos�b synchronizowane (np. w trzecim przyk�adzie przy braku synchronizacji �a�cuchy znak�w pochodz�ce z r�nych Ÿr�de� mog� by� bezsensownie przemieszane).
Segmenty kodu programu, kt�re ��daj� dost�pu do tego samego obiektu z dw�ch oddzielnych, wsp�bie�nych w�tk�w, nazywa si� sekcjami krytycznymi. W j�zyku Java sekcj� krytyczn� mo�e by� blok lub metoda; identyfikuje si� je s�owem kluczowym synchronized.
W przypadku bloku mamy instrukcj� synchronized o sk�adni
synchronized ( Wyra�enie ) Blok
w kt�rej Wyra�enie musi by� typu referencyjnego, a Blok jest instrukcj� grupuj�c�, obj�t� nawiasami klamrowymi.
Instrukcja synchronized przejmuje wzajemnie wykluczaj�c� blokad� na rzecz wykonywanego w�tku, wykonuje Blok, po czym zwalnia blokad�. Inaczej m�wi�c, wykonanie instrukcji synchronized powoduje przydzielenie w�tkowi podanego Bloku jako sekcji krytycznej, a po wykonaniu go na rzecz obiektu identyfikowanego przez Wyra�enie, zwolnienie sekcji.
Ilustracj� wykorzystania instrukcji synchronized mo�e by� poni�szy prosty program:
//plik TestSynchro
class TestSynchro {
public static void main(String[] args) {
TestSynchro t = new TestSynchro();
synchronized(t) {
synchronized(t) {
System.out.println(made it!);
}//end internal synchronized statement
}//end external synchronized statement
}//end main
}//end TestSynchro
kt�ry wydrukuje napis
made it!
Je�eli r�ne metody korzystaj� z tego samego zasobu, to r�wnie� musz� by� synchronizowane. Metoda jest synchronizowana je�eli w jej nag��wku umieszczono s�owo kluczowe synchronized. Synchronizowana metoda operuj�ca na obiekcie pewnej klasy automatycznie nak�ada blokad� na ten obiekt przed wykonaniem jego cia�a (funkcji, metod) i automatycznie zwalnia blokad� przy powrocie, podobnie jak instrukcja synchronized. Tak wi�c segment kodu
class Test {
int count;
synchronized void bump() { count++; }
static int classCount;
static synchronized void classBump() {
classCount++;
}//end synchronized method
}//end class Test
jest r�wnowa�ny segmentowi
class BumpTest {
int count;
void bump(){
synchronized (this){
count++;
}//end synchronized statement
}//end bump()
static int classCount;
static void classBump() {
try {
synchronized (Class.forName("BumpTest")) {
classCount++;
}// end synchronized statement
}//end try
catch (ClassNotFoundException e) {
//...
}//end catch
}//end classBump
}//end BumpTest
Wymieniona “blokada” (lock) jest w programie wielow�tkowym zwi�zana z obiektem, na kt�rym w�tek ma wykonywa� pewne operacje; jest ona cz�sto nazywana monitorem obiektu. Do czasu zwolnienia monitora, zostanie zablokowane wykonanie ka�dego innego w�tku, kt�ry podejmie pr�b� wywo�ania (na rzecz tego samego obiektu), dowolnej metody sychronizowanej danej klasy.
Zauwa�my, �e w klasie Test metoda classBump() jest statyczna (jest metod� klasy). Zatem, mimo i� metoda ta jest synchronizowana, mo�e by� jednoczeœnie wywo�ywana na rzecz wielu obiekt�w, a wi�c blokada nie b�dzie efektywna. Dla unikni�cia mo�liwoœci jednoczesnego wykonywania pewnej operacji na tym samym obiekcie (w szczeg�lnoœci zawieraj�cym metody statyczne) przez dwa r�ne w�tki dobr� praktyk� jest definiowanie klas tak, aby by�y przygotowane na u�ycie wsp�bie�ne, jak ilustruje to poni�szy kod:
//plik Box.java
public class Box {
private Object boxContents;
public synchronized Object get() {
Object contents = boxContents;
boxContents = null;
return contents;
}//end get
public synchronized boolean put(Object contents) {
if (boxContents != null)
return false;
boxContents = contents;
return true;
}//end put
}
Ka�de wyst�pienie klasy Box ma pewn� zawartoœ� zmiennej wyst�pienia, kt�ra utrzymuje referencj� do dowolnego obiektu. W rezultacie mo�na w�o�y� obiekt do pude�ka (Box) wywo�aniem metody put(), kt�ra zwr�ci false je�eli pude�ko jest ju� pe�ne. Podobnie mo�na wyj�� obiekt z pude�ka wywo�aniem metody get(), kt�ra zwr�ci null je�eli pude�ko jest puste. Gdyby put() i get() nie by�y synchronizowane i dwa w�tki wykonywa�yby te metody na tym samym obiekcie klasy Box w tym samym czasie, wtedy wykonanie programu dwuw�tkowego mog�oby przebiega� w spos�b przez nas nieoczekiwany.
1.10. Zarz�dzanie pami�ci�
J�zyk Java jest wyposa�ony w mechanizm zbierania nieu�ytk�w (garbage collection). System wykonawczy Javy automatycznie zwraca przydzielony obiektowi obszar pami�ci gdy stwierdzi, �e do danego obszaru nie odnosi si� ju� �aden odnoœnik. Utrzymywane w zmiennych odnoœniki do obiekt�w staj� si� nieaktualne gdy zmienna wychodzi poza sw�j zasi�g, lub te� gdy zmienna odnoœnikowa zostaje ustawiona na wartoœ� null.
Kolektor nieu�ytk�w Javy periodycznie zwalnia pami�� zajmowan� przez obiekty, wykorzystuj�c algorytm znakowanie-wymiatanie (compacting mark-sweep with conservative scanning). Przeszukuje on pami�� dynamiczn� id�c po wszystkich œcie�kach do obiekt�w, znakuje wszystkie obiekty, do kt�rych istniej� jeszcze odnoœniki, po czym usuwa wszystkie obiekty nieoznakowane.
Zbieranie nieu�ytk�w przebiega w w�tku o niskim priorytecie; kolektor jest wykonywany albo synchronicznie, albo asynchronicznie, zale�nie od sytuacji i systemu, na kt�rym jest posadowiona maszyna wirtualna. Przebieg zbierania jest synchroniczny, gdy brakuje pami�ci lub w odpowiedzi na ��danie z programu; asynchroniczny, gdy system nie wykonuje �adnych dzia�a� na rzecz programu. Ta druga sytuacja ma miejsce np. dla Windows 95/NT, kt�ry pozwala œrodowisku wykonawczemu Javy okreœli�, kiedy rozpocz�� si� kolejny w�tek i przerwa� inny w�tek.
Przed zebraniem danego obiektu jako nieu�ytku, system wykonawczy wywo�uje dla niego (niejawnie) metod� finalize() jego klasy, aby zwolni� przydzielone mu zasoby, np. otwarte pliki lub gniazda. Proces ten nazywa si� finalizacj� obiektu. U�ytkownik mo�e wymusi� jawn� finalizacj� obiekt�w, wywo�uj�c metod� System.runFinalization(), kt�ra niejawnie wywo�a metody finalize() na rzecz wszystkich obiekt�w, oczekuj�cych na zebranie przez kolektor. Jawna finalizacja wymaga przes�oni�cia w klasach tych obiekt�w metody finalize(), dziedziczonej niejawnie z klasy Object.
U�ytkownik mo�e r�wnie� jawnie uruchomi� kolektor nieu�ytk�w, wywo�uj�c metod� gc() klasy System (z pakietu java.lang): System.gc(); w takim momencie przebiegu programu, w kt�rym uwa�a to za niezb�dne, np. gdy nast�pne instrukcje programu b�d� wymaga� du�ych zasob�w pami�ci.
Wywo�anie System.gc() jest funkcjonalnie r�wnowa�ne wywo�aniu Runtime.getRuntime().gc(), gdzie funkcja getRuntime() klasy Runtime (pakiet java.lang.Runtime) zwraca obiekt, skojarzony z bie��c� aplikacj�. W takim przypadku wywo�anie metody gc() powinno by� poprzedzone jawn� finalizacj�, przy czym nale�y pami�ta�, �e ka�de wywo�anie kolektora nieu�ytk�w b�dzie mia�o niekorzystny wp�yw na szybkoœ� wykonania programu.
1.11. Obiekty sieciowe
Komputery w sieci Internet komunikuj� si� ze sob� albo poprzez TCP (Transport Control Protocol) albo poprzez User Datagram Protocol (UDP).

Uwaga. Nazw� TCP okreœla si� zwykle protok� (zbi�r zasad wed�ug kt�rych odbywa si� komunikacja w sieci komputerowej); TCP/IP (gdzie IP jest akronimem od Internet Protocol) jest warstwowym zestawem protoko��w i odpowiada siedmiowarstwowemu modelowi ISO/OSI (Open Systems Interconnection) z warstwami: fizyczn�(1), ��cza danych(2), sieciow�(3), transportow�(4), sesji(5), prezentacji(6) i aplikacji(7). Np. Protok� IP jest implementacj� warstwy (3), zaœ TCP i UDP implementuj� warstw� (4) modelu ISO/OSI, jak pokazano w tablicy 1.1.

Tablica 1.1 Zale�noœ� pomi�dzy modelem ISO/OSI a TCP/IP

Warstwa	ISO/OSI	TCP/IP
7	Aplikacji	Aplikacji: SMTP, HTTP, FTP, RPC, TELNET,
6	Prezentacji	RLOGIN, inne us�ugi
5	Sesji	DNS, LDAP
4	Transportowa	Transportowa: TCP/UDP, IGMP
3	Sieciowa	Mi�dzysieciowa: IP, ICMP, protoko�y rutingu
2	��cza danych	Interfejs sieciowy: ARP, RARP, LLC 802.2, Ethernet 802.3
1	Fizyczna	Fizyczna dla r�nych medi�w

Pisz�c program “sieciowy” w j�zyku Java nie musimy deklarowa�, czy ��damy komunikacji via TCP czy UDP, poniewa� zdefiniowane w pakiecie java.net klasy dostarczaj� œrodki dla niezale�nej od systemu komunikacji w sieci; klasy URL, URLConnection, Socket i ServerSocket korzystaj� z TCP, a klasy DatagramPacket, DatagramSocket i MulticastSocket korzystaj� z UDP.
Tym niemniej warto pami�ta�, �e powszechnie u�ywane protoko�y: Telnet i wirtualnego terminala odpowiadaj� warstwie 5 i cz�œciowo 6, zaœ FTP (File Transfer Protocol) odpowiada warstwom 6 i 7 modelu ISO/OSI. Zauwa�my te�, �e HTTP (Hypertext Transfer Protocol), jest aplikacj� (warstwa (7) modelu ISO/OSI. Gdy u�ywamy HTTP do czytania z pewnego lokalizatora URL (Uniform Resource Locator) danych z pliku w formacie HTML (HyperText Markup Language), otrzymywane dane musz� wyst�pi� w tej samej kolejnoœci, w kt�rej by�y przesy�ane, co wymaga niezawodnego kana�u komunikacji punkt-punkt, jaki zapewnia protok� po��czeniowy TCP. Z kolei UDP, bezpo��czeniowy protok� przesy�ania niezale�nych pakiet�w danych (datagram�w) pomi�dzy dwoma aplikacjami w sieci, jest wystarczaj�cy dla takich aplikacji, jak np. program ping, czy te� programu podaj�cego aktualny czas.
Komputery w sieci s� identyfikowane przez 32-bitowe adresy IP, zaœ biegn�ce na danym komputerze sieciowym procesy - poprzez 16-bitowe numery port�w (port mo�na uwa�a� za utrzymywan� przez system kolejk� danych, kt�re maj� by� dostarczane do danego procesu wykonuj�cego pewien program). Na przyk�ad programowi wykorzystuj�cemu protok� HTTP przydziela si� zwyczajowo port o numerze 80.
Programy odbieraj� lub wysy�aj� dane poprzez wi�zane z numerami port�w gniazda (sockets). Gniazdo, definiowane przez warstw� transportow� modelu ISO/OSI, reprezentuje punkt ko�cowy po��czenia pomi�dzy programami wykonywanymi na komputerach sieciowych w systemie dostawca-odbiorca (klient-server); jest to interfejs programowy umo�liwiaj�cy aplikacjom dost�p do protoko��w TCP i UDP i wymian� danych poprzez sie� pracuj�c� pod kontrol� protoko��w TCP/IP. Program serwera wykonywany na konkretnej maszynie ma przypisane do pewnego numeru portu gniazdo, poprzez kt�re “nas�uchuje” ewentualnego ��dania nawi�zania ��cznoœci przez klienta. Je�eli klient zna adres komputera sieciowego, na kt�rym jest wykonywany serwer oraz numer portu, do kt�rego serwer jest do��czony, to mo�e przes�a� takie ��danie. Serwer akceptuje po��czenie, a nast�pnie tworzy dla klienta nowe gniazdo, zwi�zane z innym numerem portu, poniewa� na pierwotnym gnieŸdzie musi nadal prowadzi� “nas�uch” ��da� po��czenia. Po stronie klienta, gdy uzyska potwierdzenie po��czenia, tworzone jest odpowiednie gniazdo (zwi�zane z lokalnym numerem portu na maszynie klienta), poprzez kt�re mo�e prowadzi� komunikacj� z serwerem.
W pakiecie java.net klasy Socket i ServerSocket s�u�� do komunikacji w oparciu o protok� po��czeniowy TCP, zaœ klasy DatagramSocket, DatagramPacket oraz MulticastSocket s� wykorzystywane do komunikacji UDP. Klasy: URL oraz URLConnection i URLEncoder s�u�� do nawi�zania ��cznoœci z World Wide Web (WWW). Komunikacja, kt�ra wykorzystuje te klasy, reprezentuje wy�szy poziom abstrakcji, poniewa� korzystaj� one mi�dzy innymi z implementacji gniazd.
Poni�ej pokazano przyk�ad aplikacji, kt�ra wykorzystuje klasy URL i URLConnection dla dost�pu do zasobu sieciowego (pliku tekstowego “abc”) WWW zlokalizowanego pod adresem www.task.gda.pl/java/.
//plik URLTest.java
import java.net.*;
import java.io.*;
//import java.util.*;
public class URLTest {
public static void main(String[] args) {
URL url;
try {
url = new URL("http://www.task.gda.pl/java/abc");
URLConnection uc = url.openConnection();
BufferedReader d = new BufferedReader(new
InputStreamReader(uc.getInputStream()));
//DataInputStream dis = new
//DataInputStream(uc.getInputStream());
String line = d.readLine();
System.out.println(line);
}//end try
catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }
}// end main
}// end URLTest
W programie wykorzystano konstruktor URL(String). Klasa URL jest wyposa�ona w cztery publiczne konstruktory:
public URL(String spec) throws MalformedURLException - tworzy obiekt URL z podanej reprezentacji obiektu klasy String, lub zg�asza wyj�tek, je�eli �a�cuch “spec” podaje nieznany protok�. Dla danego protoko�u (http, file, ftp) jest przyjmowany domyœlny numer portu. Numer portu mo�na te� poda� jawnie, np. http://www.task.gda.pl:80/java/abc.
public URL(URL context, String spec) throws MalformedURLException - tworzy obiekt URL przez parsing (wydzielenie) specyfikacji “spec” w obr�bie zadanego kontekstu.
public URL(String protocol, String host, int port, String file) throws MalformedURLException - tworzy obiekt URL z podanego protoko�u, nazwy komputera, numeru portu i nazwy pliku.
public URL(String protocol, String host, String file) throws MalformedURLException - tworzy absolutny obiekt URL z podanego protoko�u, nazwy komputera i nazwy pliku; przyjmuje port domyœlny dla danego protoko�u.
1.12. Aplety - programy Javy na stronach WWW.
Aplet jest niewielkim programem Javy przeznaczonym do uruchamiania w obr�bie innej aplikacji - przegl�darki WWW lub Java Applet Viewer. Najprostszy aplet drukuj�cy jedno zdanie na ekranie mo�e mie� nast�puj�c� posta�:
Plik HelloWorld.java
import java.applet.*;
import java.awt.*;
public class HelloWorld extends Applet {
public void init() {
add(new Label("Hello World!"));
}
}
Podobnie jak aplikacj�, kompilujemy aplet poleceniem:
javac HelloWorld.java
w wyniku czego otrzymamy plik ze skompilowan� klas� o nazwie HelloWorld.class.
Nast�pnie tworzymy prost� stron� HTML zawieraj�c� znacznik <applet> wywo�uj�cy aplet Javy i otwieramy t� stron� przegl�dark� WWW.
HelloWorld.html
<html>
<head>
<title>HelloWorld</title>
</head>
<body>
<h1>Aplet HelloWorld</h1>
<applet code=HelloWorld.class width=200 height=50>
</applet>
</body>
</html>
Wynik dzia�ania apletu mo�emy r�wnie� obejrze� u�ywaj�c przegl�darki aplet�w dostarczanej przez Suna razem ze œrodowiskiem JDK:
appletviewer HelloWorld.html
Ka�dy aplet tworzony jest jako podklasa klasy java.applet.Applet, dostarczaj�cej interfejs do œrodowiska, w obr�bie kt�rego jest on uruchamiany.
Rys. 1-5. Hierarchia dziedziczenia dla klasy Applet.
W cyklu �ycia apletu wyst�puj� cztery istotne zdarzenia. Gdy wyst�pi�, wywo�ywane s� odpowiednie metody klasy Applet, kt�re mog� by� przes�oni�te przez metody zdefiniowane w jej podklasie, jak w poni�szym przyk�adzie:
public class MyApplet extends Applet {
. . .
public void init() { . . . }
public void start() { . . . }
public void stop() { . . . }
public void destroy() { . . . }
. . .
}
Metody te s� wywo�ywane przez œrodowisko, w kt�rym uruchamiany jest aplet, w momentach wyst�pienia nast�puj�cych zdarze�:
init - po za�adowaniu apletu (lub jego prze�adowaniu) w celu jego zainicjowania,
start - w momencie uruchamiania apletu, po jego za�adowaniu lub po ponownym odwiedzeniu strony zawieraj�cej aplet,
stop - w momencie zatrzymywania pracy apletu, gdy opuszczana jest strona lub nast�puje wyjœcie z przegl�darki,
destroy - przed wyjœciem z przegl�darki.
Cykl �ycia apletu prezentuje rysunek 1-6.
Rys. 1-6. Cykl �ycia apletu.
Aplet nie musi przes�ania� wszystkich z tych metod, mo�e tylko niekt�re albo �adnej. W metodzie init powinno si� zamieszcza� kod, kt�ry normalnie powinien by� zawarty w konstruktorze klasy. Jednak w momencie wykonywania konstruktora klasy apletu nie ma gwarancji, �e jest ju� zdefiniowane ca�e jego œrodowisko. Dlatego takie zadania jak na przyk�ad utworzenie w�tk�w apletu czy jednokrotne za�adowanie obraz�w wykorzystywanych przez aplet powinny by� zawarte w�aœnie w metodzie init. W metodach start i stop mo�na na przyk�ad odpowiednio uruchamia� i zatrzymywa� animacj� tak, �eby w czasie gdy u�ytkownik nie ogl�da strony z apletem niepotrzebnie nie zu�ywa� zasob�w komputera.
Aplet dziedziczy metody interfejsu u�ytkownika z nadrz�dnych klas AWT (Abstract Window Toolkit) Component, Container i Panel.
Z klasy Component dziedziczy metody paint i update, kt�re odpowiadaj� za graficzn� reprezentacj� apletu na stronie przegl�darki. Metody te aplet mo�e przes�oni�:
class MyApplet extends Applet {
. . .
public void paint(Graphics g) { . . . }
. . .
}
Aplet jest podklas� klasy Container, mo�e wi�c zawiera� inne obiekty klasy Component, takie jak klawisze, etykiety, listy wyboru itd. Jak w innych obiektach klasy Container, wzajemne roz�o�enie komponent�w kontrolowane jest poprzez klas� LayoutManager.
Z klasy Component aplet dziedziczy r�wnie� metody obs�ugi zdarze�. Zdarzenia s� generowane g��wnie przez komponenty interfejsu graficznego u�ytkownika. Komponenty b�d�ce Ÿr�d�em zdarze� rejestruj� jedn� lub wi�cej klas delegowanych do obs�ugi zdarzenia:
someComponent.addActionListener(instanceOfMyClass);
W deklaracji klasy obs�uguj�cej zadarzenie specyfikujemy, �e implementuje ona przynajmniej jeden z interfejs�w pochodnych od EventListener (np. ActionListener, MouseListener, KeyListener, WindowListener itd.), np.
public class MyClass implements ActionListener
a w jej definicji implementujemy metod� obs�uguj�c� zdarzenie:
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
... // kod reaguj�cy na zdarzenie typu ActionEvent
}
Ka�de Ÿr�d�o zdarze� mo�e mie� wiele klas delegowanych do jego obs�ugi. Jedna klasa mo�e te� obs�ugiwa� wiele r�nych Ÿr�de� zdarze�.
Aplety s� uruchamiane w œrodowisku przegl�darki, kt�ra narzuca im pewne ograniczenia zwi�zane z zachowaniem bezpiecze�stwa. R�ni� si� one nieco pomi�dzy r�nymi przegl�darkami. Aplet œci�gni�ty do przegl�darki poprzez sie�:

nie mo�e czyta� i pisa� do plik�w znajduj�cych si� na komputerze, kt�ry go wykonuje,
nie mo�e tworzy� po��cze� sieciowych do komputer�w innych ni� ten, z kt�rego zosta� œci�gni�ty,
nie mo�e uruchamia� �adnych program�w na komputerze, kt�ry go wykonuje,
mo�e czyta� tylko wybrane parametry systemowe,
nie mo�e �adowa� bibliotek ani definiowa� metod w kodzie maszynowym.

Ograniczeniem (cho� nie zwi�zanym z bezpiecze�stwem) jest r�wnie� graficzny interfejs u�ytkownika apletu. Aplet mo�e przedstawia� swoj� reprezentacj� graficzn� tylko w obr�bie prostok�ta na stronie WWW o z g�ry zadanych wymiarach, b�dŸ w postaci generowanych okienek, kt�re r�ni� si� od tych generowanych przez aplikacje.
Pliki sk�adaj�ce si� na aplet: klasy, pliki z grafikami, dŸwi�kami i inne pliki pomocnicze mog� by� po��czone w jeden plik o formacie Java Archive (JAR), co pozwala uzyska� wiele korzyœci:

bezpiecze�stwo - zawartoœ� pliku JAR mo�na podpisa� cyfrowo; dzi�ki temu mog� by� z�agodzone niekt�re z wczeœniej wymienionych ogranicze� zwi�zane z dost�pem do lokalnych zasob�w dyskowych oraz z pe�nym dost�pem do sieci,
skr�cenie czasu �adowania - ca�y aplet mo�e œci�gni�ty przez przegl�dark� w jednej transakcji HTTP bez koniecznoœci otwierania nowego po��czenia dla ka�dego pliku,
kompresja - pliki s� kompresowane zgodnie z formatem ZIP.

Do obs�ugi plik�w JAR s�u�y standardowe narz�dzie jar zawarte w pakiecie JDK. Spos�b jego u�ycia, analogiczny do programu tar z systemu Unix, prezentuje tablica 1.2
Tablica 1.2 Kompresja i dekompresja plik�w w formacie JAR

Operacja	Polecenie
Tworzenie pliku JAR	Jar cf jar-file input-file(s)
Ogl�danie zawartoœci pliku JAR	Jar tf jar-file
Rozpakowywanie pliku JAR	Jar xf jar-file
Uruchamianie apletu spakowanego w postaci pliku JAR	<applet code=AppletClassName.class archive="JarFileName.jar" width=width height=height> </applet>

Uwaga. Internet Explorer u�ywa w�asnego standardu kompresji - CAB. Netscape Communicator obs�uguje format JAR.

Znacznik <applet> na stronie HTML mo�e mie� wi�cej parametr�w ni� podane wczeœniej w prostym przyk�adzie. Bardziej z�o�one wywo�anie mo�e mie� nast�puj�c� posta�:

<applet code=AppletSubclass.class codebase=”directory/”

width=anInt height=anInt align=left>

Wymagana jest przegl�darka obs�uguj�ca aplety Javy!

</applet>

Domyœlnie przegl�darka szuka klas apletu oraz plik�w skompresowanych w tym samym katalogu, z kt�rego zosta� œci�gni�ty plik HTML zawieraj�cy znacznik <applet>. Mo�na jednak wskaza� inne miejsce podaj�c parametr codebase. Wartoœci� parametru mo�e by� œcie�ka wzgl�dna wobec strony HTML, œcie�ka bezwzgl�dna lub w og�lnoœci dowolny URL. Klasy apletu mog� wi�c by� œci�gane z innego serwera ni� strona HTML. Opcje width i height okreœlaj� rozmiary prostok�ta na stronie przegl�darki, w obr�bie kt�rego wizualizowany jest aplet. Opcja align okreœla po�o�enie apletu, podobnie jak dla znacznika <img>: left, right, top, texttop, middle, absmiddle, baseline, bottom, absbottom. Do apletu mo�na przekazywa� parametry definiuj�c znaczniki <param> w obr�bie znacznika <applet>. Wartoœci tych parametr�w mo�na nast�pnie odczytywa� w kodzie apletu wywo�uj�c metod� klasy Applet

public String getParameter(String name)

Opcjonalny tekst “Wymagana jest przegl�darka obs�uguj�ca aplety Javy!” w obr�bie znacznika <applet> jest pisany w okienku przegl�darki, gdy ta nie potrafi obs�ugiwa� Javy lub obs�uga zosta�a wy��czona.

Kod apletu wykonywany jest przez maszyn� wirtualn� Javy zaimplementowan� w przegl�darce. Jednym ze sta�ych niedomaga� tego modelu dystrybucji kodu jest to, �e wersje Javy wspierane przez przegl�darki nie nad��aj� za najnowszymi wersjami wprowadzanymi przez firm� Sun. Aby cz�œciowo rozwi�za� ten problem Sun opracowa� modu� rozszerzaj�cy (ang. plug-in) przegl�darki (obecnie tylko dla Netscape Navigator i Internet Explorer pod Windows), kt�ry zapewnia wykorzystanie najnowszej wersji bibliotek j�zyka Java. Na skutek niejednolitego sposobu wywo�ania takiego modu�u ze strony HTML i jego z�o�onej postaci najwygodniej jest skorzysta� z programu HTMLConverter, kt�ry zamienia wyst�pienia znacznika <applet> na odpowiadaj�cy mu kod wywo�uj�cy modu� rozszerzaj�cy Javy.

1.13. Standardowe klasy Javy.

W sk�ad JDK 1.2 wchodz� nast�puj�ce pakiety: java.applet, java.awt, java.beans, java.io, java.lang, java.math, java.net, java.rmi, java.security, java.sql, java.text, java.util, javax.accessibility, javax.swing, org.omg. Zostan� one om�wione pokr�tce, najpierw te najcz�œciej wykorzystywane.

W pakiecie java.lang zdefiniowana jest klasa Object, kt�ra jest klas� nadrz�dn� wobec wszystkich innych klas Javy.

Pakiet zawiera tak�e klasy opakowuj�ce (kopertowe) zmienne podstawowych typ�w j�zyka Java takie jak Boolean, Byte, Integer, Long, Double, Character itd., definiuj�c u�yteczne metody operuj�ce na zmiennych tych typ�w, metody konwersji pomi�dzy typami, zamian� na �a�cuchy znak�w i inne.

Klasa Math zawiera metody wykonuj�ce podstawowe operacje numeryczne takie jak funkcje eksponencjalne, logarytmiczne, trygonometryczne.

W pakiecie tym zawarte s� dwie klasy obs�uguj�ce �a�cuchy znak�w: String i StringBuffer. Klasa String u�ywana jest do przechowywania i wykonywania operacji na sta�ych �a�cuchach; po utworzeniu obiektu tej klasy nie mo�na zmieni� jego wartoœci. Klasa ta zawiera metody do sprawdzania poszczeg�lnych znak�w, por�wnywania �a�cuch�w, wyodr�bniania pod�a�cuch�w, tworzenia kopii z zamian� na ma�e albo du�e litery. Klasa StringBuffer implementuje �a�cuchy znak�w, kt�re mog� by� zmieniane. Podstawowe metody tej klasy to append dodaj�ca znaki na ko�cu bufora i insert wstawiaj�ca znaki w okreœlonym miejscu. Ka�dy obiekt przydziela bufor na przechowywany �a�cuch znak�w. Je�eli ca�kowita d�ugoœ� �a�cucha wzroœnie powy�ej rozmiaru bufora, automatycznie przydzielany jest wi�kszy.

Dost�p do zasob�w systemowych mo�na uzyska� poprzez niezale�ne od systemu API zdefiniowane w finalnej klasie System oraz zale�ne od systemu API zawarte w Runtime. Mo�na uzyska� dost�p do parametr�w systemowych, standardowych strumieni: wyjœciowego, wejœciowego i b��d�w, metod �adowania bibliotek, odczytu czasu komputera, szybkiego kopiowania tablic itd.

Klasa Thread definiuje w�tki programu Javy pozwalaj�ce na jego wsp�bie�n� prac�.

Pakiet java.io definiuje klasy implementuj�ce operacje wejœcia-wyjœcia. W pakiecie tym (jak r�wnie� i w innych) wyst�puj� klasy i metody pochodz�ce z JDK1.0 r�wnolegle z nowymi klasami wprowadzonymi wraz z wejœciem JDK1.1 i JDK1.2. Pozostawiono stare klasy w celu zapewnienia zgodnoœci dla dawniej pisanych program�w. Cz�sto odradza si� u�ywania przestarza�ych (deprecated) konstrukcji i proponuje si� ich udoskonalone odpowiedniki.

Podstawowymi klasami pozwalaj�cymi czyta� i pisa� z plik�w, �a�cuch�w znak�w i innych strumieni, s�: Reader wraz z podklasami BufferedReader, CharArrayReader, InputStreamReader, FileReader, StringReader oraz Writer wraz z podklasami BufferedWriter, CharArrayWriter, OutputStreamWriter, FileWriter, PrintWriter, StringWriter. Ich starsze odpowiedniki to InputStream i OutputStream wraz z ich podklasami.

Strumie� wejœciowy znak�w mo�e by� dzielony na jednostki logiczne - tokeny, poprzez skonstruowanie na nim obiektu klasy StreamTokenizer. Mo�na zdefiniowa� sk�adni�, wed�ug kt�rej wyr�niane b�d� tokeny typu s�owo, liczba, znaczniki ko�ca linii i pliku oraz pomijane komentarze.

Zdefiniowane s� r�wnie� klasy wspieraj�ce obs�ug� struktury drzewa plik�w w systemie - File oraz czytanie i pisanie do plik�w o dost�pie swobodnym - RandomAccessFile.

W pakiecie java.util mo�na znaleŸ� m.in. szereg klas definiuj�cych r�ne struktury danych przechowuj�ce inne obiekty. Klasa Vector implementuje tablic� obiekt�w, kt�ra mo�e rosn�� lub zmniejsza� si� w miar� jak obiekty s� dodawane lub usuwane. Tak jak w zwyk�ej tablicy dost�p do jej element�w mo�e odbywa� si� poprzez ca�kowity indeks, mo�na r�wnie� szuka� wyst�pienia obiektu w wektorze, kt�rego wartoœ� jest r�wna podanemu. Wszystkie elementy wektora najwygodniej jest przegl�da� wykorzystuj�c interfejs Enumeration:

Vector v;

for(Enumeration e = v.elements(); e.hasMoreElements() ;)

System.out.println(e.nextElement());

Ka�dy wektor stara si� optymalizowa� zarz�dzanie rozmiarem zajmowanej pami�ci. Gdy wektor zajmuje ca�� przydzielon� pami��, przed dodaniem kolejnego elementu jego rozmiar jest automatycznie zwi�kszany o wartoœ� capacityIncrement. Program mo�e jednak sam zwi�kszy� rozmiar wektora przed wstawieniem du�ej porcji danych, aby unikn�� wielu realokacji. Podklas� klasy Vector jest Stack realizuj�cy kolejk� LIFO obiekt�w z metodami push i pop.

Klasa Dictionary jest abstrakcyjnym rodzicem dowolnej klasy implementuj�cej odwzorowanie kluczy na wartoœci. Jej podklas� jest Hashtable, kt�rej konstrukor posiada dwa parametry initialCapacity i loadFactor. Gdy liczba element�w w tablicy mieszaj�cej (hash table) osi�ga wartoœ� iloczynu tych parametr�w, rozmiar tablicy jest automatycznie zwi�kszany i przeliczane s� pozycje element�w. Wi�kszy wsp�czynnik wype�nienia pozwala oszcz�dniej gospodarowa� pami�ci� kosztem d�u�szego czasu potrzebnego do wyszukiwania element�w. Efektywniej jest r�wnie� zawczasu przydzieli� odpowiedniej wielkoœci tablic�, ni� potem zda� si� na automatyczne prze�adowywania. Poni�ej przedstawiono przyk�ad tablicy mieszaj�cej obiekt�w typu Integer posiadaj�cych nazwy jako klucze:

Hashtable numbers = new Hashtable();

numbers.put("one", new Integer(1));

numbers.put("two", new Integer(2));

numbers.put("three", new Integer(3));

Aby wydoby� element z tablicy mo�na pos�u�y� si� nast�puj�cym kodem:

Integer n = (Integer)numbers.get("two");

if(n != null)

System.out.println(two = + n);

Obiekty przechowywane w tablicy mieszaj�cej musz� implementowa� metody hashCode i equals dziedziczone z klasy java.lang.Object.

Przy u�yciu klasy BitSet mo�na tworzy� zbiory bit�w i wykonywa� na nich operacje logiczne.

Klasa StringTokenizer pozwalaj�ca dzieli� �a�cuchy znak�w na tokeny jest znacznie prostsza w u�yciu ni� klasa java.io.StreamTokenizer. Okreœla si� w niej tylko jakie znaki rozdzielaj� kolejne tokeny, domyœlnie s� to znaki z �a�cucha “\t\n\r”, na przyk�ad:

StringTokenizer st = new StringTokenizer(To jest tylko test);

while (st.hasMoreTokens())

System.out.println(st.nextToken());

Mo�na r�wnie� znaleŸ� klasy obs�uguj�ce daty - Date i Calendar, ustawiaj�ce parametry specyficzne dla kraju, regionu lub j�zyka - Locale, TimeZone.

W pakiecie java.util.zip znajduj� si� klasy pozwalaj�ce tworzy� i czyta� pliki skompresowane w formatach ZIP i GZIP.

Pakiet java.net zawiera klasy realizuj�ce po��czenia sieciowe zar�wno na poziomie gniazd, jak i adres�w URL wskazuj�cych zasoby w WWW. Podstawowe klasy to Socket, URL, URLConection. Poni�szy przyk�ad pokazuje jak z apletu mo�na w prosty spos�b przejœ� do wybranej strony WWW:

try {

URL task = new URL("http://www.task.gda.pl/");

getAppletContext().showDocument(task);

} catch (MalformedURLException e) {} // new URL() failed

Aplety i aplikacje Javy komunikuj� si� z u�ytkownikiem wykorzystuj�c klasy z pakietu java.awt sk�adaj�ce si� na graficzny interfejs u�ytkownika AWT (Abstract Window Toolkit). AWT dostarcza typowe komponenty graficzne takie, jak klawisze, pola do wprowadzania tekstu, listy wyboru itd. poprzez klasy Button, Checkbox, Choice, Label, List, Menu, Scrollbar, TextArea, TextField b�d�ce pochodnymi klasy Component. Wykorzystuj�c klas� Canvas, mo�na rysowa� dowolne obrazy graficzne na ekranie, a po dodaniu odpowiedniej obs�ugi zdarze� mo�na zdefiniowa� dowolny w�asny komponent.

Wraz z JDK 1.1 zosta� wprowadzony nowy model obs�ugi zdarze�, kt�ry jest znacznie bardziej elastyczny i wydajny w por�wnaniu z modelem z JDK 1.0. Stary model dla zachowania zgodnoœci jest r�wnie� obs�ugiwany, cho� odradza si� korzystanie z niego. W modelu 1.1 AWT zdarzenia s� generowane przez Ÿr�d�a, kt�rymi mog� by� komponenty interfejsu u�ytkownika, myszka, klawiatura itd. Mo�e by� wydelegowany jeden lub wi�cej odbiorc�w zdarzenia pochodz�cego od okreœlonego Ÿr�d�a, kt�ry jest obiektem dowolnej klasy implementuj�cej przynajmniej jeden z interfejs�w obs�ugi zdarze� takich, jak ActionListener, KeyListener czy MouseListener. Zasad� dzia�ania tego modelu mo�na przeœledzi� w poni�szym przyk�adzie:

import java.applet.*;

import java.awt.*;

import java.awt.event.*;

public class URLButton extends Applet implements ActionListener {

public void init() {

Button button = new Button("TASK Home");

add(button);

button.addActionListener(this);

}

public void actionPerformed(ActionEvent event) {

. . .

}

W sk�ad JDK 1.2 zosta� w��czony pakiet javax.swing nazywany r�wnie� Java Foundation Classes (JFC), znacznie rozszerzaj�cy mo�liwoœci funkcjonalne interfejsu graficznego u�ytkownika. Pakiet ten zawiera znacznie wi�cej komponent�w graficznych, pozwala dynamicznie imitowa� znane œrodowiska graficzne (np. Windows, CDE/Motif), umo�liwia korzystanie z urz�dze� pomocniczych w odczytywaniu informacji (jak np. czytniki ekranu, wyœwietlacze Braille'a), zawiera bogat� bibliotek� do tworzenia dwuwymiarowej grafiki, wspomaga technik� “przeci�gnij i upuœ�” pomi�dzy aplikacjami Javy i aplikacjami w danym systemie operacyjnym.

Zastosowanie klas Applet i AppletContext z pakietu java.applet by�o ju� demonstrowane we wczeœniejszych przyk�adach. Definiuj� one œrodowisko, w kt�rym uruchamiane s� aplety. Pozwalaj� r�wnie� na komunikacj� pomi�dzy apletami znajduj�cymi si� na tej samej stronie.

Œrodowisko budowania niezale�nych od platformy, modyfikowalnych wizualnych komponent�w JavaBeans API zawarte jest w pakiecie java.beans. Wykorzystuj�c przeznaczone do tego narz�dzia programistyczne, mo�na wizualnie z komponent�w konstruowa� aplikacje, aplety, servlety lub komponenty z�o�one. Narz�dzie tego typu pozwala wybra� z zestawu potrzebny nam komponent, wstawi� go do okienka programu, zmodyfikowa� jego wygl�d i zachowanie, zdefiniowa� interakcj� z innymi komponentami; wszystko to nie pisz�c ani jednej linii kodu.

JDBC API (Java DataBase Conectivity) zdefiniowane w pakiecie java.sql wprowadza jednolity standard dost�pu do dowolnych relacyjnych baz danych. Klasy z tego pakietu implementuj� po��czenia z baz� danych, zapytania SQL, wyniki tych zapyta� itp. Dost�p do bazy odbywa si� za poœrednictwem drivera, kt�ry mo�e by� napisany ca�kowicie w Javie i wtedy mo�e by� np. œci�gni�ty jako cz�œ� apletu, mo�e by� te� napisany z wykorzystaniem kodu maszynowego okreœlonej platformy, aby uzyska� dost�p do istniej�cych ju� bibliotek dost�pu do baz danych. Drivery JDBC mo�na podzieli� na cztery kategorie:

Pomost JDBC-ODBC, kt�ry zapewnia dost�p do bazy poprzez binarne drivery ODBC.

Driver w Javie zamieniaj�cy odwo�ania JDBC na odwo�ania do binarnego drivera dost�powego konkretnej bazy danych znajduj�cego si� na lokalnym komputerze.

Napisany ca�kowicie w Javie driver, komunikuj�cy si� poprzez sie� z oprogramowaniem poœrednicz�cym w dost�pie do bazy (middleware). Protok� dost�powy zale�y od producenta tego oprogramowania, producent ten jest te� najcz�œciej dostawc� odpowiedniego drivera JDBC.

Napisany ca�kowicie w Javie driver, komunikuj�cy si� poprzez sie� bezpoœrednio z serwerem bazy danych. Dostawc� drivera cz�sto jest producent bazy danych.

RMI (Remote Method Invocation) zawarty w java.rmi umo�liwia tworzenie rozproszonych aplikacji w Javie. Aplikacja taka z�o�ona jest z serwera, tworz�cego obiekty, kt�rych metody mog� by� wywo�ywane zdalnie; po utworzeniu obiekt�w aplikacja udost�pnia odnoœniki do nich i czeka na wywo�ania ich metod przez klient�w; klient œci�ga odnoœniki do zdalnych obiekt�w i wywo�uje ich metody. RMI zapewnia mechanizm, poprzez kt�ry odbywa si� komunikacja pomi�dzy serwerem i klientem oraz przesy�ane s� dane w obie strony.

W pakietach org.omg Javy 1.2 wsparto powszechnie przyj�ty standard modelu obiekt�w rozproszonych - CORBA (Common Object Request Broker Architecture). Pozwala on na komunikacj� pomi�dzy obiektami bez wzgl�du na platform� systemu operacyjnego, ani u�yty j�zyka programowania.

W pakiecie java.math znajduj� si� klasy BigInteger i BigDecimal pozwalaj�ce na tworzenie i operacje na liczbach ca�kowitych dowolnej precyzji. BigInteger implementuje operacje arytmetyki modularnej, obliczanie najwi�kszego wsp�lnego podzielnika, generator liczb pierwszych, operacje na bitach itd. Z liczb zdefiniowanych w tej klasie korzysta pakiet java.security wprowadzaj�cy jednolity model kryptografii i ochrony danych. Znajduj� si� tam abstrakcyjne klasy definiuj�ce kody zapewniaj�ce integralnoœ� danych (message digests) oparte na jednokierunkowych funkcjach mieszaj�cych (one-way hash functions), podpisy cyfrowe oparte na parze kluczy jawnego i tajnego, zarz�dzanie kluczami i certyfikaty. Jest to tylko ramowy szkielet koncepcji kryptograficznych, pod kt�ry producenci oprogramowania mog� pod��cza� konkretne algorytmy i metody. Razem z JDK Sun dostarcza jedynie klasy do cyfrowego podpisywania dokument�w opartego na algorytmie DSA oraz obliczania kod�w dokument�w metodami MD5 i SHA-1.

W pakiecie java.text znajdziemy klasy obs�uguj�ce r�ne formaty danych tekstowych, np. DateFormat obs�uguj�cy daty w r�nych standardach czy NumberFormat tworz�cy i analizuj�cy r�ne formaty liczb.

1.14. Servlety - programy Javy na serwerze WWW

Servlety s� modu�ami, kt�re s� uruchamiane wewn�trz serwer�w przetwarzaj�cych zapytania i generuj�cych odpowiedzi, takich jak np. rozszerzone o obs�ug� Javy serwery WWW. Rozszerzaj� one funkcjonalnoœ� tych serwer�w. Mo�na w uproszczeniu powiedzie�, �e servlety dla serwer�w s� tym, czym aplety dla przegl�darek.

Servlety stanowi� alternatyw� dla skrypt�w CGI, umo�liwiaj�c �atw� metod� dynamicznego tworzenia dokument�w HTML. S� one �atwiejsze do pisania dzi�ki wykorzystaniu œrodowiska Javy. S� r�wnie� szybciej wykonywane, gdy� wywo�anie servletu odbywa si� nie poprzez uruchomienie nowego procesu, co jest kosztowne ze wzgl�du na czas procesora i zasoby pami�ciowe, lecz jako w�tek. Co wi�cej, kod wykonywalny dla servletu jest �adowany do serwera tylko raz, gdy po raz pierwszy ��dana jest us�uga oferowana przez dany servlet lub automatycznie, gdy zostanie zmieniony kod servleta. Potem servlet pozostaje w pami�ci serwera i mo�e r�wnolegle obs�ugiwa� wiele zapyta� z mo�liwoœci� komunikacji pomi�dzy nimi.

Klasy implementuj�ce funkcje servlet�w znajduj� si� w pakiecie javax.servlet dost�pnego z firmy Sun jako Java Servlet Development Kit. Pakiet zawiera m. in. abstrakcyjn� klas� GenericServlet oraz interfejs Servlet, kt�re definiuj� podstawowe w�asnoœci og�lnych servlet�w, czyli modu��w przetwarzaj�cych zapytania i generuj�cych odpowiedzi. Jednak najcz�œciej korzysta si� z podklas znajduj�cych si� w pakiecie javax.servlet.http definiuj�cych servlety HTTP. Klasa HttpServlet posiada m.in. takie metody jak doGet i doPost obs�uguj�ce typowe zapytania CGI, czy uniwersaln� metod� service obs�uguj�c� wszystkie rodzaje zapyta�. Najprostszy servlet mo�e wygl�da� nast�puj�co:

Plik HelloWorldServlet.java

import java.io.*;

import javax.servlet.*;

import javax.servlet.http.*;

public class HelloWorldServlet extends HttpServlet {

public void doGet (HttpServletRequest req,

HttpServletResponse res)

throws ServletException, IOException {

res.setContentType("text/html");

ServletOutputStream out = res.getOutputStream();

out.println(<html>);

out.println(<head><title>Hello World</title></head>);

out.println(<body>);

out.println(<h1>Hello World</h1>);

out.println(</body></html>);

}

Wi�kszoœ� u�ytecznych servlet�w czyta parametry wejœciowe przekazane im z przegl�darki poprzez metody GET lub POST i na ich podstawie tworzy odpowiedni dokument HTML. Prosty przyk�ad takiego servletu przedstawiono poni�ej.

Hello.java

import java.io.*;

import javax.servlet.*;

import javax.servlet.http.*;

public class Hello extends HttpServlet {

public void service(HttpServletRequest req,

HttpServletResponse res)

throws ServletException, IOException {

res.setContentType(text/html);

PrintWriter toClient = res.getWriter();

toClient.println(<html><head>);

toClient.println(<title>Hello</title>);

toClient.println(</head>);

toClient.println(<h1>Hello +

req.getParameterValues(name)[0] + !</h1>);

toClient.println(</body></html>);

toClient.close();

}

Powy�szy servlet mo�na wywo�a� na kilka sposob�w. Mo�na poda� w przegl�darce odpowiedni lokalizator (URL), np.

http://www.task.gda.pl/servlet/Hello?name=Darek

i wywo�a� servlet przekazuj�c parametry metod� GET. Mo�na na stronie HTML umieœci� formularz:

Podaj swoje imi�: <input type=text name=name>

</form>

i wywo�a� servlet przekazuj�c parametry metod� POST. Mo�na r�wnie� wykorzysta� znacznik <servlet> na stronie HTML zapisanej w pliku z rozszerzeniem shtml.

Hello.shtml

...

</servlet>

...

Wtedy serwer WWW rozszerzony o funkcjonalnoœ� servlet�w zast�pi na stronie HTML powy�szy znacznik wynikiem generowanym przez servlet Hello i tak przetworzon� stron� przeœle do przegl�darki.

Dost�pnych jest ju� wiele serwer�w WWW obs�uguj�cych servlety Javy. Przyk�adami mog� by� Java Web Server firmy Sun lub darmowy dla cel�w niekomercyjnych JRun firmy Live Software. Ten ostatni mo�e pracowa� jako samodzielny serwer WWW, b�dŸ jako modu� rozszerzaj�cy funkcjonalnoœ� innych znanych serwer�w WWW np. Apache, Microsoft IIS, Netscape.

1.15. Identyfikatory i s�owa zarezerwowane j�zyka Java

Identyfikatory s� sekwencjami znak�w i cyfr j�zyka Java (tj. sekwencj� znak�w zbioru Unicode) o dowolnej d�ugoœci, przy czym pierwszy znak musi by� liter�. Literami Javy s� zwykle du�e i ma�e litery kodu ASCII, od A do Z (znaki Unicode od \u0041 do \u005a) i od a do z (znaki Unicode od \u0061 do \u007a) oraz - ze wzgl�d�w historycznych - znak podkreœlenia ASCII (_, lub \u005f) i u�ywany tylko w specyficznych kontekstach znak dolara ($, lub \u0024). Cyfry Javy s� to cyfry 0 do 9 kodu ASCII (\u0030 do \u0039).

Standard de facto j�zyka Java, wprowadzony w jego specyfikacji, okreœla pewne s�owa jako s�owa kluczowe, zaœ pewne s�owa (true, false i null) jako zarezerwowane - nie wolno ich u�ywa� jako nazw w programach. S�owa kluczowe s� niepodzielnymi ci�gami znak�w. S� to zastrze�one identyfikatory, kt�rych mo�na u�ywa� jedynie w œciœle zdefiniowanym kontekœcie. W tablicy 1.3 zestawiono s�owa kluczowe j�zyka Java.

Tablica 1.3 Lista s��w kluczowych

abstract	const*	finally	int	public	this
boolean	continue	float	interface	return	throw
break	default	for	long	short	throws
byte	do	goto*	native	static	transient
case	double	if	new	strictfp**	try
catch	else	implements	package	super	void
char	extends	import	private	switch	volatile
class	final	instanceof	protected	synchronized	while

S�owa kluczowe const i goto s� zarezerwowane, mimo �e aktualnie nie s� u�ywane w programach. Pozostawiono je ze wzgl�du na to, �e mo�e to umo�liwi� kompilatorowi Javy tworzenie lepszych komunikat�w o b��dach, gdyby te s�owa kluczowe z j�zyka C++ pojawi�y si� w programach. Natomiast s�owo kluczowe strictfp zosta�o dodane pocz�wszy od wersji JDK1.2.

1.16. Podsumowanie

Zalety j�zyka Java:

“o�ywienie” WWW - swego rodzaju “lingua franca” Internetu
j�zyk pozwala �atwo pisa� aplikacje sieciowe
przenoœnoœ� - niezale�noœ� od platformy dzi�ki JVM; Java poprzez sw�j B-kod staje si� najbli�sz� aproksymacj� (zbudowan� raczaej z software ni� z hardware, chocia� anonsowane s� ju� “Java chips”) jednego z najstarszych marze� przemys�u komputerowego: prawdziwie uniwersalna maszyna wirtualna
prawie czysta implementacja paradygmatu obiektowego
usuni�cie arbitralnego poj�cia wskaŸnika jak w C++
wsparcie dla zbierania nieu�ytk�w
brak samodzielnych (tj. definiowanych poza klasami) funkcji zewn�trznych
weryfikacja kodu w fazie kompilacji i w fazie wykonania na zgodnoœ� ze standardem j�zyka
dynamiczne �adowanie klas (w locie)
biblioteki klas dla GUI, sieciowe i WWW

Wady:

Brak definiowanych przez u�ytkownika przeci��onych operator�w
z�amanie zasad obiektowoœci w standardowych bibliotekach klas: w klasach opakowa� (kopertowych), w klasach kolekcji i w klasach �a�cuch�w
Komunikaty s� rzadko polimorficzne i rzadko trafiaj� na oczekiwan� struktur� dziedziczenia
brak klas parametryzowanych (genericity, templates)
dziedziczenie tylko pojedyncze
usuni�cie instrukcji assert znanej w C i C++
niejednolita struktura modularna z kilkoma wp�ywaj�cymi wzajemnie na siebie koncepcjami (klasy, klasy zagnie�d�one, pakiety, pakiety zagnie�d�one, pliki Ÿr�d�owe).

Literatura

Gosling J., Joy B. Steele G. The Java Language Specification. Addison-Wesley, 1996, http://java.sun.com/docs/books/jls/.

Cargill T. An Overview of Java for C++ Programmers. C++ Report, vo. 8/No. 2, pp. 46-49, 1996.

Jones R., Lins R. : Garbage Collection. Wiley, 1996.

Lorenz M. Java as an Object-Oriented Language. SIGS Books & Multimedia, New York 1996.

Martin R. C++ and Java: A Critical Comparison. C++ Report, vo. 9/No. 1, pp. 42-49, 1997.

Jain P. and Schmidt D.C. Experiences Converting a C++ Communication Software Framework to Java. C++ Report, vo. 9/No. 1, pp. 51-66, 1997.

Glass G. : The Java Generic Library. C++ Report, vol.9/No.1, pp. 70-74, 1997.

Lorenz M. : Java as an Object-Oriented Language. SIGS Books & Multimedia, 1997.

Bielecki J. Java od podstaw. Intersoftland, Warszawa 1997.

The Java Tutorial. http://java.sun.com/docs/books/tutorial/, 1998.

JDK1.2 Documentation. http://java.sun.com/products/jdk/1.2/docs/, 1998.

wyklad5.cpp, JAVA jest językiem programowania obiektowego

Zeszyt Java, Programowanie obiektowe i strukturalne, Java

Java programowanie obiektowe 2

Java Programowanie obiektowe

Java Programowanie obiektowe japrob

Java Programowanie obiektowe 2

Programowanie obiektowe(ćw) 1

Zadanie projekt przychodnia lekarska, Programowanie obiektowe

Programowanie obiektowe w PHP4 i PHP5 11 2005

Programowanie Obiektowe ZadTest Nieznany

Egzamin Programowanie Obiektowe Głowacki, Programowanie Obiektowe

r12-05, Programowanie, ! Java, Java Server Programming

JAVA 09 klasy i obiekty(2)

Jezyk C Efektywne programowanie obiektowe cpefpo

Programowanie Obiektowe Ćwiczenia 5

Programowanie obiektowe(cw) 2 i Nieznany

Java Sztuka programowania jaszpr

programowanie obiektowe 05, c c++, c#

r20-05, Programowanie, ! Java, Java Server Programming

więcej podobnych podstron